NO326480B1

NO326480B1 - Elektrisk ledende silikongummisammensetning og kontakt med lav motstand

Info

Publication number: NO326480B1
Application number: NO20001484A
Authority: NO
Inventors: Mikio Iino; Tsutomu Nakamura; Kazuhiko Aoki
Original assignee: Shinetsu Chemical Co
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2008-12-15
Also published as: TWI257410B; DE60007473T2; NO20001484L; EP1039480A1; DE60007473D1; US6309563B1; NO20001484D0; EP1039480B1

Description

Denne oppfinnelsen vedrører elektrisk ledende silikongummisammensetninger og mer spesielt elektrisk ledende silikongurnmisarnmensetninger som herder til silikongummi med en stabil motstand. Den vedrører også kontakter med lav motstand som er egnet som forbindelse mellom flytende krystalldisplayer og kretskort eller mellom elektroniske kretskort.

Bakgrunn for oppfinnelsen

På grunn av dets høye elektriske ledningsevne anvendes sølvpulver mye som et elektrisk ledende fyllstoff i en rekke silikongummisammensetninger, innbefattende herdende silikongummisammensetninger i tilsetningsreaksjoner, herdende silikongummisammensetninger i kondenseringsreaksjoner og peroksidvulkaniserende silikongummisammensetninger. Siden silikongummisammensetninger med iblandet sølvpulver herder til silikongummi med en lav elektrisk motstand, benyttes de i anvendelser der elektrisk ledningsevne og varmemotstand er nødvendig. Sølvpulveret som er blandet i silikongummisammensetninger blir vanligvis til partikler og flak.

En generell regel er at sølvpulver har en sterk tendens til å agglomerere. Sølvpulver som har blitt lagret lenge egner seg ikke for tilsetning til silikongurnmisarnmensetninger, fordi det er vanskelig å dispergere det agglomererte sølvpulveret i løpet av blandingen. En forbedring med hensyn på dette er ønskelig. Et annet problem er at den herdede silikongummien har en volumresistivitet som er ustabil.

Spesielt anvendes sølvpulverflak i dannelsen av silikongummi med lav motstand (eller høy ledningsevne). For å gjøre blandingen enklere behandles sølvpulveret ofte med en kjemisk agens i løpet av pulveriseringen. Slike kjemiske agenser er mettede- eller umettede lange fettsyrer som laurinsyre, myristinsyre, palmitinsyre, stearinsyre og oleinsyre, metallsåper, høyere alifatiske aminer og polyetylenvoks. Denne behandlingen har imidlertid en mulighet for å forsinke vulkanisering av

silikongummisammensetninger der behandlet sølvpulver har blitt tilsatt.

Det har nylig blitt overveid å anvende sølvpulverfylte kontakter i stedet for U-formede metalltrådkontakter for å tilveiebringe forbindelse mellom elektroniske kretskort. De sølvpulverfylte kontaktene innbefatter mange lag av en elektrisk ledende elastomer og en elektrisk isolerende elastomer som er pakket i et zebramønster, som sørger for en stabil kontakt og unngår en punktkontakt- og displayfeil.

Imidlertid har sølvpulver, som anvendes som det elektrisk ledende stoffet, en tendens til å agglomerere og det er vanskelig å tilsette elastomerer etter en langvarig oppbevaring, som nevnt ovenfor. Hvis agglomerert sølvpulver blandes, blir dispergeringen dårlig og resulterer i en ustabil- og varierende motstand.

Når elastomerer pakkes i alternerende lag for å konstruere en zebrakontakt, kan det dårlig dispergerte sølvpulveret forårsake et punkteringsfenomen som ved pressing i en blokkform for vulkanisering resulterer i revner i elektrisk ledende lag eller i overgangen mellom et ledende- og et isolerende lag. Det er derfor svært vanskelig å produsere slike kontakter i stor skala.

DE 19736668 beskriver en ledende silikongummisammensetning omfattende boratomer.

EP 0 430 255 beskriver en ledende silikongummisammensetning som kan omfatte sølvpartikler og silikafyllstoff.

JP 62141045 angir en elektrisk ledende silikongummisammensetning omfattende metallpartikler og isolerende eller halvledende frie partikler.

Oppsummering av oppfinnelsen

Et første mål med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en elektrisk ledende silikongummisammensetning inneholdende sølvpulver, som er hindret fra å agglomerere, som således er svært kompatibel med de gjenværende komponentene, der sammensetningen herder til en silikongummi med en stabil volumresistivitet.

Et annet mål med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en kontakt med lav motstand som etablerer en stabil, elektrisk ledende bane når den anvendes mellom et flytende krystalldisplay og et kretskort eller mellom kretskort, og som kan bli produsert i store mengder til en lav kostnad.

Vi har funnet at ved å blande sølvpulver med minst 0,2 vektprosent fint pulver valgt fra gruppen bestående av uorganiske fyllstoffer og sfæriske, organiske resiner, fremskaffes det et elektrisk ledende pulver som dispergeres effektivt. Dette elektrisk ledende pulveret eliminerer de ovennevnte problemene med sølvpulver alene.

Når sølvpulver blandes med minst 0,2 vektprosent fint pulver valgt fra gruppen bestående av uorganiske fyllstoffer og sfæriske, organiske resiner, agglomererer det resulterende elektrisk ledende pulveret (sølvpulveret) lite over tid og dispergeres effektivt i silikongummiforbindelser. Ved å blande et organopolysiloksan som har minst to alifatiske, umettede grupper med en egnet mengde av det elektrisk ledende pulveret, fremskaffes en silikongummisammensetning som har en stabilisert volumresistivitet. Denne sammensetningen kan herdes med et organisk peroksid eller en organohydrogenpolysiloksan/platinabasekatalysator alene eller med en kombinasjon av et organisk peroksid med en organohydrogenpolysiloksan/platinabasekatalysator. Sammensetningen støpes og herdes til et silikongummiprodukt med en stabil, lav motstand (eller stabil, høy ledningsevne) og fungerer bra i løpet av langvarig anvendelse og er dermed egnet som elektrisk ledende kontaktdeler, kontakter, valsedeler i industrimaskiner og beskyttende elektromagnetiske isoleringspakninger.

I et første aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en elektrisk ledende silikongummisammensetning kjennetegnet ved at den innbefatter

(A) 100 vektdeler av et organopolysiloksan med minst to alifatiske, umettede grupper som er representert med den følgende gjennomsnittlige sammensetningsformelen (1):

der R<1> uavhengig er en substituert- eller usubstituert monovalent hydrokarbongruppe og n er et positivt tall fra 1,98 til 2,02,

(B) 100 til 800 vektdeler av et elektrisk ledende pulver innbefattende et sølvpulver forhåndsblandet med minst 0,2 vektprosent fint pulver med en midlere partikkelstørrelse

fra 0,005 til 50 um og valgt fra gruppen bestående av uorganiske fyllstoffer og sfæriske, organiske resiner, og

(C) en tilstrekkelig mengde av en herdende agens for å herde komponent (A).

I et annet aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en kontakt med lav motstand kjennetegnet

ved den innbefatter flere alternerende lag av en elektrisk ledende elastomer og en elektrisk isolerende elastomer, der minst én elastomer er fleksibel, som er plassert alternerende for å danne en struktur med mange lag slik at sammenføyningsflatene deres er parallelle i forhold til hverandre,

der hvert nevnte elektrisk ledende elastomerlag innbefatter et herdet produkt av en silikongummisammensetning som et elektrisk ledende stoff, innbefattende:

(C) en tilstrekkelig mengde av en herdende agens for å herde komponent (A).

Siden det elektrisk ledende pulveret, som kan lagres lenge og en dispergert effektivt i

silikongummiforbindelser, anvendes som et elektrisk ledende stoff med stabil resistivitet, kan kontakten bli produsert i store mengder til en lav kostnad. Kontakten med lav motstand tilveiebringer en stabil, elektrisk ledende bane når den anvendes mellom et flytende krystalldisplay av COG- eller TAB-typen og et kretskort eller mellom kretskort.

Beskrivelse av de foretrukne utførelsene

Silikongummisammensetningen i henhold til oppfinnelsen innbefatter et organopolysiloksan som en første essensiell komponent (A) gitt med den følgende gjennomsnittlige sammensetningsformelen (1):

der R<1> uavhengig er en substituert- eller usubstituert monovalent hydrokarbongruppe og n er et positivt tall fra 1,98 til 2,02.

De substituerte- eller usubstituerte monovalente hydrokarbongruppene representert med R<1>, som kan være like eller forskjellige, er fortrinnsvis de med 1 til 10 karbonatomer, mer foretrukket 1 til 8 karbonatomer. Eksempler innbefatter alkylgrupper som metyl, etyl, propyl, butyl, heksyl og oktyl; sykloalkylgrupper som sykloheksyl; alkenylgrupper som vinyl, allyl, propenyl, butenyl og heksenyl; arylgrupper som fenyl og tolyl; aralkylgrupper som benzyl og fenyletyl; og substituerte grupper av de ovennevnte gruppene der noen eller alle hydrogenatomene som er festet til karbonatomer er erstattet med halogenatomer eller cyanogrupper, slik som klormetyl, trifluorpropyl og cyanoetyl. Minst to av R<1->gruppene må være alifatiske, umettede grupper (dvs. alkenylgrupper). Innholdet av alifatiske, umettede grupper er fortrinnsvis 0,001 til 20 molprosent, mer foretrukket 0,025 til 5 molprosent av R<1->gruppene. Bokstaven n er et positivt tall fra 1,98 til 2,02. Fortrinnsvis har organopolysiloksanet med formel (1) hovedsakelig en lineær struktur, selv om en blanding av to eller flere organopolysiloksaner med ulike strukturer er akseptabelt.

Organopolysiloksanet bør helst ha en gjennomsnittlig polymeriseringsgrad på 100 til 10.000.

Komponent (B) er et elektrisk ledende pulver basert på sølvpulver. Sølvpulveret som er anvendt heri er ikke kritisk. Inkludert er sølvpulvere i form av små partikler, forgreininger og flak som for eksempel fremstilles med elektrolytiske, pulveriserende, varmebehandlings-, forstøvnings- og kjemiske fremgangsmåter. Glasskuler og fenolresinkuler belagt med sølv er også inkludert.

Partikkelstørrelsen til sølvpartikler er ikke kritisk selv om en gjennomsnittlig partikkelstørrelse i området fra 0,05 til 100 um, og spesielt 0,1 til 10 um, er foretrukket.

Heller ikke formen på sølvpartiklene er kritisk. Inkludert er sølvpartikler som er små partikler, forgreininger, flak og uregelmessige former og blandinger derav. For å danne silikongummi med lav motstand, er et sølvpulver med delvis festede partikler fordelaktig i stedet for et sølvpulver med fullstendig atskilte partikler.

En hvilken som helst ønsket innretning kan bli anvendt for pulverisering av sølvpulver. Velkjente pulveriseringsinnretninger, som for eksempel stempelmøller, kuglemøller, vibrerende møller, hammermøller, valsemøller og mortere, er egnede. Sølvpulver i form av redusert sølv, pulverisert sølv, elektrolytisk sølv og en blanding av to eller flere av disse kan bli valsemalt under egnede betingelser som kan bli selektert avhengig av den ønskede partikkelstørrelsen og formen på sølvpulveret.

Sølvbelagte glasskuler og fenolresinkuler egner seg også som sølvpulver.

I kombinasjon med sølvpulveret kan en annen elektrisk ledende agens bli anvendt i form av et elektrisk ledende uorganisk materiale slik som elektrisk ledende aktivt karbon, elektrisk ledende hvitt sink eller elektrisk ledende titaniumoksid og et utdrøyende fyllstoff som silikongummipulver, rødt jernoksid, knust kvarts eller kalsiumkarbonat.

Når de oppbevares i luft danner sølvpartikler sannsynligvis et oksid eller sulfid som er et isolerende materiale. Deretter, når en kontakt inneholdende sølvpulver holdes en stund i luft etter produksjonen, kan kontakten øke sin resistivitet pga. oksidasjon eller sulfidering.

Sølvflakpulveret som blir anvendt i dannelsen av silikongummi med lav motstand behandles ofte med en mettet- eller umettet høyere fettsyre som laurinsyre, myristinsyre, palmitinsyre, stearinsyre eller oleinsyre, metallsåpe, høyere alifatisk amin eller polyetylenvoks i løpet av pulverisering. Disse kjemiske agensene som blir anvendt i behandlingen har imidlertid en tendens til å forsinke vulkanisering av silikongummisammensetninger som behandlet sølvpulver har blitt satt til.

Disse problemene løses med den følgende tilnærmingen. Det behandlede sølvpulveret vaskes for å fjerne den kjemiske agensen før det blandes i en elektrisk ledende elastomer, hvorifra en kontakt med lav motstand konstrueres. En løsning med en merkaptoforbindelse i et løsningsmiddel eller vann settes til kontaktdelene til kontakten for å danne et beskyttende lag som effektivt forebygger oksidasjon og sulfidering av sølvpartikler. Deretter har kontakten en stabilisert resistivitet.

I henhold til oppfinnelsen blandes fint pulver valgt fra gruppen bestående av uorganiske fyllstoffer og sfæriske, organiske resiner på forhånd med sølvpulveret for å hindre at sølvpartiklene agglomererer.

Eksempler på uorganiske fyllstoffer innbefatter kisel, alumina, titaniumdioksid, glimmer, bariumsulfat og aktivt karbon. Blant disse er silika, alumina og aktivt karbon foretrukket. Særlig fint silikapulver anvendes gjerne. Eksempler på de sfæriske, organiske resinene omfatter polyolefiner som polyetylener, polyvinylklorider, polypropylener og polystyrener, styren-akirlonitril kopolymerer, akrylresiner som polymetylmetakrylat, aminoresiner, fluorinerte resiner og nitrilresiner. Blant disse er metylmetakrylat spesielt foretrukket. De ovennevnte uorganiske fyllstoffene og sfæriske, organiske resinene anvendes enkeltvis eller i kombinasjon.

Den gjennomsnittlige partikkelstørrelsen til de uorganiske fyllstoffene og de sfæriske, organiske resinene er 0,005 til 50 um, mer foretrukket 0,01 til 30 um.

Blant de uorganiske fyllstoffene er fint silikapulver foretrukket, som beskrevet ovenfor. Det fine silikapulveret som er anvendt heri har fortrinnsvis et spesifikt overflateareal på minst 50 m<2>/g, og spesielt 100 til 300 m<2>/g, som er målt med BET-fremgangsmåten. Fint silikapulver med et spesifikt overflateareal på mindre enn 50 m fy/g kan være mindre effektivt for å hindre agglomerering. Det fine silikapulveret innbefatter for eksempel røkt silika og presipitert silika. Silika som er overflatebehandlet med klorsilaner, heksametyldisilazan, organopolysiloksaner eller alkoksysilaner for hydrofobering egner seg også.

Minst 0,2 vektprosent, spesielt 0,5 til 5 vektprosent, av det uorganiske fyllstoffet og/eller sfæriske, organiske, fine resinpulveret blandes med 100 vektdeler av sølvpulveret. Det anbefales å blande det i ca. 5 minutter til ca. 5 timer i en trommelblander, osv. Hvis mengden av det fine pulveret som blir tilsatt er mindre enn 0,2 vektprosent, avtar den agglomereringsforebyggende effekten. Mer enn 5 vektprosent av det fine pulveret kan enkelte ganger øke den elektriske motstanden.

Blanding av det fine pulveret med sølvpulveret på forhånd er essensielt for oppfinnelsen. Når separat sølvpulver og det fine pulveret blandes med organopolysiloksanet i løpet av fremstillingen av sammensetningen, i stedet for å anvende et elektrisk ledende pulver av sølvpulver forhåndsblandet med det fine pulveret, oppnås ikke fordelene med den foreliggende oppfinnelsen.

Det elektrisk ledende pulveret blandes i en mengde fra 100 til 800 deler, spesielt 200 til 600 vektdeler per 100 vektdeler av organopolysiloksanet (A). Mindre mengder av det elektrisk ledende pulveret kan føre til at tilfredsstillende ledningsevne ikke blir oppnådd. Overskuddsmengder av det elektrisk ledende pulveret kan holde tilbake blandingen og bearbeidingen til et tynt lag som det elektrisk ledende elastomerlaget. Komponent (C) er en herdende agens som kan bli valgt fra velkjente agenser, som for eksempel organohydrogenpolysiloksan/platinabasekatalysatorer (herdende agenser for tilsetningsreaksjoner) og organiske peroksidkatalysatorer.

Velkjente platinabasekatalysatorer for fremming av tilsetningsreaksjoner er anvendelige. Eksempler på katalysatorer er grunnstoffet platina alene, platinaforbindelser, platinakomplekser, klorplatininsyre, komplekser av klorplatininsyre med alkoholforbindelser, aldehydforbindelser, eterforbindelser og olefiner. Platinabasekatalysatoren tilsettes i en katalytisk mengde, ønskelig ca. 1 til ca. 2.000 ppm av platinaatom basert på vekten av organopolysiloksanet (A).

Et hvilket som helst ønsket organohydrogenpolysiloksan inneholdende minst to hydrogenatomer, der hvert er festet til et silikonatom (dvs. minst to SiH-grupper) i et molekyl, er nyttig. Det kan være et rett, forgreinet eller syklisk molekyl. Fortrinnsvis har det formelen: R<2>aHbSiO(4.a.b)/2, der R<2> er en substituert- eller usubstituert monovalent hydrokarbongruppe, som definert for R<1>, fortrinnsvis fri for en alifatisk, umettet binding, og bokstavene a og b er tall som tilfredsstiller 0[a<3,0<b<3og0< a+b < 3. En polymeriseringsgrad på opp til 300 er fordelaktig. Illustrative eksempler innbefatter diorganopolysiloksaner som er blokkert på enden med en dimetylhydrogensilylgruppe, kopolymerer bestående av dimetylsiloksanenheter, metylhydrogensiloksanenheter og terminale trimetylsiloksyenheter, væsker med lav viskositet bestående av dimetylhydrogensiloksanenheter (H(CH3)2SiOi/2-enheter) og SiOrenheter, 1,3,5,7-tetrahydrogen-l ,3,5,7-tetrametylsyklotetrasiloksan, 1-propyl-3,5,7-trihydrogen-l,3,5,7-tetrametylsyklotetrasiloksan og l,5-dihydrogen-3,7-diheksyl-1,3,5,7-tetrametylsyklotetrasiloksan.

Organohydrogenpolysiloksanet tilsettes som den herdende agensen i slike mengder at 50 til 500 molprosent silikonfestede hydrogenatomer er tilgjengelig basert på de alifatiske, umettede gruppene (alkenylgrupper) i organopolysiloksanet (A).

Den organiske peroksidkatalysatoren kan bli valgt fra velkjente agenser, som for eksempel benzoylperoksid, 2,4-diklorbenzoylperoksid, p-metylbenzoylperoksid, 2,4-dicumylperoksid, 2,5-dimetyl-bis(2,5-t-butylperoksy)heksan, di-t-butylperoksid og t-butylperbenzoat. Det organiske peroksidet kan bli tilsatt i en mengde fra 0,1 til 5 vektdeler per 100 vektdeler av organopolysiloksanet (A).

Hvis mengden av organohydrogenpolysiloksanet og platinabasekatalysatoren eller den organiske peroksidkatalysatoren som blir anvendt som den herdende agensen (C) er mindre enn det spesifiserte området ovenfor, kan en lengre tid bli benyttet for vulkanisering og herding, som er inadekvat for masseproduksjon. Er mengden mer enn det spesifiserte området kan tiden for vulkanisering og herding bli så kort at de elektrisk ledende elastomerlagene kan begynne å herde før binding, når ledende elastomerlag og isolerende elastomerlag legges alternerende og bindes ved vulkanisering, hvilket resulterer i en utilstrekkelig binding og en økende mulighet for delaminering.

I silikongummisammensetningen i den foreliggende oppfinnelsen kan forsterkende silikapulver bli tilsatt som en valgfri komponent i den grad at fordelene med oppfinnelsen ikke reduseres. Det forsterkende silikapulveret tilsettes for å bedre den mekaniske styrken til silikongummi. Med dette formålet bør det forsterkende silikapulveret fortrinnsvis ha et spesifikt overflateareal på minst 50 m<2>/g, spesielt 100 til 300 m iy /g. Med et spesifikt overflateareal på mindre enn 50 m ry/g vil det herdede produktet snarere ha redusert mekanisk styrke. Eksempler på det forsterkende silikapulveret innbefatter røkt silika og presipitert silika, som kan være overflatebehandlet med klorsilaner eller heksametyldisilazan for hydrofobering. Mengden av det forsterkende silikapulveret som blir tilsatt er fortrinnsvis 3 til 70 deler, spesielt 10 til 50 vektdeler per 100 vektdeler av organopolysiloksanet (A). Mindre enn 3 deler silikapulver vil være ineffektivt for forsterkning, mens mer enn 70 deler silikapulver ville føre til dårlig bearbeiding og lavere mekanisk styrke.

Der det er ønskelig å danne en gummisvamp, kan en hvilken som helst uorganisk- og organisk ekspansjonsagens bli tilsatt. Eksempler på ekspansjonsagenser innbefatter azobisisobutyronitril, dinitropentametylentetramin og benzensulfonhydrazid azodikarbonamid. En egnet mengde av ekspansjonsagensen er 1 til 10 vektdeler per 100 vektdeler av organopolysiloksanet (A). Ved å tilsette en ekspansjonsagens til den oppfunnede sammensetningen, produseres en silikongummisvamp.

I tillegg kan ulike additiver som fargestoffer, varmemotstandsmodifiserende stoffer, reaksjonskontrollagenser, separerende agenser og fyllstoffdispergerende midler bli satt til de oppfunnede sammensetningene. De fyllstoffdispergerende midlene innbefatter difenylsilandiol, alkoksysilaner, karbonfunksjonelle silaner og silanolgruppebærende siloksaner med lav molekylvekt. Slike dispergerende midler tilsettes i små mengder slik at fordelene med den foreliggende oppfinnelsen ikke går tapt.

Når det er ønskelig å gjøre silikongummisammensetningen flammebegrensende og motstandsdyktig for brann, kan velkjente additiver bli tilsatt. Eksempler innbefatter platinainneholdende substanser, en blanding av en platinaforbindelse og titaniumdioksid, en blanding av platina og mangankarbonat, en blanding av platina og y-Fe2C>3, ferritt, glimmer, glassfibere og glassflak.

Silikongummisammensetningen i den foreliggende oppfinnelsen kan bli fremstilt ved uniform blanding av komponentene beskrevet ovenfor i en gummikvern, som en tvillingvalsekvern, Banbury-blander eller deigblander (deigknaer), eventuelt etterfulgt av varmebehandling.

Silikongummisammensetningen som dermed er fremskaffet kan bli støpt til en form egnet til en spesiell anvendelse med ulike støpefremgangsmåter, for eksempel kompresjons-, ekstrusjons- og kalanderstøping. Passende herdebetingelser bestemmes avhengig av herdefremgangsmåten og tykkelsen på en støpt del, selv om det foretrukne settet med betingelser innbefatter en temperatur fra ca. 80 til 400 °C og en tid på ca. 10 sekunder til 30 dager.

Det herdede produktet av silikongummisammensetningen har en volumresistivitet på opp til 0,1 Q-cm, og spesielt opp til l,lxl0"3 Q-cm, som indikerer at det herdede produktet kan bli anvendt som kontakter og elektromagnetiske isolasjoner.

Kontakten med lav motstand i henhold til det andre aspektet i den foreliggende oppfinnelsen innbefatter per definisjon flere alternerende lag av en ledende elastomer og en isolerende elastomer. Minst én av elastomerene er fleksibel. De ledende- og isolerende elastomerlagene er plassert alternerende for å danne en struktur med mange lag slik at sammenføyningsflatene deres er parallelle i forhold til hverandre. Det elektrisk ledende stoffet til hvert ledende elastomerlag er et herdet produkt av en silikongurnmisammensetning som innbefatter komponentene (A), (B) og (C), som definert ovenfor.

Elastomeren som blir anvendt i de isolerende elastomerlagene kan være et hvilket som helst elastisk materiale som har stabil form og som ikke gjennomgår bemerkelsesverdig formendring under gravitasjon eller plastformendring etter herding. Eksempler innbefatter naturlig gummi; gummilignende kopolymerer slik som butadien-styren, akrylonitril-butadien, akrylonitril-butadien-styren, styren-etylen, etylen-propylen og etylen-propylen-dien; syntetiske gummier slik som klorprengummi, silikongummi, butadiengummi, isoprengummi, klorsulfonert polyetylengummi, polysulfidgummi, butylgummi, fluorgumrni, uretangummi og polyisobutylengummi; termoplastiske elastomerer slik som polyesterelastomerer; plastiserte vinylkloridresiner, vinylacetatresiner og vinylklorid-vinylacetat kopolymerresiner. Av disse er silikongummi foretrukket pga. dens fordeler som innbefatter aldringsegenskaper, elektrisk isolering, varmemotstand, kompresjonstoleranse, er lettvint å prosessere og at det har en fast lav pris.

Silikongummiene som anvendes til de isolerende elastomerlagene er polysiloksaner som dimetyl-, metylfenyl- og metylvinylsiloksaner, halogenerte polysiloksaner som er fylt med et fyllstoff som kisel for å gi egnede reologiske egenskaper, og halogenerte polysiloksaner som er vulkanisert eller herdet med metallsalter.

Kontakten med lav motstand fremstilles med alternerende plassering av elektrisk ledende elastomerlag med lav motstand (dannet ved å anvende det elektrisk ledende stoffet beskrevet ovenfor) og elektrisk isolerende elastomerlag, og herde stabelen. Den herdede kontakten har fortrinnsvis en hardhet på 50 til 80 °H, og spesielt 60 til 80 °H. Dermed oppnår kontakten uniform forbindelse mellom elektroniske kretskort selv under en kompresjonsrate så liten som 2 til 10 %. Dette unngår vesentlig bølging ved kompresjon. En stabil kontakt er garantert når vekten til innretningen er begrenset. Det er mulig å redusere størrelsen og vekten av IC-undersøkelsesinstrumenter.

De elektrisk ledende- og de elektrisk isolerende elastomerlagene som kontakten med lav motstand konstrueres fra fremstilles med en trykke- eller kalanderfremgangsmåte. Lagpakking med kalander er å foretrekke pga. stabil produktivitet. For eksempel dannes et isolerende elastomerlag på et polyetylentereftalatlag ved å kalandere til et tynt lag. Etter varmeherding dannes et ledende elastomerlag på det isolerende elastomerlaget ved å kalandere til et tynt lag. De dermed laminerte, tynne lagene ble løsnet fra PET-laget. Flere slike laminater legges suksessivt i den samme rekkefølgen for å konstruere en laminert blokk, som deretter skjæres i tynne skiver og kuttes til kontakter. Fremstillingsrfemgangsmåten av kontakten med lav motstand er ikke begrenset til den ovenfor, og kontakten kan bli fremstilt med flere andre fremgangsmåter.

Vi gjør oppmerksom på at hardheten som er henvist til heri er målt med testen gjort krav på i JIS K-6253 (ISO 7619).

Eksempel

Eksempler på den foreliggende oppfinnelsen er gitt nedenfor for illustrasjon og er ikke ment å være begrenset til disse. Alle deler er vektdeler.

Eksempler 1- 5 og sammenlignende eksempler 1- 2

Elektrisk ledende pulvere (kiselfylte sølvpulvere) (A) til (C) ble fremstilt ved å tilsette 0,5,1,0 og 3,0 vektprosent av fint, hydrofobt silikapulvermateriale (kommersielt tilgjengelig som R-972 fra Nippon Aerosil K. K., spesifikt overflateareal på 130 m<2>/g) til sølvpulver med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på 1,5 til 1,7 um, og de ble ristet og blandet i 30 minutter i en trommelblander.

Sølvpulveret som ikke hadde noe kisel tilsatt var en kontroll (D). Et sammenlignende elektrisk ledende pulver (E) ble fremskaffet ved å sette 0,1 vektprosent av R-972 til sølvpulver.

De elektrisk ledende pulverne (A) til (E) fikk stå ved romtemperatur i 30 dager, og ble deretter ført gjennom et nett med porestørrelse 150.

Hvert elektrisk ledende pulver ble satt til metylvinylpolysiloksan (siloksanpolymer) bestående av 99,85 molprosent dimetylsiloksanenheter og 0,15 molprosent metylvinylsiloksanenheter og som har en gjennomsnittlig polymeriseringsgrad på ca. 8.000 i mengder som er vist i Tabell 2. Til 100 deler av den resulterende forbindelsen ble 0,5 del dicumylperoksid tilsatt. Forbindelsen ble varmestøpt under trykk ved 170 °C i 10 minutter, som fremskaffet en 1 mm tykk plate. Platen ble undersøkt for elektriske egenskaper og inspisert for fremmed materiale eller agglomerater. Resultatene er vist i Tabell 2.

Eksempler 6- 10 og sammenlignende eksempel 3

Elektrisk ledende pulvere (kiselfylte sølvpulvere) ble fremskaffet som i eksempel 1, bortsett fra at røkt silika med et spesifikt overflateareal på 200 m<2>/g (Aerosil 200 fra Nippon Aerosil K. K.) eller våt silika med et spesifikt overflateareal på 180 m /g (Nipsil LP fra Nippon Silica K. K.) ble anvendt i stedet for den hydrofobe silikaen R-972.

De elektrisk ledende pulverne (F til J) fikk stå ved romtemperatur i 30 dager, og ble deretter ført gjennom et nett med porestørrelse 150.

Som i eksempel 1, ble hvert elektrisk ledende pulver satt til siloksanpolymeren som ble støpt til en plate, som ble undersøkt for volumresistivitet og inspisert for fremmed materiale. Resultatene er vist i Tabell 4.

OBS: Mengdene av dicumylperoksid, C-19A og C-19B er per 100 deler av siloksanpolymeren og elektrisk ledende pulver til sammen. C-19A: tilsetningskatalysator (platinabasekatalysator) fra Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. C-19B: kryssbindende tilsetningskatalysator (metylhydrogenpolysiloksan) fra Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.

For sammenligning ble en elektrisk ledende silikongummisammensetning (sammenlignende eksempel 3) fremstilt ved å blande 100 deler av siloksanpolymeren med 450 deler elektrisk ledende pulver D, 3 deler Aerosil 200 og 0,5 del dicumylperoksid. Denne sammensetningen ble prosessert og undersøkt på samme måte. Platen hadde en volumresistivitet på 7x10"<*> Q-cm og inneholdt fremmed materiale.

I henhold til oppfinnelsen forebygger forhåndsblanding av fint silikapulvermateriale agglomerering av sølvpulver etter som tiden går og bidrar til at sølvpulveret opprettholder en affinitet for silikongummiforbindelser. En

silikongummisammensetning fylt med det silikafylte sølvpulveret herder til en silikongummi med en sammenfallende volumresistivitet.

Eksempler 11- 12

Elektrisk ledende pulver (K) ble fremskaffet ved å sette 1,0 vektprosent aluminiumoksid (kommersielt tilgjengelig som oksid C fra Nippon Aerosil K. K., gjennomsnittlig partikkelstørrelse av primærpartikkel: 20 um) til sølvpulver med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på 1,5 til 1,7 um, anvendt som i eksempel 1, og de ble ristet og blandet i 30 minutter i en trommelblander.

Elektrisk ledende pulver (L) ble også fremskaffet med den samme fremgangsmåten som ovenfor bortsett fra at sfærisk polymetylmetakrylat med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på 1 um ble anvendt i stedet for aluminiumoksid.

De elektrisk ledende pulverne (K) og (L) fikk stå ved romtemperatur i 30 dager. De passerte fullstendig gjennom et nett med porestørrelse 150.

Som i eksempel 1, ble hvert elektrisk ledende pulver satt til siloksanpolymeren som ble støpt til en plate, som ble undersøkt for volumresistivitet og inspisert for fremmed materiale.

Resultatene er vist i Tabell 5.

Eksempler 13- 17 og samrnenlignende eksempler 4- 5

På et 0,5 mm tykt polyetylentereftalatlag som et basislag ble en elektrisk isolerende silikongummiforbindelse (varenavn KE971U, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., herdende agens C-19A/B) kalanderpresset til en plate med en tykkelse på 0,03 mm. Ved å herde forbindelsen i en varmeovn ved 200 °C, ble et isolerende elastomerlag dannet.

Separat fra dette ble et elektrisk ledende pulver fremstilt ved å sette 0,5,1,0 eller 3,0 vektprosent av fint, hydrofobt silikapulvermateriale (kommersielt tilgjengelig som R-972 fra Nippon Aerosil K. K., spesifikt overflateareal på 130 m<2>/g) til sølvpulver med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på 1,5 til 1,7 um, og de ble ristet og blandet i 30 minutter i en trommelblander. Sølvpulveret som ikke hadde noe silika tilsatt var en kontroll (d). Et sammenlignende elektrisk ledende pulver (e) ble fremskaffet ved å sette 0,1 vektprosent av R-972 til sølvpulver.

Hvert elektrisk ledende pulver ble satt til metylvinylpolysiloksan bestående av 99,85 molprosent av dimetylsiloksanenheter og 0,15 molprosent av metylvinylsiloksanenheter og som har en gjennomsnittlig polymeriseringsgrad på ca. 8.000 i mengder som er vist i Tabell 7. Dicumylperoksid, 0,5 del, ble satt til 100 deler av den resulterende forbindelsen som ble malt og ga en elektrisk ledende elastomerforbindelse.

Den elektrisk ledende elastomerforbindelsen ble kalanderpresset over på det elektrisk isolerende elastomerlaget for å danne et elektrisk ledende, 0,03 mm tykt lag som ble herdet. Laminatet av isolerende- og ledende lag ble løsnet fra basislaget. Flere slike laminater ble stablet i den samme rekkefølgen for å danne en laminatblokk som ble vulkanisert og skjært i tynne skiver. Sekundær vulkanisering oppnådde en hardhet på 60 °H (JIS K-6253). Denne ble kuttet til en forhåndsbestemt størrelse som fremskaffet en kontakt med lav motstand. Kontaktens yteevne ble undersøkt.

Volumresistivitet og punktering ble undersøkt med de følgende testene, med resultatene vist i Tabell 6.

Volumresistivitet

Den fullstendige kontakten ble presset sammen 10 %. Den ble vurdert som OK når volumresistiviteten var lavere enn 10'<3> Q-cm og "avvist" når volumresistiviteten var høyere enn 10"<3> Q-cm.

Punktering

En laminatblokk med størrelse 200 mm høy og 200 mm kvadratisk ble trykkvulkanisert under et trykk på 100 kg/cm2 i 15 timer og deretter skjært i tynne skiver. De tynne skivene ble undersøkt. Vurderingen ble "OK" når ingen punktering ble funnet på noen av skivene og "avvist" når punktering ble funnet på den tynne skiven.

Eksempler 18- 21 og sammenlignende eksempel 6

Elektrisk ledende pulvere (f til k) ble fremskaffet som i eksempel 13, bortsett fra at røkt silika med et spesifikt overflateareal på 200 m<2>/g (Aerosil 200 fra Nippon Aerosil K. K.) eller våt silika med et spesifikt overflateareal på 180 m<2>/g (Nipsil LP fra Nippon Silica K. K.) ble anvendt i stedet for den hydrofobe silikaen R-972.

Som i eksempel 13, ble kontakter fremstilt ved å anvende de elektrisk ledende pulverne og undersøkt på lignende måte. Resultatene er vist i Tabell 9.

Det elektrisk ledende stoffet som ble laget av den elektrisk ledende silikongummisammensetningen i henhold til oppfinnelsen har en redusert volumresistivitet og en stabilisert elektrisk motstand, og tillater dermed en stor mengde av strøm til å forflytte seg. Kontakten med lav motstand som anvender det elektrisk ledende stoffet har en begrenset resistivitetsvariasjon, sørger for en stabil kontakt og muliggjør forflytning av små strømmengder. Kontakten er ikke bare egnet for forbindelse til en flytende fargekrystallmodul eller plasmadisplaymodul, men anvendes også i en fullstendig stabil tilstand i kretser som krever høye strømverdier.

Når kontakten anvendes i et instrument for undersøkelsen av IC-"chips", sørger

kontakten for god kontakt ved en lav kompresjonsrate. Dette reduserer mengden påført til instrumentet, unngår terminal formendring og indre feil av IC-"chips", sørger for mer nøyaktig undersøkelse og bidrar til størrelses- og vektreduksjoner av slike instrumenter.

Kontakten i den foreliggende oppfinnelsen kan bli produsert ved å anvende det eksisterende utstyret. Forekomsten av avvisninger i løpet av blokkproduksjonen er undertrykt, hvilket resulterer i et økt produksjonsutbytte og en redusert produksjonskostnad.

Claims

1. ElekMsk ledende silikongummisammensetning, karakterisert ved at den innbefatter: (A) 100 vektdeler av et organopolysiloksan med minst to alifatiske, umettede grupper som er representert med den følgende gjennomsnittlige sammensetningsformelen (1): der R<1> uavhengig er en substituert- eller usubstituert monovalent hydrokarbongruppe og n er et positivt tall fra 1,98 til 2,02, (B) 100 til 800 vektdeler av et elektrisk ledende pulver innbefattende et sølvpulver forhåndsblandet med minst 0,2 vektprosent fint pulver med en midlere partikkelstørrelse fra 0,005 til 50 um og valgt fra gruppen bestående av uorganiske fyllstoffer og sfæriske, organiske resiner, og (C) en tilstrekkelig mengde av en herdende agens for å herde komponent (A).

2. Sammensetningen i krav 1, karakterisert ved at det nevnte fine pulveret av komponent (B) er fint silikapulver.

3. Sammensetningen i krav 2, karakterisert ved at det fine silikapulveret har et spesifikt overflateareal på minst 50 m<2>/g.

4. Sammensetningen i krav 1, karakterisert ved at det elektrisk ledende pulveret, sølvpulveret, er forhåndsblandet med 0,5 til 5 vektprosent av det fine pulveret av komponent (B).

5. Kontakt med lav motstand, karakterisert ved at den innbefatter flere alternerende lag av en elektrisk ledende elastomer og en elektrisk isolerende elastomer, der minst én elastomer er fleksibel, som er plassert alternerende for å danne en struktur med mange lag slik at sammenføyningsflatene deres er parallelle i forhold til hverandre, der hvert nevnte elektrisk ledende elastomerlag innbefatter et herdet produkt av en silikongummisammensetning som et elektrisk ledende stoff, innbefattende: (A) 100 vektdeler av et organopolysiloksan med minst to alifatiske, umettede grupper som er representert med den følgende gjennomsnittlige sammensetningsformelen (1): der R<1> uavhengig er en substituert- eller usubstituert monovalent hydrokarbongruppe og n er et positivt tall fra 1,98 til 2,02, (B) 100 til 800 vektdeler av et elektrisk ledende pulver innbefattende et sølvpulver forhåndsblandet med minst 0,2 vektprosent fint pulver med en midlere partikkelstørrelse fra 0,005 til 50 nm og valgt fra gruppen bestående av uorganiske fyllstoffer og sfæriske, organiske resiner, og (C) en tilstrekkelig mengde av en herdende agens for å herde komponent (A).

6. Kontakten i krav 5, karakterisert ved at det nevnte fine pulveret av komponent (B) er fint silikapulver med et spesifikt overflateareal på minst 50 m /g.