DE3037341A1 - ELECTRICAL CONNECTOR - Google Patents
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Description
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Verbindungsstück der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.The invention relates to an electrical connector of the type mentioned in the preamble of claim 1 Art.
Speziell betrifft die Erfindung ein elektrisches Verbindungsstück zur Herstellung elektrisch leitender Kontaktverbindungen unter Andruck der miteinander zu verbindenden Kontakte. Insbesondere betrifft die Erfindung ein elektrisches Verbindungsstück, das bestimmungsgemäß sandwichartig unter Druck zwischen zwei miteinander zu verbindende Kontaktelektrodenfelder, insbesondere Kontaktleisten, eingespannt wird.In particular, the invention relates to an electrical connector for the production of electrically conductive contact connections under pressure of the one to be connected Contacts. In particular, the invention relates to an electrical connector that is intended sandwiched under pressure between two contact electrode fields to be connected to one another, in particular contact strips, is clamped.
Solche elektrischen Verbindungsstücke zur Herstellung elektrisch leitender Verbindungen zwischen zwei Baugruppen, insbesondere Schaltkarten, die die elektrischen Verbindungen unter Kontaktandruck herstellen, sind in jüngerer Zeit zahlreich angewendet worden, so beispielsweise zum Verbinden und Anschließen von Schaltkarten mit mehreren Anschlüssen. Ein solches elektrisches Verbindungsstück weist eine anisotrope elektrische Leitfähigkeit in Richtung der einander gegenüberliegenden und das Verbindungsstück einspannenden Anschlußkontakte der miteinander zu verbindenden elektrischen Baugruppen, insbesondere Schaltkarten, auf. Dadurch wird eine elektrische Leitung ausschließlich zwischen den zugeordnet, in der Regel einander gegenüberliegend angeordneten Anschlußkontakten der Schaltkarten erzielt. Quer zu dieser Richtung der anisotropen Leitfähigkeit, also in Richtung von einem Anschlußkontakt der miteinander zu verbindenden Kontaktleisten zum benachbarten Anschlußkontakt, ist das elektrische Verbindungsstück ein Isolator.Such electrical connectors for making electrically conductive connections between two assemblies, In particular, circuit cards that make the electrical connections under contact pressure are in has recently been used extensively, for example for connecting and connecting circuit cards to multiple connections. Such an electrical connector has anisotropic electrical conductivity in the direction of the mutually opposite and the connecting piece clamping connection contacts of each other to be connected to electrical assemblies, in particular circuit cards. This makes an electric Line exclusively between the associated, usually oppositely arranged connection contacts the circuit cards achieved. At right angles to this direction of the anisotropic conductivity, i.e. in the direction of is a connection contact of the contact strips to be connected to the adjacent connection contact electrical connector an insulator.
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Verbindungsstücke dieser Art sind als Verbundkörper ausgebildet, die aus einem elektrisch isolierenden Elastomer als Grundkörper bestehen. Dieser Grundkörper weist einander gegenüberliegend zwei ebene Oberflächen auf sowie eine Schar elektrisch leitfähiger Elemente (im folgenden kurz "Leiterbahnen" genannt), die parallel zueinander angeordnet sind und von einer der ebenen Oberflächen des Grundkörpers zur gegenüberliegenden Fläche verlaufen. Die Leiterbahnen sind dabei so in den Grundkörper eingebettet, daß sie elektrisch voneinander isoliert sind. Sie verbinden auf diese Weise die beiden einander gegenüberliegenden ebenen Oberflächen des Grundkörpers des elektrischen Verbindungsstücks. Ein solches Verbindungsstück wird sandwichartig zwischen die miteinander zu verbindenden Kontaktleisten, insbesondere die" miteinander zu verbindenden Kontaktleisten von zwei Schaltkarten, eingespannt, wobei jeweils eine Kontaktleiste einer der Schaltkarten mit einer der planen Oberflächen des Verbindungsstücks in Berührung steht. Dabei sind die Anschlußkontakte der Kontaktleiste der Schaltkarte jeweils ganz bestimmten Leiterbahnen zugeordnet, so daß die Leiterbahnen an ihren jeweils beiden Enden mit den Kontaktanschlüssen der Schaltkarten in Berührung stehen und diese miteinander verbinden (vgl. US 4 201 423 A1)Connecting pieces of this type are designed as a composite body, which consists of an electrically insulating Elastomer exist as the base body. This base body has two flat surfaces opposite one another on and a host of electrically conductive elements (hereinafter referred to as "conductor tracks" for short), which are arranged parallel to one another and from one of the flat surfaces of the base body to the opposite one Surface. The conductor tracks are embedded in the base body in such a way that they are electrical are isolated from each other. In this way you connect the two opposite each other flat surfaces of the base body of the electrical connector. One such connector is sandwiched between the contact strips to be connected to one another, in particular the "to one another connecting contact strips of two circuit cards, clamped, with one contact strip each the circuit board is in contact with one of the flat surfaces of the connector. There are those Connection contacts of the contact strip of the circuit card each assigned to very specific conductor tracks, so that the conductor tracks are in contact at their two ends with the contact connections of the circuit cards and connect them to each other (see US 4 201 423 A1)
Elektrische Druckkontakt-Verbindungsstücke dieser Art werden beispielsweise zum elektrischen Verbindung von Anzeigeeinheiten, beispielsweise Flüssigkristallanzeigeeinheiten, Elektrolumineszenzanzeigeeinheiten oder elektrochromen Anzeigeeinheiten, mit einer Schaltkarte verwendet, die eine Treiberschaltung für die Anzeigeeinheit enthält. In jüngerer Zeit werden die Anschlußkontakte für solche Anzeigebauelemente aus einem elektrisch leitfähigen durchsichtigen Film hergestellt,Electrical pressure contact connectors of this type are used, for example, for the electrical connection of Display units, for example liquid crystal display units, electroluminescent display units or electrochromic display units, with a circuit board is used, which contains a driver circuit for the display unit. More recently, the connection contacts for such display components made of an electrically conductive transparent film,
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der aus einem Metalloxid besteht. Als Metalloxide zur Herstellung der Anschlußkontakte dienen insbesondere Vanadium(III)-oxid V3O , Silber(II)-oxid AgO, Zinkoxid ZnO, Titan(II)-oxid TiO, Titan(IV)-oxid TiO , Nickel(II)-oxid NiO, Indiumoxid In„0_ und Zinn(IV)-oxid SnO„ sowie eine Reihe oxidischer Massen aus verschiedenen Substanzen, beispielsweise ein mit Zinnoxid vermischtes Indiumoxid oder ein Zinnoxid, das mit Cadmium oder Antimon gemischt ist.which consists of a metal oxide. The metal oxides used to produce the connection contacts are in particular vanadium (III) oxide V 3 O, silver (II) oxide AgO, zinc oxide ZnO, titanium (II) oxide TiO, titanium (IV) oxide TiO, nickel (II) - oxide NiO, indium oxide In "O_ and tin (IV) oxide SnO" as well as a number of oxidic masses made from various substances, for example an indium oxide mixed with tin oxide or a tin oxide mixed with cadmium or antimony.
Die Anwendbarkeit der Druckkontakt-Verbindungsstücke ist hinsichtlich der zur Herstellung der elektrischen Kontakte verwendeten Werkstoffe und des über die so hergestellten elektrischen Kontakte fließenden elektrischen Stroms Beschränkungen unterworfen. So müssen beispielsweise elektrochrome Anzeigeeinheiten oder Elektrolimineszenzanzeigeeinheiten mit wesentlich größeren elektrischen Treiberströmen als Flüssigkristallanzeigeeinheiten beaufschlagt werden. Die bekannten und gebräuchlichen elektrischen Verbindungsstücke, bei denen die Leiterbahnen aus einem mit Kohlenstoff gefüllten Elastomer bestehen, wobei der Kohlenstoff die elektrische Leitfähigkeit des Elastomers herbeiführt, können nicht zum Anschließen von Anzeigeeinheiten verwendet werden, die hohe Treiberströme benötigen, da die Leiterbahnen bereits in sich einen zu hohen spezifischen elektrischen Widerstand aufweisen. Der Gesamtwiderstand der Verbindungsstrecke wird insbesondere dann groß, wenn die Anschlußkontaktelektroden auf den Schaltkarten aus den oben beschriebenen durchsichtigen Metalloxidschichten bestehen.The applicability of the pressure contact connectors is in terms of making the electrical Contacts materials used and the electrical flowing through the electrical contacts produced in this way Electricity is subject to restrictions. For example, electrochromic display units or Electroliminescent display units with much larger electrical drive currents than liquid crystal display units be applied. The known and common electrical connectors, at which the conductor tracks consist of a carbon-filled elastomer, the carbon being the Electrical conductivity caused by the elastomer cannot be used to connect display units that require high driver currents, since the conductor tracks are already too specific in themselves have electrical resistance. The total resistance of the link becomes particularly then large when the terminal contact electrodes on the circuit cards from those described above are transparent Metal oxide layers exist.
Zur Verwendung im Bereich höherer Ströme sind als Alternative zu den vorstehend beschriebenen Verbindungsstücken solche Druckkontakt-Verbindungsstücke bekannt,For use in the range of higher currents are as an alternative to the connecting pieces described above such pressure contact connectors known,
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bei denen die Leiterbahnen aus dünnen Metalldrähten bestehen, die den elektrisch isolierenden Elastomergrundkörper durchsetzen. Auch sind Verbindungsstücke auf der Basis eines Grundkörpers aus einem elektrisch isolierenden Elastomer bekannt, die einen pulvrigen Werkstoff enthalten, der eine besonders gute spezifische elektrische Leitfähigkeit aufweist, insbesondere ein mit Silberpulver gefülltes Elastomer.in which the conductor tracks consist of thin metal wires that form the electrically insulating elastomer base push through. Connection pieces based on a base body are also made up of an electrical one insulating elastomer known that contain a powdery material that has a particularly good specific Has electrical conductivity, in particular an elastomer filled with silver powder.
Die vorstehend beschriebenen bekannten Verbindungsstücke mit hoher spezifischer elektrischer Leitfähigkeit für den Einsatz im Bereich höherer Ströme vermögen jedoch nicht die gestellten Ansprüche zu erfüllen. So versagen beispielsweise die mit den dünnen Metalldrähten durchsetzten Verbindungsstücke häufig, wenn sie zyklisch einer Kompression und Entlastung ausgesetzt werden, beispielsweise beim Austauschen oder wiederholten Austauschen der anzuschließenden bzw. angeschlossenen Bauelemente. Solch eine wiederholte Belastung und Entlastung eines solcherart aufgebauten elektrischen Verbindungsstücks führt leicht zum Knikken oder Brechen der in die elektrisch isolierende Elastomermatrix eingebetteten dünnen Metalldrähte. Die mit dem elektrisch leitfähigen Metallpulver gefüllten Verbindungsstücke auf der Basis eines Elastomers, insbesondere die mit Silberpulver gefüllten Verbindungsstücke, weisen häufig Kontaktprobleme auf, und zwar insbesondere, wenn das Verbindungsstück in relativ feuchter Atmosphäre verwendet wird. Diese unerwünschten Erscheinungen bei den gefüllten Verbindungsstücken sind wahrscheinlich auf die Ausbildung von Lokalelementen zwischen den in der Oberfläche de:; Verbindungsstücks freiliegenden Metallteilchen und dem als Werkstoff der Anschlußkontakte dienenden Metalloxid zurückzuführen.The above-described known connectors with high specific electrical conductivity for use in the area of higher currents, however, are not able to meet the requirements. For example, the connecting pieces interspersed with the thin metal wires often fail when they are cyclically subjected to compression and relief, for example when exchanging or Repeated replacement of the to be connected or connected Components. Such a repeated loading and unloading of a so constructed electrical connector easily kinks or breaks in the electrically insulating Elastomer matrix embedded thin metal wires. The ones filled with the electrically conductive metal powder Connecting pieces based on an elastomer, in particular connecting pieces filled with silver powder, often have contact problems, especially when the connector is in relative humid atmosphere is used. These undesirable phenomena in the filled connectors are likely due to the formation of local elements between those in the surface de :; Connector exposed metal particles and the metal oxide serving as the material of the connection contacts.
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Bei hoher Luftfeuchtigkeit kondensiert die Feuchtigkeit im Kontaktbereich zwischen den beiden Werkstoffen und führt zur Ausbildung dieser Lokalelemente.When the air humidity is high, the moisture condenses in the contact area between the two materials and leads to the formation of these local elements.
Zur näheren Erläuterung der Bildung der vorstehend erwähnten Lokalelemente sei angenommen, das Metallpulver im Elastomer sei Silber und die durchsichtige Metalloxidelektrode bestünde typischerweise aus Indiumoxid. In Gegenwart von Wasser treten dabei folgende elektrochemische Gleichgewichte auf:For a more detailed explanation of the formation of the above-mentioned local elements, let us assume the metal powder there is silver in the elastomer and the transparent metal oxide electrode typically consists of indium oxide. In the presence of water, the following electrochemical equilibria occur:
1/3 In3+ + e 1/3 In (I),1/3 In 3+ + e 1/3 In (I),
wobei E. = -0,342 V und K. = 1,8 x 10 bei 25°C;where E. = -0.342 V and K. = 1.8 x 10 at 25 ° C;
und 1/2 Ag2O + 1/2 HO + e ;=^ Ag + OH (II) ,and 1/2 Ag 2 O + 1/2 HO + e; = ^ Ag + OH (II),
O C O C
wobei E = -0,344 V und K = 6,0 χ 10 bei 25°C.where E = -0.344 V and K = 6.0 χ 10 at 25 ° C.
Die Werte für die Standardpotentiale E und E sind einer Datensammlung (Metals Data Book der Nippon Kinzoku Gakkai) entnommen. Die Gleichgewichtskonstanten K1 und K sind aus der Beziehung log K = 16,8 E zwischen dem Standardpotential und der Gleichgewichtskonstanten berechnet. Dabei liegt der Gleichung (I) die Annahme zu Grunde, daß bei der Dissoziation des Indiumoxids inJD^ Sauerstoff freigesetzt wird.The values for the standard potentials E and E are taken from a data collection (Metals Data Book from Nippon Kinzoku Gakkai). The equilibrium constants K 1 and K are calculated from the relationship log K = 16.8 E between the standard potential and the equilibrium constant. Equation (I) is based on the assumption that when the indium oxide dissociates into JD ^ oxygen is released.
Die Kombination der Gleichungen (I) und (II) ergibtThe combination of equations (I) and (II) gives
1/3 In3+ + Ag + 0H~^1/3 In + 1/2 Ag3O + 1/2 H3Q (III), wobei E3 = 0,686 V und K3 = 3 χ 10~12 bei 25°C.1/3 In 3+ + Ag + 0H ~ ^ 1/3 In + 1/2 Ag 3 O + 1/2 H 3 Q (III), where E 3 = 0.686 V and K 3 = 3 χ 10 ~ 12 at 25 ° C.
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Auf Grund der ungewöhnlich kleinen Gleichgewichtskonstanten K läuft die Reaktion der Gleichung (III) praktisch nicht von links nach rechts ab, so daß keine Anteile von Silberoxid Ag.,0 auf der Oberfläche der Silberteilchen gebildet werden. Experimentell läßt sich jedoch bestätigen, daß der Widerstand zwischen einer Elektrode aus Indiumoxid und einem mit Silberpulver gefüllten, elektrisch leitfähigen Elastomer allmählich zunimmt, wenn die Indiumoxidelektrode als Anode und der mit dem Silberpulver gefüllte Kautschuk als Kathode geschaltet sind. Bei dieser Polung wird das reversible elektrochemische Gleichgewicht der Reaktion der Gleichung (III) mit einer elektromotorischen Kraft beaufschlagt, die das Gleichgewicht der Reaktion von links nach rechts verschiebt, also zur Bildung von elektrisch isolierendem Silberoxid Ag O führt.Because of the unusually small equilibrium constant K, the reaction of equation (III) works practically not from left to right, so that no portions of silver oxide Ag., 0 on the surface of the silver particles are formed. However, it can be confirmed experimentally that the resistance between an electrode made of indium oxide and an electrically conductive elastomer filled with silver powder gradually increases, when the indium oxide electrode is connected as the anode and the rubber filled with the silver powder is connected as the cathode are. With this polarity, the reversible electrochemical equilibrium of the reaction of equation (III) applied with an electromotive force that shifts the equilibrium of the reaction from left to right, thus leads to the formation of electrically insulating silver oxide Ag O.
Die vorstehend für die Werkstoffkombination Indiumoxid und Silber im einzelnen dargelegten elektrochemischen Verhältnisse gelten entsprechend auch für andere Kombinationen von Silber mit den Oxiden anderer Metalle.The above for the material combination indium oxide and silver, the electrochemical ratios shown in detail also apply correspondingly to other combinations of silver with the oxides of other metals.
Wenn also ein elektrischer Strom über einen Kontakt fließt, der auf der einen Seite aus einem elektrisch leitfähigeri Kautschuk der oben beschriebenen Art und auf der anderen Seite aus einer Metalloxidelektrode besteht, wobei an der Kontaktgrenzfläche ein Lokalelement entsteht, werden die im Elastomer dispergierten Silberteilchen rasch zu Silberoxid Ag„O oxidiert, wenn der elektrische Strom dem elektrochemischen Gleichgewicht entgegengesetzt gepolt ist, so daß der Kontaktwiderstand stark zunimmt und schließlich sogar zur Unterbrechung des elektrischen Kontaktes führen kann.So when an electric current flows through a contact, the one on one side is an electric one conductive rubber of the type described above and on the other hand consists of a metal oxide electrode, the silver particles dispersed in the elastomer are formed where a local element arises at the contact interface Rapidly oxidized to silver oxide Ag "O" when the electric current is in electrochemical equilibrium is polarized opposite, so that the contact resistance increases sharply and ultimately even to the interruption electrical contact.
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Ein weiteres Problem tritt bei elastischen Verbindungsstücken mit Leiterbahnen aus einem mit Silberpulver gefüllten, elektrisch leitfähigen Kautschuk dadurch auf, daß beim Anlegen einer äußeren Gleichspannung in feuchter Atmosphäre eine Silbermigration stattfindet. Das in der Elastomermatrix dispergierte Silber wandert allmählich quer zur Leiterbahn auf die Oberfläche des elektrisch isolierenden elastischen Grundkörpers aus, der an die Leiterbahn grenzt, so daß Kurzschlüsse zwischen benachbarten Leiterbahnen auftreten können.Another problem occurs with elastic connectors with conductor tracks made of a silver powder-filled, electrically conductive rubber in that when an external direct voltage is applied in a damp Silver migration takes place in the atmosphere. The silver dispersed in the elastomer matrix migrates gradually transversely to the conductor track on the surface of the electrically insulating elastic base body, the adjoins the conductor track, so that short circuits can occur between adjacent conductor tracks.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß die bekannten elastischen Verbindungsstücke mit zueinander parallelen Leiterbahnen quer zur Längsrichtung des Verbindungsstücks, bei denen die Leiterbahnen aus mit Metallpulver, speziell mit Silberpulver, gefüllten Elastomeren bestehen, noch erhebliche Mängel aufweisen.In summary, it should be noted that the known elastic connecting pieces with mutually parallel Conductor tracks transverse to the longitudinal direction of the connector, in which the conductor tracks are made with metal powder, specifically with silver powder, filled elastomers, still have significant defects.
Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gummielastisches Verbindungsstück zur Herstellung elektrischer Anschlüsse unter mechanischem Andruck der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß die genannten Probleme nicht mehr auftreten, also daß solche Verbindungsstücke dauerhaft niedrige Kontaktwiderstände bei dauerhaft zuverlässiger Isolation der einzelnen Leiterbahnen gegeneinander aufweisen.In view of this prior art, the invention is based on the object of a rubber-elastic connector for the production of electrical connections under mechanical pressure of the type described at the beginning to improve that the problems mentioned no longer occur, so that such connectors are permanent low contact resistance with permanently reliable insulation of the individual conductor tracks from one another exhibit.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist das Verbindungsstück der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs genannten Merkmale auf.To solve this problem, the connector has Invention the features mentioned in the characterizing part of the claim.
Das elastische Verbindungsstück der Erfindung zur Herstellung elektrischer Anschlüsse unter mechanischem Andruck der Kontakte bzw. Kontaktleisten besteht also ausThe elastic connector of the invention for making electrical connections under mechanical pressure the contacts or contact strips thus consists of
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(a) einem elektrisch isolierenden Grundkörper, der(A) an electrically insulating base body, which
(b) mehrere im wesentlichen lineare Leiterbahnen trägt. Der elektrisch isolierende Grundkörper (a) besteht aus einem elektrisch isolierenden gummielastischen Elastomer, der zumindest zwei ebene, einander gegenüberliegende Oberflächen aufweist. Die Leiterbahnen (b) verlaufen in aller Regel zumindest im wesentlichen parallel zueinander und sind ebenfalls zumindest im wesentlichen linear konfiguriert. Die Leiterbahnen sind in den elektrisch isoliegenden Grundkörper eingebettet. Die Leiterbahnen bestehen aus einem elektrisch leitfähigen elastischen Werkstoff, der seinerseits aus einer Elastomermatrix besteht, in der zur Herstellung der elektrischen Leitfähigkeit ein Metallpulver dispergiert ist. Dabei verlaufen die Leiterbahnen in der Weise, daß jeweils eines ihrer beiden Enden jeweils in einer der beiden einander gegenüberliegenden ebenen Oberflächen des elektrisch isolierenden Grundkörpers frei zugänglich liegt. Dabei sind in zumindest einer dieser beiden einander gegenüberliegenden ebenen Oberflächen des elektrisch isolierenden Grundkörpers zahlreiche voneinander unabhängige sehr kleine konkave Höhlungen ausgebildet, die im folgenden kurz als "Mikrokonkavitäten" bezeichnet sind.(b) carries a plurality of substantially linear conductor tracks. The electrically insulating base body (a) consists of an electrically insulating, rubber-elastic elastomer, which has at least two flat, having opposing surfaces. The conductor tracks (b) generally run at least substantially parallel to one another and are also configured at least substantially linearly. The conductor tracks are embedded in the electrically insulating base body. The conductor tracks consist of an electrically conductive elastic material, which in turn consists of an elastomer matrix consists in which a metal powder is dispersed to produce the electrical conductivity. In doing so, run the conductor tracks in such a way that one of their two ends is in each case in one of the two each other opposite flat surfaces of the electrically insulating base body is freely accessible. Included are in at least one of these two opposing flat surfaces of the electrically insulating Base body formed numerous independent very small concave cavities, which are shown in the following are briefly referred to as "micro concavities".
Vorzugsweise besteht der elektrisch isolierende elastische Grundkörper aus einem geschäumten Elastomer, dessen Struktur aus geschlossenen Zellen aufgebaut ist. Die angeschnittenen leeren Zellen des Schaumgummis, die an der Oberfläche des Grundkörpers freiliegen, bilden dann die voneinander unabhängigen Mikrokonkavitäten.The electrically insulating elastic base body preferably consists of a foamed elastomer, whose structure is made up of closed cells. The incised empty cells of the foam that are exposed on the surface of the base body, then form the mutually independent micro-concavities.
Der elektrisch isolierende elastische Grundkörper, der die Außenkontur des Verbindungsstücks bestimmt, besteht vorzugsweise aus einem relativ weich eingestellten Kau-The electrically insulating elastic base body, which determines the outer contour of the connector, is made preferably from a relatively soft chewing
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tschukelastomer. Als Kautschukelastomere für den Grundkörper werden vorzugsweise folgende Werkstoffe verwendet: Polychloropren, Styrol-Butadien-Copolymer, Polysulfitkautschuk, Polybutadien und Siliconkautschuk. Dabei richten sich selbstverständlich die äußeren Abmessungen und die Konfiguration des Grundkörpers des Verbindungsstücks nach den Anforderungen des speziellen Anwendungsgebietes. Das Verbindungsstück kann beispielsweise die Form einer Scheibe, eines quadratischen oder rechteckigen Plättchens, eines Ringes, eines rechteckigen Rahmens oder jede beliebige andere Form haben. Üblicherweise wird der Grundkörper jedoch langgestreckt sein und die Form einer Leiste oder eines Strangmaterials mit insbesondere rechteckigem Querschnitt haben. Häufig wird auch der nach Art einer Kontaktleiste strangartig ausgebildete Grundkörper kompliziertere Querschnitte aufweisen, die vom rechteckigen Querschnitt deutlich abweichen. Wesentlich ist lediglich, daß der elektrisch isolierende Grundkörper des Verbindungsstücks zwei einander gegenüberliegende flache Oberflächen aufweist, die mit den Kontaktleisten der anzuschließenden elektrischen Baugruppen, insbesondere Schaltkarten, in Berührung gebracht werden können. Diese unter mechanischem Andruck erfolgende Kontaktgabe muß dabei gewährleisten, daß die Anschlußkontakte der Kontaktleiste der Schaltkarte elektrisch leitend mit den im Grundkörper des Verbindungsstücks eingebetteten Leiterbahnen elektrisch leitend in Berührung treten können. Die flachen Kontaktflächen, besser Kontaktleistenflächen, des Grundkörpers brauchen nicht notwendigerweise parallel zueinander zu verlaufen, sondern können auch einen definierten Winkel einschließen.chukelastomer. The following materials are preferably used as rubber elastomers for the base body uses: polychloroprene, styrene-butadiene copolymer, polysulfite rubber, polybutadiene and silicone rubber. Of course, the external dimensions and the configuration of the base body depend on the Connection piece according to the requirements of the special field of application. The connector can for example the shape of a disc, a square or rectangular plate, a ring, a rectangular Frame or any other shape. Usually, however, the main body is elongated be and have the shape of a bar or a strand material with in particular a rectangular cross-section. The basic body, which is designed in the manner of a strand in the manner of a contact strip, is also frequently more complicated Have cross-sections that differ significantly from the rectangular cross-section. It is only essential that the electrically insulating base body of the connecting piece has two flat opposite one another Has surfaces that with the contact strips of the electrical assemblies to be connected, in particular Circuit cards, can be brought into contact. These Making contact under mechanical pressure must ensure that the connection contacts of the Contact strip of the circuit card electrically conductive with those embedded in the base body of the connector Conductive tracks can come into contact in an electrically conductive manner. The flat contact surfaces, better contact strip surfaces, of the base body do not necessarily have to run parallel to one another, but can also enclose a defined angle.
Das wichtigste erfindungswesentliche Merkmal des Verbindungsstücks ist, daß zumindest eine der beiden ein-The most important feature of the connector, essential to the invention is that at least one of the two
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ander gegenüberliegenden ebenen Kontaktflächen des elektrisch isolierenden Grundkörpers mit einer Vielzahl winziger und voneinander unabhängiger konkaver Höhlungen, den "Mikrokonkavitäten", versehen ist. Eine solche Oberfläche mit isolierten Mikrokonkavitäten kann beispielsweise durch Ausformen des Grundkörpers aus einer Gummimischung in einem Formwerkzeug erhalten werden, dessen Formnestflächen embossiert sind. Die Beschxeibung "unabhängig voneinander" bzw. "isoliert" hinsichtlich der Mikrokonkavitäten meint dabei, daß jede einzelne dieser Mikrokonkavitäten eine klar umschriebene konkave Ausnehmung in der Oberfläche bildet, die von jeder benachbarten Mikrokonkavität streng abgegrenzt, im geometrischen Sinne also isoliert ist, und zwar auch dann, wenn das Verbindungsstück sandwichartig zwischen zwei anzuschließende Baugruppen, beispielsweise Schaltkarten, eingespannt ist und der elektrisch isolierende Grundkörper, in dem die Mikrokonkavitäten ausgebildet sind, mit der bzw. mit den Oberflächen der Schaltkarten direkt in Berührung steht.on the other opposite flat contact surfaces of the electrically insulating base body with a plurality tiny and independent concave cavities, the "micro concavities". One Such a surface with isolated micro concavities can be made, for example, by shaping the base body a rubber mixture can be obtained in a mold, the mold cavity surfaces are embossed. The description "Independent of one another" or "isolated" with regard to the micro concavities means that each individual these micro concavities form a clearly circumscribed concave recess in the surface of each neighboring micro-concavity is strictly delimited, i.e. isolated in the geometric sense, even then, if the connector is sandwiched between two assemblies to be connected, e.g. circuit cards, is clamped and the electrically insulating base body, in which the micro concavities are formed, with which or is in direct contact with the surfaces of the circuit boards.
Der Querschnitt der einzelnen Mikrokonkavität ist nicht spezifisch kritisch. Die Mikrokonkavitäten können einen kreisförmigen, rechteckigen oder irregulären Querschnitt aufweisen. Wenn die Mikrokonkavitäten kreisförmigen Querschnitt haben und zumindest im wesentlichen die Form einer Halbkugel haben, liegt der Durchmesser jeder einzelnen Mikrokonkavität vorzugsweise iia Bereich von 1 bis 500 μπι, insbesondere im Bereich von 50 bis 200 um. Die Verteilungsdichte der Mikrokonkavitäten an der Oberfläche des Grundkörpers, insbesondere im Rahmen der vorstehend genannten Abmessungsbereiche, beträgt vorzugsweiseThe cross section of the individual micro concavities is not specifically critical. The micro concavities can one circular, rectangular or irregular cross-section exhibit. When the micro-concavities have a circular cross-section and at least substantially the same shape a hemisphere, the diameter of each individual micro-concavity is preferably in the range from 1 to 500 μm, in particular in the range from 50 to 200 μm. the Distribution density of the micro concavities on the surface of the base body, in particular in the context of the above named dimensional ranges, is preferably
— ° —2- ° -2
mindestens 100 cm "". insbesondere mindestens 400 cmat least 100 cm "". in particular at least 400 cm
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Wie bereits erwähnt, kann der elektrisch isolierende Grundkörper des Verbindungsstücks mit der zumindest einen flachen Oberfläche, in der die Mikrokonkavitäten ausgebildet sind, durch Formpressen oder Spritzgießen einer unvernetzten Elastomermischung in einem Formwerkzeug aus Metall erfolgen. Alternativ kann ein elektrisch isolierender Grundkörper mit den genannten Konfigurationsmerkmalen auch als zelliger Schaumstof£-· körper mit geschlossener Porenstruktur hergestellt werden, in dem jede einzelne Pore von der anderen isoliert ist. Wird ein solcher Schaumstoff in einer Ebene geschnitten, so weist die Schnittebene isolierte Mikrokonkavitäten im oben definierten Sinne der Erfindung auf.As already mentioned, the electrically insulating base body of the connecting piece with the at least one flat surface in which the micro concavities are formed can be produced by compression molding or injection molding of an uncrosslinked elastomer mixture in a metal mold. Alternatively, an electrically insulating base body can with the configuration mentioned features as a cellular Schaumstof £ - are produced · body with closed pore structure in which each pore of the other is insulated. If such a foam is cut in one plane, the cutting plane has isolated micro concavities in the sense of the invention defined above.
Verfahren zur Herstellung solcher Schaumstoffe, speziell geschäumter Elastomerformstoffe, sind an sich jedem Fachmann bekannt, üblicherweise wird eine Gummimischung, die ein physikalisches, insbesondere aber auch chemisches Treibmittel enthält, unter Erwärmung ausgeformt. Der Grad der Verschäumung liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 1,1 bis 4,0, insbesondere im Bereich von 1,3 bis 2,5, um die oben genannten Bedingungen für die Abmessungen der einzelnen Mikrokonkavitäten und deren Dichteverteilung auf der Oberfläche des Grundkörpers einzustellen. Wenn das Schäumungsverhältnis kleiner als 1,1 ist, weist der Elastomerschaumstoff eine Härte auf, die nicht wesentlich kleiner als die Härte der elastischen Leiterbahnen ist. Außerdem werden die Abmessungen der Mikrokonkavitäten zu klein. Ist auf der anderen Seite der Schäumungsgrad größer als 4,0, so wird eine zu grobe Porenstruktur im Schaumstoff erhalten. Außerdem weist der Schaumstoffkörper ungenügende Werte für den Druckverformungsrest auf. Aus einem solchen Schaumstoff hergestellte Verbindungsstücke erfüllen nicht die an solche Verbindungsstücke gestellten Anforderungen. Process for the production of such foams, especially foamed elastomer molding materials are known per se to every person skilled in the art, usually a rubber mixture, which contains a physical, but in particular also a chemical blowing agent, with heating shaped. The degree of foaming is preferably in the range from 1.1 to 4.0, in particular in Range from 1.3 to 2.5 to meet the above conditions for the dimensions of each micro concavity and adjust their density distribution on the surface of the base body. When the expansion ratio is less than 1.1, the elastomer foam has a hardness that is not significantly less than that Hardness of the elastic conductor tracks. In addition, the dimensions of the micro concavities become too small. Is on on the other hand, if the degree of foaming is greater than 4.0, the pore structure in the foam is too coarse. In addition, the foam body has insufficient Values for the compression set. Meet connectors made from such a foam does not meet the requirements placed on such connectors.
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Als Werkstoff für die Herstellung solcher elastomerer Schaumstoffe wird vorzugsweise ein Siliconkautschuk mit einer nach der Skala der Japanischen Industrienorm gemessenen Härte von 2 0 bis 40 eingesetzt. Ein solcher Werkstoff zeichnet sich durch einen sehr kleinen Druckverformungsrest, durch eine ungewöhnlich gute Alterungsbeständigkeit und durch gute Verarbeitbarkeit aus.A silicone rubber is preferably used as the material for the production of such elastomeric foams with a hardness of 2 0 to 40 measured according to the scale of the Japanese industrial standard. A Such a material is characterized by a very small compression set, by an unusually good one Aging resistance and good processability.
Wenn die Mikrokonkavitäten in der vorzugsweise vorgesehenen Ausgestaltung der Erfindung durch Schneiden eines Schaumstoffes hergestellt werden, ist es selbstverständlich nicht erforderlich, daß das gesamte Volumen des elektrisch isolierenden elastischen Grundkörpers als Schaumstoff ausgebildet ist. Vielmehr reicht es vollkommen aus, wenn eine Oberflächenschicht des elastischen Grundkörpers in einer Stärke von mindestens ungefähr 100 μ,ΐη, vorzugsweise mindestens ungefähr 200 um, die beschriebene Schaumstruktur aufweist.When the micro concavities in the preferably provided embodiment of the invention by cutting a foam are made, it is of course not necessary that the entire volume of the electrically insulating elastic base body is designed as foam. Rather, it is enough it is completely off if a surface layer of the elastic base body has a thickness of at least about 100 μ, ΐη, preferably at least about 200 μm, has the foam structure described.
Die elastischen Leiterbahnen können aus prinzipiell beliebigem, elektrisch leitfähigem elastischem Werkstoff bestehen und bestehen vorliegend insbesondere aus einem Matrixelastomer, das mit einem elektrisch leitfähigen Pulver, insbesondere einem Metallpulver, gefüllt ist. Als Metallpulver wird zur Herstellung des elektrisch leitfähigen Elastomers insbesondere Silberpulver verwendet. Statt des Silbers kann auch ein Pulver aus versilberten Kupferteilchen oder Glasteilchen verwendet werden. Diese elektrisch leitfähigen Pulver werden in einer elektrisch isolierenden Kunststoffmatrix oder Elastomermatrix dispergiert. Als Werkstoff für die Matrix der Leiterbahnen dienen vorzugsweise Urethanharze, ürethanelastomere, Epoxidharze, Polyesterharze, Siliconharze oder Siliconelastomere.The elastic conductor tracks can in principle be made of any electrically conductive elastic material consist and consist in the present case in particular of a matrix elastomer, which is connected to an electrically conductive Powder, in particular a metal powder, is filled. Metal powder is used to produce the electric conductive elastomer, especially silver powder. Instead of silver, a powder made of silver-plated can also be used Copper particles or glass particles can be used. These electrically conductive powders are used in an electrically insulating plastic matrix or elastomer matrix dispersed. As a material for the The matrix of the conductor tracks is preferably used by urethane resins, urethane elastomers, epoxy resins, polyester resins, Silicone resins or silicone elastomers.
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Das in dieser Matrix dispergierte elektrisch leitfähige Pulver, also insbesondere das Silberpulver, weist vorzugsweise eine Korngröße von kleiner als 50 μπι, vorzugsweise insbesondere kleiner als 15 μπι, auf. Die Menge bzw. die Konzentration des in der elektrisch isolierenden Matrix der Leiterbahnen dispergierten elektrisch leitfähigen Pulvers hängt primär selbstverständlich von der elektrischen Leitfähigkeit ab, die die Leiterbahnen des Verbindungsstücks aufweisen sollen. Sie hängt darüber hinaus von der Härte und anderen mechanischen Kenndaten sowohl der Leiterbahn also auch des gesamten Verbundkörpers, ■ der das Verbindungsstück bildet, ab. üblicherweise beträgt die Silberpulverkonzentration im elektrisch isolierenden Matrixpolymer vorzugsweise ungefähr 70 bis 95 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polymers. Die Härte der Leiterbahnen liegt vorzugsweise im Bereich von 40 bis 80, gemessen nach der Skala der Japanischen Industrienorm. Dies ist auf eine Härte des elektrisch isolierenden Grundkörpers von 20 bis 40 Einheiten derselben Skala bezogen. Prinzipiell ist der Werkstoff der Leiterbahnen vorzugsweise härter als der Werkstoff des elektrisch isolierenden Grundkörpers.The electrically conductive powder dispersed in this matrix, i.e. in particular the silver powder, preferably has a grain size of less than 50 μm, preferably in particular less than 15 μm, on. The amount or the concentration of that dispersed in the electrically insulating matrix of the conductor tracks electrically conductive powder depends primarily on the electrical conductivity from, which should have the conductor tracks of the connector. It also depends on the hardness and other mechanical characteristics of both the conductor track and the entire composite body, ■ which forms the connector. Usually the silver powder concentration is in the electrically insulating Matrix polymer preferably about 70 to 95 weight percent based on the weight of the polymer. the The hardness of the conductor tracks is preferably in the range from 40 to 80, measured according to the Japanese scale Industry standard. This is due to a hardness of the electrically insulating base body of 20 to 40 units of the same Scale related. In principle, the material of the conductor tracks is preferably harder than the material of the electrically insulating base body.
Die obere Grenze der Silberkonzentration in der Polymermatrix der Leiterbahnen ist prinzipiell durch die zunehmend schlechter werdende Verarbeitbarkeit der Gummimischungen und die zunehmende Versprödung des vernetzten gefüllten Leiterbahnpolymers gegeben.The upper limit of the silver concentration in the polymer matrix of the conductor tracks is in principle increasing due to the deteriorating processability of the rubber compounds and the increasing embrittlement of the cross-linked given filled conductor track polymer.
Die aus dem vorstehend beschriebenen Werkstoff hergestellten Leiterbahnen bzw. Leiterbahnkörper werden in der vorgegebenen Weise ausgerichtet in den elektrisch isolierenden Grundkörper eingebettet. Die Art der Einbettung der Leiterbahnen in den elektrisch isolierendenThe conductor tracks or conductor track bodies produced from the material described above are shown in embedded in the predetermined manner aligned in the electrically insulating base body. The type of embedding of the conductor tracks in the electrically insulating
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Grundkörper erfolgt nach gebräuchlichen Verfahren und braucht daher hier im Detail nicht beschrieben zu werden. Die Leiterbahnen werden vorzugsweise zumindest im wesentlichen parallel zueinander so in den elektrisch isolierenden Grandkörper eingebettet, daß jeweils ein Ende jeder Leiterbahn in einer der beiden einander gegenüberliegenden flachen Oberflächen des elektrisch isolierenden Grundkörpers liegt. Dabei ist es nicht erforderlich, daß die stirnseitigen Endflächen der Leiterbahnen koplanar mit der Oberfläche des elektrisch isolierenden Grundkörpers sind. Vielmehr können die kontaktgebenden stirnseitigen Endflächen der Leiterbahnen oder Leiterpfade auch geringfügig über die Ebene der Oberfläche des elektrisch isolierenden Grundkörpers überstehen oder können auch geringfügig unterhalb dieser Oberflächenebene des elektrisch isolierenden Grundkörpers enden, solange gewährleistet ist, daß diese kontaktgebenden stirnseitigen Endflächen der Leiterbahnen oder Leiterpfade bei Andruck der anzuschließenden Kontaktleiste unter elektrischer Kontaktgabe die Anschlußkontakte des anzuschließenden Bauelements bzw. der anzuschließenden Baugruppe berühren.The base body is made according to the usual methods and therefore does not need to be described in detail here to become. The conductor tracks are preferably at least substantially parallel to one another so in the electrically insulating grand body embedded that one end of each conductor path in one of the two opposing flat surfaces of the electrically insulating base body. It is not necessary for the end faces of the conductor tracks to be coplanar with the surface of the electrically insulating base body. Rather, the contact-making end faces can the conductor tracks or conductor paths also slightly above the plane of the surface of the electrically insulating Base body protrude or can also be slightly below this surface level of the electrical insulating base body end, as long as it is guaranteed that this contact-making end-face End faces of the conductor tracks or conductor paths when the contact strip to be connected is pressed under electrical pressure Contacting the connection contacts of the component to be connected or of the to be connected Touch the assembly.
Die linearen Leiterbahnen brauchen im elektrisch isolierenden Grundkörper selbstverständlich nicht unbedingt planar ausgerichtet zu sein, sondern können nach den jeweils speziellen Anforderungen des speziellen Anwendungsgebiets angeordnet und ausgerichtet sein. Insbesondere kann sich die Anordnung der Leiterbahnen nach der Geometrie der Anschlußkontakte auf den anzuschließenden Schaltkarten und Baugruppen richten. Gebräuchlicherweise sind die Leiterbahnen bei strangförmiger Konfiguration des elektrisch isolierenden Grundkörpers in diesem so angeordnet, daß die Lei-The linear conductor tracks are of course not absolutely necessary in the electrically insulating base body to be planar oriented, but can be tailored according to the specific requirements of the particular Application area be arranged and aligned. In particular, the arrangement of the conductor tracks according to the geometry of the connection contacts on the circuit cards and assemblies to be connected. In the case of a strand-like configuration, the conductor tracks are usually electrically insulating Base body arranged in this so that the line
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terbahnen im wesentlichen parallel zueinander und in einer Reihe angeordnet sind, die in einer Ebene liegen, die sich in Richtung der Längsachse des strangförmigen Verbindungsstücks erstreckt. Dabei sind die Querschnitte der Leiterbahnen und der Abstand zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Leiterbahnen bei dieser Anordnung selbstverständlich nicht kritisch und können sich nach den Abmessungen, Anordnungen und Bedingungen der Anschlußkontakte auf den Kontaktleisten der miteinander zu verbindenden Schaltungsbaugruppen, insbesondere Schaltkarten, richten.terbahnen are arranged essentially parallel to each other and in a row lying in one plane, extending in the direction of the longitudinal axis of the strand-shaped Connector extends. Here are the cross-sections of the conductor tracks and the distance between two consecutive conductor tracks in this arrangement are of course not critical and can vary according to the dimensions, arrangements and conditions of the connection contacts on the contact strips the circuit assemblies to be connected to each other, especially circuit cards.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment.
Zur Herstellung des Verbindungsstücks wird zunächst auf einem als Träger geeigneten Flächenmaterial die benötigte Anordnung der Leiterbahnen hergestellt. Der Träger kann beispielsweise eine Kunststoffolie sein, insbesondere eine Folie aus Polyethylenterephthalat, Polyethylen oder Polypropylen. Die Leiterbahnen werden als unvernetzte elektrisch leitfähige und mit einem Metallpulver, vorzugsweise Silberpulver, gefüllte Formmasse in der benötigten Breite und Stärke aufgebracht, üblicherweise werden solche Leiterbahnen durch Drucken, speziell durch Siebdrucken, Tiefdruck oder Offesetdruck, in dem jeweils benötigten Muster auf die Trägerfolie gedruckt. Dabei kann die bedruckte Oberfläche der Trägerfolie zuvor mit einem Trennmittel behandelt sein.To produce the connector, first the required arrangement of the conductor tracks is produced on a flat material suitable as a carrier. Of the The carrier can, for example, be a plastic film, in particular a film made of polyethylene terephthalate, Polyethylene or polypropylene. The conductor tracks are as uncrosslinked electrically conductive and with a Metal powder, preferably silver powder, filled molding compound applied in the required width and thickness, Usually such conductor tracks are made by printing, especially by screen printing, gravure printing or offset printing, printed in the required pattern on the carrier film. The printed surface of the carrier film can be treated beforehand with a release agent.
Nach dem Aufbringen der Leiterbahnen wird die bedruckte Oberfläche der Trägerfolie mit einer Schicht der unvernetzten, treibmittelhaltigen,elektrisch isolierenden Gummimischung bedeckt, die nach dem Vernetzen den Werkstoff des Grundkörpers des Verbindungsstücks bildet.After the conductor tracks have been applied, the printed surface of the carrier film is covered with a layer of the uncrosslinked, Propellant-containing, electrically insulating rubber compound that covers the material after crosslinking of the base body of the connector forms.
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Durch Aufdrücken der Folie auf dem unvernetzten Werkstoff werden die auf der Oberfläche des Trägers aufgedruckten Leiterbahnen in die unvernetzte Elastomerschicht eingedrückt. Anschließend kann die Trägerfolie abgezogen werden, so daß die Leiterbahnen eingedrückt in der unvernetzten Elastomermischung verbleiben. Anschließend wird eine zweite Folie aus dem gleichen unvernetzten Elastomermaterial auf die Oberfläche der ersten unvernetzten Folie gelegt, in der die Leiterbahnen liegen. Die Trägerfolie wird al-so gegen eine zweite unvernetzte Elastomerfolie ausgetauscht. Die aus den beiden zusammengefügten unvernetzten Elastomerfolien mit den zwischenliegenden Leiterbahnen gebildete Struktur wird dann vernetzt. Wenn die unvernetzten, elektrisch isolierenden Elastomermassen ein Treibmittel enthalten, tritt beim Vernetzen gleichzeitig ein Verschäumen ein. Nach Abschluß des Verschäumens und Vernetzens wird die erhaltene homogene und gleichsam einstückige Elastomer-Verbundstruktur in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung der Leiterbahnen in der benötigten Weise geschnitten.By pressing the film onto the non-crosslinked material, those are printed onto the surface of the carrier Conductor tracks pressed into the non-crosslinked elastomer layer. Then the carrier film be peeled off so that the conductor tracks remain pressed into the uncrosslinked elastomer mixture. Afterward a second sheet of the same uncrosslinked elastomer material is applied to the surface of the first uncrosslinked film in which the conductor tracks lie. The carrier film is al-so against a second non-crosslinked elastomer film replaced. The one from the two joined together non-crosslinked elastomer films The structure formed with the intervening conductor tracks is then networked. If the disconnected, When electrically insulating elastomer compounds contain a blowing agent, foaming occurs at the same time as they are crosslinked a. After completion of the foaming and crosslinking, the resulting homogeneous and, as it were, one-piece Elastomer composite structure in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the conductor tracks in the required Way cut.
Das Verbindungsstück der Verbindung ist mit einer relativ großen Anzahl isolierter Mikrokonkavitäten auf zumindest einer seiner Kontaktoberflächen versehen. Wenn ein solches isolierte Mikrokonkavitäten in seiner Kontaktfläche aufweisendes Verbindungsstück in einer feuchten Atmosphäre eingesetzt wird, in der eine Kondensation aus der Atmosphäre unvermeidbar ist, tritt auf der kontaktgebenden Oberfläche des Verbindungsstücks und auf den Anschlußelektroden der anzuschließenden Baugruppe zwangsläufig eine Kondensationsfeuchtigkeitsschicht auf. Bei dem Verbindungsstück der Erfindung wird diese Feuchtigkeitsschicht jedoch unterbrochen und eingeschlossen in den einzelnen a:n der Oberfläche des Verbindungsstücks ausgebildeten Mikrokonkavitäten, dieThe connecting piece of the connection is provided with a relatively large number of isolated micro-concavities provided at least one of its contact surfaces. If such an isolated micro concavities in his Contact surface having connector is used in a humid atmosphere in which condensation is unavoidable from the atmosphere, occurs on the contacting surface of the connector and inevitably a layer of condensation moisture on the connection electrodes of the assembly to be connected on. In the connector of the invention, however, this layer of moisture is interrupted and enclosed in the individual micro-concavities formed on the surface of the connector, the
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jeweils von den benachbarten Mikrokonkavitäten hermetisch isoliert sind. Durch dieses Aufbrechen der Feuchtigkeitskondensationsschicht in isolierte Bereiche wird die Bildung einer zusammenhängenden Kondensations feuchtigkeitsschicht im Kontaktbereich verhindert und wird dadurch die Silbermigration in der Kontaktgrenzfläche und die elektrochemische Oxidation des Silbers bei der Bildung der Lokalelemente unterdrückt. Dieser Mechanismus bewirkt für das elektrische Verbindungsstück auch beim Betrieb in feuchter Atmosphäre langfristig ungewöhnlich konstante Kenndaten. Dieses Aufreißen der Feuchtigkeitsschicht ist dann besonders effektiv, wenn das Verbindungsstück sandwichartig eingespannt zwischen zwei Schaltkarten eincfesetzt wird, und zwar unter einer Druckverformung von ungefähr 5 bis 30 %, vorzugsweise 5 bis 15 %. Unter diesen Bedingungen wirken die jede einzelne Mikrokonkavität umgebenden Begrenzungswände als Trennwände in der Feuchtigkeitsschicht, gleichsam als Dichtungen, die den Hohlraum jeder Mikrokonkavität gegen die Oberfläche der Schaltkarte abdichten. Die Kondensationsfeuchtigkeit ist also in jeder einzelnen der Mikrokonkavitäten hermetisch abgedichtet eingeschlossen.hermetically from the adjacent micro concavities are isolated. By breaking up the moisture condensation layer into isolated areas the formation of a coherent layer of condensation moisture in the contact area is prevented and thereby becomes the silver migration in the contact interface and the electrochemical oxidation of silver suppressed in the formation of local elements. This mechanism works for the electrical The connecting piece has unusually constant characteristics over the long term, even when operated in a humid atmosphere. This tearing open of the moisture layer is particularly effective when the connecting piece is sandwiched clamped between two circuit cards with a compression deformation of about 5 to 30%, preferably 5 to 15%. Under these conditions the boundary walls surrounding each individual micro-concavity act as partition walls in the moisture layer, as seals, as it were, which form the cavity of each micro-concavity against the surface of the Seal the circuit board. The condensation moisture is hermetic in each of the micro concavities sealed included.
Vergleichsversuch:Comparative experiment:
Ein Verbindungsstück gemäß Erfindung wird aus einem eleltrisch isolierenden Grundkörper, der aus einem zellig geschäumten Siliconkautschuk besteht, und linearen Leiterbahnkörpern hergestellt, die aus einem mit Silberpulver gefüllten Siliconkatuschuk bestehen.A connector according to the invention is made of an electrically insulating base body, which consists of a cellular foamed silicone rubber, and linear conductor track bodies made of a silicone rubber filled with silver powder.
Das Verbindungsstück hat eine strangartige Konfiguration, ist 50 mm lang, 3,5 mm hoch und 3,0 mm breit und weist im Schnitt senkrecht zur Längsachse einen rechteckigen Querschnitt auf.The connector has a strand-like configuration, is 50 mm long, 3.5 mm high and 3.0 mm wide and has a rectangular cross-section in a section perpendicular to the longitudinal axis.
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Der elektrisch isolierende Grundkörper aus zelligem Siliconkautschuk wird aus einer Mischung hergestellt, die aus einem im Handel erhältlichen Siliconkautschuk, einem Vernetzungsmittel und Azobisisobutyronitril als Treibmittel besteht. Die Formmasse wird unter Ausdehnung und Schäumung·vernetzt. Das Schäumungsverhältnis betragt 1,6. Eine aus diesem geschäumten Elastomer geschnittene Oberfläche weist eine Mikrokonkavitätenverteilungsdichte von 500 cm auf. Der mittlere Durchmesser der Konkavitäten liegt bei 150 μπι. Die Durchmesserbestimmung wird mikroskopisch durchgeführt. Die Härte des Elastomerschaumstoffs entspricht insgesamt dem Wert 30 nach der Skala der Japanischen Industrienorm.The electrically insulating base body made of cellular silicone rubber is made from a mixture those of a commercially available silicone rubber, a crosslinking agent and azobisisobutyronitrile as Propellant consists. The molding compound is crosslinked with expansion and foaming. The foaming ratio is 1.6. A surface cut from this foamed elastomer has a micro-concavity distribution density from 500 cm. The mean diameter of the concavities is 150 μm. The determination of the diameter is carried out microscopically. The overall hardness of the elastomer foam corresponds to that Value 30 according to the scale of the Japanese industrial standard.
Die Leiterbahnen sind 3,5 jnm lang, 0,20 mm breit und 0,05 0 mm stark. Sie werden aus einem im Handel erhältlichen, bei niedrigen Temperaturen vernetzbaren Siliconkautschuk hergestellt, der mit 80 Gew.-% Silberpulver gefüllt ist. Der mittlere Teilchendurchmesser des Silberpulvers liegt bei ungefähr 0,3 um. Der spezifische elektrische Widerstand der Leiterbahnen beträgt 1,5 χ 10 Ohm <■ cm. Die Härte der Leiterbahnen beträgt 60 nach der Skala der Japanischen Industrienorm.The conductor tracks are 3.5 mm long, 0.20 mm wide and 0.05 mm thick. They are made from a commercially available silicone rubber which can be crosslinked at low temperatures and which is filled with 80% by weight of silver powder. The mean particle diameter of the silver powder is about 0.3 µm. The specific electrical resistance of the conductor tracks is 1.5 χ 10 Ohm <■ cm. The hardness of the conductor tracks is 60 according to the Japanese industrial standard.
Diese Leiterbahnen bzw. Leiterbahnkörper werden in der Weise in den elektrisch isolierenden Grundkörper des Verbindungsstücks eingearbeitet, daß sie in der Mittelebene des Verbindungsstücks liegen, in der auch die zentrale Längsachse des Verbindungsstücks liegt. Der Ab- · stand der einzelnen Leiterbahnen voneinander beträgt jeweils O74 mm. Die einzelnen Leiterbahnen verlaufen parallel zueinander. Die stirnseitigen Endflächen jeder einzelnen Leiterbahn erreichen jeweils gerade die obere bzw. die untere Oberfläche des elektrisch isolierenden Grundkörpers. Dabei liegt die breite Seite des recht-These conductor tracks or conductor track bodies are incorporated into the electrically insulating base body of the connector in such a way that they lie in the central plane of the connector in which the central longitudinal axis of the connector also lies. The waste · stand of the individual conductor tracks of one another is in each case O 7 4 mm. The individual conductor tracks run parallel to one another. The end faces of each individual conductor track just reach the upper and the lower surface of the electrically insulating base body. The broad side of the right
-1 "> Λ t\ ^ 1 <? Πι ^ ζ Λ-1 "> Λ t \ ^ 1 <? Πι ^ ζ Λ
eckigen Stirnflächen der Leiterbahnen in Richtung der Längsachse des strangförmigen Verbindungsstücks. Das so ausgebildete Verbindungsstück ist im folgenden als "Verbinder A" bezeichnet.angular end faces of the conductor tracks in the direction of the longitudinal axis of the strand-shaped connecting piece. The connector thus formed is hereinafter referred to as "connector A".
Zum Vergleich wird ein "Verbinder B" mit den gleichen Abmessungen wie der Verbinder A hergestellt, wobei jedoch statt des geschlossenzellig geschäumten Siliconkautschuks ein anderes Elastomer als Werkstoff für den elektrisch isolierenden Grundkörper eingesetzt wird. Die Leiterbahnen sind im Verbinder B die gleichen wie im Verbinder A.For comparison, a "connector B" is made with the same dimensions as connector A, but with Instead of the closed-cell foamed silicone rubber, another elastomer is used as the material for the electrically insulating base body is used. The tracks in connector B are the same as in connector A.
Der Werkstoff für den elektrisch isolierenden Grundkörper im Verbinder B ist ein ungeschäumter Siliconkautschuk mit glatten Oberflächen, die keine Mikrokonkavitäten aufweisen. Die Härte des Siliconkautschuks' beträgt 50 nach der Skala der Japanischen Industrienorm.The material for the electrically insulating base body in connector B is a non-foamed silicone rubber with smooth surfaces that have no micro-concavities. The hardness of the silicone rubber is 50 after the scale of the Japanese industrial standard.
Außerdem werden zwei weitere Verbindungsstücke, nämlich die "Verbinder C" und "Verbinder D",hergestellt. Der Verbinder C weist die Merkmale der Erfindung auf, während der Verbinder D Vergleichszwecken dient. Struktur und Konfiguration dieser beiden Verbinder entsprechen dem Verbinder gemäß Fig. 2 der Druckschrift US 4 201 435 Al. Die Verbindungsstücke sind also aus alternierenden Schichten eines elektrisch leitfähigen Elastomers mit einer Härte von 60 und eines elektrisch isolierenden Elastomers mit einer Härte von 50 nach der Skala der Japanischen Industrienorm aufgebaut. Sowohl das elektrisch leitende als auch das elektrisch isolierende Elastomer sind Siliconelastomere. Diese geschichteten Verbundstrukturen sind an den stirnseitigen Endflächen mit Schutzelementen versehen.In addition, two more connectors, "Connector C" and "Connector D", are made. Connector C has the features of the invention while connector D is for comparison purposes. structure and configuration of these two connectors corresponds to the connector of Fig. 2 of the document U.S. 4,201,435 Al. So the connectors are off alternating layers of an electrically conductive elastomer with a hardness of 60 and an electrically insulating elastomer with a hardness of 50 according to the scale of the Japanese industrial standard. As well as the electrically conductive as well as the electrically insulating elastomer are silicone elastomers. This layered Composite structures are provided with protective elements on the end faces.
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Im Fall des Verbinders C bestehen diese seitlichen Schutzflanken aus einem geschlossenzellig geschäumten Siliconkautschuk, dessen Härte ungefähr 30 nach der Skala der Japanischen Industrienorm entspricht. Die Kontaktleistenfläche des Verbinders C weist eine Verteilungsdichte der Mikrokonkavitäten von ungefährIn the case of connector C, these side protective flanks consist of a closed-cell foam Silicone rubber with a hardness of approximately 30 on the Japanese industrial standard. The contact strip surface of the connector C has a distribution density of the micro concavities of approximately
—2
800 cm auf. Der mittlere Durchmei kavitäten beträgt ungefähr 120 μπι.—2
800 cm. The mean diameter cavities is approximately 120 μm.
—2
800 cm auf. Der mittlere Durchmesser der Mikrokon-—2
800 cm. The mean diameter of the micro-
Bei dem zu Vergleichszwecken dienenden Verbinder D bestehen diese seitlichen Schutzelemente aus einem unverschäumten Silicongummi mit einer Härte von 20 (Japanische Industrienorm), so daß also die Kontaktoberflächen des Verbindungsstücks glatt sind und keine Mikrokonkavitäten aufweisen.In the case of the connector D for comparison purposes these side protection elements consist of a non-foamed silicone rubber with a hardness of 20 (Japanese Industrial Standard), so that the contact surfaces of the connector are smooth and none Have micro concavities.
Jeder der so hergestellten Verbinder A, B, C und D wird dann zur Leistungsprüfung sandwichartig zwischen die Indiumoxidelektroden einer elektronischen Anzeigebaugruppe und vergoldeten Anschlußkontakten aus Kupfer eingespannt, die durch Ätzen auf einer gedruckten Schaltkarte, die den Treiber für die Anzeigebaugruppe trägt, hergestellt sind. In allen Fällen beträgt die Druckverformung des zwischen die Anzeigeeinheit und die Treiberkarte eingespannten Verbindungsstücks 15 %. Der PrüfStromkreis ist so geschaltet, daß die Indiumoxidelektrode als Anode gepolt ist und die vergoldeten Anschlußkontakte als Kathode gepolt sind, über die Verbinder fließt ein Strom von 100 mA. Zu Beginn der Vergleichsversuche beträgt der Gesamtwiderstand zwischen den Elektroden in allen Fällen 15 Ohm.Each of the connectors A, B, C and D so fabricated is then sandwiched between for performance testing the indium oxide electrodes of an electronic display assembly and gold-plated connection contacts made of copper clamped by etching on a printed circuit board that is the driver for the display assembly are made. In all cases, the compression deformation between the display unit and the driver card clamped connector 15%. The test circuit is connected so that the indium oxide electrode is polarized as the anode and the gold-plated connection contacts are polarized as the cathode, via the connector a current of 100 mA flows. At the beginning of the comparison tests, the total resistance is between the electrodes in all cases 15 ohms.
Die Funktionsprüfungen der Verbindungsstücke werden unter drei verschiedenen Klimabedingungen durchgeführt,The functional tests of the connectors are carried out under three different climatic conditions,
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- 24 -- 24 -
nämlich (a) bei 600C in einer relativen Feuchtigkeit von 17 %, (b) bei 250C in einer relativen Feuchtigkeit von 60 % und (c) bei 600C in einer relativen Feuchtigkeit von 95 %. Die Versuche in den einzelnen Atmosphären werden bis zu 1000 h durchgeführt. Die Prüfversuche werden früher abgebrochen, wenn der Gesamtwiderstand zwischen den Elektroden einen Wert von größer als 100 kOhm, also einen praktisch nicht mehr nutzbaren Wert, annimmt.namely (a) at 60 ° C. in a relative humidity of 17 %, (b) at 25 ° C. in a relative humidity of 60% and (c) at 60 ° C. in a relative humidity of 95%. The tests in the individual atmospheres are carried out for up to 1000 hours. The test attempts are terminated earlier if the total resistance between the electrodes assumes a value greater than 100 kOhm, i.e. a value that can no longer be used in practice.
Die unter diesen Bedingungen für die einzelnen Verbinder erhaltenen Versuchsergebnisse sind in der Tabelle zusammengefaßt.The test results obtained under these conditions for the individual connectors are shown in the table summarized.
40 minkOhm
40 min
2 minkOhm
2 min
nach> 100
after
nach> 100
after
504 hkOhm
504 h
22 hkOhm
22 h
nach> 100
after
nach> 100
after
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Die Verbinder A bis D werden weiterhin auf ihre Silbermigration untersucht. Zu diesem Zweck werden zwei vergoldete rechteckige Elektroden auf ein und derselben Kontaktfläche des Verbindungsstücks im Abstand von 0,6 mm voneinander angeordnet. Zwischen den Elektroden wird eine Gleichspannung von 12V oder 250 V angelegt. Die Prüfungen werden bei 60°C in einer Atmosphäre mit einer relativen Feuchtigkeit von 95 % durchgeführt.The connectors A to D continue to be examined for their silver migration. To this end, two gold-plated rectangular electrodes on one and the same contact surface of the connector at a distance 0.6 mm apart. A DC voltage of 12V or 250 V applied. The tests are carried out at 60 ° C in an atmosphere with a relative humidity of 95% carried out.
In allen Prüffällen liegt der Leckstrom über die Kontaktfläche des Verbindungsstücks zwischen den angelegten Elektroden unmittelbar zu Beginn der Prüfungen in der Größenordnung weniger Mikroampere. Im Verlauf einiger Zeit nach Versuchsbeginn tritt insbesondere bei den Vergleichsverbindern bei kontinuierlich anliegender Gleichspannung zwischen den Elektroden eine rasche Zunahme des Leckstromes ein, der Werte im Milliamperebereich erreicht. Diese Zunahme des Leckstromes wird auf eine Silbermigration an der Oberfläche des Verbindungsstücks zurückgeführt. Die Zeit, die bis zum relativ steilen Anstieg des Leckstromes vergeht, wird als Maß der Beständigkeit gegenüber einer Silbermigration gewertet. Die erhaltenen Prüfergebnisse sind in der Tabelle 2 zusammengestellt.In all test cases, the leakage current is across the contact surface of the connector between the applied Electrodes on the order of a few microamps immediately at the start of the test. In the course of some The time after the start of the test occurs, especially with the comparative connectors, when the connector is continuously attached DC voltage between the electrodes causes a rapid increase in the leakage current, values in the milliampere range achieved. This increase in leakage current is due to silver migration on the surface of the connector returned. The time it takes for the leakage current to rise relatively steeply is called Degree of resistance to silver migration. The test results obtained are in the Table 2 compiled.
1 3 0 0 17 S 0 6 S 41 3 0 0 17 S 0 6 S 4
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12757379A JPS5652885A (en) | 1979-10-03 | 1979-10-03 | Pressure nipping type connector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3037341A1 true DE3037341A1 (en) | 1981-04-23 |
| DE3037341C2 DE3037341C2 (en) | 1987-05-21 |
Family
ID=14963382
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19803037341 Granted DE3037341A1 (en) | 1979-10-03 | 1980-10-02 | ELECTRICAL CONNECTOR |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (8)
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| JPS594096A (en) * | 1982-06-30 | 1984-01-10 | 日本メクトロン株式会社 | Method of connecting different type circuit boards to each other |
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| JPH07123057B2 (en) * | 1993-03-04 | 1995-12-25 | 山一電機株式会社 | Anisotropically conductive elastic connector |
| DE4335524A1 (en) * | 1993-10-19 | 1995-04-20 | Blaupunkt Werke Gmbh | Arrangement for attaching a flexible film to a printed circuit board |
| US6403226B1 (en) | 1996-05-17 | 2002-06-11 | 3M Innovative Properties Company | Electronic assemblies with elastomeric members made from cured, room temperature curable silicone compositions having improved stress relaxation resistance |
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1979
- 1979-10-03 JP JP12757379A patent/JPS5652885A/en active Pending
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1980
- 1980-09-29 GB GB8031362A patent/GB2061632B/en not_active Expired
- 1980-10-02 DE DE19803037341 patent/DE3037341A1/en active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5652885A (en) | 1981-05-12 |
| GB2061632B (en) | 1983-05-18 |
| DE3037341C2 (en) | 1987-05-21 |
| GB2061632A (en) | 1981-05-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: JAEGER, K., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT., 8035 GAUTING |
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| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition |