TWI504073B - 導電連接件、其製造方法與使用方法 - Google Patents

導電連接件、其製造方法與使用方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI504073B
TWI504073B TW103101060A TW103101060A TWI504073B TW I504073 B TWI504073 B TW I504073B TW 103101060 A TW103101060 A TW 103101060A TW 103101060 A TW103101060 A TW 103101060A TW I504073 B TWI504073 B TW I504073B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
conductive
elastomer
insulating
conductive connector
silicone substrate
Prior art date
Application number
TW103101060A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201440328A (zh
Inventor
Peng Cheng Wang
Yuan Shun Tsai
Yi Lun Chen
Original Assignee
Pioneer Material Prec Tech Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pioneer Material Prec Tech Co Ltd filed Critical Pioneer Material Prec Tech Co Ltd
Publication of TW201440328A publication Critical patent/TW201440328A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI504073B publication Critical patent/TWI504073B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/22—Contacts for co-operating by abutting
    • H01R13/24—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted
    • H01R13/2407—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the resilient means
    • H01R13/2414—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the resilient means conductive elastomers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/007—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for elastomeric connecting elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14336—Coating a portion of the article, e.g. the edge of the article
    • B29C45/14344—Moulding in or through a hole in the article, e.g. outsert moulding
    • B29C2045/14352—Moulding in or through a hole in the article, e.g. outsert moulding injecting into blind holes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/7082—Coupling device supported only by cooperation with PCB
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/902—Specified use of nanostructure
    • Y10S977/932—Specified use of nanostructure for electronic or optoelectronic application

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Description

導電連接件、其製造方法與使用方法
本發明大致上關於一種導電連接件、其製造方法與其使用方法。特別是，本發明關於一種導電連接件，其包含由液態高分子材料熟化所形成之導電彈性體、其製造方法與其使用方法。本發明之導電連接件，可做為小尺寸電子零件組(electronic part set)中之導電連接件使用。
電子零件組中的各單一零件，是分散在零件組中的各處，且各單一零件通常為非彈性體材料，所以各單一零件之間會有大小不一的縫隙，因此具有導電連接功能的彈性體材料可被用於填補縫隙及導通電路之用。目前市面上具導電連接功能的產品，一般以傳統的聚對酞酸乙二酯系的材料製成的導電布，或導電布內包裹聚胺基甲酸酯系的泡棉(foam)，但因泡綿與聚對酞酸乙二酯(polyethylene terephthalate)材料的導電布(electrically conductive fabric)不具反彈性，經長時間壓縮應用後容易產生永久變形，此外，市面上之導電連接功能產品，一般皆以固態材料製成固態產品，且其為達到降低電阻率，必須填充大量之導電添加劑(additives)，但導電添加劑含量越多，通常固態彈性體材料硬度越高，而填入小尺寸之模具時操作越顯困難，因此成型後導電連接件之形狀及尺寸受到限制，例如一般暴露出之面積最小約為50平方公釐。
由於上述之缺點，本發明於是提出一種導電連接件，其由固態之 絕緣彈性體材料與液態之導電彈性體材料熟化而成。此絕緣彈性體材料以固態聚矽氧烷高分子(polysiloxane)為基底材料，而此導電彈性體材料則以液態聚矽氧烷高分子為基底材料，同時絕緣彈性體與導電彈性體卻分別具有極高與極低的電阻率。液態聚矽氧烷高分子的導電彈性體材料具有較佳之流動性，可將其注入較小尺寸的空間中，因此成型後之導電彈性體，導電彈性體材料暴露出來的面積可以小至50~0.5平方公釐。此外，導電連接件之蕭氏(Shore A)硬度為5度至90度左右，防水能力可達水中壓力值0.1公斤重/平方公分，永久壓縮歪度(compression set)約10~20%，適合用來填滿電子零件組(electronic part set)的縫隙。
本發明首先提出一種導電連接件。此等導電連接件包含彼此黏合在一起的絕緣彈性體與導電彈性體。絕緣彈性體包含一空穴(cavity)與至少一開口(opening)，以及以第一聚矽氧烷高分子材料為基底之第一矽膠基底材料(first silicone-rubber-based material)。第一矽膠基底材料包含以絕緣彈性體總重計99.99%~10%之第一聚矽氧烷高分子材料和0.01~10%之架橋劑(curing agent)。導電彈性體填入絕緣彈性體的開口中與填滿空穴，其包含以第二聚矽氧烷高分子材料為基底之第二矽膠基底材料。第二矽膠基底材料包含以導電彈性體總重計10%-94.99%之第二聚矽氧烷高分子材料，0.01~10%之一白金架橋劑(platinum curing agent)和5%-80%之導電添加劑。
在本發明另一實施方式中，第一矽膠基底材料包含過氧化物架橋劑(peroxides curing agent)與白金架橋劑其中之至少一者。
在本發明另一實施方式中，第一矽膠基底材料或第二矽膠基底材料更可視情況獨立地包含矽藻土(diatomite)、鈦白粉(titanium dioxide)、氧化鋁(aluminum oxide)、氮化硼(boron nitride)、氮化鋁(aluminum nitride)、氧化鋅(zinc oxide)、氫氧化鋁(aluminum hydroxide)、氧化鎂(magnesium oxide)、二氧化矽(silicon oxide)及矽油(silicone oil)其中之至少一者。
在本發明另一實施方式中，導電添加劑包含銀包玻璃粉、碳化鎳 與奈米碳管其中之至少一者。
在本發明另一實施方式中，絕緣彈性體材料之體積電阻率(volume resistivity)大於1012 歐姆*公分。
在本發明另一實施方式中，導電彈性體材料之體積電阻率小於0.5歐姆*公分。
在本發明另一實施方式中，導電連接件在水中壓力達0.1公斤重/平方公分，仍可達到防水功能。
在本發明另一實施方式中，導電連接件之蕭氏硬度為5度至90度。
在本發明另一實施方式中，絕緣彈性體材料為長條狀(long strips)，而導電彈性體材料為複數個孤立島狀多點結構。
在本發明另一實施方式中，導電連接件依據ASTM D 395之永久壓縮歪度為10~20%。
本發明其次提出一種製造導電連接件之方法。首先，提供一固態絕緣彈性體材料，其包含以固態聚矽氧烷高分子材料為基底之第一矽膠基底材料。其次，提供一液態導電彈性體材料，其包含以液態聚矽氧烷高分子材料為基底之第二矽膠基底材料，混合第二矽膠基底材料與導電添加劑而成為液態導電彈性體材料。然後，熟化液態導電彈性體材料得到導電彈性體，並同時使其與固態絕緣彈性體材料物理性或化學性結合而得到導電連接件。
在本發明另一實施方式中，第一矽膠基底材料更包含過氧化物架橋劑，與白金架橋劑其中之至少一者，過氧化物架橋劑與白金架橋劑之總重佔絕緣彈性體總重之0.01%~10%。
在本發明另一實施方式中，第二矽膠基底材料更包含白金架橋劑。
在本發明另一實施方式中，第一矽膠基底材料或第二矽膠基底材 料更可視情況獨立地包含矽藻土、鈦白粉、氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氧化鋅、氫氧化鋁、氧化鎂、二氧化矽及矽油其中之至少一者。
在本發明另一實施方式中，更包含複合(compounding)第二矽膠基底材料而成為該導電彈性體材料之步驟。
在本發明另一實施方式中，導電添加劑包含銀包玻璃粉(silver coated glass beads)、碳化鎳(nickel carbide)與奈米碳管(carbon nanotube)其中之至少一者。
在本發明另一實施方式中，導電彈性體之體積電阻率小於0.5歐姆*公分。
在本發明另一實施方式中，熟化液態導電彈性體材料前，先在80℃至220℃的溫度與20公斤力/平方公分至200公斤力/平方公分之壓力下，預先熟化固態絕緣彈性體材料而得到絕緣彈性體，絕緣彈性體包含空穴與至少一開口，任一開口之面積可為50~0.5平方公釐。
在本發明另一實施方式中，將液態導電彈性體材料填入絕緣彈性體其中至少一開口與填滿空穴。
在本發明另一實施方式中，在80℃至220℃的溫度與20公斤力/平方公分至200公斤力/平方公分之壓力下，熟化液態導電彈性體材料得到導電彈性體。
本發明又提出一種使用導電連接件之方法。首先，提供前述之導電連接件。其次，又提供電子零件組(electronic part set)，其具有縫隙。然後，壓合導電連接件以填滿縫隙。
在本發明一實施方式中，使用液態導電彈性體材料製備之導電連接件，其導電彈性體不被絕緣彈性體所包圍而暴露出之其中一單面之面積，可為50~0.5平方公釐，較佳可為30~0.5平方公釐，更佳可為10~0.5平方公釐，特佳可小至0.5平方公釐。
10‧‧‧初模具
11‧‧‧延伸部
20‧‧‧模具
21‧‧‧空間
30‧‧‧絕緣彈性體
31‧‧‧絕緣彈性體
32‧‧‧空穴
33‧‧‧開口
40‧‧‧上模具
50‧‧‧導電彈性體
51/52‧‧‧暴露的單面
60‧‧‧導電連接件
71‧‧‧裝有水的容器
72‧‧‧防水材質隔板
73‧‧‧測試樣品
74‧‧‧密閉空間
75‧‧‧氣體導管
80‧‧‧電子零件組
81‧‧‧上板
82‧‧‧下板
83‧‧‧第一零件
84‧‧‧第二零件
85‧‧‧縫隙
86‧‧‧填滿空間
第1圖至第6圖繪示本發明製造導電連接件的一種可能的方法。
第7圖繪示本發明製造導電連接件的一種較佳實施例。
第8圖繪示本發明製造導電連接件的另一種較佳實施例。
第9圖至第10圖繪示本發明導電連接件形狀的較佳實施例。
第11圖繪示測試本發明導電連接件防水特性之設備。
第12圖至第13圖繪示使用本發明導電連接。
本發明提供一種導電連接件、此導電連接件的製造方法與使用方法。導電連接件包含一絕緣彈性體與一導電彈性體，絕緣彈性體包含以第一聚矽氧烷高分子材料為基底之第一矽膠基底材料，較佳具有空穴及至少一開口，其中任一開口面積可為50~0.5平方公釐. 而導電彈性體包含以第二聚矽氧烷高分子材料為基底之第二矽膠基底材料及導電添加劑，較佳並填入絕緣彈性體開口中與填滿空穴，但絕緣彈性體與導電彈性體卻分別具有極高與極低的電阻率。此外，導電連接件之蕭氏(Shore A)硬度為5度至90度左右，防水能力可達水中壓力值0.1公斤重/平方公分，永久壓縮歪度約10~20%，適合用來填滿電子零件組(electronic part set)的縫隙。
第1圖至第6圖繪示本發明製造導電連接件的一種可能的方法。首先，分別提供一種固態絕緣彈性體材料與一種液態導電彈性體材料。固態絕緣彈性體材料包含以第一聚矽氧烷高分子材料為基底之第一矽膠基底材料。
絕緣彈性體製備時，可以由作為基底之第一聚矽氧烷高分子材料、作為架橋劑而進行架橋反應之白金架橋劑及/或過氧化物，與視情況需要之填充劑進行架橋反應而得第一矽膠基底材料。第一聚矽氧烷高分子本身為單體 單元(monomeric unit)，其至少含有一個矽原子鍵結烷氧基、矽原子鍵結氫氧基或官能性有機基之有機聚矽氧烷，例如聚甲基矽氧烷(polymethylsiloxane)、聚甲基乙烯基矽氧烷(Polyvinylmethylsiloxane)、聚苯基甲基乙烯基矽氧烷(polyphenylvinylmethylsiloxane)、聚三氟甲基乙烯基矽氧烷(polyfluorvinylmethylsiloxane)等聚矽氧烷高分子材料。根據聚合程度(degree of polymerization)、單體分子量(molecular weight)及分子結構(molecular configuration)等不同，熟化前高分子材料的蕭氏硬度無關緊要，而熟化後硬度可為蕭氏硬度(Shore A)5至90度。第一聚矽氧烷高分子材料的含量，以絕緣彈性體的總重計，可以是99.99%~10%。
架橋劑中不同成分的總用量可以佔絕緣彈性體0.01~10%。過氧化物架橋劑可以是例如過氧化苯甲醯(Benzoperoxide)、過氧化二異丙苯(Dicumyl peroxide)。白金架橋劑可以是，包含有白金作為催化劑(catalyst agent)之第一劑及含有矽氧烷作為交聯劑(crosslinking agent)之第二劑。較佳者，當絕緣彈性體使用與導電彈性體相同類型之白金架橋劑時，可使得絕緣彈性體與導電彈性體之結合效果更加良好。
視情況需要之填充劑，可以是一或多種之矽藻土、鈦白粉、氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氧化鋅、氫氧化鋁、氧化鎂、二氧化矽及矽油，視情況需要填充劑的含量，以絕緣彈性體總重計，可以是多達80%。
如第1圖所繪示，製作絕緣彈性體時，首先，使用業界習知之成型加壓機台(compressing molding machine)，提供根據產品設計之初模具10(preliminary mold)及下模具20，下模具20具有容納彈性體材料與初模具10延伸部11(extension part)的空間21。在一起加熱初模具10與下模具20，待模具達到一預定溫度，例如140℃。
接著，如第2圖所繪示，準備例如10克完成前述混煉方式之絕緣彈性體材料30，置入下模具20的空間21中。絕緣彈性體30置入的量需能填滿初模具10與下模具20壓合後之縫隙，如第3圖所繪示，成為絕緣彈性體31。
待80℃至220℃的溫度、20公斤力/平方公分至200公斤力/平方 公分之壓力下經過一定溫度、壓力及時間的熟化後，例如100公斤重/平方公分的壓力、140℃的溫度下10分鐘後，取出初模具10，得到成形後之絕緣彈性體31，如第4圖所繪示。成形後之絕緣彈性體31，具有一空穴32及連通空穴32的至少一開口33。空穴32可供後續液態導電彈性體材料填入使用。開口33的面積可為50~0.5平方公釐。
接下來，準備液態導電彈性體材料。液態導電彈性體材料包含第二聚矽氧烷高分子材料為基底之第二矽膠基底材料。一方面，液態導電彈性體材料的第二矽膠基底材料，包含以熟化後的導電彈性體總重計10%-94.99%的第二聚矽氧烷高分子材料、5%-80%的導電添加劑、0.01~10%的白金架橋架橋劑及視情況需要之填充劑。第二聚矽氧烷高分子本身為單體單元(monomeric unit)，其至少含有一個矽原子鍵結烷氧基、矽原子鍵結氫氧基或官能性有機基之有機聚矽氧烷(polysiloxane)，例如聚甲基矽氧烷、聚甲基乙烯基矽氧烷、苯基甲基乙烯基矽氧烷等聚矽氧烷高分子材料。根據聚合程度、單體分子量及分子結構等不同，其黏度(viscosity)在20℃、剪切速率(shearing rate)10s-1 下可為100~2000帕*秒(Pa*s)。
導電彈性體可由第二矽膠基底材料與導電添加劑混合而成。導電添加劑可以是一或多種之銀包玻璃粉、碳化鎳或奈米碳管。導電添加劑的含量，以導電彈性體的總重計，可以是5~80%。將第二矽膠基底材料與導電添加劑混合，可降低電阻率形成導電彈性體材料，例如下表二所列之材料配方與成型後電阻值。銀包玻璃粉，可以是以Potters公司所出產的銀包裹玻璃球材料(S-3000-S3M)，其平均粒徑為41微米。表三列出銀包玻璃粉之常用性質、表四列出碳化鎳之常用性質、表五列出奈米碳管之常用性質。
架橋劑的用量可以佔熟化後的導電彈性體總重的0.01~10%，其例如可以是白金架橋劑。白金架橋劑可以是，包含有白金作為催化劑之第一劑及含有矽氧烷作為交聯劑之第二劑。視情況需要填充劑可以是一或多種之矽 藻土、鈦白粉、氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氧化鋅、氫氧化鋁、氧化鎂、二氧化矽及矽油。視情況需要填充劑的含量，以導電彈性體的總重計，可以是多達80%。
導電連接件之製作方法，則以前述之固態絕緣彈性體材料與液態導電彈性體材料熟化而得。首先，材料之混煉(mixing)及準備，根據材料特性需求，配製前述之固態絕緣彈性體材料與液態導電彈性體材料，其分別包含一定比例之固態或液態聚矽氧烷高分子材料、架橋劑、導電添加劑及填充劑，例如可為表六中之配方實例。接著，使用業界習知的混料機台，例如一具有熱電偶可量測混料中材料溫度的密煉機(Kneader)或開煉機(Roll Mill Machine)，首先加入預先備好之聚矽氧烷高分子材料，而後逐一加入預先備好之填充劑、架橋劑或導電添加劑，其添加過程不需要一定的順序，只需要過程中每添加一種材料前，先確保機台中材料混合均勻，並藉由熱電偶(thermocouple)量測溫度，適時暫停機台混料令材料降溫後再繼續，以維持在 一溫度以下，例如80℃以下，避免材料在混合過程中產生架橋反應而熟化。
如第5圖所繪示，製作導電彈性體，將加熱成型後之絕緣彈性體31、下模具20及上模具40，待溫度達到一定值，例如80℃。接著，如第6圖所繪示，將液態導電彈性體材料50填入絕緣彈性體31中之至少一開口33中與填滿空穴32，較佳者填入絕緣彈性體31之開口33中與填滿所有之空穴32。壓合上模具40及下模具20，經過一定壓力、溫度及時間熟化後，例如100公斤重/平方公分的壓力、80℃的溫度下5分鐘後，將上模具40取出，先後熟化絕緣彈性體31與液態導電彈性體材料50，得到如第7圖或第8圖所繪示成型後之導電連接件60。
因為使用液態導電彈性體材料填入，絕緣彈性體31之任一開口33的面積，可為50~0.5平方公釐，而成型後導電彈性體不被絕緣彈性體包圍之其中任一單面，如第7圖或第8圖所繪示之51或52的面積，可為50~0.5平方公釐，較佳可為30~0.5平方公釐，更佳可為10~0.5平方公釐，特佳可為0.5平方公釐。在本發明另一實施方式中，可以先不進行第4圖之熟化，而是在第6圖中同步熟化固態的絕緣彈性體30與液態導電彈性體材料50，得到導電連接件60。
可以分別調整液態導電彈性體材料與固態絕緣彈性體材料的成分，使導電連接件得到理想的材料性質。例如，導電連接件的蕭氏硬度(Shore A)較佳可以為5度至90度之間。而導電連接件依據ASTM D 395之永久壓縮歪度較佳可以為10~20%。
以上材料特性測試方式如下：
硬度量測：使用蕭氏硬度計(Shore A)(Shore Durometer type A)量測樣品硬度，結果如表六。
永久壓縮歪度測試：根據ASTM D 395方式，量測原始樣品厚度 後，將樣品加壓維持在25%之壓縮率(compression ratio)，在70℃下22小時後取出，冷卻至室溫下量測厚度，以測試後厚度及原始厚度計算變形率得永久壓縮歪度(compression set)，結果如表六。
電阻率測試：使用Monroe 272A數位式電阻計(digital ohmmeter)，量測體積電阻率，結果如表二。
在經過上述的步驟之後，就可以得到導電連接件60的成品，如第7圖、第8圖或第9圖所繪示。成品的導電連接件60包含熟化的導電彈性體50與熟化的絕緣彈性體31。熟化的絕緣彈性體31包含第一矽膠基底材料，第一矽膠基底材料包含固態聚矽氧烷高分子基底材料、架橋劑及視情況需要之填充劑。熟化的導電彈性體50包含第二矽膠基底材料與導電添加劑。第二矽膠基底材料包含液態聚矽氧烷高分子基底材料、白金架橋劑及視情況需要之填充劑。在導電連接件60的成品中，導電彈性體50與絕緣彈性體31彼此結合。較佳者，藉由填入液態導電彈性體材料之方式，導電彈性體50可以多達有4面不被絕緣彈性體31所包圍。導電彈性體50不被絕緣彈性體31所包圍其中之任一單面，如第7圖或第8圖所繪示之51或52，的面積可為50~0.5平方公釐，較佳可為30~0.5平方公釐，更加可為10~0.5平方公釐，特佳可小至0.5平方公釐，如表七所列者。
例如，第一矽膠基底材料與第二矽膠基底材料，還可以獨立地包含架橋劑與視情況需要之填充劑。第一矽膠基底材料使用之架橋劑可以是過 氧化物與白金架橋劑其中之至少一種，第二矽膠基底材料使用之架橋劑可以是白金架橋劑，較佳者，第一矽膠基底材料使用與第二矽膠基底材料相同類型之白金架橋劑時，可使得導電彈性體與絕緣彈性體黏著效果更佳。第一矽膠基底材料中過氧化物架橋劑與白金架橋劑的總重可以佔絕緣彈性體總重之0.01~10%，而第二矽膠基底材料中白金架橋劑可以佔導電彈性體總重之0.01~10%。第一矽膠基底材料與第二矽膠基底材料中視情況需要之填充劑可以是矽藻土、鈦白粉、氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氧化鋅、氫氧化鋁、氧化鎂、二氧化矽及矽油其中之至少一者。視情況需要填充劑的含量，以絕緣彈性體或導電彈性體的總重計，可以是0~80%。
導電彈性體材料中的必要成分導電添加劑，可以是銀包玻璃粉、碳化鎳與奈米碳管其中之至少一者。導電添加劑的含量，以導電彈性體材料的總重計，可以是5~80%。當絕緣之第二矽膠基底材料與導電添加劑混合後，即可以使得原本為高電阻的第二矽膠基底材料變成低電阻的彈性體材料。例如，絕緣彈性體或第二矽膠基底材料之體積電阻率大於1012 歐姆*公分，但是導電彈性體材料之體積電阻率卻小於0.5歐姆*公分，主要就是導電添加劑改變了第二矽膠基底材料的物理性質。銀包玻璃粉，可以是以Potters公司所出產的銀包裹玻璃球材料(S-3000-S3M)，其平均粒徑為41微米。表三列出銀包玻璃粉之常用性質、表四列出碳化鎳之常用性質、表五列出奈米碳管之常用性質。
同時，導電彈性體材料與絕緣彈性體材料的各成分可以加以調整，使得所得的導電連接件具有理想的材料性質。例如，導電連接件的蕭氏(Shore A)硬度可以為5度至90度之間。而導電連接件依據ASTM D 395之永久壓縮歪度可以為10~20%。
在本發明另一實施方式中，如第9圖所繪示，導電連接件60中的絕緣彈性體31可以製成長條狀，而導電彈性體50則位於絕緣彈性體31之上，成為複數個孤立島狀多點結構。較佳者，導電連接件中的導電彈性體會位於 絕緣彈性體的同一面上，但又各自有不同之形狀，如第10圖所繪示。較佳者，藉由填入液態導電彈性體材料之方式，導電彈性體不被絕緣彈性體包圍之其中一面面積可為50~0.5平方公釐，較佳可為30~0.5平方公釐，更佳可為10~0.5平方公釐，特佳可小至0.5平方公釐，如表七所列者。
本發明的導電連接件，本身具防水特性，例如藉由第11圖之測試設備，使用防水材質隔板(water-resistant partition)，例如不鏽鋼(stainless steel)或聚乙烯塑膠(polyethene plastic)，與待測導電連接件形成的密閉空間(enclosed space)，在通入0.1公斤重/平方公分氣體壓力時，水中皆無出現汽泡(bubble)，測試結果如下表八。且經過長時間的壓縮應用後仍具有良好的反彈性，例如永久壓縮歪度約10至20%，故能長時間保有防水及導電連接的功能。
防水測試：如第11圖所繪示設計之測試裝置，使用防水材質隔板72，例如不鏽鋼或或聚乙烯塑膠隔板，與測試樣品73形成一具有連通氣體導管(duct)75之密閉空間74，置入裝有水的容器71並通入0.1公斤重/平方公分氣體壓力至空間74中，由測試樣品73及其周圍是否出現汽泡判斷防水功能。
接下來，在本發明另一方面中，又提供一種使用導電連接件之方 法。本發明之導電連接件即可用於電子零件中需要壓合後填補縫隙、防水及具有導電能力之位置。
首先，如第12圖所繪示，提供一前述以液態導電彈性體材料製備之導電連接件60與電子零件組80(electronic part set)。此等導電連接件60，具有理想之尺寸、形狀與材料性質。理想之尺寸，包含導電彈性體面積可為50~0.5平方公釐，理想之形狀，包含不規則形狀，理想之性質，包含蕭氏(Shore A)硬度介於5度至90度之間、依據ASTM D 395之永久壓縮歪度為10~20%、或是防水能力可達水中壓力0.1公斤重/平方公分。本發明導電彈性體50不被絕緣彈性體31包圍之其中一面面積可為50~0.5平方公釐，較佳可為30~0.5平方公釐，更佳可為10~0.5平方公釐，特佳可小至0.5平方公釐，適合小尺寸且組裝複雜之電子機構元件作為導電連接功能之用，且在組裝或壓縮應用時，具備長效性防水及導電連接功能。此發明之導電彈性體材料，並不侷限於平板切片(plate)，其可以是由不同形狀所組成，而且本發明產品之導電與絕緣彈性體材料皆以矽膠為主要成份，此材料在長時間的壓縮應用下，仍具有良好的反彈性。
電子零件組80，就是用來執行特定功能的電子零件的集合。例如可以是一個電子計算機的電子零件組，包含上板81、下板82、第一零件83、第二零件84、縫隙85，通常是位於主機板(Motherboard)上。由於電子零件組80中的各單一零件83/84，是分散在主機板上的各處，所以各單一零件之間會有大小不一的縫隙85。然後，如第13圖所繪示，選取適當大小與形狀之導電連接件60，將導電連接件60壓入縫隙85中以填補縫隙85。第13圖中表示導電連接件60部分填入縫隙85的空間86，而留下部分未填的縫隙85。
較佳者，藉由將導電彈性體材料填入絕緣彈性體其中之一開口之方式，該導電彈性體不被絕緣彈性體包圍之其中一面面積可為50~0.5平方公釐，較佳可為30~0.5平方公釐，更佳可為10~0.5平方公釐，特佳可小至0.5平方公釐。本發明之導電連接件即可填滿此縫隙，又能包圍特定的零件，使 得導電連接件在此特定零件中達到導通電路及防水之功能，且經過長時間壓縮應用後，仍具有優良的反彈特性。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
31‧‧‧絕緣彈性體
50‧‧‧導電彈性體
51‧‧‧暴露的單面

Claims (27)

  1. 一種導電連接件，包含：一絕緣彈性體，其具有一空穴及至少一開口，並包含：一第一矽膠基底材料，其包含以該絕緣彈性體總重計99.99%~10%之第一聚矽氧烷高分子材料，和以該絕緣彈性體總重計0.01~10%之一架橋劑，其中該至少一開口面積為50~0.5平方公釐；以及一導電彈性體，其填入該絕緣彈性體之該至少一開口中與填滿該空穴，並包含：一第二矽膠基底材料，其包含以該導電彈性體總重計10%-94.99%之第二聚矽氧烷高分子材料，和佔該導電彈性體總重0.01~10%之一白金架橋劑；以及一導電添加劑以該導電彈性體總重計5%-80%。
  2. 如請求項1之導電連接件，其中該架橋劑包含一種過氧化物架橋劑與一種白金架橋劑其中之至少一者。
  3. 如請求項1之導電連接件，其中該第一矽膠基底材料更包含矽藻土、鈦白粉、氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氧化鋅、氫氧化鋁、氧化鎂、二氧化矽與矽油其中之至少一者。
  4. 如請求項1之導電連接件，其中該第二矽膠基底材料更包含矽藻土、鈦白粉、氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氧化鋅、氫氧化鋁、氧化鎂、二氧化矽及矽油其中之至少一者。
  5. 如請求項1之導電連接件，其中該導電添加劑包含銀包玻璃粉、碳化鎳與奈米碳管其中之至少一者。
  6. 如請求項1之導電連接件，其中該絕緣彈性體之體積電阻率大於1012 歐姆*公分，且該導電彈性體之體積電阻率小於0.5歐姆*公分。
  7. 如請求項1之導電連接件，其中該導電彈性體不被該絕緣彈性體包圍之一單面面積為50~0.5平方公釐。
  8. 如請求項1之導電連接件，其蕭氏(Shore A)硬度為5度至90度。
  9. 如請求項1之導電連接件，其中該絕緣彈性體為長條狀，而該導電彈性體為複數個孤立島狀多點結構。
  10. 如請求項1之導電連接件，其依據ASTM D 395之永久壓縮歪度為10~20%。
  11. 如請求項1之導電連接件，其防水能力水中壓力值最高達0.1公斤重/平方公分。
  12. 一種製造導電連接件之方法，包含：提供一固態絕緣彈性體材料，該固態絕緣彈性體材料包含一第一矽膠基底材料，該第一矽膠基底材料包含一固態聚矽氧烷高分子材料；提供一液態導電彈性體材料，該液態導電彈性體材料包含一第二矽膠基底材料與一導電添加劑，該第二矽膠基底材料包含一液態聚矽氧烷高分子材料；以及熟化該液態導電彈性體材料，使該液態導電彈性體材料與該固態絕緣彈性體材料結合，而得到一導電連接件。
  13. 如請求項12之方法，其中該第一矽膠基底材料更包含一種過氧化物與一種白金架橋劑其中之至少一者。
  14. 如請求項12之方法，其中該第一矽膠基底材料更包含矽藻土、鈦白粉、氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氧化鋅、氫氧化鋁、氧化鎂、二氧化矽及矽油其中之至少一者。
  15. 如請求項12之方法，其中該第二矽膠基底材料更包含佔該導電彈性體材料總重0.01~10%之白金架橋劑。
  16. 如請求項12之方法，其中該第二矽膠基底材料可包含矽藻土、鈦白粉、氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氧化鋅、氫氧化鋁、氧化鎂、二氧化矽及矽油其中之至少一者。
  17. 如請求項16之方法，更包含：複合(compounding)第二矽膠基底材料而成為該液態導電彈性體材料。
  18. 如請求項12之方法，其中該導電添加劑包含銀包玻璃粉、碳化鎳與奈米碳管其中之至少一者。
  19. 如請求項12之方法，更包含在80℃至220℃的溫度與20公斤力/平方公分至200公斤力/平方公分之壓力下，熟化該固態絕緣彈性體材料而得到一絕緣彈性體，該絕緣彈性體包含一空穴與至少一開口，至少一開口之面積為50~0.5平方公釐。
  20. 如請求項19之方法，其中該液態導電彈性體材料，填入該至少一開口中與填滿該空穴。
  21. 如請求項12之方法，其中在80℃至220℃的溫度與20公斤力/平方公分至200公斤力/平方公分之壓力下，熟化該液態導電彈性體材料使其與該絕緣彈性體結合。
  22. 一種使用導電連接件之方法，包含：提供一導電連接件，包含：一絕緣彈性體，其具有一空穴及至少一開口，並包含：一第一矽膠基底材料，其包含以該絕緣彈性體總重計99.99%~10%之第一聚矽氧烷高分子材料和以該絕緣彈性體總重計0.01~10%之一架橋劑，其中該至少一開口面積為50~0.5平方公釐；以及一導電彈性體，其填入該絕緣彈性體之該至少一開口中與填滿該空穴，並包含：一第二矽膠基底材料，其包含以該導電彈性體總重計10%-94.99%之第二聚矽氧烷高分子材料，佔該導電彈性體總重0.01~10%之一白金架橋劑和以該導電彈性體總重計5%-80%之一導電添加劑；提供一電子零件組(electronic part set)，其具有一縫隙；以及壓合該導電連接件以填滿該縫隙。
  23. 如請求項22之方法，其中該導電添加劑包含銀包玻璃粉、碳化鎳與奈米碳管其中之至少一者。
  24. 如請求項22之方法，其中該導電連接件防水能力可達水中壓力值0.1公斤重/平方公分。
  25. 如請求項22之方法，其中該導電連接件依據ASTM D 395之永久壓縮歪 度為10~20%。
  26. 如請求項22之方法，其中該導電彈性體不被該絕緣彈性體包圍之一單面面積為50~0.5平方公釐。
  27. 如請求項22之方法，其中該導電連接件填滿該電子零件組縫隙時，該電子零件組與該導電彈性體接觸之面積至少為0.5平方公釐。
TW103101060A 2013-01-10 2014-01-10 導電連接件、其製造方法與使用方法 TWI504073B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361750817P 2013-01-10 2013-01-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201440328A TW201440328A (zh) 2014-10-16
TWI504073B true TWI504073B (zh) 2015-10-11

Family

ID=51061276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103101060A TWI504073B (zh) 2013-01-10 2014-01-10 導電連接件、其製造方法與使用方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20140193985A1 (zh)
CN (1) CN103928781B (zh)
TW (1) TWI504073B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITPI20130044A1 (it) * 2013-05-24 2014-11-25 Marco Ariani Struttura perfezionata di supporto per articoli di vario genere
DE102014119539A1 (de) * 2014-12-23 2016-06-23 Osram Oled Gmbh Organisches optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines organischen optoelektronischen Bauelements
CN104659517A (zh) * 2015-03-19 2015-05-27 上海华勤通讯技术有限公司 导电弹性体及其制作方法、导电组件及其形成方法
JP6581620B2 (ja) * 2017-06-09 2019-09-25 矢崎総業株式会社 機器接続用コネクタ構造

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI246810B (en) * 2002-11-15 2006-01-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Cable connector assembly and method of assembling cable connector assembly
CN201387959Y (zh) * 2009-01-22 2010-01-20 番禺得意精密电子工业有限公司 电连接器
TW201035276A (en) * 2008-12-29 2010-10-01 Cheil Ind Inc Composition for anisotropic conductive film and anisotropic conductive film using the same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5890915A (en) * 1996-05-17 1999-04-06 Minnesota Mining And Manufacturing Company Electrical and thermal conducting structure with resilient conducting paths
US5873740A (en) * 1998-01-07 1999-02-23 International Business Machines Corporation Electrical connector system with member having layers of different durometer elastomeric materials
KR100844627B1 (ko) * 2002-08-27 2008-07-07 제이에스알 가부시끼가이샤 이방 도전성 시트, 그의 제조 방법 및 그의 응용
CN102593644A (zh) * 2011-01-14 2012-07-18 霍尼韦尔国际公司 弹性体连接器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI246810B (en) * 2002-11-15 2006-01-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Cable connector assembly and method of assembling cable connector assembly
TW201035276A (en) * 2008-12-29 2010-10-01 Cheil Ind Inc Composition for anisotropic conductive film and anisotropic conductive film using the same
CN201387959Y (zh) * 2009-01-22 2010-01-20 番禺得意精密电子工业有限公司 电连接器

Also Published As

Publication number Publication date
US20140193985A1 (en) 2014-07-10
CN103928781A (zh) 2014-07-16
TW201440328A (zh) 2014-10-16
CN103928781B (zh) 2016-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI504073B (zh) 導電連接件、其製造方法與使用方法
Muth et al. Embedded 3D printing of strain sensors within highly stretchable elastomers
CN105238061B (zh) 发泡硅橡胶胶料、低密度硅橡胶海绵及其制备方法
JP3959118B2 (ja) 高熱伝導性高適合性アルミナ充填組成物およびその製法
JP4917164B2 (ja) 電力ケーブル部材
CN102212269B (zh) 一种高导热绝缘灌封复合材料及其制备方法
CN104312476B (zh) 一种银包铜粉导电胶及其制备方法
CN107541070B (zh) 一种触变泡沫硅橡胶及其制备方法
CN104910625A (zh) 一种含有石墨烯的导热硅橡胶界面材料制备方法
TWI815990B (zh) 熱傳導性矽氧組成物的硬化物
CN102964844A (zh) 电子灌封用的透明有机硅凝胶
CN110776847A (zh) 一种导电胶、原料组合物、电子元件、制备方法和应用
CN106589953A (zh) 低填充量高导电液体硅橡胶组合物
WO2017070921A1 (zh) 一种双组份加成型防沉降导电硅胶及其制备方法
TW202104442A (zh) 導熱性矽氧組成物及其製造方法、以及導熱性矽氧硬化物
CN105907361A (zh) 一种单组分室温硫化导电硅胶及其制备方法
CN115612167A (zh) 一种用于pdms基柔性压力传感器的复合材料
CN106560004A (zh) 测试片的制造方法以及测试片
CN114574154A (zh) 一种低粘度双组份导热灌封胶及其制备方法
CN104163016A (zh) 高导热高压缩湿粘态导热垫片及其制备
CN103756326B (zh) 一种防渗油硅凝胶及其制备方法
JP2016213336A (ja) 封止材用シリコーン樹脂組成物及び該組成物を用いたパワー半導体モジュール
JP2003197289A (ja) 圧接型電気コネクタ
CN114958007A (zh) 一种液体硅橡胶及其制备方法
JP5114790B2 (ja) 感圧導電性材料