專利名稱：橡膠連接部件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種橡膠連接部件，其用于液晶顯示板與其電路板或者兩塊電路板間的電連接。本發(fā)明尤其涉及一種電連接部件，其插接在第一電子線路板元件例如液晶顯示板和電路板上的一列電極接線端與第二電子線路板元件上的一列電極接線端之間，用于在其間建立電連接。
用精細金屬顆?；蛴绕溆勉y粒浸滲橡膠彈性體以賦予導電性，并將此橡膠彈性體制造的連接部件作為U-形金屬絲連接部件的替代物，其從開始至今已有很長時間。最典型的橡膠連接部件是由多層導電橡膠和多層絕緣橡膠構成呈類似斑馬身體條紋外觀的交替疊層物，以下稱為“斑馬紋”連接部件。就電連接穩(wěn)定性和可靠性而言，斑馬紋連接部件通常比U-形金屬絲連接部件更可取，并且很少發(fā)生連接故障。
用銀粒作為賦予橡膠導電性的導電粉末，其問題之一是銀粒在儲存期間有形成團塊的傾向，以致銀粒被延長儲存后，通過和銀粒復合制備導電橡膠組合物有時會遇到困難。結塊的銀粒幾乎不能完全均勻地分散到橡膠基質中，這導致用此橡膠連接部件建立的電連接，其穩(wěn)定性和可靠性降低。
另外，制備“斑馬紋”連接部件通常是把導電和絕緣橡膠層交替層疊塊在與該疊層垂直的方向上切片，這種情況下可能在模塑及固化該疊層橡膠塊時遇到麻煩，當用結塊銀粒制備導電橡膠組合物時，在導電橡膠層和絕緣橡膠層之間的界面上或者在導電橡膠層內會發(fā)生層的分離，以致大生產中幾乎不能穩(wěn)定地制造質量優(yōu)良的“斑馬紋”連接部件。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種“斑馬紋”連接部件，其可按任意多數量高生產率且低廉地制造，而沒有用銀粒制造橡膠連接部件的現有技術中的上述各種問題和缺點，并且其可用于在各有一列電極接線端的兩電路板元件間建立導電阻抗穩(wěn)定的可靠電連接。
因此，本發(fā)明提供一種橡膠連接部件，其為多層固化導電橡膠層與多層固化電絕緣橡膠層構成的交替疊層整體，通過固化作為均勻混合物的導電硅橡膠組合物形成該固化導電橡膠，該組合物含(A)100重量份平均單元式由下式代表的有機聚硅氧烷RnSiO(4-n)/2， (Ⅰ)其中，R為非取代或取代的一價烴基且下標n為1.98-2.02范圍的正數，一個分子中至少兩個由R表示的基團是脂族不飽和基；(B)90-800重量份的導電顆粒，每一顆粒由非金屬材料的芯顆粒與該芯顆粒表面上金屬材料例如金的鍍層組成；以及(C)一種固化劑，其量足以有效固化該有機聚硅氧烷。
優(yōu)選形成該導電顆粒(B)的非金屬材料芯顆粒為硅石而金屬鍍層為鎳底鍍層和金頂鍍層構成的雙鍍層。
如上所述，本發(fā)明的橡膠連接部件是所謂的“斑馬紋”連接部件，并且其最突出特征在于導電橡膠組合物的獨特配方，該組合物形成用于和絕緣橡膠層層疊的導電橡膠層。
將其固化可形成本發(fā)明橡膠連接部件導電橡膠層的導電橡膠組合物是硅橡膠組合物，且其含有以上定義的組分(A)、(B)和(C)作為必要成分。
硅橡膠組合物中作為第一必要成分的組分(A)是由以上平均單元式(Ⅰ)所代表的有機聚硅氧烷，其中，R表示的基團為1-10個碳原子，或優(yōu)選1-8個碳原子的一價烴基，且下標n為1.98-2.02范圍的正數。在一個有機聚硅氧烷分子中，由R表示的基團包括至少兩個脂族不飽和基例如乙烯基是必要的。
平均單元式(Ⅰ)中R所表示的一價烴基的實例包括烷基例如甲基、乙基、丙基、丁基、己基和辛基，環(huán)烷基例如環(huán)己基，烯基例如乙烯基、烯丙基、異丙烯基、丁烯基和己烯基，芳基例如苯基和甲苯基，及芳烷基例如芐基和苯乙基，以及用取代基例如鹵素原子和氰基代替上述基團中部分或全部氫原子而獲得的那些取代烴基，舉例為氯甲基、3,3,3-三氟代丙基和2-氰乙基，其中優(yōu)選甲基、乙烯基、苯基和3,3,3-三氟代丙基。
當作為組分(A)的有機聚硅氧烷每分子含至少兩個脂族不飽和基時，這類脂族不飽和基的含量范圍應當為平均單元式(Ⅰ)中R所代表全部基團的0.001-20摩爾％或，優(yōu)選0.025-5摩爾％。平均單元式(Ⅰ)中下標n是1.98-2.02范圍的正數。這意味著作為組分(A)的有機聚硅氧烷具有基本上直鏈的線性分子結構。
作為組分(A)的有機聚硅氧烷分子可完全由一種二有機硅氧烷單元構成，但也可由兩種或更多種不同的二有機硅氧烷單元構成。組分(A)進一步可選為兩種或更多種不同類型的有機聚硅氧烷相結合，條件是其中各類有機聚硅氧烷符合平均單元式(Ⅰ)的規(guī)定。
作為組分(A)的有機聚硅氧烷具有100-20000，或優(yōu)選3000-10000范圍的平均聚合度。
作為硅橡膠組合物第二必要成分的組分(B)是導電微粒材料，其由導電顆粒構成，每一顆粒由非金屬芯顆粒與其上的金屬鍍層組成。形成芯顆粒的非金屬材料包括無機材料和有機樹脂材料。適于作芯顆粒的無機粉末包括各種無機填料，例如硅石、二氧化鈦、氧化鋁、云母、硫酸鋇和碳黑，其中如果可以得到，特別優(yōu)選球狀顆粒構型的硅石和氧化鋁。
硅石顆粒，即二氧化硅顆粒因其耐熱性高而被優(yōu)選。其顆粒構型無特別限定，但應當優(yōu)選球形，因為對于相同的體積表面(volumearea)，球形顆粒的比表面積最小，以致節(jié)省了鎳、金等的鍍覆量。可購得各種等級的商品硅石粉末，其用作組分(B)導電微粒材料的芯顆粒。
當用有機樹脂材料顆粒作芯顆粒形成作為組分(B)的導電微粒材料時，該有機樹脂材料可選自聚烯烴例如聚乙烯和聚丙烯，聚苯乙烯、聚氯乙烯，苯乙烯/丙烯腈共聚樹脂，丙烯酸樹脂例如聚甲基丙烯酸甲酯樹脂，氨基樹脂，氟碳樹脂和腈-基樹脂，其中優(yōu)選聚甲基丙烯酸甲酯樹脂。這些有機樹脂顆粒也應當優(yōu)選具有球狀顆粒構型。
導電顆粒的非金屬芯顆粒應當具有0.01-1000μm或優(yōu)選0.01-10μm范圍的平均顆粒直徑。當芯顆粒太細而使比表面積增加時，鍍覆金屬的量也相應增加，從而導致作為組分(B)的導電顆粒變昂貴。另一方面，當該芯顆粒太粗糙時，在作為組分(A)的有機聚硅氧烷基質中進行該導電顆粒配料及均勻分散的可加工性會遇到困難。該芯顆粒應當優(yōu)選具有0.1-1.0m2/g范圍的比表面積。
用來在上述芯顆粒的表面上形成鍍層的金屬材料非限定地舉例為金、銀。鎳、鈀和銅以及基于這些金屬及合金的合金。這些鍍層可為這些金屬中任一金屬的單層，或者可為這些金屬和合金中兩種或更多種的多層。特別優(yōu)選該鍍層是由位于該芯顆粒表面的鎳底鍍層和位于該底鍍層上的金頂鍍層組成的雙層。
當要求改良該芯顆粒表面與該金屬鍍層間的粘結性時，明智的作法是在進行金屬鍍覆之前，用有機硅化合物對該芯顆粒表面進行涂層處理，以便在芯顆粒表面和金屬鍍層間插入一有機硅化合物層，以下稱為原涂層(prime coating layer)。甚至當芯顆粒表面和金屬鍍層之間被插入原涂層時，該鍍層還是優(yōu)選為多層鍍層。這種多層鍍層的一個特別優(yōu)選模式是通過各由鎳底鍍層和金罩面鍍層組成的兩雙層鍍層并加之以在該芯顆粒表面和第一雙層鍍層之間的第一底涂層和在第一和第二雙層鍍層之間的第二底涂層而提供。
用來形成底涂層的有機硅化合物是具有還原活性的有機硅化合物，并且其可為官能化的有機硅烷化合物，例如傳統(tǒng)上作為粘合改良劑使用硅烷偶聯劑3-氨基丙基三乙氧基硅烷和3-氨基丙基三甲氧基硅烷。此外，有機硅化合物可為聚有機硅烷化合物、聚碳硅烷(polycarbosilane)化合物、有機聚硅氧烷化合物和有機聚硅氮烷化合物。優(yōu)選地，有機硅化合物選自上述官能化有機硅烷化合物和聚硅烷化合物，以及分子中氫原子直接與硅原子鍵合的有機聚硅氧烷化合物即有機氫聚硅氧烷。
上述聚硅烷化合物是一種有機硅聚合物，其中主鏈結構由Si-Si鍵形成，其用以下化學式表示(R2mR3kXpSi)q(Ⅱ)其中R2和R3相互獨立地各為氫原子或者未取代或取代的包括脂族、脂環(huán)族和芳族基團的一價烴基，X與R2相同或者為鹵素原子、氧原子、氮原子或烷氧基，下標m為0.1-1或優(yōu)選0.5-1范圍的正數，下標k為0.1-1或優(yōu)選0.5-1范圍的正數，下標p為0或者不超過0.5或優(yōu)選不超過0.2的正數，而下標q為2-100000或優(yōu)選10-10000范圍的正數，并且限定條件是m+k+p在1-2.5或優(yōu)選在1.5-2.0的范圍。
R2或R3代表的未取代脂族或脂環(huán)族一價烴基具有至多10或優(yōu)選至多6個碳原子，并且其舉例為烷基例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基，及環(huán)烷基例如環(huán)己基。
R2或R3代表的未取代芳族一價烴基具有6-14或優(yōu)選6-10個碳原子并且可以苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基和芐基為例。
R2或R3代表的取代一價烴基是用鹵素原子、烷氧基、氨基、氨烷基等部分或全部替代上述烴基中的氫原子獲得的，這些取代基舉例為一氟甲基、三氟甲基和3-二甲基氨基苯基。
作為式(Ⅱ)中X的烷氧基優(yōu)選具有至多4個碳原子，且舉例為甲氧基、乙氧基和異丙氧基。作為式(Ⅱ)中X的鹵素原子可為氟、氯或溴原子。
作為形成底涂層的一類有機硅化合物，有機氫聚硅氧烷是主鏈由硅氧烷鍵Si-O-Si組成并且氫原子直接與硅原子結合的一種有機硅聚合物，其如下式所示(R4aR5bHcSiOd)e， (Ⅲ)其中，R4和R5相互獨立地各為氫原子、未取代或取代的包括脂族、脂環(huán)族和芳族烴基的一價烴基、烷氧基或鹵素原子，下標a為0.1-1或優(yōu)選0.5-1范圍的正數，下標b為0.1-1或優(yōu)選0.5-1范圍的正數，下標c為0或者0.01-1或優(yōu)選0.1-1范圍的正數，下標d為1-1.5范圍的正數，而下標e為2-100000或優(yōu)選10-10000范圍的正數，并且限定條件是a+b+c在1-2.5或優(yōu)選在1-2.2的范圍。
作為R4和R5的上述脂族和脂環(huán)族一價烴基具有1-12個碳原子或優(yōu)選1-6個碳原子，其包括烷基例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基，及環(huán)烷基例如環(huán)己基。該芳族一價烴基具有6-14個碳原子或優(yōu)選6-10個碳原子，其包括芳基和芳烷基例如苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基和芐基。這些烴基可用鹵素原子、烷氧基、氨基和氨烷基部分或全部取代其中的氫原子，這些取代基舉例為一氟甲基、三氟甲基和3-二甲氨基苯基。
烷氧基具有1-4個碳原子，且舉例為甲氧基、乙氧基和異丙氧基，其中優(yōu)選甲氧基和乙氧基。鹵素原子可為氟、氯或溴原子。
將芯顆粒浸在上述有機硅化合物溶于溶劑所形成的溶液中，隨后蒸發(fā)該溶劑，可在該芯顆粒的表面上形成該有機硅化合物的底涂層。這里用到的溶劑舉例為水，醇類例如甲醇和乙醇，以及質子惰性溶劑例如二甲基甲酰胺、二甲基亞砜和六甲基磷酸三酰胺，其中如果有機硅化合物是水溶性的，則優(yōu)選水。
芯顆粒上有機硅化合物底涂層的厚度范圍為0.001-1μm或優(yōu)選0.01-0.1μm。當該厚度太小時，有機硅化合物對芯顆粒表面的覆蓋可能不完全，由此導致金屬鍍層對芯顆粒表面的粘合不均，而當該厚度過大時，除了增加成本并無大礙。
在芯顆粒表面上形成有機硅化合物的底涂層后，有時出現這樣的情況，即，使得芯顆粒疏水或拒水，由此導致芯顆粒與該顆粒金屬鍍覆處理所用金屬鹽的溶解溶劑間親和力下降。通過向溶液中加入可減少溶液表面張力的表面活性劑，盡管溶液起泡增加不可取，但可以確保進行此表面處理的芯顆粒在金屬鹽溶液中分散性良好，從而防止金屬鹽還原反應效率降低。該表面活性劑可為陽離子、陰離子、非離子或兩性表面活性劑。
上述用于本發(fā)明的疏水陰離子表面活性劑可為基于磺酸酯、硫酸酯、羧酸酯及磷酸酯的陰離子表面活性劑中的任意一種。陽離子表面活性劑可為基于銨鹽、烷基胺和吡啶鎓的陽離子表面活性劑中的任意一種。兩性表面活性劑可為基于甜菜堿、氨基羧酸酯和氧化胺的兩性表面活性劑中的任意一種。非離子表面活性劑可為基于醚、酯和硅氧烷的非離子表面活性劑中的任意一種。這種情況下可用的非離子表面活性劑數種商品包括，例如以商品名Surfinols 104，420和504出售的那些(均為Nisshin Chemical Industry Co.的產品)。
金屬鹽溶液中，當添加時，表面活性劑的用量范圍為每100重量份該溶液為0.0001-10重量份，或優(yōu)選0.001-1重量份，或更優(yōu)選0.01-0.5重量份。
使顆粒表面有了有機硅化合物層的芯顆粒經歷金屬鹽溶液處理，以致在該有機硅化合物層上沉積該金屬的金屬膠體。進行該處理是使有機硅化合物處理后的芯顆粒表面與含該金屬鹽的溶液接觸。在室溫-70℃的溫度范圍進行該處理0.1-120分鐘，或優(yōu)選1-15分鐘。在該處理中，有機硅化合物的還原活性使該金屬鹽還原并轉變成位于該有機硅化合物層表面上的金屬膠體，其將以鍍膜形式沉積在其上。
經此處理可轉變成金屬膠體的金屬元素包括鈀、金和銀。
溶解金屬鹽的溶劑可選自水，酮類例如丙酮和甲乙酮，醇類例如甲醇和乙醇以及質子惰性極性溶劑例如二甲基甲酰胺、二甲基亞砜和六甲替磷酰三胺。
金屬鹽溶液中的金屬鹽濃度應當至少為0.01重量％且至多到依據該溶劑的該鹽在該溶劑中的溶解度極限，或優(yōu)選為0.01-20重量％范圍，或更優(yōu)選為0.1-5重量％范圍。當鹽濃度過低時，顆粒表面上金屬膠體的沉積最終可能不完善。
當顆粒上沉積了金屬膠體層后，可利用該金屬膠體的催化活性使該顆粒經歷鎳化學鍍膜。鎳化學鍍膜溶液可購得商品，其通常含水溶性鎳鹽例如硫酸鎳和氯化鎳，還原劑例如次磷酸鈉，肼和硼氫化鈉以及絡合物-形成劑例如醋酸鈉、苯二胺和酒石酸鉀鈉。
可用分批法進行顆粒的鎳化學鍍膜處理，其中在攪拌下將該粉末添加到化學鍍膜溶液中，或者可用溶液添加法，將其中鍍膜溶液滴加到該顆粒的水分散液中。這樣形成的鎳鍍層其厚度應當優(yōu)選在0.01-10μm的范圍，或更優(yōu)選在0.1-2μm的范圍。當鎳鍍層的厚度太小時，顆粒表面鎳鍍層的覆蓋范圍會不完整。另一方面，當該厚度過大時，由于最終的鍍覆量增加而使顆粒重量過度增加，以致在與橡膠配混時發(fā)生問題。
優(yōu)選進行上述鎳化學鍍膜處理后，接著用金進行鍍覆處理，以便形成由鎳底鍍層和金罩面鍍層組成的雙層鍍層?？砂垂婂兲幚砘蚧瘜W鍍膜處理的程序進行鍍金處理，其中優(yōu)選化學鍍膜。可按照公知的配方制備金鍍膜溶液或者可購得該溶液的商品。
金鍍層應具有，優(yōu)選0.001-1μm，或更優(yōu)選0.01-0.1μm范圍的厚度。當金鍍層的厚度過小時，與該顆粒配料的導電橡膠組合物其體積電阻不可能足夠低，而當該厚度太大時，由于金昂貴而造成成本過度增加。
導電化的顆粒其體積電阻不應超過0.1歐姆-厘米，或優(yōu)選不超過0.01歐姆-厘米，或更優(yōu)選不超過0.005歐姆-厘米。
將導電化顆粒與橡膠膠料按照體積分數范圍25-75％，或優(yōu)選30-60％范圍配混，以便形成導電橡膠組合物。當該體積分數太低時，與導電顆粒配混的橡膠組合物其體積電阻不可能足夠低，而當該體積分數過高時，導電顆粒與橡膠膠料的配混會遇到困難。
還可用重量比定義導電顆粒與橡膠組合物的配料量，即，該導電顆粒的配料量應當相對每100重量份作為硅橡膠膠料主成分的有機聚硅氧烷為90-800重量份，或優(yōu)選100-500重量份。
硅橡膠組合物中，第三必要成分，即組分(C)為固化劑，其可為有機氫聚硅氧烷與鉑催化劑的催化劑復合物或有機過氧化物。硅氫化(hydrosilation)反應所使用的鉑催化劑可以是元素形式的鉑、氯鉑酸、氯鉑酸與醇的加成產物以及氯鉑酸與醛，醚或烯烴化合物的配合化合物。鉑化合物的用量使基于組分(A)有機聚硅氧烷量的鉑元素重量在1-2000重量ppm范圍。
作為形成催化劑復合物所用配對物的有機氫聚硅氧烷，其分子中至少有兩個氫原子直接與硅原子結合。雖然分子結構無特別限定地包括直鏈線性、支鏈和環(huán)結構，但該有機氫聚硅氧烷優(yōu)選聚合度不超過300，且應當用以下平均單元式表示R6fHgSiO(4-g-g)/2·(Ⅳ)其中，R6為未取代或取代的一價烴基，其用給基團R1作實例的相同基團作為舉例，優(yōu)選無脂族不飽和鍵，下標f和g各為0或小于3的正數，并且限定條件為f+g為小于3的正數。
有機氫聚硅氧烷的具體實例包括每一分子鏈端用二甲代氫甲硅烷基終止的二甲基硅氧烷單元與甲基氫硅氧烷單元的共聚物，每一分子鏈端用三甲代甲硅烷基終止的二甲基硅氧烷單元與甲基氫硅氧烷單元的共聚物，由(CH3)2HSiO0.5單元與SiO2單元，1,3,5,7-四甲基環(huán)四硅氧烷，1-丙基-1,3,5,7-四甲基環(huán)四硅氧烷和1,5-二己基-1,3,5,7-四甲基環(huán)四硅氧烷組成的低粘度流體。
有機氫聚硅氧烷作為硅橡膠組合物中固化劑的一部分，其用量應當足以提供以組分(A)有機聚硅氧烷中烯基摩爾量為基礎50-500％摩爾量的硅鍵氫原子。
作為另外一類固化劑的有機過氧化物，其實例包括過氧化苯甲酰、過氧化2,4-二氯苯甲酰、過氧化4-甲基苯甲酰、過氧化2-甲基苯甲酰、過氧化2,4-二枯基、2,5-二甲基雙(2,5-叔丁基過氧基)己烷、二叔丁基過氧化物和叔丁基過苯甲酸酯。
在硅橡膠組合物中配混這些有機過氧化物的配料量范圍為對于每100重量份組分(A)有機聚硅氧烷使用0.1-5重量份。
就改進固化硅橡膠的機械性能目的而言任選的是，使硅橡膠組合物與比表面積至少為50m2/g或優(yōu)選在100-300m2/g范圍的增強硅石填料混和。該增強硅石填料可為熱解法二氧化硅填料或沉淀的二氧化硅填料，其可選地先用氯硅烷化合物或六甲基二硅氮烷對二氧化硅顆粒進行表面處理，以便賦予該表面疏水性。
在硅橡膠組合物中配混的增強硅石填料，其量的范圍為每100重量份組分(A)有機聚硅氧烷3-70重量份，或優(yōu)選為10-50重量份。當增強硅石填料的量太少時，幾乎不能實現所需的固化硅橡膠機械性能增強效果，而當配混太多量的該填料時，將導致該組合物的可加工性變差同時固化硅橡膠的機械強度下降。
除了上述特定的導電粉末和增強硅石填料以外，該硅橡膠組合物可任選地與其它導電及不導電粉末配混，這些其它粉末包括導電碳黑、導電氧化鋅、導電二氧化鈦、硅橡膠粉末、氧化鐵、研磨的石英粉末和碳酸鈣。
顯然任選的是，將硅橡膠組合物與各種公知添加劑以各自限定的量配混，例如著色劑、熱穩(wěn)定性改進劑、反應調節(jié)劑、脫模劑、填料分散劑等等。上述填料分散劑的實例包括二苯基硅烷二醇及各種烷氧基硅烷化合物，所謂的碳官能化硅烷化合物及含硅烷醇基的低分子量有機聚硅氧烷。
當希望賦予本發(fā)明所用硅橡膠組合物耐火性或阻燃性時，通過添加公知添加劑例如鉑化合物、鉑化合物與二氧化鈦的混合物、碳酸錳或γ-氧化鐵、鐵酸鹽、云母片、玻璃纖維及玻璃片，可獲得這種效果。
另外，當需要本發(fā)明的固化硅橡膠具有細胞狀或多孔結構時，可將該硅橡膠組合物與無機或有機發(fā)泡劑配混。有機發(fā)泡劑的實例包括偶氮二異丁腈、二硝基五亞甲基四胺、苯磺酰肼和偶氮二酰胺。硅橡膠組合物中這些發(fā)泡劑的量為每100重量份組分(A)有機聚硅氧烷，1-10重量份，這取決于要求的多孔度。
通過使用合適的橡膠加工機械例如雙輥磨機、Banbury密煉機、捏合機等等均勻混和上述必要成分和可選成分，可制備用于本發(fā)明的硅橡膠組合物。當適當地配制后，由此獲得的硅橡膠組合物其體積電阻可不超過1歐姆-厘米，或尤其是不超過0.1歐姆-厘米。
用公知的模塑方法例如金屬模壓模塑法、擠出成形法和壓延法等，根據橡膠連接部件用途，可將該硅橡膠組合物模塑并固化成任何需要的形狀。硅橡膠組合物固化的一般條件包括根據包括模制品壁厚的不同參數，選取的80-400℃的溫度及10秒-30天的時間。
本發(fā)明橡膠連接部件中，用于形成絕緣橡膠層的橡膠態(tài)聚合物不限于硅橡膠組合物，只要該橡膠形狀穩(wěn)定無自發(fā)變形并且固化后無塑性形變。合適的橡膠態(tài)聚合物實例包括天然橡膠以及合成橡膠例如苯乙烯/丁二烯共聚橡膠、丙烯腈/丁二烯共聚橡膠、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚橡膠、乙烯/丙烯共聚橡膠、乙烯/丙烯/二烯三元共聚橡膠、聚氯乙烯橡膠、硅橡膠、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、聚硫橡膠、丁基橡膠、碳氟橡膠、聚氨酯橡膠和聚異丁基橡膠，熱塑彈性體例如聚酯彈性體、增塑聚氯乙烯樹脂、醋酸乙烯酯-基樹脂以及氯乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物，其中優(yōu)選硅橡膠，因為在老化特性、電性能、耐熱性、永久壓縮變形和模塑加工性方面，其表現出色。
作為硅橡膠組合物主成分的有機聚硅氧烷可以是二甲基聚硅氧烷、甲基苯基聚硅氧烷或甲基乙烯基聚硅氧烷，以及通過與填料例如硅石填料配混而被賦予適當流變性的鹵代有機聚硅氧烷。
使用上述導電和絕緣硅橡膠組合物制備本發(fā)明橡膠連接部件的過程在本領域是公知的。即，將橡膠組合物各自成形為適當厚度的薄片材，并一層層地將這些片材交替堆疊成一塊，隨后在加熱下壓制該塊，以便獲得具有疊層結構的固化橡膠塊，將該塊沿垂直堆疊橡膠片材層的平面方向切片成條紋外觀的片材，此片材可用作橡膠連接部件?？捎冒ㄓ≈品ê蛪貉臃ǖ娜魏喂Ｋ芊ㄟM行各自橡膠組合物片材的層疊，其中由于良好生產率和加工穩(wěn)定性而優(yōu)選壓延法。
例如，用壓延法在聚對苯二甲酸乙二酯薄膜上形成絕緣橡膠層，隨后加熱使該橡膠組合物發(fā)生固化，然后仍用壓延法在此固化的絕緣橡膠層上形成導電橡膠組合物層。從聚對苯二甲酸乙二酯薄膜上分離如此獲得的雙層橡膠片材，并將大量這樣的雙層橡膠片材按面對背的式樣依次堆疊，以便形成疊層塊，然后在壓制條件下加熱使其固化，并將其切片成條紋外觀的片材。
為了確保電子線路板的電極接線端與連接部件的導電橡膠層之間電連接良好且均一，優(yōu)選以此方式制備的本發(fā)明橡膠連接部件具有50-80°H或更優(yōu)選60-80°H范圍的橡膠硬度，并且其穩(wěn)定性達到甚至當該橡膠連接部件壓縮變形時變形非常小到僅2-10％并且?guī)缀鯚o撓曲的困擾。為了減少用橡膠連接部件裝配的儀器的負荷并能夠緊湊并且重量輕地設計電子儀器，這一條件很重要。可按照JIS K 6253或ISO7619中說明的試驗步驟測定上述橡膠硬度。
以下用實施例和對比例更詳細地描述根據本發(fā)明的橡膠連接部件。
實施例1在0.5毫米厚的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜上，將與固化劑(C-19A/B，Shin-Etsu Chemical Co.產品)配混的絕緣硅橡膠膠料(KE971U，前述同一公司的產品)壓延制成0.03毫米厚的片材，隨后在200℃的烘箱中加熱，以便獲得固化的絕緣硅橡膠層。
分別地，將一份100克平均顆粒直徑10μm的球形硅石顆粒(US-10，Mitsubishi Rayon Co.產品)加入將5克苯基氫聚硅烷(PPHS)溶于65克甲苯制得的溶液，并持續(xù)攪拌1小時，隨后通過在45毫米汞柱減壓下于80℃蒸發(fā)除去甲苯，以便獲得干燥的PPHS-處理的球形硅石顆粒，該顆粒疏水并且能漂浮在水表面上。將一份100克PPHS-處理的球形硅石顆粒加到50克0.5重量％的表面活性劑(Surfinol 504，前述公司產品)水溶液中并攪拌使其分散。然后使該顆粒經歷鈀處理，方法是向以上獲得的顆粒水分散液中加入70克1重量％的氯化鈀PdCl2水溶液，隨后攪拌30分鐘，然后過濾、用水洗滌并干燥以獲得負載有沉積在其表面上的鈀膠體的球形硅石顆粒。
將如此獲得的鈀-處理硅石顆粒分散在100克還原性鎳鍍浴中，該浴含用量分別為2.0摩爾、1.0摩爾和0.5摩爾的次磷酸鈉、醋酸鈉和甘氨酸，并含少量的硅氧烷-基消泡劑(KS 538，Shin-Etsu ChemicalCo.產品)，隨后在攪拌下滴加空氣載入的2.0摩爾氫氧化鈉水溶液，然后是氮氣載入的1.0摩爾硫酸鎳水溶液，以便在顆粒表面上沉積鎳鍍層。這樣沉積的鎳鍍層其厚度估計將為0.25μm。
將以上述方法獲得的鍍鎳硅石顆粒分散到100克商購的金鍍液(K-24N，High-Purity Chemistry Laboratory產品)中，以便沉積0.03μm厚的金鍍層。這樣獲得的鍍金硅石顆粒比表面積為0.4m2/g且密度為2.39g/cm3。
制備導電硅橡膠組合物的方法是，將300重量份以上制備的鍍金球形硅石顆粒與100重量份平均聚合度為約8000且由99.85摩爾％二甲基硅氧烷單元和0.15摩爾％甲基乙烯基硅氧烷單元組成的有機聚硅氧烷膠均勻混和，以便獲得基礎混合物，將其進一步與0.4重量％作為固化劑的過氧化二枯基(C-8，Shin-Etsu Chemical Co.產品)混和。導電硅橡膠組合物中鍍金硅石顆粒的體積分數為56％。該導電硅橡膠組合物的體積電阻為2×10-2歐姆-厘米。
該導電硅橡膠組合物經壓延在PET薄膜支承的絕緣硅橡膠層上被制成0.03毫米厚的片，隨后從PET支承膜上剝離此雙層的硅橡膠層壓材料。大量該雙層硅橡膠層壓材料按面對背的式樣依次堆疊，以便獲得疊層結構的塊，在壓制條件下使其經歷加熱處理，使得其在165℃初始固化10小時，隨后將該塊在垂直硅橡膠層的平面方向上切成條紋外觀的片材。使初始固化硅橡膠片材在120℃的烘箱中經歷1小時的第二固化處理，成為完全固化的硅橡膠片材，按照JIS K 6253中說明的試驗步驟，其橡膠硬度為60°H，將其切斷成單個橡膠連接部件的尺寸。
實施例2按和實施例1基本上相同的方式制備橡膠連接部件，不同的是，將鍍金硅石-基導電顆粒的量從300重量份減少到250重量份。此導電硅橡膠組合物中鍍金硅石顆粒的體積分數為47％。此導電硅橡膠組合物的體積電阻為5×10-2歐姆-厘米。
實施例3按和實施例1基本上相同的方式制備橡膠連接部件，不同的是，以相同量的球形鍍鎳/金氧化鋁顆粒代替硅石-基鍍鎳/金導電顆粒制備導電硅橡膠組合物，該球形鍍鎳/金氧化鋁顆粒由初始顆粒平均顆粒直徑為20nm且比表面積為100m2/g的氧化鋁商品(Oxide C，NipponAerosil Co.產品)制備。導電硅橡膠組合物中鍍金氧化鋁顆粒的體積分數為48％。該導電硅橡膠組合物的體積電阻為3×10-2歐姆-厘米。
實施例4按和實施例1基本相同的方式制備橡膠連接部件，不同的是，以250重量份樹脂基球形導電顆粒代替300重量份硅石-基鍍鎳/金導電顆粒制備導電硅橡膠組合物，該樹脂基球形導電顆粒由平均顆粒直徑1μm的聚甲基丙烯酸甲酯樹脂顆粒商品制備。該導電硅橡膠組合物中鍍金樹脂顆粒的體積分數為52％。該導電硅橡膠組合物的體積電阻為1×10-2歐姆-厘米。
對比例1以和實施例1基本上相同的方式進行橡膠連接部件的制備過程，不同的是，通過將硅石-基鍍鎳/金導電顆粒的量從300重量份減少到70重量份而制備導電硅橡膠組合物。導電硅橡膠組合物中鍍鎳/金硅石顆粒的體積分數為23％。如此制備的硅橡膠組合物無導電性且是絕緣的，以致不能獲得有用的橡膠連接部件。
對比例2按和實施例1基本相同的方式制備橡膠連接部件，不同的是，以450重量份銀粉代替300重量份硅石-基導電顆粒制備導電硅橡膠組合物。此導電硅橡膠組合物的體積電阻為5×10-4歐姆-厘米。但該橡膠連接部件除了在有機聚硅氧烷中分散銀顆粒制備含銀粉硅橡膠組合物時涉及加工性差的問題外，還因在絕緣橡膠層和導電橡膠層之間的界面上最終剝落而不適合實際應用。
對比例3按和實施例1基本相同的方式制備橡膠連接部件，不同的是，以相同量的商品鍍銀玻璃珠(S-5000S-3，Toshiba Palotini Co.產品)代替300重量份硅石-基導電顆粒制備導電硅橡膠組合物。該導電硅橡膠組合物的體積電阻為1×10-4歐姆-厘米。但該橡膠連接部件因和對比例2相同的原因而不適于實際應用。
權利要求
1．一種橡膠連接部件，其為多層固化導電橡膠層與多層固化電絕緣橡膠層構成的交替疊層整體，該固化導電橡膠通過固化作為均勻混合物的導電硅橡膠組合物形成，該組合物含(A)100重量份平均單元式由下式代表的有機聚硅氧烷RnSiO(4-n)/2，其中，R為非取代或取代的一價烴基且下標n為1.98-2.02范圍的正數，一個分子中至少兩個由R表示的基團是脂族不飽和基；(B)90-800重量份的導電顆粒，每一顆粒由非金屬材料的芯顆粒與該芯顆粒上的金屬材料鍍層組成；以及(C)一種固化劑，其量足以有效固化作為組分(A)的有機聚硅氧烷。
2．如權利要求1中所述的橡膠連接部件，其中用一有機硅化合物介入層將該導電顆粒中的金屬鍍層結合到該芯顆粒的表面。
3．如權利要求1中所述的橡膠連接部件，其中該導電顆粒芯顆粒上的金屬材料鍍層具有由鎳底鍍層和金罩面鍍層構成的雙層結構。
4．如權利要求1中所述的橡膠連接部件，其中該導電顆粒的芯顆粒具有0.1-1.0m2/g范圍的比表面積。
5．如權利要求1中所述的橡膠連接部件，其中該導電硅橡膠組合物中導電顆粒的體積分數范圍為25-75％。
6．如權利要求5中所述的橡膠連接部件，其中該導電硅橡膠組合物中導電顆粒的體積分數范圍為30-60％。
7．如權利要求1中所述的橡膠連接部件，其中該導電顆粒的芯顆粒為硅石或氧化鋁的顆粒。
8．如權利要求1中所述的橡膠連接部件，其中該導電顆粒的芯顆粒具有0.01-1000μm范圍的平均顆粒直徑。
9．如權利要求3中所述的橡膠連接部件，其中該鎳底鍍層的厚度范圍為0.01-10μm。
10．如權利要求3中所述的橡膠連接部件，其中該金罩面鍍層的厚度范圍為0.001-1μm。
11．如權利要求1中所述的橡膠連接部件，其中該固化劑為有機過氧化物或者有機氫聚硅氧烷與鉑化合物的混合物。
12．如權利要求2中所述的橡膠連接部件，其中該有機硅化合物是苯基氫聚硅烷化合物。
13．如權利要求2中所述的橡膠連接部件，其中該有機硅化合物層的厚度范圍為0.001-1μm。
14．如權利要求1中所述的橡膠連接部件，其中該固化劑的量使固化的硅橡膠組合物具有50-80°H范圍的橡膠硬度。
15．如權利要求1中所述的橡膠連接部件，其中該電絕緣橡膠是電絕緣硅橡膠。
全文摘要
一種橡膠連接部件,其用于電子線路板、液晶顯示板等上兩列電極接線端的電連接,并改進其間電連接的穩(wěn)定性和可靠性。該連接部件是條紋外觀的硅橡膠片材,由絕緣硅橡膠層和導電硅橡膠層的交替疊層經切片制備。本發(fā)明連接部件的最突出特征是用含特定重量和體積分數的導電顆粒代替?zhèn)鹘y(tǒng)銀粒的導電硅橡膠組合物,該導電顆粒中的每一顆粒具有由非導電材料例如硅石的芯顆粒與其上的金屬鍍層構成的復合結構,該金屬鍍層優(yōu)選具有由鎳底鍍層和金罩面鍍層構成的雙層結構。
文檔編號H01R12/16GK1295356SQ0013069
公開日2001年5月16日 申請日期2000年10月20日 優(yōu)先權日1999年10月22日
發(fā)明者今井剛 申請人:信越高分子材料株式會社