CN111370878A - 无胶型弹性电接触端子及其制作方法 - Google Patents

无胶型弹性电接触端子及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无胶型弹性电接触端子及其制作方法，接触端子包括由内而外依次层叠设置的绝缘弹性芯层、过渡层和金属层。未使用粘合剂，可有效杜绝接触端子在高温下降解开裂的风险；三层结构的制作工序简单，制作成本低；金属层的厚度可以根据需要进行调整，可适用于不同的应用场景。

Description

无胶型弹性电接触端子及其制作方法
技术领域
本发明涉及电子元件技术领域，尤其涉及一种无胶型弹性电接触端子及其制作方法。
背景技术
弹性电接触端子用于PCB板的弹性导电连接，用作为接地件、电接触件和抗电磁干扰件等。因此，对弹性电接触端子的性能要求主要有低的接触电阻、高的导电率、高的回弹率以及耐受高温。一些铜合金(如铍铜、钛铜)具有良好的弹性、导电率以及耐高温性能，而被用于加工成金属型的弹性电接触端子，获得了广泛应用。
但是，当需要在狭窄空间内使用时，金属型端子的工艺变得复杂且具有难度，具有制作成本高以及性能不够理想等缺点。为了解决该技术问题，授权公告号为CN101527400B的中国发明专利公开了一种可焊接的弹性电接触端子，包括绝缘弹性体核心、绝缘橡胶涂覆层、耐热聚合物薄膜和金属层四层结构。其中绝缘橡胶涂覆层起粘接耐热聚合物薄膜与绝缘弹性体核心作用，由于是粘合工艺，该粘合层在使用过程中有分层的风险。此外，四层结构的制作工艺较为复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种无胶型弹性电接触端子及其制作方法，在使用过程中不会出现分层开裂。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种无胶型弹性电接触端子，包括由内而外依次层叠设置的绝缘弹性芯层、过渡层和金属层。
本发明采用的另一技术方案为：
无胶型弹性电接触端子的制作方法，将用于制作无胶型弹性电接触端子的绝缘材料通过挤出工艺制作得到绝缘弹性芯层，在所述绝缘弹性芯层的表面采用物理气相沉积工艺形成过渡层，在所述过渡层的表面采用电镀或化镀工艺形成金属层，得到所述无胶型弹性电接触端子。
本发明的有益效果在于：未使用粘合剂，可有效杜绝接触端子在高温下降解开裂的风险；三层结构的制作工序简单，制作成本低；金属层的厚度可以根据需要进行调整，可适用于不同的应用场景。
附图说明
图1为本发明实施例的无胶型弹性电接触端子的整体结构示意图；
图2为本发明实施例的无胶型弹性电接触端子的剖视图。
标号说明：
10、绝缘弹性芯层；20、过渡层；30、金属层。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：在绝缘弹性芯层的表面形成过渡层，然后在过渡层的表面直接形成金属层，未使用粘合剂可有效杜绝接触端子在高温下降解开裂的风险。
请参照图1以及图2，一种无胶型弹性电接触端子，包括由内而外依次层叠设置的绝缘弹性芯层10、过渡层20和金属层30。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：未使用粘合剂，可有效杜绝接触端子在高温下降解开裂的风险。
进一步的，所述绝缘弹性芯层10的材质为硅橡胶和氟橡胶中的至少一种。
由上述描述可知，绝缘弹性芯层的材质可以根据需要进行选择。
进一步的，所述过渡层20的材质为金属和金属氧化物中的至少一种。
进一步的，所述金属为Ni、Cr、Ti、W、Mo、V、Fe和Cu中的至少一种，所述金属氧化物为Ni、Cr、Ti、W、Mo、V、Fe和Cu形成的氧化物中的至少一种。
由上述描述可知，过渡层可以为金属或金属氧化物，且外表面需具有导电性，过渡层可以为单层或多层结构，当为多层结构时靠近绝缘弹性芯层的那层可以为金属氧化物，然后在金属氧化物的表面形成具有导电性的金属。
进一步的，所述金属层30的材质为Cu、Au、Ag、Sn、Ni和Zn中的至少一种。
进一步的，所述过渡层20的厚度为1nm～2μm。
进一步的，所述金属层30的厚度为1～30μm。
由上述描述可知，过渡层和金属层的厚度可以根据需要进行调整。
进一步的，所述绝缘弹性芯层10为管状结构。
本发明涉及的另一技术方案为：
无胶型弹性电接触端子的制作方法，将用于制作无胶型弹性电接触端子的绝缘材料通过挤出工艺制作得到绝缘弹性芯层10，在所述绝缘弹性芯层10的表面采用物理气相沉积工艺形成过渡层20，在所述过渡层20的表面采用电镀或化镀工艺形成金属层30，得到所述无胶型弹性电接触端子。
由上述描述可知，三层结构的制作工序简单，制作成本低；金属层的厚度可以根据需要进行调整，可适用于不同的应用场景。
进一步的，所述物理气相沉积工艺为磁控溅射工艺、多弧离子镀工艺或蒸镀工艺。
由上述描述可知，过渡层的成型工艺可以根据需要进行选择。
实施例一
请参照图1及图2，本发明的实施例一为：
一种无胶型弹性电接触端子，如图1和图2所示，包括由内而外依次层叠设置的绝缘弹性芯层10、过渡层20和金属层30。所述绝缘弹性芯层10为管状结构，绝缘弹性芯层的横截面尺寸为5×5mm。本实施例中，所述绝缘弹性芯层10的材质为硅橡胶和氟橡胶中的至少一种。所述过渡层20的材质为金属和金属氧化物中的至少一种，所述金属为Ni、Cr、Ti、W、Mo、V、Fe和Cu中的至少一种，所述金属氧化物为Ni、Cr、Ti、W、Mo、V、Fe和Cu形成的氧化物中的至少一种。所述金属层30的材质为Cu、Au、Ag、Sn、Ni和Zn中的至少一种。所述过渡层20的厚度为1nm～2μm，所述金属层30的厚度为1～30μm。
本实施例的无胶型弹性电接触端子的制作方法包括如下步骤：
1、将用于制作无胶型弹性电接触端子的绝缘材料通过挤出工艺制作得到绝缘弹性芯层10。
可采用螺杆挤出机加工所述绝缘弹性芯层10。
2、在所述绝缘弹性芯层10的表面采用物理气相沉积工艺形成过渡层20。
本实施例中，所述物理气相沉积工艺为磁控溅射工艺、多弧离子镀工艺或蒸镀工艺。若采用磁控溅射工艺，其溅射气压为0.1～5Pa，溅射电压为100～800V，通过控制溅射时间可控制过渡层20的厚度。若采用多弧离子镀工艺，可通过调整工艺参数，使得离子能量达到10～104eV，注入能量高有利于获得较高结合强度的过渡层20。若采用蒸镀工艺，可使用电子束、激光等热源将靶材气化，然后沉积在绝缘弹性芯层10表面，得到过渡层20。本实施例中，得到的过渡层20的表面电阻为10-2～102Ω/□。过渡层20可以为单层或多层结构，当为多层结构时靠近绝缘弹性芯层的那层可以为金属氧化物，然后在金属氧化物的表面形成具有导电性的金属。
3、在所述过渡层20的表面采用电镀或化镀工艺形成金属层30，得到所述无胶型弹性电接触端子。
本实施例中，将形成有过渡层20的绝缘弹性芯层10放在电镀槽或化学镀镀液中镀金属，得到金属层30，金属层30的厚度可以根据需要进行调整。金属层30可以是单层金属，也可以是多层金属，例如在Cu层外面镀Ni，然后镀Au、Ag或Sn等。
实施例二
本发明的实施例二为：
一种无胶型弹性电接触端子，包括由内而外依次层叠设置的绝缘弹性芯层10、过渡层20和金属层30。所述绝缘弹性芯层10的材质为硅橡胶；所述过渡层20的材质为Ni，通过磁控溅射的方式成型，溅射气压为0.15Pa，溅射电压为400V，过渡层20的厚度为50nm；所述金属层30为多层结构，由内而外依次为Cu层、Ni层和Au层，Cu层的厚度为5μm，Ni层的厚度为1μm，Au层的厚度为0.1μm，Cu层采用电镀的方式形成，Ni层和Au层采用化镀的方式形成。
实施例三
本发明的实施例三为：
一种无胶型弹性电接触端子，包括由内而外依次层叠设置的绝缘弹性芯层10、过渡层20和金属层30。所述绝缘弹性芯层10的材质为硅橡胶；所述过渡层20的材质为Cr，通过磁控溅射的方式成型，溅射气压为0.15Pa，溅射电压为400V，过渡层20的厚度为50nm；所述金属层30为多层结构，由内而外依次为Cu层、Ni层和Au层，Cu层的厚度为5μm，Ni层的厚度为1μm，Au层的厚度为0.1μm，Cu层采用电镀的方式形成，Ni层和Au层采用化镀的方式形成。
实施例四
本发明的实施例四为：
一种无胶型弹性电接触端子，包括由内而外依次层叠设置的绝缘弹性芯层10、过渡层20和金属层30。所述绝缘弹性芯层10的材质为氟橡胶；所述过渡层20的材质为Ni，通过磁控溅射的方式成型，溅射气压为0.15Pa，溅射电压为400V，过渡层20的厚度为50nm；所述金属层30为多层结构，由内而外依次为Cu层、Ni层和Au层，Cu层的厚度为5μm，Ni层的厚度为1μm，Au层的厚度为0.1μm，Cu层采用电镀的方式形成，Ni层和Au层采用化镀的方式形成。
实施例五
本发明的实施例五为：
一种无胶型弹性电接触端子，包括由内而外依次层叠设置的绝缘弹性芯层10、过渡层20和金属层30。所述绝缘弹性芯层10的材质为硅橡胶；所述过渡层20的材质为Ni，通过多弧离子镀工艺成型，离子能量为103eV，过渡层20的厚度为50nm；所述金属层30为多层结构，由内而外依次为Cu层、Ni层和Au层，Cu层的厚度为5μm，Ni层的厚度为1μm，Au层的厚度为0.1μm，Cu层采用电镀的方式形成，Ni层和Au层采用化镀的方式形成。
实施例六
本发明的实施例六为：
一种无胶型弹性电接触端子，包括由内而外依次层叠设置的绝缘弹性芯层10、过渡层20和金属层30。所述绝缘弹性芯层10的材质为硅橡胶；所述过渡层20的材质为Ni，通过多弧离子镀工艺成型，离子能量为103eV，过渡层20的厚度为50nm；所述金属层30为多层结构，由内而外依次为Cu层、Ni层和Au层，Cu层的厚度为3μm，Ni层的厚度为1μm，Au层的厚度为0.1μm，Cu层采用电镀的方式形成，Ni层和Au层采用化镀的方式形成。
实施例七
本发明的实施例七为：
一种无胶型弹性电接触端子，包括由内而外依次层叠设置的绝缘弹性芯层10、过渡层20和金属层30。所述绝缘弹性芯层10的材质为硅橡胶；所述过渡层20的材质为Ni，通过多弧离子镀工艺成型，离子能量为103eV，过渡层20的厚度为1nm；所述金属层30为单层结构，为单层的Cu层，其厚度为1μm，Cu层采用电镀的方式形成。
实施例八
本发明的实施例八为：
一种无胶型弹性电接触端子，包括由内而外依次层叠设置的绝缘弹性芯层10、过渡层20和金属层30。所述绝缘弹性芯层10的材质为硅橡胶；所述过渡层20的材质为Ni，通过多弧离子镀工艺成型，离子能量为103eV，过渡层20的厚度为2μm；所述金属层30为多层结构，由内而外依次为Cu层、Ni层和Au层，Cu层的厚度为20μm，Ni层的厚度为8μm，Au层的厚度为2μm，Cu层采用电镀的方式形成，Ni层和Au层采用化镀的方式形成。
将实施例二至实施例八得到的无胶型弹性电接触端子进行寿命测试，寿命测试方法为：将无胶型弹性电接触端子的一端焊接在第一PCB板的焊盘上，在第二PCB板上有一对应的焊盘，该焊盘平行接触无胶型弹性电接触端子的另一端，第二PCB板以1Hz频率下压端子至产生40％的变形，当两个焊盘间断路时，所得的下压次数为寿命测试结果，得到如表1所示的测试结果。
表1性能测试结果
寿命(次) 寿命(次)
实施例二 1360 实施例六 2380
实施例三 1180 实施例七 782
实施例四 1520 实施例八 516
实施例五 1470
从表1的测试结果可知，本发明制造得到的无胶型弹性电接触端子，其寿命达到较高水平，满足使用要求。
综上所述，本发明提供的一种无胶型弹性电接触端子及其制作方法，接触端子的结构简单，制作成本低，不会出现分层开裂现象。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种无胶型弹性电接触端子，其特征在于，包括由内而外依次层叠设置的绝缘弹性芯层、过渡层和金属层。
2.根据权利要求1所述的无胶型弹性电接触端子，其特征在于，所述绝缘弹性芯层的材质为硅橡胶和氟橡胶中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的无胶型弹性电接触端子，其特征在于，所述过渡层的材质为金属和金属氧化物中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的无胶型弹性电接触端子，其特征在于，所述金属为Ni、Cr、Ti、W、Mo、V、Fe和Cu中的至少一种，所述金属氧化物为Ni、Cr、Ti、W、Mo、V、Fe和Cu形成的氧化物中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的无胶型弹性电接触端子，其特征在于，所述金属层的材质为Cu、Au、Ag、Sn、Ni和Zn中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的无胶型弹性电接触端子，其特征在于，所述过渡层的厚度为1nm～2μm。
7.根据权利要求1所述的无胶型弹性电接触端子，其特征在于，所述金属层的厚度为1～30μm。
8.根据权利要求1所述的无胶型弹性电接触端子，其特征在于，所述绝缘弹性芯层为管状结构。
9.权利要求1-8任意一项所述的无胶型弹性电接触端子的制作方法，其特征在于，将用于制作无胶型弹性电接触端子的绝缘材料通过挤出工艺制作得到绝缘弹性芯层，在所述绝缘弹性芯层的表面采用物理气相沉积工艺形成过渡层，在所述过渡层的表面采用电镀或化镀工艺形成金属层，得到所述无胶型弹性电接触端子。
10.根据权利要求9所述的无胶型弹性电接触端子的制作方法，其特征在于，所述物理气相沉积工艺为磁控溅射工艺、多弧离子镀工艺或蒸镀工艺。
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