專利名稱：導(dǎo)電的構(gòu)造片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含有導(dǎo)電顆粒柱的導(dǎo)電片。顆粒柱構(gòu)筑成使片在厚度上導(dǎo)電，而在橫向上則電絕緣。
背景技術(shù)：
隨著電子器件變得越來越小，對在極小的間距上精確電連接的要求不斷提高。例如，諸如集成電路一類半導(dǎo)體器件形成在大圓晶片上，然后切割成可被單獨安裝在基片上的小片或者芯片?；话憔哂辛己玫膶?dǎo)電線條，并且在基片與芯片之間必須保持電和熱的接觸。隨著諸如計算機、磁帶收錄機、電視、電話和其它裝置等電子裝置變得越來越小、且薄，和更易于攜帶，對半導(dǎo)體器件和在半導(dǎo)體器件與基片之間或者柔性電路與剛性印制電路之間提供電連接裝置的尺寸要求也日益增加。
一在兩電子元件之間提供電導(dǎo)的方法是使用諸如Z軸粘合劑一類的Z軸導(dǎo)電片材料。無論片形材料是合成橡膠還是粘合劑，都不斷地要求跟上電子工業(yè)中的小型化趨勢?？梢酝ㄟ^包括把導(dǎo)電顆粒彌散分布于整個粘接體在內(nèi)的許多手段來獲得Z軸電導(dǎo)。當(dāng)在非常小的間距上要求電連接時，可以把導(dǎo)電元件僅設(shè)置在裝有電極的地方，通常要求指引導(dǎo)電片至電極，或者可以把導(dǎo)電元件放在相對于電極空間這樣的閉合空間內(nèi)，以致無需指引。美國專利No.5,087,494(Calhoun等)是一個把導(dǎo)電顆粒置于精細(xì)間距上精確位置的導(dǎo)電粘合劑帶的例子。Calhoun等的5,087,494號專利還討論了一些可供選用的導(dǎo)電粘合劑帶。美國專利No.4,008,300(Ponn)和美國專利No.3,680,037(Nellis等)則介紹一介電片材料，它具有多個在片的諸面之間延伸的可壓縮彈性導(dǎo)電塞。可把片置于電路之間，使它們之間保持電連接。Ponn和Nellis的導(dǎo)電塞是導(dǎo)電顆粒在粘接體材料內(nèi)的彌散分布物。
其它專利，例如美國專利No.4,448,837(Ikade等)；4,546,037(King)；4,548,862(Hartman)；4,644,101(Jin等)和4,838,347(Dentinnni)等則講授了通過施加磁場使散布在粘接體內(nèi)的磁性顆粒進行取向。取向和固化后顆粒分布的均勻度對某些應(yīng)用場合是足夠的，但對于另一些應(yīng)用場合則不夠。如果增加用在這些物件內(nèi)顆粒的數(shù)量，償試達到較小間距連接用的更小空間間隔，則很可能產(chǎn)生結(jié)塊從而導(dǎo)致短路。因此，對于精細(xì)間距的裝置，需以精確的方式和極精細(xì)的間距在兩個表面之間提供電的互連。
以前企圖用電磁顆粒進行電互連的另一個缺點是，鍵合表面并不有助于兩個導(dǎo)電面之間的即時互連。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供包含聚合片的導(dǎo)電片材料，它具有第一面和第二面，第一面包含有從其上延伸出的有規(guī)則的突起陣列。在第一和第二面之間有多個磁柱，每個磁柱持有單個導(dǎo)電的鐵磁顆粒，它們排齊成一列，形成連續(xù)的柱。磁柱與突起對準(zhǔn)，每個柱從突起處向第二面延伸。此處把位于突起和第二面之間的區(qū)域?qū)⒎Q為“導(dǎo)電廊”，而把導(dǎo)電廊周圍的區(qū)域則稱為“介電區(qū)域”。
第二面也可以包括多個突起，以使每個磁柱在延伸于第一面的突起和第二面的突起之間的導(dǎo)電廊內(nèi)對準(zhǔn)。聚合片可以是粘合劑、合成橡膠，或者其它類型的聚合物，并可任選包括散布在其內(nèi)的鐵磁和其它的金屬顆粒。在片材料的一面或兩面上可配以釋放襯里。該釋放襯里一般包括多個凹槽，對應(yīng)于從面上延伸出的有規(guī)則的突起陣列，每個突起位于一個凹槽內(nèi)，以便保護突起和磁柱。正如此處所使用的那樣，“有規(guī)則陣列”的意思是陣列并非隨機的，而是具有可重復(fù)的圖形。
本發(fā)明還提供一種導(dǎo)電片材料，它包含具有第一面和第二面的聚合片，第一面持有形成在其內(nèi)的第一組縱向延伸的平行脊，而第二面持有形成在其內(nèi)的第二組這樣的脊。第一組脊最好垂直地與第二組脊交叉或相交。多個磁柱從第一面伸向第二面，每個磁柱持有單個導(dǎo)電的鐵磁顆粒，它們排齊成列，形成連續(xù)的柱，而磁柱則位于在第一和第二組脊的格點上。此處所用的“格點”是指，如果這些脊處在同一平面上則第一組脊將與第二組脊相交的點。換句話說，當(dāng)從上向下且與一個面垂直地觀看該片材料時，格點將顯示為相應(yīng)脊組間的相交點。可以在片材料的一個面或兩個面上同時配以釋放襯里，它們具有與多個脊相對應(yīng)的凹溝。
本發(fā)明提供一種制作導(dǎo)電片材料的方法，它包含下列步驟提供一在第一面上持有多個凹槽的承載板，在該凹槽內(nèi)配置以鐵磁性顆粒，在第一面上設(shè)置粘接層，并施加足以使鐵磁性顆粒對齊排成連續(xù)磁柱的磁場，每個磁柱則從承載板的凹槽向外延伸。鐵磁顆粒一般在顆粒和粘接體的漿液中加以涂覆，漿液所用的粘接體可以與涂覆在第一面上的粘接層相同。一旦固化或者硬化后，粘接層可能是粘合劑層、合成橡膠層或者其它類型的介電材料。可在粘接層上配以第二承載板，該第二承載板具有可任選包括多個凹槽的第二面。第二面內(nèi)的凹槽也可以選擇把鐵磁顆粒設(shè)置在其內(nèi)。
本發(fā)明還提供一種制作導(dǎo)電片材料的方法，它包含下列步驟提供第一承載板，在其上形成有第一組平行凹溝，把散布在粘接層內(nèi)的鐵磁顆粒涂入這些凹溝。將具有第二組平行凹溝的第二承載板置于和第一組凹溝相交的位置，最好垂直。也可以把散布在粘接層內(nèi)的鐵磁顆粒設(shè)置在第二組凹溝內(nèi)。施加足以使磁性顆粒排成連續(xù)磁柱的磁場，磁柱則位于第一和第二組凹溝的格點上?？梢栽诘谝缓偷诙M凹溝之間設(shè)置另外的粘接層，以增加片材料的厚度。
本發(fā)明還提供一種可用以制作本發(fā)明的導(dǎo)電片材料的方法，它包含下列步驟提供第一面內(nèi)具有第一組連續(xù)凹槽的第一承載板，把散布在粘接層內(nèi)的鐵磁顆粒涂覆在第一面上，在所述粘接層上提供具有第二面的第二可變承載板，它可任選包括第二組連續(xù)的凹槽。施加一足以使鐵磁顆粒排齊成連續(xù)磁柱的磁場，每個磁柱從第一面內(nèi)的凹槽向外延伸。當(dāng)在第二面上也設(shè)置有凹槽時，連續(xù)磁柱將從第一面內(nèi)的凹槽伸向第二面內(nèi)的凹槽。此處所用的“連續(xù)凹槽”指的是具有多個與相鄰的凹槽連接的凹槽的表面，以便形成一個基本上沒有平面區(qū)域的表面。例如，四面金字塔體或六面體諸角上的格點可提供一具有連續(xù)凹槽的表面。
附圖概述

圖1是本發(fā)明導(dǎo)電片材料的剖面示意圖；圖2是本發(fā)明導(dǎo)電片材料的剖面示意圖；圖3是本發(fā)明導(dǎo)電片材料的剖面和透視示意圖；圖3A是本發(fā)明導(dǎo)電片材料的透視圖；圖4是本發(fā)明導(dǎo)電片材料的剖面示意圖；圖4A是本發(fā)明導(dǎo)電片材料的透視圖；圖5是在磁性顆粒排齊成列之前本發(fā)明導(dǎo)電片材料初成品的剖面示意圖；圖5A是本發(fā)明導(dǎo)電片材料的剖面示意圖；圖6是本發(fā)明導(dǎo)電片層材料的剖面示意圖。
本發(fā)明的實施方式本發(fā)明提供多種導(dǎo)電片材料，它們包括多個磁柱，每個磁柱包含有單個的磁性顆粒，排齊成列形成連續(xù)的導(dǎo)電柱，延伸穿過導(dǎo)電片材料的厚度。本發(fā)明也提供可用以制作這樣一類導(dǎo)電片材料的方法。
本發(fā)明提供一種構(gòu)造的介電保持器或粘接層，它具有以預(yù)定圖形分布的導(dǎo)電元件，而該預(yù)定圖形，則對應(yīng)于介電保持器微構(gòu)造表面上的突起。導(dǎo)電元件跨過突起處的介電保持器的厚度，該突起處一般是介電層的最厚部分?？梢杂幸?guī)則的陣列形式配置導(dǎo)電磁柱，使它對應(yīng)于介電粘接層表面上的突起。限定導(dǎo)電廊從一個面上的突起向粘接層的相對面延伸?？梢园淹黄鹋渲迷谡辰訉拥膬蓚€橫向表面上，而導(dǎo)電廊則從第一表面的一個突起伸向第二表面上與其對準(zhǔn)的突起。理想的情況是，單個連續(xù)的磁鏈將在導(dǎo)電廊內(nèi)形成，并橋接粘接層的兩個橫向平面。然而，導(dǎo)電廊可以含有例如支鏈或者雙鏈，它們可以由例如磁性顆粒不規(guī)則的形狀而引起。
本發(fā)明能以精確有規(guī)則的陣列，在非常精細(xì)的間距上提供導(dǎo)電路線，可把包含有連續(xù)磁鏈的導(dǎo)電廊以非常準(zhǔn)確并以各導(dǎo)電廊之間極精細(xì)的間隔配置成所要求的圖形。介電區(qū)域?qū)@在諸導(dǎo)電廊陣列周圍，且與隨機的磁柱陣列不同，可以把介電區(qū)域制成基本上不含磁性顆?；蛘叽胖?。不想要的隨機鏈或者顆?？赡芤鸲搪坊蛘吲c電互連相關(guān)的其它問題。
為了制作本發(fā)明的導(dǎo)電片材料，可以用粘接劑和導(dǎo)電鐵磁顆粒的彌散物填充到經(jīng)模壓的承載板上凹槽內(nèi)。對凹槽設(shè)置在什么地方進行完全的控制可以實現(xiàn)任何的幾何形狀，或者混合形狀，任何尺寸或者各種混合尺寸，任何間距或者系列間距。凹槽的位置也決定磁柱的位置?？梢杂昧砑拥恼澈蟿?、合成橡膠或者其它類型的聚合物粘接涂層覆蓋在填入凹槽的顆粒/粘接體。任選的第二模壓片層(任選其凹槽充填有鐵磁性顆粒與粘接體的漿液)可以迭加到第一片上，或者可用未模壓的覆蓋片。然后把該組件置于磁場中形成顆粒鏈，后者連接粘接體每面上突出的諸微形點，而在這種磁化取向狀態(tài)的同時，固化或硬化介電粘接體?？赡鼙仨氃诘谝幻嫔系陌疾叟c第二面上的凹槽之間提供指引(indexing)，以促使從一個面伸向另一面的單個磁柱的形成。一種不需要指引的可選方案包括在第二面上設(shè)置更精細(xì)刻度凹槽，以確保第一面上的每個凹槽與第二面上的至少一個凹槽相對準(zhǔn)。
當(dāng)在承載板內(nèi)的凹槽為凹溝時，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以加有導(dǎo)電磁性顆粒的彌散體填充一組或全部兩組凹溝，并使兩相同的片彼此接觸，凹溝之間的角度最好為90度。磁柱形成在諸凹溝組的格點上?？梢栽趦山M刻有凹溝的承載板之間設(shè)置附加的粘接層，以增加最終的片材料的厚度。
當(dāng)在兩塊承載板之間涂以磁性顆粒的彌散體時，且至少承載板之一上形成有連續(xù)的凹槽陣列，則也可以通過把磁場作用于這些顆粒形成連續(xù)的磁柱，以使磁柱從承載板內(nèi)的凹槽延伸出去。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，被放置在足夠磁場強度內(nèi)的磁性顆粒力試圖在平行于磁力線方向上形成具有最大可能長度的鏈。因此，這些磁柱傾向于從承載板內(nèi)的凹槽延伸出去，俾使鏈的長度盡可能地長。較好的是，在整個承載板上涂覆以鐵磁性顆粒的彌散物，而不是把顆粒的彌散物直接涂覆于凹槽內(nèi)，使這些凹槽以連續(xù)的圖形形成。如果承載板的這些凹槽之間具有平的表面，則在凹槽之間可能形成不想要的越位磁柱。為了實現(xiàn)所要求的有精確間隔的磁柱陣列，為此使用連續(xù)的凹槽圖形俾使鏈傾向于只在凹槽內(nèi)形成，而不在它們之間形成。
使用時，從本發(fā)明所構(gòu)造的顆粒呈取向的導(dǎo)電片材料上除去釋放襯里(承載板)。如果，導(dǎo)電片材料內(nèi)所用的介電粘接體為粘合劑，則該片就能同時粘接和電連接兩組電極。當(dāng)介電粘接體并不為粘合劑時，則可能必須用一些夾力來保持住兩組電極之間的導(dǎo)電片材料。
參見圖1，圖中示出一般標(biāo)為10的導(dǎo)電片材料。片材料10包括在其上有凹槽13，13A，13B和13C的第一承載板12和第二承載板14。通常，凹槽的大小和形狀都是單一的，而圖1則圖示說明許多可被使用的可能凹槽中的若干個。在承載板12和14之間設(shè)置有粘接體層11。在凹槽13，13A，13B，13C與板14之間的區(qū)域限定為導(dǎo)電廊18。粘接體11的剩余部分為介電區(qū)域17，而導(dǎo)電磁柱19則在凹槽13，13A，13B，13C和第二承載板14之間延伸。
參見圖2，圖中示出一般標(biāo)為20的導(dǎo)電片材料。該片材料20包括在其內(nèi)形成有凹槽23的第一承載板22和其內(nèi)形成有凹槽25的第二承載板24。在承載板22和24之間設(shè)置有粘接體層21，它包括介電區(qū)域27和導(dǎo)電廊28。導(dǎo)電磁柱29在凹槽23和凹25之間延伸，并位于導(dǎo)電廊28內(nèi)。
參見圖3，圖中示出一般標(biāo)為30的導(dǎo)電片材料。該片材料30包括其內(nèi)形成有多個凹溝33的第一承載板32和其內(nèi)形成有多個凹溝35的第二承載板34。把凹溝33放置成垂直于凹溝35。粘接體材料31設(shè)置在承載板32和34之間的凹溝33和35內(nèi)，分別形成脊36和38。如圖3A所示，若凹溝處于同一平面上，則磁柱39將于諸脊的交叉或相交點(也即格點)上脊36與脊38之間延伸。
參見圖4和4A，圖中示出一般標(biāo)為40的導(dǎo)電片材料。該片材料包括其內(nèi)形成有凹溝43的第一承載板42和其內(nèi)形成有凹溝45的第二承載板44，凹溝43含有鐵磁顆粒(未示出)。在承載板42和承載體44之間設(shè)置有粘接體層47，并在凹溝43和45內(nèi)形成脊46和48。如圖4A所示，磁柱49在脊46和脊48之間延伸。
參見圖5，圖中示出一般標(biāo)為50的導(dǎo)電片材料的初成品。該片材料50包括具有凹槽53的第一承載板52和具有凹槽55的第二承載板54。在第一承載板52和第二承載板54之間設(shè)置有粘接材料體57。把鐵磁顆粒彌散分布在粘接體材料57中。
參見圖5A，圖中示出一般標(biāo)為60的導(dǎo)電片材料。該片材料60包括具有凹槽63的第一承載板62和具有凹槽65的第二承載板64。在第一承載板62和第二承載板64之間設(shè)置有粘接體材料67。磁柱69在凹槽63和凹槽65之間延伸。通過施加磁場于圖5所示的片材料50上來制作出圖5A所示的導(dǎo)電片材料60。磁柱69形成在凹槽63和65內(nèi)，因為這允許磁柱69具有最大可能的長度。
參見圖6，圖中示出一般標(biāo)為70的導(dǎo)電片材料。該片材料70包括其內(nèi)形成有凹槽73的第一承載板72和設(shè)置在板72的第一面74和導(dǎo)電磁柱79上的粘接體層75。導(dǎo)電磁柱79從凹槽73向外延伸。在粘接體層75上可以附加設(shè)置一粘接體層(未示出)，例如粘合劑層。微型構(gòu)造的承載板微型構(gòu)造的承載板可以是板、滾輪、環(huán)形帶或者其它在平面上具有凹槽的結(jié)構(gòu)。承載板可由各種材料和方法作成。承載板的作用是在導(dǎo)電片材料內(nèi)精確地放置磁柱。較佳的方法是提供一具有所要求凹槽位置的承載體，使鐵磁性顆粒的漿液流過表面，并用醫(yī)用刀片刮除，以便顆粒留在凹槽內(nèi)。
凹槽可以是許多各種各樣的形狀和大小。形狀包括半球形、立方體形、截頭錐形、金字塔形、三面金字塔形、四面金字塔形、立方角體(見美國專利NO.3,924,929)、矩形、兩面90度凹溝、方底槽以及適合特殊目的的其它所要求的形狀。
本發(fā)明的優(yōu)點之一是以精確、精密的間隔位置提供磁柱的能力，一般約50—500個磁柱/厘米，或者2500—250,000個磁柱/平方厘米。磁柱之間的間隔由凹槽的間隔確定。當(dāng)凹槽為凹溝時，則磁柱將使它們自已位于第一和第二面內(nèi)交叉的凹溝組的格點上。凹溝的大小較大程度上取決于所要求的磁柱間隔。當(dāng)凹槽為分離形(例如，半球形、截頭錐形)時，則應(yīng)在考慮到顆粒大小和片材料厚度情況下選擇凹槽的容積。
較好的是用顆粒完全填充凹槽，以使顆粒的水平面溢出承載板的面。理論上，單一尺寸的球狀顆粒將形成單個連續(xù)的顆粒鏈，然而，實際上，顆粒既非完全球狀，也非單一尺寸。選擇凹袋處容積的一個方法是考慮到所要求鏈的長度(片材料的厚度)和所要求的顆粒大小，并確定保持形成所要求鏈長度的顆粒所需的凹槽容積。
顯然存在磁柱高度對間隔的比例限制。如果磁柱的間隔相對于磁柱的長度太小，則將產(chǎn)生分支或者其它問題。本發(fā)明典型實施例的高寬比(磁柱的高度∶間距)上限約可為2∶1。
承載板最好為軟性的聚合片材料。在本發(fā)明的方法中可以用在一個水平面內(nèi)形成有凹槽的承載板來制作導(dǎo)電片材料，在用該導(dǎo)電片材料電連接兩個器件之前，承載板一直留在其原位。承載板的厚度一般約為25μm—250μm。
較好的承載體是一種模壓板，它可以或者通過模壓現(xiàn)成的板，或者鑄模(cast embossing)到有構(gòu)造的冷鑄滾筒(chill drum)上來制作。模壓板的通用例子是聚乙烯，或者涂覆聚乙烯的牛皮紙，或者聚酯，或者諸如聚乙烯的熱塑薄膜。另一種合適的承載板為其它的成膜聚合物，包括聚烯烴、聚甲基丙烯酸甲酯、聚來胺酯及其類似物。粘接體一般地說，本發(fā)明的導(dǎo)電片材料的粘接體成分應(yīng)當(dāng)是介電材料，在其未固化、未硬化或熔化的條件下，它是一種粘度足夠低的液體，以允許本發(fā)明方法中所用的鐵磁性顆粒排齊成列。介電粘接體在很大程度上可以是能被涂覆的任何材料，并在磁性顆粒取向步驟期間具有足夠低的粘度，并能進行固化或者其它硬化步驟以保持最終產(chǎn)品中顆粒的取向性。
正如所要求那樣，粘接體可以具有粘合劑或合成橡膠的性質(zhì)。當(dāng)介電粘接體為粘合劑時，它尤其適宜采用于壓敏性粘合劑。如果粘接體為非粘合劑，且導(dǎo)電片材料用于電連接剛性基片上的電極時，則粘接體具有可壓縮性可能是優(yōu)點；較好的材料將是合成橡膠，如硅橡膠。合成橡膠是在高于其Tg的溫度下是交聯(lián)的非晶聚合物。
如果不必使介電粘接體的狀態(tài)具有可塑性，則根據(jù)其它所要求的特性，有很多材料可供選擇使用，例如，若導(dǎo)電片材料用于電子部件的高溫老煉試驗，則用聚酰亞胺或環(huán)氧樹脂作為介電材料可能是有利的。
在本發(fā)明的導(dǎo)電片材料中可以使用多于一種類型的粘接體。例如，可以把粘合劑材料作為磁性顆粒的漿液，使之進入承載板的凹溝內(nèi)，而在粘合劑層上設(shè)置一合成橡膠層或者非粘合劑層。任何適當(dāng)?shù)慕殡娬辰芋w組合都可以使用。然而，較好的是在整個導(dǎo)電片材料中使用單一的粘接體。
對本發(fā)明的片材料有用的粘合劑可以從熱塑性和熱固性粘合劑、橡膠樹脂性粘合劑、壓敏性粘接合及其類似物中去選擇。
壓敏性粘合劑較好的一類是丙烯酸酯粘合劑。它們可以是諸如(甲基)丙烯酸鹽、(甲基)丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮等的單體和/或低聚物。這樣一種單體包括一、二、或者聚丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
優(yōu)選的丙烯酸酯一般是丙烯酸烷基酯，較好的是非叔烷基醇的單官能不飽和丙烯酸酯有機鹽，其烷基團，具有1到14個碳原子。包括在這類單體內(nèi)的為，例如丙烯酸異辛酯、丙烯酸異壬酯、丙烯酸2乙己酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸正丁酯和丙烯酸己酯。
優(yōu)選的單體包括丙烯酸異辛酯、丙烯酸異壬酯、丙烯酸2乙己酯和丙烯酸丁酯。丙烯酸烷基酯單體可以用于形成均聚物，或者把它們與極性可共聚合的單體共聚。
極性可共聚的單體可以從諸如單烯烴一和二羧酸、丙烯酸羥基烷基酯、丙烯酸氰基烷基酯、丙烯酰胺或者取代的丙烯酰胺的強極性的單體，或者從諸如N乙烯其吡咯烷酮、丙烯腈、乙烯基氯或鄰苯二甲酯二烯丙酯等的中等極性的單體中加以選擇。
如果要求較高的粘聚強度，壓敏粘合劑粘接體也可以是交聯(lián)的。丙烯壓敏粘合劑粘接體的較好的交聯(lián)劑是諸如二丙烯酸1，6己二醇酯一類的多丙烯酸酯。
另一類較好的壓敏粘合劑是硅烷壓敏粘合劑(例如，可從DowCorning公司得到的“DC284”)和含有壓敏粘合劑的聚(二苯基硅烷)例如，可從通用電氣公司得到的“GE6574”。
在美國專利No.4,880,693(Stow)中揭示有在高溫下成為壓敏的有用粘合劑，在美國專利No.3,733,755和No.3,326,741(兩個都是Olson申請的)中則揭示有用的可加熱硬化的粘合劑。
可以混入到粘接體內(nèi)的其它有用的材料包括顏料、增塑劑、增粘劑、發(fā)泡劑、防氧化劑、穩(wěn)定劑、阻燃劑和流變調(diào)節(jié)劑，但并不局限于這些。
適合于用作本發(fā)明的粘接體的合成橡膠包括天然橡膠、苯乙烯一丁二烯橡膠、苯乙烯一丙烯腈橡膠、氯丁酸橡膠、丁基橡膠、聚二甲基丁二烯、聚異戊二烯、乙烯一丙烯共聚橡膠(EPDM)、聚氟碳合成橡膠、硅橡膠、聚表氯乙醇以及其它合適的合成橡膠。顆粒導(dǎo)電顆粒的某些部分，最好是每粒導(dǎo)電顆粒的某些部分必須是鐵磁性的。鐵磁性顆粒最好是球狀的或者近似球狀的，但磁性顆?？梢允侨魏涡螤?。它們可以是實心的或空心的顆粒。合適的磁性材料包括鎳、鈷和鐵以及它們的磁性合金。顆粒可以具有鐵磁內(nèi)芯，而電材料的涂層不必一定是鐵磁性，或者在非磁性內(nèi)芯上涂以磁性材料。
在本發(fā)明中顆粒的尺寸范圍較寬，但磁性顆粒的大小一般約為5μm—50μm。最好是在把較大的磁性顆粒涂覆在先涂到凹槽內(nèi)的較小的顆粒之前，提供足夠小的顆粒，以便填充至凹槽的尖點或底部部分。把較小的顆粒設(shè)置在凹槽的尖頂部或底部，使粘合劑或其它粘接體材料占據(jù)導(dǎo)電片材料內(nèi)主要的鍵合位置得以防止。使凹槽底部的半徑具有約等于所選顆粒的尺寸可能也是所希望的。
下面通過非限止性例子進一步描述本發(fā)明，在這些例子中，除非另外指出，所有比例份數(shù)都以重量計。
例子1根據(jù)下面的方法制作本發(fā)明的導(dǎo)電片材料。在37μm厚的低密度聚乙烯的兩面涂以75μm厚的雙軸取向的聚(乙烯對苯二酸酯)膜(PET)。該膜的一面模壓成每厘米具有98個凹槽，以正方的網(wǎng)格陣列形式分布，每平方厘米提供9604個凹槽。每個凹槽為截頭金字塔形，其底部為每邊約37μm的正方形，其上部為每邊約47μm的正方形，深約為37μm。模壓后的表面用“SYL-OFF”292硅酮釋放物(Silicon release)(Dow Corning，Midland，MI公司生產(chǎn))涂覆。通過噴涂包含重量為0.1％的固體溶液，一直到經(jīng)模壓的表面變濕為止來施加硅酮釋放物涂層，溶液溶劑由90份“PENOLA”100(Simon-sons C.F.，Sons；Philadelphia，PA公司生產(chǎn))、5份異丙醇和5份甲苯組成。讓膜在室溫下干燥，然后在95℃下固化10分鐘。
用由1克丙烯酸異辛酯(IOA)均聚物漿(將100份IOA單體經(jīng)用0.04份2-2二甲氧基-2-苯乙酮在紫外光下進行5％到10％的聚合轉(zhuǎn)換而得)、4克另加的IOA單體和22.5克INCO123鎳粉(NOVAMET，Wyckoff，NJ公司生產(chǎn))組成的漿液浸沒經(jīng)模壓的膜，然后用聚(四氟乙烯)刀刮除，俾使?jié){液基本上留存在模壓膜的凹槽內(nèi)。隨后用漿汁在膜上涂刷50μm，漿汁由(90份IOA，10份丙烯酸經(jīng)用0.04份2，2-二甲氧基-2-苯乙酮在UV光下進行5％到5％的共聚轉(zhuǎn)換而得的共聚物)、0.1份己二醇二丙烯酸酯和另加的0.2份2，2-二甲氧基-2-苯乙酮組成。把釋放襯里(50μm PET，可得自Toray公司，叫作“一面帶有BK涂層的CERAPE-EL”)涂有硅酮的面疊加到粘加劑上。將疊層連續(xù)地移動穿過2000奧斯特的磁場和紫外光5分鐘。疊層再在紫外光下另行固化3分鐘。在本例的整個過程中所用的紫外光來自具有兩支紫外燈泡(通用電氣公司的F15T8BL)的臺燈。
從疊層上切下一段，用光學(xué)顯微鏡進行檢查。在模壓膜上每個凹槽處有一到三個鎳顆粒鏈。這些顆粒鏈延伸通過粘合劑的厚度。在凹槽之間也可以觀察到一些顆粒鏈，但沒有觀察到可能導(dǎo)致橋接或短路的顆粒群塊。通過該檢查顯示出這種材料將會提供一種傳導(dǎo)粘合劑，它具有每厘米含98個導(dǎo)電點的可用間距。
本例的傳導(dǎo)合接劑用于在兩個1毫米厚的鋁條之間形成10毫米乘20毫米的鍵合。該鍵合的電阻范圍從20到2000歐姆，視作用于鍵合的應(yīng)力而定，例如，把鋁條壓在一起便使電阻降低。在室溫下老化一夜之后，電阻穩(wěn)定在約20歐姆。
例子2根據(jù)下面的方法制作本發(fā)明的導(dǎo)電片材料。從丙烯酸酯塑料片電鑄出1毫米厚、45厘米乘45厘米的鎳片，該塑料序具有在一個面上用鉆石機械加工出的平行脊圖形。圖形具有均勻的相交段，相交段在諸脊和凹溝上形成90度的平面交角，脊到脊的間隔為50μm。然后把該電鑄的鎳片圍著心軸(mandrel)成形，制成寬45厘米寬、直徑為15厘米的模壓滾輪。用該模壓滾輪把脊的圖形模壓成厚200μm、寬30厘米和長10米的聚乙烯片。模壓以1米/分鐘的板速，在280千帕的壓力下進行。模壓滾輪預(yù)熱到145℃。從聚乙烯上切下兩片5厘米乘5厘米的正方形片，并把它們放置成使一片的模壓邊對著另一片的模壓邊，并旋轉(zhuǎn)使兩片的模壓脊彼此成90度。在把聚乙烯片放在一起之前，先在一片的中心滴上3滴(約0.15克)液體漿液。漿液通過把1克涂有鎳顆粒(直徑20μm或更小)的細(xì)粒銀(粉)與2.63克室溫不固化的硫化硅橡膠混合而成。從New jersey Wyckoff的Novamet得到涂鎳顆粒的銀粉(Novament標(biāo)以“細(xì)粒”，其銀的重量百分比為15)。用下面的方法制備未固化的硅橡膠把通用電氣公司的RTV609，即分子量為40,000以一價乙烯基終止的聚甲基硅氧烷與百分之二百分比的聚甲基羥基硅氧烷相混合，后者帶有(CH3)2SiO非活性點對CH3HSiO活性點之比為2∶1和每個分子平均50個Si-O單元作為交聯(lián)劑。另外，取99％(重量百分比)丙酮與1％(重量百分比)環(huán)戊二烯三甲基鉑(如S.D.Robinson和B.L.Shaw在J.Chem Soc.1965第1529至1530頁所作的描述)的混合液2％(重量百分比)與RTV609和交聯(lián)劑混合，起催化劑作用?；旌虾螅谡婵罩袑υ摬牧线M行脫氣，以除去丙酮和截留的氣泡。兩片聚乙烯片與漿液形成把漿液包含在它們之間的夾層。把該夾層放在永磁體表面與玻璃片之間，一起加壓。磁體形成強度估計為1500奧斯特的磁場，磁力線與磁體的表面垂直。玻璃片以足夠大的力(約為100克力)向夾層壓去，使?jié){液向外擴出，以形成直徑約3厘米、平均厚度為100μm的圓盤。在漿液內(nèi)，鎳顆粒以50μm的間隔形成正方形陣列鏈，該鏈穿過聚合物的厚度，其頂部和底部則在聚乙烯里壁的凹溝內(nèi)。在凹溝的外面不形成鏈。然后通過玻璃片，在離聚乙烯夾層3厘米處，用25瓦的紫外光曝光5分鐘，使硅酮固化，形成橡膠體，接著在90℃的爐內(nèi)固化15分鐘。然后從固化的硅酮上剝下聚乙烯里壁(Backing)。
得到的橡膠體在整個厚度上導(dǎo)電，但在橫向上未測得電導(dǎo)。把膜片以各種大小的力壓在銅片與圓形面積為0.48平方毫米的電阻表扁平的探針之間。貫穿樣品中心的電阻隨壓力變化如下壓力(千帕)電阻(歐姆)41 40157 5.1271 3.8424 3.0638 1.41000 0.71220 0.71230 0.6
例子3根據(jù)下面的方法制作本發(fā)明的導(dǎo)電片材料，除了模壓的圖形為多個三面倒金字塔形，其中心到中心的間隔為100μm，深為61μm外，該方法基本上與例子2所述的方法相似。模壓后的聚乙烯里壁如此對齊，使得對置的凹槽直接與另一個相對，方法是通過觀察光通過聚乙烯形成的波紋(Moire)圖形，然后相對一個片移動另一個片，一直到波紋圖形消失，且有最大的光量通過該結(jié)構(gòu)為止。在對樣品固化并除去模壓里壁后，測得在所得膜片的相對面上突起之間的膜片厚度為150μm。所有的突起均從凹槽延伸出去。貫穿近樣品中心0.48平方毫米區(qū)域的樣品電阻隨壓力變化如下壓力(千帕) 電阻(歐姆)16937204232927.85165.08243.11040 2.41250 1.8對比例子A除了用PET平滑片代替模壓里壁用之外，按例2所述的方法制作導(dǎo)電片材料。目的是企圖對根據(jù)本發(fā)明用模壓里壁制作導(dǎo)電片材料與不用模壓里壁制作導(dǎo)電片材料之間提供比較。發(fā)現(xiàn)樣品厚度為100μm。貫穿樣品上0.48平方毫米面積的電阻隨壓力的變化為壓力(千帕)電阻(歐姆)61161137 71245 20
286 16367 12632 5.6795 5.5969 4.310304.7該例子表明，貫穿導(dǎo)電片材料的電導(dǎo)由于在導(dǎo)電片的表面上的突起處有導(dǎo)電鏈而得以增加。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電片材料，其特征在于，它包含具有第一和第二面的聚合片；所述第一面具有從其上伸出的有規(guī)則的突起陣列，所述突起在位于所述突起和所述第二面之間限定有導(dǎo)電廊，而在所述導(dǎo)電廊周圍則有介電區(qū)域；多個磁柱，每個磁柱包含有單個導(dǎo)電的鐵磁顆粒，它們排齊成連續(xù)的柱，所述磁柱位于所述導(dǎo)電廊內(nèi)，從所述第一面內(nèi)的突起伸向所述的第二面。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電片材料，其特征在于，進一步包括多個突起，位于所述的第二面內(nèi)，所述導(dǎo)電廊在所述第一面的突起和所述第二面內(nèi)的突起之間延伸。
3.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電片材料，其特征在于，所述聚合片為粘合劑。
4.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電片材料，其特征在于，所述聚合片為合成橡膠。
5.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電片材料，其特征在于，進一步包括釋放襯里，位于所述的第一面上，所述第一面上具有對應(yīng)于從所述第一面伸出的所述突起的凹槽。
6.如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)電片材料，其特征在于，進一步包括一對釋放襯里，設(shè)置在所述第一和第二面上，所述釋放襯里具有對應(yīng)于所述突起的凹槽。
7.一種導(dǎo)電片材料，其特征在于，它包含具有第一和第二面的聚合片；所述第一面具有從其上形成的第一組平行脊，并縱向延伸；所述第二面具有從其上形成的第二組平行脊，并縱向延伸；多個磁柱，每個磁柱包括單個導(dǎo)電的鐵磁性顆粒，它們排齊形成連續(xù)的柱，從所述第一面伸向所述的第二面，并位于所述第一和第二組脊的格點上。
8.如權(quán)利要求7所述的導(dǎo)電片材料，其特征在于，所述聚合片為粘合劑。
9.如權(quán)利要求7所述的導(dǎo)電片材料，其特征在于，所述聚合片為合成橡膠。
10.如權(quán)利要求7所述的導(dǎo)電片材料，其特征在于，進一步包括一對釋放襯里，設(shè)置在所述第一和第二面上，所述釋放襯里具有多個對應(yīng)于所述第一和第二面上諸脊的凹溝。
11.一種導(dǎo)電片材料，其特征在于，它包含具有第一面的承載板，在第一面上形成有多個凹槽；從所述凹槽伸出的多個導(dǎo)電的鐵磁柱；以及設(shè)置在所述第一面和所述多個磁柱上的第一聚合層。
12.如權(quán)利要求11所述的導(dǎo)電片材料，其特征在于，進一步包括第二聚合層。
13.如權(quán)利要求12所述的導(dǎo)電片材料，其特征在于，所述磁柱從所述第二聚合層突出。
14.如權(quán)利要求12所述的導(dǎo)電片材料，其特征在于，所述第二聚合層為粘合劑。
15.一種制作導(dǎo)電片材料的方法，其特征在于，包含下列步驟A.提供在第一面上具有多個凹槽的承載板；B.把導(dǎo)電的鐵磁顆粒涂入所述的凹槽內(nèi)；C.在所述第一面上設(shè)置粘接體層；D.施加足以使鐵磁顆粒排齊成連續(xù)磁柱的磁場，所述磁柱從所述承載板內(nèi)的凹槽伸出。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述粘接體層為粘合劑。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述粘接體層為合成橡膠。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，進一步包括下列步驟在把所述磁性顆粒排齊成列之前，在所述粘接體層上提供第二承載板，在其第二面上有多個凹槽，其中所述磁柱在所述第一面上的突起與所述第二面上的突起之間排齊成列。
19.一種制作導(dǎo)電片材料的方法，其特征在于，包含下列步驟A.提供第一承載板，在其上形成有第一組平行的凹溝；B.把粘接體與導(dǎo)電鐵磁顆粒的彌散物涂入所述的凹溝內(nèi)；C.提供第二承載板，在其上形成有第二組平行的凹溝，把所述第二承載板內(nèi)的第二組凹溝設(shè)置成與所述第一組凹溝相交；D.施加足以使鐵磁顆粒排齊成磁柱的磁場，每個柱形成在所述第一和第二組凹溝的格點上。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，進一步包括把粘接體和鐵磁顆粒的彌散物涂入在所述的第二組凹溝內(nèi)。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，進一步包括在所述第一和第二組凹溝之間提供第二粘接體層。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述粘接體被固化形成粘合層。
23.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述粘接體被固化成合成橡膠層。
24.一種制作導(dǎo)電片材料的方法，其特征在于，包含下列步驟A.提供第一承載板，在其上形成有第一組連續(xù)的凹槽；B.在所述凹槽內(nèi)把導(dǎo)電鐵磁性顆粒的彌散物配入粘結(jié)體；C.提供第二軟性承載板，在其上形成有第二組連續(xù)的凹槽，并把所述第二承載板放置在所述鐵磁性顆粒的彌散物上；D.施加足以使磁性顆粒排齊成磁柱的磁場，每個磁柱從所述第一面內(nèi)的凹槽伸向所述第二面內(nèi)的凹槽。
全文摘要
本發(fā)明提供一種導(dǎo)電片材料(10)，它包含排齊成列在導(dǎo)電片材料(10)的諸水平面之間形成連續(xù)柱(19)的導(dǎo)電顆粒柱。顆粒柱(19)為此設(shè)計，使片在厚度上導(dǎo)電，但在橫向上則電絕緣。本發(fā)明還提供可用以制作這樣一種導(dǎo)電片材料(10)的方法。本發(fā)明還能以精確的有規(guī)則的陣列在非常精細(xì)的間距上提供導(dǎo)電的路徑。
文檔編號H01R4/04GK1139499SQ94194678
公開日1997年1月1日 申請日期1994年11月15日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月30日
發(fā)明者戴維.C.科斯肯馬克, 克萊德.D.卡爾霍恩 申請人:美國3M公司