TWI488369B - Line arrangement and arrangement of rubber connectors and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

線配置排列橡膠連接器及其製造方法
本發明係關於一種於橡膠中沿一方向配置排列有金屬線之線配置排列橡膠連接器及其製造方法。
為了將印刷配線基板彼此或者印刷配線基板與其他電子零件等之間電連接，自先前以來使用橡膠連接器。橡膠連接器眾所周知的是積層有導電橡膠與電氣絕緣橡膠之類型、藉由磁場使導電性粒子配置排列於電氣絕緣橡膠中之類型、藉由磁場使導電性金屬線配置排列於電氣絕緣橡膠中之類型等。其中，積層類型因於導電橡膠中使用碳粒子故而存在電阻較高之問題。又，於配置排列有導電性粒子之類型中存在有導電性粒子之連接不充分之部分，從而於導通穩定性存在問題。配置排列有導電性金屬線之類型具有導通穩定性較高之優點。例如於專利文獻1中提出該類型之連接器。
然而，專利文獻1所提出之連接器不具有或者缺乏難燃性，故期望開發難燃性較高之連接器。除此之外。亦期望開發於高頻區域中之傳輸損耗較低之連接器。例如圖4所示之硬碟用之先前之連接器厚度為3.2mm，於頻率6GHz為5～8dB。
[專利文獻1]日本特開平5-062727號公報
本發明為解決上述先前問題而提供一種難燃性較高且於高頻區域中之傳輸損耗較低之線配置排列橡膠連接器及其製造方法。
本發明之線配置排列橡膠連接器於電絕緣性橡膠之厚度方向貫通正背面配置排列有多根導電性金屬線，上述導電性金屬線局部化成可與配置在正背面之特定位置的電氣端子電連接，其特徵在於：上述電絕緣性橡膠為UL-94規格、V-0之難燃性橡膠。
本發明之線配置排列橡膠連接器之製造方法之特徵在於：將多根特定長度之導電性金屬線混合於液狀之熱硬化性電絕緣性橡膠材料中，藉由被圖案化為特定圖案之電磁石自上述橡膠材料之厚度方向施加磁場而使上述導電性金屬線配置排列於厚度方向並且局部化，且於該狀態下對上述橡膠材料進行加熱硬化，從而製造上述線配置排列橡膠連接器。
本發明之線配置排列橡膠連接器之電絕緣性橡膠為UL-94規格、V-0之難燃性，藉此可使該線配置排列橡膠連接器難燃性較高。進而可縮短導電性線之長度，可成為高頻區域中之傳輸損耗較低之連接器。
本發明之連接器使用電絕緣性橡膠。難燃性等級為UL-94規格、V-0。所謂UL規格係美國保險商試驗所(Underwriters Laboratories)公司製定者，且成為國際規格。V-0之試驗方法係藉由垂直燃燒試驗使氣體火焰接觸保持垂直之樣品下端10秒鐘，若燃燒於30秒以內停止，則進一步使該氣體火焰接觸10秒鐘。其結果之判斷基準必需滿足以下所有項目。
(1)不存在任一火焰接觸之後均會持續燃燒10秒以上之樣品。
(2)對5個樣品之10次火焰接觸之總燃燒時間不超過50秒。
(3)不存在燃燒至固定用夾具之位置之樣品。
(4)不存在落下使位於樣品下方之脫脂棉著火之燃燒粒子之樣品。
(5)不存在第2次接觸火焰後持續灼熱30秒以上之樣品。
以上之UL-94規格、V-0之電絕緣性橡膠例如有胺脂橡膠(urethane gum)。具體而言有pelnox公司製造之商品名“MU-204A/B”、“XU-19662”及“XU-19663”。於本發明中亦較佳為使用該等胺脂橡膠。
使用UL-94規格且V-0之胺脂橡膠之優點，除了較高之難燃性以外還可列舉於使用時不會產生寡聚物等脫落物。矽酮橡膠雖然具有耐熱性較高之優點，但存在使用時會產生寡聚物等脫落物之虞。一般認為脫落物會對硬碟裝置等電子機器造成不良影響。除此之外，可利用胺脂橡膠之橡膠彈性而壓接並安裝於電子機器中。
本發明之連接器中，於橡膠之厚度方向貫通正背面而配置排列有多根導電性金屬線，且該導電性金屬線被局部化於可與電氣端子電連接之位置。藉此，僅於橡膠之厚度方向通電，而於其他方向不通電。因此亦稱作異向導電性橡膠連接器。較佳為於不使用於電連接之部分不存在金屬線。
本發明之連接器之厚度可製造於1～5mm之範圍。較佳之厚度為2～3mm。若連接器之厚度即金屬線之長度處於3mm以下之範圍內，則可使傳輸損耗於頻率6GHz時為3dB以下。較佳之傳輸損耗係於頻率6GHz為2dB以下、進而較佳為1dB以下。藉此可成為高頻區域中之傳輸損耗較低之連接器。因先前製品為5～8dB，故可使傳輸損耗大幅降低。
亦可於連接器之橡膠部分形成有定位孔或者定位凹部。藉此可自動安裝於電子零件。
配置排列於連接器之厚度方向之金屬線為磁性金屬線，較佳為例如不鏽鋼SUS304細線、Ni細線等。線直徑較佳為10～50μm。較佳為於表面進行鍍敷，例如作為基底鍍敷而較佳為鍍鎳，並於其上進行鍍金。若如此則化學穩定性較高、防銹性亦較高。
本發明之連接器可較佳地用於硬碟裝置(HDD)用印刷基板間之電連接。尤其，因本發明之連接器之厚度可為較薄，故可使HDD之厚度較薄而實現小型化。
下面使用圖式進行說明。圖1A係本發明之一實施例之連接器10之立體圖，圖1B係該連接器10之俯視圖，圖1C係圖1B之I-I線剖面圖。該連接器10中，金屬線1於厚度方向配置排列，且局部化於特定位置上。於該例中存在於與18電極對應之位置上，但電極數亦可為18～22極。電絕緣性橡膠2較佳為難燃性之胺脂橡膠。形成有定位孔3或定位凹部。於定位孔3之情形時沿厚度方向貫通，而於凹部之情形時未貫通。定位孔3或定位凹部可以錐子(鑽孔器)或穿孔器開孔，亦可接觸高溫之金屬棒而熔解。連接器之尺寸可為任意。圖1之例為縱7.0mm、橫12.0mm、厚度3.0mm，且金屬線1之局部存在部分為縱1.1mm、橫0.6mm之大小。於金屬線之直徑為12~25μm之情形時，較佳為於相當於1電極之部分集中有10~100根。定位孔3之直徑較佳為1~2mm。
圖2A係本發明之其他實施例之連接器11之立體圖，圖2B係該連接器11之俯視圖，圖2C係圖2B之II-II線剖面圖。與圖1之例不同之處在於金屬線4之局部存在部分為帶狀。因本發明之金屬線4係1根根獨立地存在於電絕緣性橡膠5內，故即便配置排列為帶狀亦不存在問題。若如該例般金屬線4配置排列為帶狀，則即便配置於上下之印刷配線基板或電子零件之電極數產生變化亦可應對。6為定位孔或定位凹部。
圖3係本發明之一實施例之連接器之製造裝置之模式性說明圖。該製造裝置為含有電磁石17、捲線18、上模15及下模16之磁場成形裝置12。上模15之下面形成為凹凸狀以使金屬線14垂直地配置排列且局部化。於製造本發明之連接器時，首先，將多根特定長度之導電性金屬線14混合於液狀熱硬化性胺脂橡膠材料13中，並使該液狀熱硬化性胺脂橡膠材料13流入至置於聚酯(PET)膜19c上之電 木樹脂框(19a、19b)內，自上方以PET膜19d夾持而形成為固定厚度之預成形體並成為薄片狀之膠囊薄片。其次，以上述磁場成形裝置12自液狀熱硬化性胺脂橡膠材料13材料之厚度方向之上下面施加磁場而使線配置排列於厚度方向並且局部化。一面施加磁場一面對液狀之熱硬化性胺脂橡膠材料進行加熱硬化，且一邊調整厚度一邊形成為薄片。之後，沖裁為特定大小而成為製品。定位孔或定位凹部可於成形時同時形成，亦可於之後形成。液狀之熱硬化性電絕緣性橡膠材料之較佳黏度為100~1600mPa‧s之範圍。又，於磁場成形裝置中之較佳之磁場強度為40~300mT之範圍。
較佳為將線配置排列橡膠連接器收納於壓紋帶或托盤中。其原因在於這樣適於在組入電子零件時自動供給。
[實施例]
藉由以下實施例更具體地說明本發明。再者，本發明並不限定於下述之實施例。
(1)難燃性
根據UL94進行評價。
(2)傳輸損耗
使用Agilent公司製造之網路分析儀：Agilent E5071、同軸電纜：SUCOFLEX 104，將樣品夾持於2片印刷配線基板之間，且自Port(接口)-1輸出信號，並於Port-2測定信號強度。測定頻率為0~6GHz(0~6000MHz)。
(實施例1)
(1)熱硬化性胺脂橡膠材料
使用pelnox公司製造之商品名“MU-204A/B”作為液狀之熱硬化性胺脂橡膠材料。該熱硬化性胺脂橡膠材料之混合初期黏度為260mPa‧s。
(2)導電性金屬線
對長度3.0mm、直徑12μm之不鏽鋼SUS304線進行厚度0.5μm之鍍鎳作為基底鍍敷，且於其上進行厚度0.2μm之鍍金。
(3)連接器材料之準備
採用上述液狀之熱硬化性胺脂橡膠材料120g及上述金屬線2.4g，於容器內混合而消泡，並使該材料如圖3所示流入至置於聚酯(PET)膜19c上之電木樹脂框(19a、19b)內，且自上方以PET膜19d夾持而形成固定厚度之預成形體並成為薄片狀之膠囊薄片。
(4)磁場成形
以上述磁場成形裝置12自上述膠囊薄片之厚度方向之上下面施加磁場而使線配置排列於厚度方向並且局部化。於捲線18中流通37V、2A之直流電流，且於模具15、16之間施加120mT之磁場。一邊施加磁場一邊使液狀之熱硬化性胺脂橡膠材料自室溫以0.5小時升溫至50℃，且於此溫度保持2小時而使其加熱硬化。一面根據進行硬化來調整厚度一面使其為薄片，使最終厚度為3.0mm。其次，沖裁為縱7mm、橫12mm。之後，如圖1所示以穿孔器開出2個直徑1.5mm之定位孔。
(5)評價
所得之連接器於施加1A(AC)時合格。難燃性為UL-94規格且V-0。傳輸損耗於頻率6GHz時為1dB。將傳輸損耗之資料示於圖5。胺脂橡膠自身之特性為：顏色：透明~半透明、硬度：28(shoreA)、拉伸強度：1.8MPa、體積電阻率：6.0×1013 Ω‧cm。
(實施例2)
於實施例2中，除了使用pelnox公司製造之商品名“XU-19662”作為難燃性胺脂橡膠，使用長度為2.0mm者作為金屬線以外，與實施例1同樣地實施。所得之連接器用於1A且250V之AC時合格。難燃性為UL-94規格且V-0。傳輸損耗於頻率6GHz時為0dB。傳輸損耗之資料示於圖6。腔脂橡膠自身之特性為：顏色：透明~半透明、硬度：35(shore A)、拉伸強度：1.8MPa、體積電阻率：6.0×1013 Ω‧cm。
(實施例3)
於實施例3中，除了使用長度2.0mm、直徑25μm者作為金屬線以外與實施例1同樣地實施。所得之連接器用於1A且250V之AC時合格。難燃性為UL-94規格且V-0。傳輸損耗於頻率6GHz時為0dB。傳輸損耗之資料示於圖7。
(比較例1)
使用圖4所示之先前之硬碟用連接器20對難燃性與傳輸損耗進行評價。圖4所示之先前之連接器20之厚度為3.2mm、縱7mm、橫12mm，線21與22被固定於固定部23 且絕緣，且交叉地配置排列。線21、22之前端部21a、22a略微向下方突出，且開有於壓接時避開上側之空間。24、25為電極。連接器母體26由硬質樹脂成形。該先前之連接器之難燃性為V-0，傳輸損耗於頻率6GHz時為7.7dB。傳輸損耗之資料示於圖8。
如以上之實施例1~3及比較例1所示，可確認本發明之實施例製品為難燃性較高，且於高頻區域中之傳輸損耗較低之連接器。
(實施例4)
於實施例4中，除了使用長度3.15mm、直徑25μm者作為金屬線以外，與實施例1同樣地實施。所得之連接器於施加1A(AC)時合格。難燃性為UL-94規格且V-0。傳輸損耗於頻率6GHz時為1dB。與實施例1~3相比，雖傳輸損耗較高但較先前製品低，故難燃性為合格。
[產業上之可用性]
本發明之導電橡膠零件除可應用於硬碟裝置以外，亦可應用於行動電話、個人電腦、電子詞典、導航儀、計算器、掌上遊戲機、液晶顯示裝置、電漿顯示裝置、錄影裝置、錄音裝置等電子零件中。
1、4、14‧‧‧金屬線
2、5‧‧‧電絕緣性橡膠
3、6‧‧‧定位孔或定位凹部
10、11‧‧‧連接器
12‧‧‧磁場成形裝置
13‧‧‧液狀熱硬化性胺脂橡膠材料
15‧‧‧上模
16‧‧‧下模
17‧‧‧電磁石
18‧‧‧捲線
19a~19b‧‧‧電木樹脂框
19c~19d‧‧‧聚酯膜
圖1A係本發明之一實施例之連接器之立體圖，圖1B係該連接器之俯視圖，圖1C係圖1B之I-I線剖面圖。
圖2A係本發明之其他實施例之連接器之立體圖，圖2B係該連接器之俯視圖，圖2C係圖2B之II-II線剖面圖。
圖3係本發明之一實施例之連接器之製造裝置之模式性說明圖。
圖4係先前例之線連接器剖面圖。
圖5係表示本發明之實施例1之連接器之傳輸損耗資料之曲線圖。
圖6係表示本發明之實施例2之連接器之傳輸損耗資料之曲線圖。
圖7係表示本發明之實施例3之連接器之傳輸損耗資料之曲線圖。
圖8係表示本發明之比較例1之連接器之傳輸損耗資料之曲線圖。
1．．．金屬線
2．．．電絕緣性橡膠
3．．．定位孔或定位凹部
10．．．連接器
I-I．．．線

Claims (8)

  1. 一種線配置排列橡膠連接器，於電絕緣性橡膠之厚度方向貫通正背面配置排列有多根導電性金屬線，該導電性金屬線局部化成可與配置在正背面之特定位置的電氣端子電連接，其特徵在於：該電絕緣性橡膠為UL-94規格且V-0之難燃性橡膠，該難燃性橡膠為熱硬化性之難燃性胺脂橡膠(urethane gum)。
  2. 如申請專利範圍第1項之線配置排列橡膠連接器，其中，該線配置排列橡膠連接器之傳輸損耗於頻率6GHz為3dB以下。
  3. 如申請專利範圍第1項之線配置排列橡膠連接器，其中，於該線配置排列橡膠連接器之橡膠部分形成有定位孔或定位凹部。
  4. 如申請專利範圍第1項之線配置排列橡膠連接器，其中，該線配置排列橡膠連接器為用以進行硬碟裝置用印刷基板間之電連接的連接器。
  5. 如申請專利範圍第1項之線配置排列橡膠連接器，其中，該線配置排列橡膠連接器收納於壓紋帶(embossed tape)或收納於盤(tray)。
  6. 一種線配置排列橡膠連接器之製造方法，用以製造申請專利範圍第1至5項中任一項之線配置排列橡膠連接器，其特徵在於：將多根特定長度之導電性金屬線混合於液狀之熱硬化 性電絕緣性橡膠材料，藉由被圖案化為特定圖案之電磁石自該橡膠材料之厚度方向施加磁場而使該導電性金屬線於厚度方向配置排列並且局部化，於該狀態下對該橡膠材料進行加熱硬化。
  7. 如申請專利範圍第6項之線配置排列橡膠連接器之製造方法，其中，該液狀之熱硬化性電絕緣性橡膠材料之黏度為100~1600mPa‧s之範圍。
  8. 如申請專利範圍第6項之線配置排列橡膠連接器之製造方法，其中，於施加該磁場而使導電性金屬線於厚度方向配置排列時之磁場強度為40~300mT之範圍。
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