CN107610948B - 一种超导电粒的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超导电粒及其制造方法，所述超导电粒由三维立体导电金属泡沫板或者导电弹性金属丝制成，所述三维立体导电金属泡沫板或所述导电弹性金属丝的孔径内完全注入硅橡胶、硅树脂材料填充。本发明的超导电粒具有成本低、不需要改动现有的模具、接触电阻与接触压力无关、对油污或灰尘不敏感、低的接触电阻、高的开关电流可靠性等优点。

Description

一种超导电粒的制造方法

技术领域

本发明涉及接触电路板技术领域，特别是涉及一种超导电粒及其制造方法。

背景技术

硅胶开关垫越来越频繁地被使用在汽车领域，例如用于开关如反光镜调节器、窗升降器、多功能方向盘等。在电阻编码的电路中，有极低阻值的并且可靠的接触元件可用是有决定作用的。如果使用高电阻的或者不可靠的导电元件，会导致导电干扰或者甚至失效。同样很重要的是，特别是对于直接开关发动机，可以转换例如300mA-1000MA的高电流。在这种硅胶按键上，其电路板上典型地设置有例如由硅胶构成按键。在电路板上设置有导体迹线，这些导体迹线在待操作的位置具有中断，再由硅胶按键与电路板适当被按下接触片，这些接触元件被称为导电粒。

目前通常使用两种不同类型的导电粒，一是导电黑粒：用碳硅胶材料导电，硅胶材料被压成板及被冲制，随后在压缩模中与开关垫硫化结合。这种接触片的缺点在于其接触电阻与压力相关，如果按键仅仅恰好轻微地被按压，会形成极高的开关电阻，且通常很难实现低于1欧姆的接触电阻。二是镍片粒：镍金属片被层压在具有硅胶层的一侧上，在该硅胶层上的另一侧用镍金属片，然后由该片冲制出片，这些片在压缩模中与开关垫硫化结合。这种片的缺点在于其工艺中的高次品率及高的污染易受性，一旦在镍片和电路板之间有氧化物，则所述接触会由于其刚性结构而被隔离并且失效。

发明内容

为此，本发明要解决的技术问题是克服现有硅胶开关上的导电粒存在的上述弊端，进而提供一种新型的超导电粒及其制造方法。本发明的超导电粒用于断续导电接触在具有中断的导体迹线的电路板或者类似载体上，特别适合于硅胶按键开关垫或者输入装置的应用，例如针对汽车领域的应用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种超导电粒，所述超导电粒由三维立体导电金属泡沫板或者导电弹性金属丝制成，所述三维立体导电金属泡沫板或所述导电弹性金属丝的孔径内完全注入硅胶材料或硅树脂填充。

优选的，所述超导电粒由三维立体导电金属泡沫板制成，所述三维立体导电金属泡沫板具有基于金属的立体链接网，并且具有由孔径构成的连续的导电网络。

优选的，所述超导电粒以接触片的形式与硅胶开关垫或与开关垫的元件注塑或模压连接，所述硅胶开关垫或所述开关垫的元件由硅胶弹性体材料制成，且所述硅胶弹性体材料部分渗透所述三维立体导电金属泡沫板的表面并完全地渗透所述三维立体导电金属泡沫板的空腔。

优选的，所述硅胶弹性体材料为未硫化的高温硅胶或未硫化的低温液体硅橡胶。

优选的，设置在所述空腔中的弹性体材料是所述开关垫的材料。

优选的，所述三维立体导电金属泡沫板的材料选自下列金属：镍，铬，金，铝，铜或者由其它构成的合金。

优选的，所述三维立体导电金属泡沫板或所述弹性金属丝网的空隙密度为90-150PPI；所述超导电粒的厚度为0.6-1.5mm ，直径为2.0mm-8.0mm。

一种用于制造上述任一项所述超导电粒的方法：将导电接触点元件置入到压缩模或注塑模或者转移模中，随后将硅胶弹性混合体置入或者注入，并且在合模的情况下预先设置模具中的压力和温度，使得所述硅胶弹性体变得低粘性并且至少部分地渗入到所述三维立体导电金属泡沫板中，然后逐步调节模具中的压力和温度，使得硅胶弹性体基本上完全渗入到超导电粒的导电立体三维金属泡沫或弹性导电金属丝网中，制成所述超导电粒。

优选的，所述超导电粒具有导电接触片的形式，所述超导电粒由三维立体导电金属泡沫板或者弹性导电金属的部分压缩成型。

优选的，在所述超导电粒成品制作工艺之前或者之后，所述三维立体导电金属泡沫板（6）或者弹性导电金属板全部注入硅胶弹性体材料填充，用印刷方法或喷涂方法，把三维立体导电金属泡沫板置入印刷治具腔内，治具腔的高度低于三维立体导电金属泡沫板。

本发明的有益效果：

本发明的超导电粒具有成本低、不需要改动现有的模具、接触电阻与接触压力无关、对脏物或灰尘不敏感、低的接触电阻、高的开关电流可靠性等优点。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明的超导电粒安装到开关垫的开关区域处的剖面结构示意图；

图2是本发明的三维立体导电金属泡沫板的结构示意图；

图3是本发明的三维立体导电金属泡沫板中注入金属泡沫后的结构示意图。

图中附图标记表示为：

1-电路板；2-按键头；3-按键弹性壁；4-按键固定座；5-超导电粒；6-三维立体导电金属泡沫板。

具体实施方式

参见图1-3 ，一种超导电粒5，其安装在按键头2的下方，位于按键弹性壁3围合的型腔内，按键弹性壁3的下端设置有按键固定座4，按键头2通过按键固定座4与电路板1固定连接。所述超导电粒5由三维立体导电金属泡沫板6或者导电弹性金属丝制成，所述三维立体导电金属泡沫板6或所述导电弹性金属丝的孔径上完全注入硅胶材料填充。所述三维立体导电金属泡沫板6具有基于金属的立体链接网，并且具有由孔径构成的连续的导电网络。所谓三维立体导电金属泡沫板被连续并且相连接的金属网络填充，同时存在有同样彼此连接的空腔网络。这种金属海绵产品例如以CVD(化学气相沉积)方法来制造，其中塑料泡沫用金属涂层并且在第二部中接着去除塑料，使得只留下金属海绵。这种结构具有成本低、不需要改动现有的模具、接触电阻与接触压力无关、对脏物或灰尘不敏感、低的接触电阻、高的开关电流可能性等优点。可集灰尘、杂质污渍，不受到此污染而造成导电不良。由设计上加强特殊加工、来实现寿命可大于100万次，使其受压力扭转或断续接触时、行程及产品不变形。产品柔软度极佳，在任何角度，方向或按压动作时，导通稳定性能佳，且产品不变形，拉伸强度高，且经低高电流断续转换接触时不老化、不脆化，实现产品高寿命及相对稳定的使用期待。耐候性强，可在-40℃~85℃温度、90%RH环境下，持续导电性能正常。产品经特殊电镀工艺处理，耐盐雾性能极佳，中性测试可通过96H以上，电性能测试稳定动作。产品在使用上，电流。电压、电阻极为稳定，可通过测试设定条件，电流1000MA、电压13.5V、电阻<1欧姆，寿命达到100万次。

所述超导电粒5以接触片的形式与硅胶开关垫或与开关垫的元件注塑或模压连接（也即与按键头的下端面压膜连接），所述硅胶开关垫或所述开关垫的元件由硅胶弹性体材料制成，且所述硅胶弹性体材料部分渗透所述三维立体导电金属泡沫板6的表面并完全地渗透所述三维立体导电金属泡沫板6的空腔内。所述硅胶弹性体材料为未硫化的高温硅胶或未硫化的低温液体硅橡胶。设置在三维立体导电金属泡沫板6的空腔中的弹性体材料与开关垫的材料一致。所述三维立体导电金属泡沫板6的材料选自下列金属：镍，铬，金，铝，铜或者由其它构成的合金。

所述三维立体导电金属泡沫板6或所述弹性金属丝网的空隙密度为90-150PPI，优选在100-130PPI的范围，尤其优选空隙密度为120PPI；所述超导电粒的厚度为0.4-1.5mm ，优选0.5-0.7mm 范围中，0.6mm也可；其直径为2.0mm-8.0mm，常用2.5mm、3.0mm、 3.5mm、4.0mm。所述三维立体导电金属泡沫板的厚度为1.0mm-1.6mm优选1.0mm厚度，针对1.0mm的泡沫板，其密度要求在300-500g/㎡范围中,优选420g/㎡的密度。本发明涉及的导电三维立体泡沫由镍构成，并可以镀以铬或金、铝、铜等涂层。

实施例二

一种用于制造上述实施例一中所述超导电粒的方法：将导电接触点元件置入到压缩模或注塑模或者转移模中，随后将硅胶弹性混合体置入或者注入，并且在合模的情况下预先设置模具中的压力和温度，使得所述硅胶弹性体变得低粘性并且至少部分地渗入到所述三维立体导电金属泡沫板中，然后逐步调节模具中的压力和温度，使得硅胶弹性体基本上完全渗入到超导电粒的导电立体三维金属泡沫或弹性导电金属丝网中，制成所述超导电粒。所述超导电粒具有导电接触片的形式，所述超导电粒由三维立体导电金属泡沫板或者弹性导电金属的部分压缩成型。三维立体导电金属泡沫板在压缩模中被置于为接触部而设置的凹部上，接着置入或者封入或输入弹性体混合物，并且将该模具封闭。通过在模具中的压力（典型为160kg/cm2）和温度（典型为175c），弹性体变得粘性低并且至少部分地渗入到导电粒。同时，超导电粒通过在压缩模中的压力被压缩并且形成在下侧的、部分混杂有弹性体的一个相当均匀的面。该面现在用接触点，其中导电三维立体金属泡沫作为“网”不仅在表面上，而且在整个片上引导这种三维立体导电金属泡沫板近似地具有导电金粒的电特性，而在此不会容易被弄脏，并且此外可以成本低廉地被制造。

在所述超导电粒成品制作工艺之前或者之后，所述三维立体导电金属泡沫板或者弹性导电金属板全部注入硅胶弹性体材料填充，用印刷方法或喷涂、转印方法，把三维立体导电金属泡沫板置入印刷治具腔内，治具腔的高度低于三维立体导电金属泡沫板。

在做简单的实施方式中，由导电三维立体金属泡沫制成的超导电粒涉及由冲切成的粒，它们此外不再被进一步改变。这种导电的金属泡沫在模具中与绝缘的硅胶硫化结合，或者以其他的方式加到按键上，例如通过粘贴、注塑等等。

在另一种组装方式中，在固定按键头之前，超导电粒已经至少部分地用弹性体材料填充，弹性体材料可以被构造成不导电或者附加地导电。导电三维立体金属泡沫被用导电的或者不导电的材料完全或者部分填充。这种完全用材料填充的三维立体导电金属泡沫板在图3中示出，接着由这种导电板制造所述的超导电粒。

为了具有更好的导电性，三维立体导电金属泡沫板经过除油、活化、清洗、再浸入金属处理剂15分钟，在用35-45度的温度烘干，将需要的导电三维立体金属泡沫置入治具模腔里，把事先调好的液态硅胶倒入印刷网版里，硅胶颜色可以为蓝色、绿色、紫色、灰色等，优选蓝色、绿色，先刮胶2-3次在导电三维立体金属泡沫孔径内，取出导电三维立体金属泡沫在另一面再刮胶2-3次，完成步骤，取出已经注入硅胶的导电三维立体金属泡沫经过一段高温60度烘烤30分钟，再放入油压模或注塑模腔里二段硫化，模具中的压力（典型为160kg/cm2）和温度（典型为175c），制成硅胶+导电三维立体泡沫的混合体，厚度0.5mm-1.2mm 优选制作0.5-0.7mm,表面形成一种凹凸的导电连接轨迹，在进行烘烤的方式200温度加硫时间8H，再经过冲压方式得到接触式的超导电粒，可以是圆形、菱形等，为了达到更好的稳定导电效果，超导电粒再经过化学超声波清洗，主要目的克服制作过程硅油渗出到表面影响导电，打磨抛光使其导电粒子周围光滑，从而到达更精准更好的超导电粒。

上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释，本发明并不只仅仅局限于上述实施例，本领域技术人员应该明白，凡是依据上述原理及精神在本发明基础上的改进、替代，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种制造超导电粒的方法，所述超导电粒安装在按键头的下方，位于按键弹性壁围合的型腔内，按键弹性壁的下端设置有按键固定座，按键头通过按键固定座与电路板固定连接，所述超导电粒由三维立体导电金属泡沫板制成，所述三维立体导电金属泡沫板具有基于金属的立体链接网，并且具有由孔径构成的连续的导电网络，所述三维立体导电金属泡沫板的孔径完全注入硅胶弹性材料填充，所述超导电粒以接触片的形式与硅胶开关垫注塑或模压连接，所述硅胶开关垫由硅胶弹性体材料制成，所述硅胶弹性体材料为未硫化的高温硅胶或未硫化的低温液体硅橡胶，设置在三维立体导电金属泡沫板的空腔中的弹性体材料与开关垫的材料一致，所述三维立体导电金属泡沫板的材料选自下列金属：镍，铬，金，铝，铜，所述三维立体导电金属泡沫板的空隙密度为90-150PPI，厚度为0.4-1.5mm ，密度要求在300-500g/㎡范围中，其特征在于，三维立体导电金属泡沫板经过除油、活化、清洗、再浸入金属处理剂15分钟，用35-45度的温度烘干，将三维立体导电金属泡沫板置入治具模腔里，把事先调好的液态硅胶倒入印刷网版里，先刮胶2-3次，取出三维立体导电金属泡沫板在另一面再刮胶2-3次，取出已经注入硅胶的三维立体导电金属泡沫板经过一段高温60度烘烤30分钟，再放入油压模或注塑模腔里二段硫化，模具中的压力为160kg/cm²，温度为175度，制成硅胶+三维立体导电金属泡沫板的混合体，再进行200度烘烤，加硫时间8小时，经过冲压方式得到接触式的超导电粒，经过化学超声波清洗，打磨抛光使其导电粒子周围光滑。