NL8400908A

NL8400908A - Werkwijze voor het bevestigen van metaalcontacten aan een elastomeer materiaal.

Info

Publication number: NL8400908A
Application number: NL8400908A
Authority: NL
Original assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1975-11-13
Filing date: 1984-03-22
Publication date: 1984-07-02
Also published as: FR2331891B1; US4150420A; GB1539470A; FR2331891A1; NL175577C; JPS5810832B2; JPS5261778A; DE2649374A1; JPS604556B2; JPS583344B2; DE2649374C2; JPS57185687A; CA1076709A; JPS57118655A; NL175577B; NL7611571A

Description

"T- f I

- 1 .-

Werkwijze voor het bevestigen van metaalcontacten aan een elastomeer materiaal.

De uitvinding betreft een werkwijze voor het bevestigen van metaalcontacten aan een elastomeer materiaal.

Contactinrichtingen, waarin gebruik gemaakt 5 wordt van een elastomeer materiaal, hebben aanmerkelijke voordelen. Wanneer in de contactstand het elastomere materiaal zodanig vervormd is, dat het een contactdruk uitoefent, is deze contactdruk permanent. Dit geeft de mogelijkheid met eenvoudige middelen een hoge waarborg 10 voor een betrouwbaar contact te verkrijgen.

Een tweede belangrijk voordeel van toepassing van elastomere materialen in contactinrichtingen is, dat ook bij het verkrijgen van zeer betrouwbare contacten de toleranties gemakkelijk teruggebracht kunnen worden 15 tot grootheden die goed verwerkt kunnen worden in massa-fabrikage. De reden hiervan is, dat het elastomere materiaal iets kan meegeven en dat daarmede de toleranties ten aanzien van de afmetingen minder nauwkeurig behoeven te zijn.

20 De uitvinding beoogt een werkwijze te verschaffen, waarmede contacten op elastomere materialen kunnen worden aangebracht en de voordelen van elastomere materialen, zoals boven aangegeven, volledig benut kunnen worden.

Dienovereenkomstig wordt er volgens de uitvin-25 ding in voorzien dat gebruik gemaakt wordt van een metaal met zacht-verende eigenschappen en een doelmatige elasticiteit, dat dit metaal aan een fotoprocëdê voor het vormen van contacten wordt onderworpen, dat een elastomeer materiaal op het aan het fotoprocëdê onderworpen metaal 30 wordt gespoten in overeenstemming met een gegeven patroon bij een temperatuur boven kamertemperatuur, dat het gespoten materiaal en het metaal ontgast wordt door een baktemperatuur bij een temperatuur boven de kamertemperatuur, dat het ontgaste gespoten materiaal geëtst 35 wordt en teneinde overtollig materiaal te verwijderen, waarbij de aan het elastomere materiaal gevormde metaalcontacten overblijven.

8 4 3 3 v o 8 _ _ _ ___________ 3? - 2 -

Bij voorkeur wordt het metaal, na te zijn onderworpen aan hét fotoprocédë, onderworpen aan verhitting met daarop volgende afkoeling teneinde het metaal ductiel te maken en dit ductiele metaal in een gewenste vorm te 5 brengen.

Goede resultaten kunnen verkregen worden wanneer volgens: een voorkeursuitvoering van de uitvinding het metaal een dikte heeft van 0,025 tot 0,075 ƒ1, en bij voorkeur een dikte van 0,050 ƒ1.

10 Bij voorkeur bestaat het bij de uitvinding toege paste fotoprocédë uit het reinigen van het metaal, het opbrengen van een beschermingslaag op het metaal, het verschaffen van een contactpatroon in aanraking met de beschermingslaag, het galvaniseren van een metaal of 15 metalen, in het bijzonder nikkel, goud en/of legeringen daarvan, in het contactpatroon, het verwijderen van de beschermingslaag in overeenstemming met het patroon, het etsen van het overblijvende metaal, teneinde dit te reinigen en het bewerken van het geëtste metaal nadat 20 het gedeeltelijk geëtst is.

De werkwijze voor het bevestigen van de contacten aan het elastomere materiaal wordt in het volgende uiteengezet aan de hand van het in de enige figuur weergegeven bewerkingsstappenschema.

25 Allereerst wordt een ruw materiaal gekozen, waar toe verschillende basismetalen kunnen worden gebruikt.

Bij voorkeur wordt uitgegaan van ruw of gewalst nikkel, een beryllium-nikkellegering of een koperberyllium-legering. Gebleken is, dat nikkel bij het vervaardigen 30 bepaalde bezwaren vertoont, namelijk dat het nikkel zeer gemakkelijk buigt, barst, enz., welke bezwaren bij het gebruikmaken van een beryllium-nikkellegering worden ondervangen, doch deze legering heeft weer het bezwaar, dat zij moeilijk te etsen is. Bij gebruikmaking van een 35 koperberylliumlegering kunnen deze bezwaren evenwel nagenoeg geheel worden ondervangen. De dikte van de ruwe of gewalste legering speelt een belangrijke rol. Een te ' grote dikte kan namelijk leiden tot een ondersnijding, die op zijn beurt kan leiden tot kortsluitingen, terwijl • 40 een te geringe dikte problemen met betrekking tot het 8400008 3?' τ„- - 3 - behandelen tijdens de vervaardiging met zich medebrengt.

Een dikte van 0,038 en 0,064 ƒ1 en bij voorkeur 0,05 ji bleek te voldoen (de genoemde ondersnijding is bekend in ketenplaat- en f otoverwerkingstechnieken).

5 De tweede bewerkingsstap bestaat uit het voorpro fileren en ponsen van het ruwe materiaal. Door het voorprofileren kan de ruwe of gewalste legering op gemakkelijke wijze worden behandeld door het materiaal te snijden op een afmeting, die verlangd wordt. Door de ponsbewerking worden 10 eenvoudig gaten in het materiaal geponst, zodat een verdere verwerking en een richten ten opzichte van andere delen mogelijk wordt.

De derde bewerkingsstap maakt gebruikt van conventionele fotografische technieken voor het verschaffen van 15 de contactelementen. Deze conventionele technieken zijn uitvoerig beschreven op blz. 1.5 tot 1.17, in het bijzonder op blz. l.ll aan de hand van fig. 7b in het "Handbook of Electronic Packaging" van C.A. Harper, uitgegeven door McGraw-Hill, Inc. in 1969. De gewenste vorm en het aantal 2Q van en de gewenste tussenruimte tussen de contahten worden gekozen door de vormbepaling van een contactenpatroon of -masker en een nauwkeurig richten onder gebruikmaking van de ponsgaten. Hoewel aan een negatief masker de voorkeur wordt gegeven, kan ook gebruik worden gemaakt van een 25 positief masker. Wanneer de gewenste contactgebieden eenmaal fotografisch gevormd zijn in de fotolak, worden de werkelijke contactelementen gevormd door het galvaniseren van een nikkellaag, welke bewerking snel wordt opgevolgd door het galvaniseren van een goudlaag, waarbij de 30 nikkellaag en de goudlaag elk een dikte van 5 S 6 γ, hebben. Zoals bekend, moeten de twee galvaniseerbewerkingen tevoren in een zeer kort tijdsbestek worden tot stand gebracht teneinde oxydatie van de metalen te vermijden, Voor het geval, dat als uitgangsmateriaal nikkel wordt gebruikt, 35 waarop de gewenste contacten worden gevormd, behoeft enkel een gegalvaniseerde goudlaag te worden opgebracht. Aan contact van goud wordt de voorkeur gegeven doordat goud gebruikelijk is. Door aldus gebruik te maken van gouden verbindingen op verbrüikseenheden, van gouden contacten 40 en van gouden aansluitmiddelen aan bijv. microketens 8 4 0 0 3 j - 4 - (goud-goud-goud-verbinding) wordt een zeer aanpasbaar ver-bindingsstelsel verkregen. Na de galvaniseerbewerkingen wordt de fotolaklaag verwijderd.

In de vierde bewerkingsstap wordt de fotografisch 5 bewerkte eenheid verwarmd en vervolgens afgekoeld teneinde de metalen contacten zacht en minder bros te maken. Een vlak contact zoals in de uitvoeringsvorm volgens fig. 3, waarbij de overdrachtsmiddelen in hoofdzaak coplanair liggen, behoeft niet noodzakelijk te worden onderworpen aan 10 een dergelijke verwarming met hierop volgende afkoeling, doch het verdient wel de voorkeur. In het geval van een getrapte uitvoering van de contacten, waarbij deze dus niet op dezelfde hoogte liggen, is het verhitten met hierna volgend afkoelen vereist en evenzo wanneer de contacten 15 een nikkellaag onder een goudlaag hebben, De verhitting vindt plaats tot een temperatuur tussen 40Q en 60Q°C, bij voorkeur 500°C gedurende 1 uur. In de vierde bewerkingsstap wordt tevens de gewenste vorm tevoren vastgelegd. Dit vindt op conventionele wijze plaats, waarbij de eenheid 20 zuiver geplaatst wordt over een stempel en een druk wordt uitgeoefend teneindé aan de eenheid de vorm van het stempel te geven.

De aan verwarming en hierna volgende afkoeling blootgestelde en eventueel voorgevormde eenheid wordt 25 vervolgens gereinigd, gedeeltelijk geëtst en hierna wordt op het ruwe materiaal tegenover de zijde, waar de metaal·^ contacten zijn geplaatst, een grondlaklaag aangebracht.

Het gedeeltelijk etsen beïnvloedt de monolagen van het materiaal teneinde een schoon oppervlak te waarborgen, 30 waarop het elastomere materiaal zal worden opgebracht.

Nadat het oppervlak is schoongemaakt en voorzien is van een grondlaag, kan de eenheid worden verplaatst in een matrijs, die gemonteerd is in een conventionele spuitgiet-machine. Het elastomere materiaal wordt vervolgens ge-35 injecteerd in de gewenste gebieden. In het gegeven uitvoe-ringsvoorbeeld wordt het elastomere materiaal geïnjecteerd langs de contacten, doch aan de tegenover liggende zijde. Hierna wordt de eenheid in de spuitgietmachine gedeeltelijk verhard. Na het gedeeltelijk verharden wordt de gehele 40 eenheid onderworpen aan een naverharding voor het verkrijgen 8 4 0 0 s 0 8 - 5 - ' ' van een laatste verharding en eventueel aanwezige verhardingsmiddelen, katalysatorbijprodukten, enz. te verwijderen en optimale karakteristieken voor het elasto-mere materiaal te bereiken.

5 In de laatste bewerkingsstap wordt ten slotte het uitgangsmateriaal, dat niet bekleed is met goud, verwijderd. Dit wordt bewerkstelligd door middel van een spuitetsbewerking, waarbij alle blootgelegde ruwe metaal kan worden verwijderd, zonder hierbij de contacten of het 10 elastomere materiaal aan te tasten. Na deze etsbewerking wordt de eenheid uiteraard verder afgewerkt teneinde geschikt te worden gemaakt voor de verlangde toepassing.

Het zal duidelijk zijn, dat de uitvinding niet beperkt is tot de bovenbeschreven uitvoeringsvoorbeelden, 15 doch dat velerlei gewijzigde uitvoeringsvormen mogelijk zijn zonder hierbij buiten het kader van de uitvinding te treden. Er kunnen bijvoorbeeld twee verbindingsstelsels worden geplaatst aan weerszijden van de verbruiksinrichting en hierop worden gemonteerd door middel van gemeenschappe-20 lijke bevestigingsmiddelen, terwijl ook gebruik zou kunnen worden gemaakt van meerdere verbindingsstelsels.

- conclusies - 8 4 ö G S C 8

Claims

1. Werkwijze voor het bevestigen van metaalcontacten* aan een elastomeer materiaal, met het kenmerk, dat een metaal met zacht-verende eigenschappen en een middelmatige elasticiteit wordt onderworpen aan een foto-5 procédé voor het vormen van contacten, dat een elastomeer materiaal op het aan het fotoprocëdé onderworpen metaal wordt gebracht in overeenstemming met een gewenst patroon bij een temperatuur boven kamertemperatuur, dat het gespoten materiaal en het metaal ontgast worden door een 10 bakprocëdë bij een temperatuur boven kamertemperatuur, en dat het ontgaste gespoten materiaal en metaal geëtst worden teneinde het overtollige materiaal te verwijderen, waarbij de aan het elastomere materiaal gevormde metaal-contacten overblijven.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het metaal na te zijn onderworpen aan het fotorprocêdê wordt onderworpen aan een verhitting met hierop volgende afkoeling teneinde het metaal ductiel te maken en dat het ductiele metaal in een gewenste 20 vorm wordt gebracht.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, m e t het kenmerk, dat het metaal een dikte heeft van 0,025 tot 0,075 ji en bij voorkeur van 0,Q50 ji,

4. Werkwijze volgens één of meer van de vooraf-25 gaande conclusies, met het kenmerk, dat bij het etsen gebruik wordt gemaakt van goud als beschermingslaag.

5. Werkwijze volgens ëën of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het 30 fotoprocëdé bestaat uit het reinigen van het metaal, het opbrerigen van een beschermingslaag op het metaal, het verschaffen van een contactpatroon in aanraking met de beschermingslaag, het galvaniseren van een metaal of metalen, in het bijzonder nikkel, goud en/of legeringen 8400808 y daarvan, in het contactpatroon, het verwijderen van de beschermingslaag in overeenstemming met het patroon, 'het etsen van het overblijvende metaal teneinde dit te reinigen en het gronden van het geëtste materiaal dat na de gedeeltelijke etsing over is gebleven. 8 4 0 C 7 " 3