DE69627389T2 - Leitfähige elastomere und verfahren zur herstellung derselben - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf elektrisch leitende Geräte und im Genaueren auf elektrisch leitende Elastomere und Methoden zur Herstellung der selben.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Entwicklung integrierter Schaltkreise betraf die Verringerung der Baugruppengröße eines integrierten Schaltkreises bei Erhöhung der Anzahl elektrischer Leitungen für elektrische Verbindungen zwischen dem integrierten Schaltkreis und der Platine, auf welcher er sich befindet. Während die Anzahl elektrischer Leitungen pro integriertem Schaltkreis zugenommen hat, wurden elektrische Leitungen kleiner und enger aneinander liegend, wodurch die Schwierigkeit des Montierens eines integrierten Schaltkreises auf eine Platine zunahm.
  • Eine Methode, diese Schwierigkeiten zu überwinden, bestand darin, die elektrischen Leitungen, welche im Umkreis um eine integrierte Schaltkreisbaugruppe herum liegen, durch elektrische Kontakte zu ersetzen, welche an der Bodenfläche einer integrierten Schaltkreisbaugruppe angeordnet sind, wobei sie dadurch eine leiterlose integrierte Schaltkreisbaugruppe bilden. Diese elektrischen Kontakte haben typischerweise die Form kleiner Ausstülpungen oder "Bälle", welche in einem Gittermusterfeld angeordnet sind. Eine integrierte Schaltkreisbaugruppe, welche diese elektrischen Bodenflächenkontakte hat, wird innerhalb einer leiterlosen integrierten Schaltkreisfassung oder Bestückungseinrichtung angeordnet, welche die integrierte Schaltkreisbaugruppe aufbewahrt. Die Bestückungseinrichtung hat elektrische Gegenkontakte, welche in einem Gittermusterfeld angeordnet sind, welche zu den elektrischen Kontakten auf der integrierten Schaltkreisbaugruppe ausgerichtet sind, um elektrische Kontinuität zwischen der integrierten Schaltkreisbaugruppe und einer Platine zu liefern, auf der sich die Bestückungseinrichtung befindet.
  • Ein Problem, welches mit leiterlosen integrierten Schaltkreisbaugruppen aufkommt, ist, dass die elektrischen Kontakte einer leiterlosen integrierten Schaltkreisbaugruppe und die elektrischen Gegenkontakte einer Bestückungseinrichtung oxidieren, was zu einem erhöhten Kontaktwiderstand und deshalb zu verringerter Leitung zwischen den elektrischen Kontakten der integrierten Schaltkreisbaugruppe und den elektrischen Gegenkontakten der Bestückungseinrichtung führt. Die Einführungskraft, welche verwendet wird, um eine leiterlose integrierte Schaltkreisbaugruppe in einer Bestückungseinrichtung anzuordnen, entfernt typischerweise etwas von diesem Oxid, wobei dadurch besserer elektrischer Kontakt geschaffen wird. Dennoch, leiterlose integrierte Schaltkreisbaugruppen sind typischerweise nicht auf eine Weise in einer Bestückungseinrichtung eingefügt, die zu einer Oxidabnahme auf den elektrischen Kontakten führt, und da leiterlose integrierte Schaltkreisbaugruppen nicht direkt auf die Bestückungseinrichtung gelötet sind, kann die Ansammlung von Oxid auf den elektrischen Kontakten zu schlechtem elektrischen Kontakt führen.
  • Ein anderes Problem, welches mit der Verwendung leiterloser integrierter Schaltkreisbaugruppen aufkommt, ist, dass die elektrischen Kontakte einer Bestückungseinrichtung typischerweise elektrisch mit elektrischen Leitungen verbunden sind, welche direkt auf eine Platine gelötet sind. Die Bestückungseinrichtung muss daher abgetötet werden, wenn Ersatz oder Entfernung gefordert ist. Wie in der Industrie gemeinhin bekannt ist, setzt wiederholtes Löten und Abtöten typischerweise die Qualität einer Platine herab, normalerweise bis zu dem Punkt, an dem Ersatz gefordert ist. Somit wäre ein lötfreies elektrisches Verbindungsschema wünschenswert.
  • In der Herstellung elektronischer oder elektrischer Geräte und Schaltkreise werden Leiterbahnen und Kontaktzonen üblicherweise mittels chemischem Ätzen und photolithographischer Techniken, wie bei der Herstellung von Platinen, und durch Galvanotechniken, wie in der US-A-4853277 offenbart, vorgesehen, wobei ein oder mehrere Metallschichten auf beispielsweise elektrischen Kontakten oder Kontaktzonen von Platinen, elektrischen Geräten und Ähnlichem vorgesehen sind. Solche Herstellungstechniken sind wohl bekannt und werden weitgehend eingesetzt. Sie benötigen jedoch etliche Prozeßschritte und spezielle Herstellungsausrüstung, welche die Kosten und Komplexität des Herstellungsprozesses und der resultierenden Produkte vergrößert. Daher wäre das Auffinden einfacherer Herstellungsmethoden wünschenswert.
  • Übersicht der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung geht auf verschiedene Arten elektrisch leitender Elastomere und Methoden zur Herstellung derselben ein. In einem Ausführungsbeispiel, wird die vorliegende Erfindung als ein geschichteter Aufbau realisiert, umfassend: ein Substrat mit einer Außenfläche, wobei das Substrat aus einem nicht leitenden elastischen Material gebildet wird; eine Primerschicht, welche auf die Außenfläche des Substrats aufgepfropft ist, wobei die Primerschicht aus einem nicht leitenden elastischen Material gebildet ist; und eine zweite Schicht, die auf die Außenfläche der ersten Schicht aufgepfropft ist, wobei die zweite Schicht aus einem nicht leitenden elastischen Material gebildet ist, worin eine Menge von leitenden Flocken vermischt ist. Des weiteren kann die zweite Schicht mit einer Menge abgerundeter oder zackenförmiger leitender Partikel gebildet werden, welche derart in dem nicht leitenden elastischen Material vermischt sind, dass einige der leitenden Partikel entlang einer Außenfläche der zweiten Schicht präsent sind. Alternativ kann eine Menge abgerundeter oder zackenförmiger leitender Partikel in einer Außenfläche der zweiten Schicht eingebettet sein.
  • In einem anderen Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung als eine elektrische Verbindung realisiert, welche ein nicht leitendes Substrat umfasst, welches einander gegenüberliegende Flächen und eine Vielzahl darin ausgebildeter Öffnungen besitzt, welche sich zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen erstrecken; und eine entsprechende Vielzahl elastischer leitender Verbindungselemente, welche innerhalb der Vielzahl von Öffnungen angeordnet sind, wobei sich jedes elastische leitende Verbindungselement zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen des Substrats erstreckt und wobei jedes elastische leitende Verbindungselement mit einem nicht leitenden elastischen Material ausgebildet ist, worin eine Menge leitender Flocken und eine Menge leitender Pulverkörner vermischt ist.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst die Verfahren zur Herstellung der oben erwähnten Ausführungsbeispiele, welche selber auf Grund einiger neuer Herstellungsprozesse einzigartig sind.
  • Im Hinblick auf das Vorhergehende ist es ziemlich deutlich, wie die vorliegende Erfindung die Nachteile der oben erwähnten Einrichtungen des Stands der Technik überwindet.
  • Dementsprechend besteht die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung darin, elektrisch leitende Elastomere und Verfahren zur Herstellung derselben vorzuschlagen.
  • Die obige Hauptaufgabe, sowie andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht durch die folgende, detaillierte Beschreibung deutlich, welche in Verbindung mit den Zeichnungen im Anhang gelesen werden muss.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, wird nun auf die Zeichnungen im Anhang verwiesen. Diese Zeichnungen sind nicht als Begrenzung der vorliegenden Erfindung auszulegen, sondern sind nur beispielhaft gedacht.
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines geschichteten Aufbaus, welcher eine elastische leitende Schicht nach der vorliegenden Erfindung besitzt.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht einer Telefon- oder Taschenrechnertastatur, welche eine elastische leitende Schicht nach der vorliegenden Erfindung besitzt.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht eines geschichteten Aufbaus, welcher eine elastische leitende Schicht und Eindrückpartikel nach der vorliegenden Erfindung besitzt.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht eines geschichteten Aufbaus, welcher eine elastische leitende Schicht und Durchstechpartikel nach der vorliegenden Erfindung besitzt.
  • 5 ist eine Querschnittsansicht eines geschichteten Aufbaus, welcher eine elastische leitende Schicht mit Eindrückpartikeln nach der vorliegenden Erfindung besitzt.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht eines geschichteten Aufbaus, welcher eine elastische leitende Schicht mit Durchstechpartikeln nach der vorliegenden Erfindung besitzt.
  • 7 ist eine Querschnittsansicht eines Druckknopfschalters, welcher eine elastische leitende Schicht nach der vorliegenden Erfindung besitzt:
  • 8 ist eine Querschnittsansicht einer Verbindungseinrichtung, welche elastische leitende Verbindungselemente nach der vorliegenden Erfindung besitzt.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • In Bezug auf 1 wird eine Querschnittsansicht eines geschichteten Aufbaus 10 gezeigt, welcher ein elastisches Substrat 12, eine elastische Primerschicht 14 und eine elastische leitende Schicht 16 umfasst. Das elastische Substrat 12 kann aus einem von vielen elastischen Materialien wie beispielsweise Silikongummi oder Fluorosilikongummi hergestellt werden. Die elastische Primerschicht 14 kann auch aus einem von vielen elastischen Materialien wie beispielsweise Silikongummi oder Fluorosilikongummi hergestellt werden. Die elastische leitende Schicht 16 umfasst eine Mischung aus einem elastischen Material 18 und einer Menge leitender Flocken 20. Das elastische Material 18 kann weiter aus einem von vielen elastischen Materialien wie beispielsweise Silikongummi oder Fluorosilikongummi hergestellt werden. Die leitenden Flocken 20 können aus vielen unterschiedlichen Arten leitender oder halbleitender Materialien wie beispielsweise Silber, Nickel oder Kohlenstoff hergestellt werden. Alternativ können die leitenden Flocken 20 aus vielen verschiedenen Arten leitender, halbleitender oder isolierender Materialien hergestellt werden, welche mit anderen leitenden oder halbleitenden Materialien wie beispielsweise Silber, Nickel oder Kohlenstoff beschichtet sind oder worin diese vermischt sind. Die Größe der leitenden Flocken kann abhängig vom erforderlichen Grad der Leitfähigkeit variieren.
  • Der geschichtete Aufbau 10 kann mittels eines thermischen Aufpfropfverfahrens hergestellt werden, welches typischerweise mit dem Bereitstellen des elastischen Substrats 12 in einem voll ausgehärtetem Zustand beginnt. Die elastische Primerschicht 14 wird dann auf das elastische Substrat 12 mittels Sprühbeschichten oder anderen Mitteln gebracht. Die elastische leitende Schicht 16 wird dann auf die elastische Primerschicht 14 auch mittels Sprühbeschichten oder irgendwelchen anderen bekannten Mitteln gebracht. Die gesamte geschichtete Struktur wird dann einem thermischen Zyklus unterworfen, wodurch die elastische Primerschicht 14 voll aushärtet und auf das elastische Substrat 12 gepfropft wird und die elastische leitende Schicht 16 voll aushärtet und auf die elastische Primerschicht 14 gepfropft wird. Während dieses thermischen Aufpfropfverfahrens werden Polymerketten in der elastischen Primerschicht 14 auf Polymerketten in dem elastischen Substrat 12 gepfropft, um eine starke Bindung zu bilden. Gleichermaßen werden Polymerketten in der elastischen leitenden Schicht 16 auf Polymerketten in der elastischen Primerschicht 14 gepfropft, um eine starke Bindung zu bilden. Dieses thermische Aufpfropfverfahren behebt die Notwendigkeit zu Ätzen oder die Oberfläche des elastischen Substrats 12 anderweitig vorzubehandeln.
  • Es gibt generell keine Begrenzung der Dicke des elastischen Substrats 12. Eine typische Dicke der Kombination aus elastischer Primerschicht 14 und elastischer leitender Schicht 16 ist im Bereich von 0,0127 und 0,254 mm. Im Allgemeinen ist die elastische leitende Schicht 16 doppelt so dick wie die elastische Primerschicht 14. Der Durometerwert aller elastischen Materialien liegt typischerweise zwischen 40 und 80 auf der Shore-A-Skala. Der Widerstand einer elastischen leitenden Schicht 16, welche alle oben stehenden Eigenschaften besitzt, hat während Messungen, welche durch Andrücken der Oberfläche der elastischen leitenden Schicht 16 gegen eine Sn/Pb-Spur auf einer Platine durchgeführt wurden, gezeigt, daß er im Bereich von 20–30 mOhm liegt.
  • Die leitenden Flocken 20, welche innerhalb des elastischen Materials 18 der elastischen leitenden Schicht 16 schweben, bieten einen niedrigen Widerstand selbst wenn die elastische leitende Schicht 16 durch Expansion oder Kompression verformt wurde, da der Oberflächenbereich der leitenden Flocken 20 groß genug für elektrischen Kontakt ist, welcher zwischen benachbarten leitenden Flocken 20 hergestellt wird, wenn solche Verformungen auftreten. Beispielsweise wird während einer Expansion in Längsrichtung der elastischen leitenden Schicht 16 die Länge der elastischen leitenden Schicht 16 vergrößert, während sich die Dicke der elastischen leitenden Schicht 16 verringert. Die Dickenverringerung bringt benachbarte leitende Flocken 20 näher zusammen, wodurch die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, dass die großen Oberflächenbereiche benachbarter leitender Flocken 20 in physikalischen und daher in elektrischen Kontakt mit einander treten werden. Die Längenzunahme führt zu lateraler Bewegung der leitenden Flocken 20, wodurch die großen Oberflächenbereiche benachbarter leitender Flocken 20 veranlasst werden, aneinander zu reiben oder zu kratzen, so dass physikalischer und daher elektrischer Kontakt zwischen benachbarten leitenden Flocken 20 beibehalten wird.
  • Eine besondere Anwendung, worin der oben beschriebene geschichtete Aufbau 10 brauchbar wäre, ist eine Telefon- oder Rechnertastatur, worin eine elektrische Verbindung mittels Drücken einer Taste auf der Tastatur herzustellen ist. Wenn solch eine Tastatur mit einem elastischen Material wie beispielsweise Silikongummi oder Fluorosilikongummi hergestellt werden würde, könnte eine elastische leitende Schicht auf eine Oberfläche des elastischen Materials nach dem oben beschriebenen Verfahren gepfropft werden. Wenn eine Taste einer Tastatur folglich gegen eine zugehörige leitende Einrichtung wie eine leitende Spur auf einer Platine gedrückt wird, würde eine elektrische Verbindung zwischen der elastischen leitenden Schicht und der leitenden Spur hergestellt werden.
  • In Bezug auf 2 wird ein Querschnitt einer Telefon- oder Rechnertastatur 100 gezeigt, die eine elastische Abdeckung 102 umfasst, worin Tasten 104 ausgebildet sind. Auf der Unterseite der Abdeckung 102, unter jeder der Tasten 104, ist eine elastische Primerschicht 106 auf die elastische Abdeckung 102 gepfropft, und eine elastische leitende Schicht 108 ist auf die elastische Primerschicht 106 gepfropft.
  • Eine Platine 110 ist unterhalb der ganzen Abdeckung 102 angeordnet, und leitende Spuren 112 sind auf der Platine 110 unterhalb der Tasten 104 gebildet. Wenn somit eine Kraft F auf eine der Tasten 104 die elastische Abdeckung 102 von beispielsweise einem menschlichen Finger 114 ausgeübt wird, kommt die elastische leitende Schicht 108 in elektrischen Kontakt mit einer entsprechenden der leitenden Spuren 112.
  • In Bezug auf 3 wird eine Querschnittsansicht eines geschichteten Aufbaus 30 ähnlich der in 1 geschichteten Aufbau 10 gezeigt, jedoch mit leitenden Eindrückpartikeln 32, welche in die Oberfläche der elastischen leitenden Schicht 16 eingebettet sind. Die leitenden Eindrückpartikel 32 werden vor dem thermischen Zyklus auf die Oberfläche der elastischen leitenden Schicht 16 aufgebracht, so dass die Partikel 32 mit der elastischen leitenden Schicht 16 sicher verbunden sind, wenn sie völlig aushärtet. Die eindrückende Natur der leitenden Eindrückpartikel 32 bildet ein Mittel, wodurch ein isolierendes Oxid, welches sich auf einer leitenden Oberfläche gebildet haben kann, welche mit der elastischen leitenden Schicht 16 verbunden werden soll, zur Seite geschoben werden kann, so dass eine verbesserte elektrische Verbindung zwischen der leitenden Oberfläche und der elastischen leitenden Schicht 16 gebildet werden kann. Es sollte erwähnt werden, dass die leitenden Eindrückpartikel 32 andere Fremdkörper wie Fasern und Partikel, welche auf einer zugehörigen leitenden Oberfläche vorhanden sein können, zur Seite schieben können.
  • Die leitenden Eindrückpartikel 32 können aus vielen unterschiedlichen Arten von leitenden oder halbleitenden Materialien wie beispielsweise Silber, Nickel oder Kohlenstoff hergestellt werden. Alternativ können die leitenden Eindrückpartikel 32 aus vielen unterschiedlichen Arten von leitenden, halbleitenden oder isolierenden Materialien hergestellt werden, welche mit anderen leitenden oder halbleitenden Materialien wie beispielsweise Silber, Nickel oder Kohlenstoff beschichtet sind oder worin diese vermischt sind. Die leitenden Eindrückpartikel 32 haben typischerweise ein durchschnittliche Partikelgröße von 50 μm.
  • In Bezug auf 4 wird eine Querschnittsansicht eines geschichteten Aufbaus 40 ähnlich dem in 1 beschriebenen geschichteten Aufbau 10 gezeigt, jedoch mit leitenden Durchstechpartikeln 42, welche in die Oberfläche der elastischen leitenden Schicht 16 eingebettet sind. Die leitenden Durchstechpartikel 42 werden vor dem thermischen Zyklus auf die Oberfläche der elastischen leitenden Schicht 16 gebracht, so dass die Partikel 42 mit der elastischen leitenden Schicht 16 sicher verbunden sind, wenn sie völlig aushärtet. Die durchstechende Natur der leitenden Durchstechpartikel 42 bietet ein Mittel, durch welches ein isolierendes Oxid, welches sich auf einer leitenden Oberfläche gebildet haben kann, welche mit der elastischen leitenden Schicht 16 verbunden werden soll, durchstochen werden kann, so dass eine verbesserte elektrische Verbindung zwischen dieser leitenden Oberfläche und der elastischen leitenden Schicht 16 gebildet werden kann. Es soll erwähnt werden, dass die leitenden Durchstechpartikel 42 durch andere Fremdstoffe, wie Fasern und Partikeln, welche auf einer zugehörigen leitenden Oberfläche angeordnet sein können, stechen können.
  • Ähnlich den leitenden Eindrückpartikeln 32, können die leitenden Durchstechpartikel 42 aus vielen verschiedenen Arten leitender oder halbleitender Materialien, wie beispielsweise Silber, Nickel oder Kohlenstoff hergestellt werden. Alternativ können die leitenden Durchstechpartikel 42 aus vielen unterschiedlichen Arten leitender, halbleitender oder isolierender Materialien hergestellt werden, welche mit anderen leitenden oder halbleitenden Materialien wie beispielsweise Silber, Nickel oder Kohlenstoff beschichtet sind, oder worin diese vermischt sind. Die leitenden Durchstechpartikel 42 haben typischerweise eine durchschnittliche Partikelgröße von 40 μm.
  • In Bezug auf 5 wird eine Querschnittsansicht eines geschichteten Aufbaus 50 ähnlich dem in 1 geschichteten Aufbau 10 gezeigt, jedoch mit einer elastischen leitenden Schicht 52 umfassend eine Mischung aus dem elastischen Materials 18, einer Menge leitender Flocken 20 und einer Menge leitender Eindrückpartikel 32. Bei der Herstellung dieses geschichteten Aufbaus 50 werden die leitenden Eindrückpartikel 32 auf die elastische Primerschicht 14 zusammen mit dem elastischen Material 18 und den leitenden Flocken 20 aufgebracht. Die Verteilung der leitenden Eindrückpartikel 32 in der elastischen leitenden Schicht 52 wird als nah an der Oberfläche der elastischen leitenden Schicht 52 gezeigt, da die leitenden Eindrückpartikel 32 wahrscheinlicher als die leitenden Flocken 20 von der elastischen Primerschicht 14 während der Aufbringung der elastischen leitenden Schicht 52 abprallen. Natürlich ist diese Lage für die leitenden Eindrückpartikel 32 wegen ihrer Funktionalität zu bevorzugen (zum Beispiel um Oxid auf einer zugehörigen leitenden Oberfläche beiseite zu schieben). Der Betrag der leitenden Eindrückpartikel 32 in der elastischen leitenden Schicht 52 braucht typischerweise nur 5% des Normalgewichts zu betragen, um ihre angemessene Funktionalität sicherzustellen.
  • In Bezug auf 6 wird eine Querschnittsansicht eines geschichteten Aufbaus 60 ähnlich dem in 1 geschichteten Aufbau 10 gezeigt, jedoch mit einer elastischen leitenden Schicht 62 umfassend eine Mischung aus elastischem Material 18, einer Menge leitender Flocken 20 und einer Menge leitender Durchstechpartikel 42. Bei der Herstellung dieses geschichteten Aufbaus 50, werden die leitenden Durchstechpartikel 42 auf die elastische Primerschicht 14 zusammen mit dem elastischen Material 18 und den leitenden Flocken 20 gebracht. Die Verteilung der leitenden Durchstechpartikel 42 in der elastischen leitenden Schicht 62 wird als nah an der Oberfläche der elastischen leitenden Schicht 62 gezeigt, da die leitenden Durchstechpartikel 42 wahrscheinlicher als die leitenden Flocken 20 von der elastischen Primerschicht 14 während der Aufbringung der elastischen leitenden Schicht 62 abprallen. Natürlich ist diese Lage für die leitenden Durchstechpartikel 42 wegen ihrer Funktionalität zu bevorzugen (z. B. um durch Oxid auf einer zugehörigen leitenden Oberfläche zu bohren). Der Betrag leitender Durchstechpartikel 42 in der elastischen leitenden Schicht 62 braucht typischerweise nur 5% des Normalgewichts zu betragen, um ihre angemessene Funktionalität sicherzustellen.
  • An diesem Punkt sollte erwähnt werden, dass das elastische Substrat 12 in allen der oben beschriebenen geschichteten Aufbauten 10, 30, 40, 50 und 60 durch ein lediglich flexibles Material wie beispielsweise die Thermoplaste Polyimid (bekannt unter dem Markennamen CaptonTM) oder Polyamid (bekannt unter dem Markennamen NylonTM) ersetzt werden kann. Die elastische Primerschicht 14 würde auf solch ein flexibles Substrat in der oben beschriebenen Art gepfropft werden, zusammen mit dem Aufpfropfen der elastischen leitenden Schicht 16 auf die elastische Primerschicht 14.
  • Eine besondere Anwendung, worin ein geschichteter Aufbau, welcher ähnlich einem der oben beschriebenen geschichteten Aufbauten 10, 30, 40, 50 und 60 ist, außer dass er ein flexibles Substrat besitzt, nützlich wäre, ist ein Druckknopfschalter, wobei eine elektrische Verbindung durch Drücken einer Taste des Schalters herzustellen ist. Würde die Taste eines solchen Schalters mit flexiblem Material wie beispielsweise Polyimid oder Polyamid-Thermoplast konstruiert werden, könnte eine elastische leitende Schicht auf die Oberfläche des elastischen Materials entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren aufgepfropft werden. Wenn somit die Taste eines solchen Schalters gegen die zugehörige leitende Einrichtung wie Metallkontakte gedrückt wird, würde eine elektrische Verbindung zwischen der elastischen leitenden Schicht und den Metallkontakten hergestellt werden.
  • In Bezug auf 7 wird eine Querschnittsansicht eines Druckknopfschalters 200 gezeigt, der ein Gehäuse 202 umfasst, um eine Rücksprungfeder 204 und ein Tastenbetätigungsglied 206 zu fassen. Das Gehäuse 202 sieht Metallkontakte 208 mit Zugang zu dessen Innenraum vor.
  • Das Tastenbetätigungsglied 206 ist aus flexiblem Thermoplastmaterial wie beispielsweise Polyimid oder Polyamid hergestellt. Eine elastische Primerschicht 210 ist auf eine Kontaktgrundfläche des Tastenbetätigungsglieds 206 aufgepfropft, und eine elastische leitende Schicht 212 ist auf die elastische Primerschicht 210 aufgepfropft. Wenn eine Kraft F auf das Tastenbetätigungsglied 206 ausgeübt wird, kommt die elastische leitende Schicht 212 in elektrischen Kontakt mit den Metallkon takten 208, wobei dadurch der Schalter 200 geschlossen wird.
  • An diesem Punkt sollte erwähnt werden, dass jede der oben beschriebenen geschichteten Aufbauten 10, 30, 40, 50 und 60 mit der Telefon- oder Rechnertastatur 100 aus 2 oder dem Druckknopfschalter 200 aus 7 verwendet werden kann oder mit jeder Nummer anderer Einrichtungen, worin die Verwendung einer elastischen leitenden Schicht sinnvoll wäre.
  • Es sollte auch erwähnt werden, dass die elastischen leitenden Schichten 16, 52, 62, 108 und 212, welche in allen der oben beschriebenen geschichteten Aufbauten 10, 30, 40, 50 und 60 zum Einsatz kommen, nützlich zur Bereitstellung von Abschirmung elektrischer oder magnetischer Felder oder zur Bereitstellung einer leitenden Ebene ist, um Gegenstände oder Ähnliches zu erden. Genauer gesagt sind die Dichte und Gruppierung der leitenden Flocken 20 in den oben beschriebenen leitenden Schicht 16, 52, 62, 108 und 212 derart, dass extrem effektiv abschirmende oder erdende Schichten bereitgestellt werden können. Die oben beschriebenen elastischen leitenden Schichten 16, 52, 62, 108 und 212 können auch zur Bildung elektrischer Verbindungen mit leitenden Spuren auf Platinen verwendet werden, indem einfach die elastischen leitenden Schichten 16, 52, 62, 108 und 212 gegen die leitenden Spuren gedrückt werden.
  • In Bezug auf 8 wird eine Querschnittsansicht einer Verbindungseinrichtung 70 gezeigt, die ein isolierendes Substrat 72 umfasst, worin ein Bereich von Öffnungen 78 gebildet ist. Ein elastisches leitendes Verbindungselement 74 befindet sich innerhalb jeder Öffnung 78. Solch eine Verbindungseinrichtung 70 kann beispielsweise zum Bereitstellen elektrischer Verbindungen zwischen elek trischen Kontakten auf einer nicht leitenden integrierten Schaltungsbaugruppe und elektrischer Kontakte auf einer Platine verwendet werden. Solche elektrischen Kontakte können von der "ball-" oder "land-" Rasterordnungsart sein.
  • Die vorliegende Erfindung soll nicht durch die spezifischen hier beschriebenen Ausführungsbeispiele in ihrem Anwendungsbereich beschränkt werden. Gewiss werden verschiedene Modifikationen der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zu den hier beschriebenen, für Fachmänner aus den vorhergehenden Beschreibungen und beiliegenden Zeichnungen ersichtlich sein. Solche Modifikationen fallen bestimmungsgemäß in den Bereich der beigefügten Ansprüche.

Claims (18)

  1. Ein Schichtaufbau, umfassend: ein Substrat, dieses Substrat hat eine Außenfläche, dieses Substrat wird aus einem nicht leitenden elastischen Material gebildet; eine erste Schicht, aufgepfropft auf zumindest einen Teil der Außenfläche des Substrats, diese erste Schicht hat eine Außenfläche, diese erste Schicht wird aus einem nicht leitenden elastischen Material gebildet; und eine zweite Schicht, aufgepfropft auf zumindest einen Teil der Außenfläche der ersten Schicht, diese erste Schicht hat eine Außenfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht aus einem nicht leitenden elastischen Material gebildet wird, worin eine Menge von leitenden Flocken vermischt ist.
  2. Geschichteter Aufbau nach Anspruch 1, worin das Propfen der ersten und der zweiten Schicht durch ein thermisches Verfahren erfolgt.
  3. Geschichteter Aufbau nach Anspruch 1, worin das Propfen der ersten und der zweiten Schicht durch ein einzelnes Verfahren erfolgt.
  4. Geschichteter Aufbau nach Anspruch 1, worin die leitenden Flocken mit einem festen leitendem Material gebildet werden.
  5. Geschichteter Aufbau nach Anspruch 1, worin die leitenden Flocken mit einem halb leitendem Material gebildet werden, welches mit einem leitenden Material beschichtet ist.
  6. Geschichteter Aufbau nach Anspruch 1, worin die leitenden Flocken mit einem nicht leitendem Material gebildet werden, welches mit einem leitenden Material beschichtet ist.
  7. Geschichteter Aufbau nach Anspruch 1, worin die zweite Schicht ferner mit einer Menge von leitenden Teilchen gebildet wird, welche derart mit dem nicht leitenden elastischen Material vermischt sind, dass einige der leitenden Teilchen entlang der Außenfläche der zweiten Schicht vorhanden sind.
  8. Geschichteter Aufbau nach Anspruch 1, weiter umfassend eine Menge leitender Partikel, eingebettet in mindestens einen Teil der Außenfläche der zweiten Schicht.
  9. Geschichteter Aufbau nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, worin die leitenden Partikel eine abgerundete Außenfläche haben, um ein Oxid oder andere Fremdkörper zur Seite zu stoßen, welche auf einer elektrisch leitenden Kontaktfläche gebildet werden können.
  10. Geschichteter Aufbau nach Anspruch 9, worin die abgerundeten leitenden Partikel typischerweise durch eine durchschnittliche Teilchengröße von 50 m gekennzeichnet sind.
  11. Geschichteter Aufbau nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, worin die leitenden Partikel eine zackenförmige Außenfläche haben, um sich durch ein Oxid oder einen anderen Fremdkörper zu bohren, welche auf einer elektrisch leitenden Kontaktfläche gebildet werden können.
  12. Geschichteter Aufbau nach Anspruch 11, worin die zackenförmigen leitenden Partikel typischerweise durch eine durschnittliche Teilchengröße von 40 m gekennzeichnet sind.
  13. Geschichteter Aufbau nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, worin die leitenden Partikel mit einem festen leitenden Material gebildet werden.
  14. Geschichteter Aufbau nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, worin die leitenden Partikel mit einem halb leitenden Material gebildet werden, welches mit einem leitenden Material beschichtet ist.
  15. Geschichteter Aufbau nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, worin die leitenden Partikel aus einem nicht leitenden Material gebildet werden, welches mit einem leitenden Material beschichtet ist.
  16. Ein Verfahren zur Fertigung eines elastischen geschichteten Aufbaus mit einer leitenden Oberfläche, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Substrats, das Substrat hat eine Außenfläche, das Substrat ist aus nicht leitenden elastischen Material gebildet; Aufbringen einer ersten Schicht auf zumindest einen Teil der Außenfläche des Substrats, die erste Schicht wird mit einem nicht leitenden elastischen Material gebildet; Aufbringen einer zweiten Schicht auf zumindest einen Teil der Außenfläche der ersten Schicht, die zweite Schicht hat eine Außenfläche, die zweite Schicht wird mit einem nicht leitenden elastischen Material gebildet, worin eine Menge leitender Flocken eingemischt sind. Unterziehen des Substrats der ersten Schicht und der zweiten Schicht mit einem thermischen Prozeß, damit die erste Schicht auf das Substrat, und die zweite Schicht auf die erste Schicht aufgepfropft wird.
  17. Das Verfahren nach Anspruch 16, worin die zweite Schicht mit einer Menge leitender Partikel gebildet ist, die in dem nicht leitenden elastischen Material derart eingemischt sind, dass einige der leitenden Partikel entlang der Außenfläche der zweiten Schicht vorhanden sind.
  18. Das Verfahren nach Anspruch 16, weiter umfassend den Schritt, eine Menge der leitenden Partikel auf mindestens einen Teil der Außenfläche der zweiten Schicht aufzubringen, bevor das Substrat, die erste Schicht und die zweite Schicht dem thermischen Prozeß unterzogen wird, so dass die Menge der leitenden Partikel in die Außenfläche der zweiten Schicht eingebettet wird.
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