專利名稱：導(dǎo)電性彈性體互聯(lián)器的制作方法
該專利申請(qǐng)是1996年10月28日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No.08/736,830、1994年8月23日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No.08/294,370和1994年12月2日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No.08/348,574的部分繼續(xù)申請(qǐng)。
本發(fā)明一般性地涉及導(dǎo)電性裝置，尤其涉及導(dǎo)電性彈性體和制造它們的方法。
集成電路的發(fā)展已被迫減少集成電路插件的尺寸，同時(shí)增加了集成電路和布置該電路的電路板之間電互聯(lián)所需要的電接頭的數(shù)目。隨著每個(gè)集成電路的電接頭數(shù)目的增加，電接頭在尺寸上變得更小、間距更緊密，從而增加了在電路板上布置集成電路的難度。
克服這一困難的一種方法是被迫使用位于集成電路插件的底表面上的電觸頭代替位于集成電路插件周圍的電接頭，從而形成無(wú)接頭的集成電路插件。這些電觸頭典型地具有按柵條排列圖案間隔的小隆凸或“球”的形狀。具有這些底表面電觸頭的集成電路插件被放置在內(nèi)裝集成電路插件的一種無(wú)接頭的集成電路插槽或裝配裝置(mounting device)內(nèi)。裝配裝置具有以柵條排列圖案間隔的適配電觸頭，后者與集成電路插件上的電觸頭對(duì)齊排列，從而在集成電路插件和其上設(shè)有裝配裝置的電路板之間提供電連續(xù)性。
無(wú)接頭集成電路插件遇到的一個(gè)問(wèn)題是無(wú)接頭集成電路插件的電觸頭和裝配裝置的適配電觸頭將會(huì)氧化，導(dǎo)致接觸電阻的增加并因此而降低集成電路插件的電觸頭和裝配裝置的適配電觸頭之間的導(dǎo)電性。用于將無(wú)接頭的集成電路插件放入裝配裝置內(nèi)的插入外力一般將除去一些氧化物，從而提供改進(jìn)的電接觸。然而，無(wú)接頭的集成電路插件一般不會(huì)以一種有助于除去電觸頭上的氧化物的方式被插入裝配裝置中，并且，由于無(wú)接頭的集成電路插件不直接焊接在裝配裝置上，氧化物在電觸頭上的積聚能夠?qū)е虏畹碾娊佑|。
使用無(wú)接頭集成電路插件的另一問(wèn)題是裝配裝置的電觸頭一般與直接焊接到電路板上的電接頭實(shí)現(xiàn)電連接。如果需要更換或除去裝配裝置，則必須脫焊。作為該工業(yè)技術(shù)中的常識(shí)，反復(fù)焊接和脫焊一般會(huì)降低線路板的質(zhì)量，通常會(huì)嚴(yán)重到必須更換的程度。因此，無(wú)焊接的電連接方案是人們所希望的。
在電子或電氣裝置和電路的制造中，通常由例如印刷電路板的制造中所采用的化學(xué)刻蝕和照相平板印刷技術(shù)和由電鍍技術(shù)來(lái)提供導(dǎo)電通路和接觸區(qū)域，借助于這些技術(shù)在例如電路板、電氣裝置等的電觸頭或接觸區(qū)域上提供一個(gè)或多個(gè)金屬層。該制造技術(shù)是眾所周知的并廣泛采用。然而，它們需要多個(gè)工藝步驟和特殊的制造設(shè)備，這將增加制造方法和所制備產(chǎn)品的成本和復(fù)雜性。因此，比較簡(jiǎn)單的技術(shù)的發(fā)現(xiàn)是人們所希望的。
本發(fā)明設(shè)計(jì)幾種類型的導(dǎo)電性彈性體和制備它們的方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明是以一種分層組合體來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該組合體包括具有外表面的基板，其中該基板是由非導(dǎo)電性彈性體材料所形成的；接枝在該基板的外表面上的第一層，其中第一層是用非導(dǎo)電性彈性材料形成的；接枝在第一層的外表面上的第二層，其中該第二層是用其中散布了一些導(dǎo)電性薄片的非導(dǎo)電性彈性材料形成的。第二層能夠進(jìn)一步用散布在非導(dǎo)電性彈性材料中的一些圓形或鋸齒形的導(dǎo)電性顆粒形成的，使得沿著第二層的外表面上存在一些導(dǎo)電性顆粒。此外，一些圓形或鋸齒形的導(dǎo)電性顆粒被包埋在第二層的外表面中。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明是作為彈性導(dǎo)電互聯(lián)(interconnect)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它具有拉長(zhǎng)的形狀并且是用具有被散布在其中的一些導(dǎo)電性薄片和一些導(dǎo)電性粉狀顆粒的非導(dǎo)電性彈性材料形成的。彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件能夠進(jìn)一步用一些散布在非導(dǎo)電性彈性材料中的圓形或鋸齒形的導(dǎo)電性顆粒形成，使得沿著該彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件的外表面上存在一些導(dǎo)電性顆粒。
在再一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明是作為包括非導(dǎo)電性基板的電互聯(lián)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該基板具有多個(gè)相對(duì)的表面，以及其中所形成的穿過(guò)這些相對(duì)表面的多個(gè)孔；和位于該多個(gè)孔內(nèi)的對(duì)應(yīng)數(shù)目的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件，其中各彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件穿過(guò)基板的各相對(duì)表面，其中，各彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件是用具有一些導(dǎo)電性薄片和一些散布在其中的導(dǎo)電性粉末狀顆粒的非導(dǎo)電性彈性材料形成的。
本發(fā)明包括制造上述產(chǎn)品實(shí)施方案的方法，由于一些新的制造工藝，使得該方法本身是獨(dú)特的。
通過(guò)前面的敘述，應(yīng)該十分清楚本發(fā)明如何克服了上述現(xiàn)有技術(shù)裝置的缺點(diǎn)。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供導(dǎo)電性彈性體和制造它們的方法。
本發(fā)明的以上主要目的，以及其它目的，特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)描述后變得十分清楚。
為了有利于更充分理解本發(fā)明，現(xiàn)請(qǐng)參見(jiàn)附圖。這些附圖不應(yīng)認(rèn)為限制了本發(fā)明，而僅僅是舉例而已。


圖1是具有本發(fā)明的彈性導(dǎo)電層的分層組合體的截面視圖。
圖2是具有本發(fā)明的彈性導(dǎo)電層的電話或計(jì)算器數(shù)字按鍵鍵盤(pán)的截面視圖。
圖3是具有本發(fā)明的彈性導(dǎo)電層和壓陷(indenting)顆粒的分層組合體的截面視圖。
圖4是具有本發(fā)明的彈性導(dǎo)電層和刺入(piercing)顆粒的分層組合體的截面視圖。
圖5是具有本發(fā)明的帶有壓陷顆粒的彈性導(dǎo)電層的分層組合體的截面視圖。
圖6是具有本發(fā)明的帶有刺入顆粒的彈性導(dǎo)電層的分層組合體的截面視圖。
圖7是具有本發(fā)明的彈性導(dǎo)電層的按鈕開(kāi)關(guān)的截面視圖。
圖8是具有本發(fā)明的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件的互聯(lián)裝置的截面視圖。
圖9是圖8中所示的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件的截面視圖。
圖10是用于形成本發(fā)明的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件的注射裝置的截面視圖。
圖11是具有本發(fā)明的導(dǎo)電性壓陷顆粒的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件的截面視圖。
圖12是具有本發(fā)明的導(dǎo)電性刺入顆粒的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件的截面視圖。
圖13是對(duì)稱形的互聯(lián)元件的透視圖。
圖14是包括圖13的互聯(lián)元件的第一基板的側(cè)截面視圖。
圖15是圖14的基板和互聯(lián)元件的透視圖。
圖16是非對(duì)稱形的互聯(lián)元件的透視圖。
圖17是圖16的非對(duì)稱互聯(lián)元件的截面?zhèn)纫晥D。
圖18是圖16的基板和互聯(lián)元件的截面?zhèn)纫晥D。
以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
參見(jiàn)圖1，顯示了分層組合體10的截面視圖，該組合體包括彈性基板12，彈性底涂層14和彈性導(dǎo)電層16。彈性基板12可由眾多彈性材料中的一種制造，例如硅橡膠或氟硅橡膠。彈性底涂層14也可由眾多材料中的一種制造，例如硅橡膠或氟硅橡膠。彈性導(dǎo)電層16包括彈性材料18和一些導(dǎo)電性薄片20的混合物。彈性材料18可進(jìn)一步由眾多彈性材料中的一種制造，如硅橡膠或氟硅橡膠。導(dǎo)電性薄片20可由眾多不同類型的導(dǎo)電性或半導(dǎo)電性材料如銀、鎳或碳制造。作為選擇，該導(dǎo)電性薄片20可由眾多不同類型的導(dǎo)電性、半導(dǎo)電性或者涂有或在其中散布了其它導(dǎo)電性或半導(dǎo)電性材料如銀、鎳或碳的絕緣性材料制造。導(dǎo)電性薄片的尺寸將隨所需要的導(dǎo)電性來(lái)變化。
分層組合體10可由熱接枝方法制造，該方法典型通過(guò)提供全固化狀態(tài)的彈性基板12來(lái)開(kāi)始。彈性底涂層14然后通過(guò)噴涂或任何其它已知方式被沉積在彈性基板12上。彈性導(dǎo)電層16然后也通過(guò)噴涂或任何其它已知方式被沉積在彈性底涂層14上。然后，將整個(gè)分層結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱循環(huán)，據(jù)此使彈性底涂層14充分固化和接枝在彈性基板12上，并且，彈性導(dǎo)電層16充分固化并接枝在彈性底涂層14上。在這一熱接枝方法中，彈性底涂層14中的聚合物鏈將接枝到彈性基板12的聚合物鏈上，從而形成強(qiáng)鍵。同樣，彈性導(dǎo)電層16中的聚合物鏈接枝到彈性底涂層14中的聚合物鏈中以形成強(qiáng)鍵。這一熱接枝方法不需要刻蝕或另外預(yù)處理彈性基板12的表面。
一般對(duì)彈性基板12的厚度沒(méi)有限制。彈性底涂層14和彈性導(dǎo)電層16兩者加在一起的典型厚度是0.5-10密耳。一般來(lái)說(shuō)，彈性導(dǎo)電層16是彈性底涂層14厚度的兩倍。所有彈性材料的硬度測(cè)驗(yàn)值是肖氏A刻度上的40-80。在通過(guò)將彈性導(dǎo)電層16的表面與印刷電路板上的Sn/Pb跡線(trace)加壓式匹配所進(jìn)行的測(cè)量過(guò)程中，具有所有上述特性的彈性導(dǎo)電層16的電阻被測(cè)得在20-30mohn范圍內(nèi)。
懸浮在彈性導(dǎo)電層16的彈性材料18內(nèi)的導(dǎo)電性薄片20提供了低電阻率，甚至當(dāng)彈性導(dǎo)電層16通過(guò)膨脹或壓縮而變形時(shí)，因?yàn)閷?dǎo)電性薄片20的表面積足夠的大，以使得在發(fā)生變形時(shí)在相鄰導(dǎo)電性薄片20之間實(shí)現(xiàn)電接觸。例如，在彈性導(dǎo)電層16的長(zhǎng)度方向膨脹過(guò)程中，彈性導(dǎo)電層16的長(zhǎng)度增大，同時(shí)彈性導(dǎo)電層16的厚度下降。厚度的下降使相鄰的導(dǎo)電性薄片20靠近在一起，從而使相鄰導(dǎo)電性薄片20的較大表面區(qū)域變得相互之間物理接觸并因而電接觸的可能性增加。長(zhǎng)度的增加導(dǎo)致導(dǎo)電性薄片20的側(cè)部運(yùn)動(dòng)，從而引起相鄰導(dǎo)電性薄片20的較大表面區(qū)域相互摩擦或刮擦，從而保持相鄰導(dǎo)電性薄片20之間物理接觸以及進(jìn)而的電接觸。
其中使用分層組合體10的一個(gè)具體應(yīng)用實(shí)例是必須通過(guò)按壓數(shù)字按鍵鍵盤(pán)上的鍵進(jìn)行電連通的電話或計(jì)算器數(shù)字按鍵鍵盤(pán)。如果該數(shù)字按鍵鍵盤(pán)是由彈性材料如硅橡膠或氟硅橡膠構(gòu)成，則彈性導(dǎo)電層將根據(jù)以上所述方法被接枝到該彈性材料的表面上。因此，當(dāng)數(shù)字按鍵鍵盤(pán)的鍵被壓靠在適配導(dǎo)電性裝置如印刷電路板上的導(dǎo)電性跡線上時(shí)，在彈性導(dǎo)電層和導(dǎo)電性跡線之間將實(shí)現(xiàn)電連通。
參見(jiàn)圖2，顯示了包括已在其中形成了按鍵104的彈性覆蓋片102的電話或計(jì)算器數(shù)字按鍵鍵盤(pán)100的截面視圖。在覆蓋片102的下側(cè)，在每一按鍵104的下方，彈性底涂層106被接枝到彈性覆蓋片102上，而彈性導(dǎo)電層108被接枝到彈性底涂層106上。
印刷電路板110位于整個(gè)覆蓋片102的下面，在按鍵104下方在印刷電路板110上形成導(dǎo)電跡線112。因此，當(dāng)由例如的手指114對(duì)彈性覆蓋片102的按鍵104中的一個(gè)施加外力F時(shí)，彈性導(dǎo)電層108將與對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電性跡線112中的一根實(shí)現(xiàn)電接觸。
參見(jiàn)圖3，顯示了與圖1中描述的分層組合體10類似的一種分層組合體30的截面視圖，但是有導(dǎo)電性壓陷顆粒32被嵌入彈性導(dǎo)電層16的表面內(nèi)。在熱循環(huán)之前，在彈性導(dǎo)電層16的表面施加導(dǎo)電性壓陷顆粒32，使得顆粒32在導(dǎo)電層16完全固化時(shí)被固定在彈性導(dǎo)電層16內(nèi)。導(dǎo)電性壓陷顆粒32的壓陷性質(zhì)提供了這樣一種方式，由該方式使已經(jīng)在用于與彈性導(dǎo)電層16適配的導(dǎo)電性表面上形成的絕緣性氧化物被推向旁邊，從而在導(dǎo)電性表面和彈性導(dǎo)電層16之間形成了改進(jìn)的電連接。應(yīng)該指出的是，導(dǎo)電性壓陷顆粒32會(huì)將在適配用的導(dǎo)電性表面上存在的其它污染物如纖維和粒狀物推向旁邊。
導(dǎo)電性壓陷顆粒32可由眾多不同類型的導(dǎo)電性或半導(dǎo)電性材料如銀、鎳或碳制成。此外，導(dǎo)電性壓陷顆粒32可由眾多不同類型的導(dǎo)電性、半導(dǎo)電性或涂有或在其中散布了其它導(dǎo)電性或半導(dǎo)電性材料如銀、鎳或碳的絕緣性材料制造。導(dǎo)電性壓陷顆粒32典型地具有50μm的平均粒度。
參見(jiàn)圖4，顯示了與圖1中所述分層組合體10類似的分層組合體40的截面視圖，但有導(dǎo)電性刺入顆粒42被嵌入彈性導(dǎo)電層16的表面內(nèi)。在熱循環(huán)之前，在彈性導(dǎo)電層16的表面施加導(dǎo)電性刺入顆粒42，使得顆粒42在導(dǎo)電層16完全固化時(shí)被固定在彈性導(dǎo)電層16內(nèi)。導(dǎo)電性刺入顆粒42的刺入性質(zhì)提供了一種方式，由該方式使已經(jīng)在用于與彈性導(dǎo)電層16適配的導(dǎo)電性表面上形成的絕緣性氧化物被刺入，從而在導(dǎo)電性表面和彈性導(dǎo)電層16之間形成了改進(jìn)的電連接。應(yīng)該指出的是，導(dǎo)電性刺入顆粒42會(huì)將刺穿在適配導(dǎo)電性表面上存在的其它污染物如纖維和粒狀物。
與導(dǎo)電性壓陷顆粒32類似，導(dǎo)電性刺入顆粒42可由眾多類型的導(dǎo)電性或半導(dǎo)電性材料如銀、鎳或碳制成。此外，導(dǎo)電性刺入顆粒42可由眾多不同類型的導(dǎo)電性、半導(dǎo)電性或涂有或在其中散布有其它導(dǎo)電性或半導(dǎo)電性材料如銀、鎳或碳的絕緣性材料制造。導(dǎo)電性刺入顆粒42典型地具有40μm的平均粒度。
參見(jiàn)圖5，顯示了與圖1所述分層組合體10類似的分層組合體50的截面視圖，但是帶有彈性導(dǎo)電層52，后者包括彈性材料18、一些導(dǎo)電性薄片20和一些導(dǎo)電性壓陷顆粒32的混合物。在該分層組合體50的制造中，導(dǎo)電性壓陷顆粒32與彈性材料18和導(dǎo)電性薄片20一起被沉積在彈性底涂層14上。導(dǎo)電性壓陷顆粒32在彈性導(dǎo)電層52中的分布被顯示接近彈性導(dǎo)電層52的表面，因?yàn)樵谑┘訌椥詫?dǎo)電層52的過(guò)程中導(dǎo)電性壓陷顆粒32比導(dǎo)電性薄片20更可能使彈性底涂層14反彈。當(dāng)然，從它們的功能(例如，將在適配導(dǎo)電性表面上的氧化物推向旁邊)來(lái)說(shuō)，導(dǎo)電性壓陷顆粒32的這一設(shè)置是優(yōu)選的。在彈性導(dǎo)電層52中導(dǎo)電性壓陷顆粒32的量典型地僅僅需要5％標(biāo)稱重量來(lái)確保它們的適當(dāng)功能。
參見(jiàn)圖6，顯示了與圖1所述分層組合體類似的分層組合體60的截面視圖，但帶有彈性導(dǎo)電層62，后者包括彈性材料18、一些導(dǎo)電性薄片20和一些導(dǎo)電性刺入顆粒42的混合物。在該分層組合體60的制造中，導(dǎo)電性刺入顆粒42與彈性材料18和導(dǎo)電性薄片20一起被沉積在彈性底涂層14上。導(dǎo)電性刺入顆粒42在彈性導(dǎo)電層62中的分布被顯示接近彈性導(dǎo)電層62的表面，因?yàn)樵谑┘訌椥詫?dǎo)電層62的過(guò)程中，導(dǎo)電性刺入顆粒42比導(dǎo)電性薄片20更可能使彈性底涂層14反彈。當(dāng)然，從它們的功能(例如，刺穿在適配導(dǎo)電性表面上的氧化物)來(lái)說(shuō)，導(dǎo)電性刺入顆粒42的這一設(shè)置是優(yōu)選的。在彈性導(dǎo)電層62中導(dǎo)電性刺入顆粒42的量典型地僅僅需要5％標(biāo)稱重量來(lái)確保它們的適當(dāng)功能。
在此時(shí)應(yīng)該指出的是，在所有上述分層組合體10、30、40、50和60中的彈性基板12可用僅具撓性的材料代替，例如熱塑性聚酰亞胺(由商品名CaptonTM已知)或聚酰胺(由商品名NylonTM已知)。在彈性導(dǎo)電層16接枝到彈性底涂層14上的同時(shí)，彈性底涂層14應(yīng)該以上面所述的方式被接枝到該撓性基板上。
使用與上述分層組合體10、30、40、50和60中任一個(gè)類似的分層組合體、但具有撓性基板的一個(gè)具體應(yīng)用實(shí)例是按鈕式開(kāi)關(guān)，其中必須通過(guò)按壓開(kāi)關(guān)的按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)電連接。如果該開(kāi)關(guān)的按鈕是用撓性材料如聚酰亞胺或聚酰胺熱塑性材料構(gòu)造，則彈性導(dǎo)電層將根據(jù)以上所述方法被接枝到彈性材料的表面上。因此，當(dāng)該開(kāi)關(guān)的按鈕被壓靠在適配導(dǎo)電性裝置(如金屬觸頭)上時(shí)，將在彈性導(dǎo)電層和金屬觸頭之間實(shí)現(xiàn)電連接。
參見(jiàn)圖7，顯示了按鈕開(kāi)關(guān)200的截面視圖，它包括裝有復(fù)進(jìn)簧(recoilspring)204和按鈕傳動(dòng)器(button actuator)206的殼體202。殼體202為金屬觸頭208進(jìn)入其內(nèi)部提供通路。
按鈕傳動(dòng)器206由撓性熱塑性材料如聚酰亞胺或聚酰胺制成。彈性底涂層210被接枝到按鈕傳動(dòng)器206的底部接觸表面上，而彈性導(dǎo)電層212被接枝到彈性底涂層210上。當(dāng)對(duì)按鈕傳動(dòng)器206施加外力F時(shí)，彈性導(dǎo)電層212與金屬觸頭208實(shí)現(xiàn)電連接，從而關(guān)閉開(kāi)關(guān)200。
在此時(shí)應(yīng)該指出的是，以上所述的分層組合體10、30、40、50和60中任何一種可與圖2的電話或計(jì)算器數(shù)字按鍵鍵盤(pán)100或圖7的按鈕開(kāi)關(guān)一起使用，或與任何數(shù)量的可使用該彈性導(dǎo)電層的任何裝置一起使用。
也應(yīng)該指出的是，在所有上述分層組合體10、30、40、50和60中使用的彈性導(dǎo)電層16、52、62、108和212可用于屏蔽電和磁場(chǎng)，或?yàn)榻拥啬康募爸T如此類提供導(dǎo)電性平面。尤其是，在上述彈性導(dǎo)電層16、52、62、108和212中，導(dǎo)電性薄片20的密度和分組應(yīng)該是這樣的，以便提供一種極高效率的屏蔽或接地層。上述彈性導(dǎo)電層16、52、62、108和212也可用來(lái)通過(guò)簡(jiǎn)單地加壓使彈性導(dǎo)電層16、52、62、108和212壓靠在導(dǎo)電性跡線上而與印刷電路板上的導(dǎo)電性跡線形成電連通。
參見(jiàn)圖8，顯示了包括絕緣基板72的互聯(lián)裝置70的截面視圖，該基板具有一排在其中形成的開(kāi)孔78。彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件74位于各開(kāi)孔78內(nèi)。該互聯(lián)裝置70例如可用于在無(wú)接頭的集成電路插件上的電觸頭與印刷電路板上的電觸頭之間提供電連通。該電觸頭可以是球形或各種接觸面柵條陣列(land grid array)。
參見(jiàn)圖9，顯示了一個(gè)彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件74的截面視圖。彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件74包括彈性材料18，一些導(dǎo)電性薄片20和一些導(dǎo)電性粉末狀顆粒76的混合物。導(dǎo)電性粉末顆粒76可由眾多不同類型的導(dǎo)電性或半導(dǎo)電性材料如銀、鎳或碳制成。導(dǎo)電性粉末顆粒76的尺寸可隨所需要的導(dǎo)電率水平來(lái)變化。
導(dǎo)電性粉末顆粒76在導(dǎo)電性薄片20之間提供導(dǎo)電橋，從而提高彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件74的導(dǎo)電率。必須加入到彈性材料18和導(dǎo)電性薄片20的混合物中以獲得該導(dǎo)電率的提高效果的導(dǎo)電性粉末顆粒76的量將隨所需要的導(dǎo)電率水平來(lái)變化。
參見(jiàn)圖10，顯示了用于在絕緣基板72的開(kāi)孔78內(nèi)形成彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件74的注射裝置80的截面視圖。裝置80包括其中已形成注射通路84的上模具瓣82，和下模具瓣86。彈性材料18、導(dǎo)電性薄片20和導(dǎo)電性粉末顆粒76的混合物向下流經(jīng)通路84并填充在上模具瓣82和下模具瓣86之間形成的空腔和在絕緣基板72上的開(kāi)孔78?；旌衔镒畛醣患訜?，但隨后冷卻從而使之固化。冷卻導(dǎo)致混合物膨脹，從而使彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件74牢固地處在開(kāi)孔78內(nèi)。應(yīng)該指出的是，在互聯(lián)元件的區(qū)域內(nèi)上82和下86模瓣的形狀將根據(jù)互聯(lián)元件(例如互聯(lián)接觸面柵條陣列觸頭或互聯(lián)球形陣列觸頭)的具體應(yīng)用來(lái)變化。
參見(jiàn)圖11，顯示了與圖9中所示彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件74類似的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件90的截面視圖，但是有一些導(dǎo)電性壓陷顆粒32被加入到彈性材料18、導(dǎo)電性薄片20和導(dǎo)電性粉末顆粒76的混合物中。與以上圖5中所述的彈性導(dǎo)電層52類似，在彈性導(dǎo)電互聯(lián)元件90中導(dǎo)電性壓陷顆粒32的量典型地僅僅是5％標(biāo)稱重量，以確保它們的適當(dāng)功能。應(yīng)該指出的是，在元件形成之后、但在完全固化之前，導(dǎo)電性壓陷顆粒32可以只添加到彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件的表面上。
參見(jiàn)圖12，顯示了與圖9中所示的彈性導(dǎo)電互聯(lián)元件74類似的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件110的截面視圖，但是有一些導(dǎo)電性刺入顆粒42被加入到彈性材料18、導(dǎo)電性薄片20和導(dǎo)電性粉末顆粒76的混合物中。與以上圖6中所述的彈性導(dǎo)電層62類似，在彈性導(dǎo)電互聯(lián)元件90中導(dǎo)電性刺入顆粒42的量典型地僅僅是5％標(biāo)稱重量，以確保它們的適當(dāng)功能。應(yīng)該指出的是，在元件形成之后、但在完全固化之前，導(dǎo)電性刺入顆粒42可以只添加到彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件的表面上。
彈性導(dǎo)電互聯(lián)元件能夠以各種形狀或構(gòu)型制成，以適合具體的互聯(lián)需要。一種類型的互聯(lián)元件示于圖13中，它是具有減小截面的中心區(qū)域178的一種對(duì)稱形狀的元件170，并適合保持在圖14和15中所示基板的開(kāi)孔內(nèi)。元件的每一端向外逐漸變細(xì)成扁平的接觸表面區(qū)域174。表面區(qū)域通過(guò)中間的傾斜部分180結(jié)合于相關(guān)元件的壁上。該元件含有如上所述的導(dǎo)電性薄片和導(dǎo)電性粉末顆粒以便在元件的各相對(duì)接觸表面之間提供導(dǎo)電互聯(lián)。這些元件典型地按圖15中所示以一陣列被排列在基板上，以便容納相關(guān)裝置或電路板的接觸區(qū)域的類似陣列。具有扁平接觸表面的這類互聯(lián)器通常用于接觸接觸面柵條陣列。
根據(jù)本發(fā)明的另一類互聯(lián)元件示于圖16至18中。在該類型中，上端190具有逐漸變細(xì)的側(cè)面，其終止于錐形凹進(jìn)接觸區(qū)域191。其它端192在截面上小于上端并在扁平的近圓形的表面區(qū)域194中終止。中心區(qū)域提供了凹槽196以便于停留在基板的相關(guān)開(kāi)孔內(nèi)，如圖18中所示。在該實(shí)例中，凹進(jìn)的錐形接觸區(qū)域191經(jīng)調(diào)整來(lái)適配球形柵條陣列的球形觸頭，而底部平面接觸區(qū)域194被調(diào)整來(lái)接觸相關(guān)電路板或裝置的接觸面柵條陣列或其它平面接觸區(qū)域。
在以上所述的任何實(shí)施方案中，互聯(lián)元件能夠單獨(dú)模塑加工或另外形成，并插入到基板的各個(gè)開(kāi)孔內(nèi)?；蛘?，互聯(lián)元件能夠與基板一起整體模塑或另外形成，如以上所述。
導(dǎo)電性涂層能夠提供在互聯(lián)元件的接觸表面上。導(dǎo)電性材料能夠與用于形成互聯(lián)元件的材料相同或類似。該涂層可用于改進(jìn)特殊材料的電接觸性能。導(dǎo)電性涂層具有比互聯(lián)元件本身高的導(dǎo)電性顆粒百分?jǐn)?shù)以提供更高的導(dǎo)電率來(lái)匹配觸頭，如錫鉛觸頭。導(dǎo)電性涂層能夠由絲網(wǎng)印刷或任何其它方便的技術(shù)來(lái)提供。作為實(shí)例，基本上與互聯(lián)元件的材料相同的未固化導(dǎo)電性聚合物材料能夠絲網(wǎng)印刷在接觸區(qū)域中，然后在烘箱中固化。
本發(fā)明在范圍上并不限于由這里所述的特定實(shí)施方案。事實(shí)上，除了以上所述的技術(shù)方案外，本技術(shù)領(lǐng)域中熟練人員將會(huì)從前面的敘述和附圖更清楚地了解本發(fā)明的各種改進(jìn)。因此，這些改進(jìn)是包括在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.在第一表面和第二表面之間提供電連接的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件，該彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件包括有一些導(dǎo)電性薄片和一些導(dǎo)電性粉末狀顆粒散布于其中的非導(dǎo)電性彈性材料的主體；在該主體一端上的第一接觸區(qū)域；和在該主體另一端上的第二接觸區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所定義的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件，其中，所述的導(dǎo)電性薄片是用固體導(dǎo)電性材料制成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所定義的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件，其中，所述的導(dǎo)電性薄片是用涂有導(dǎo)電材料的半導(dǎo)電性材料形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所定義的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件，其中，所述的導(dǎo)電性薄片是用涂有導(dǎo)電材料的非導(dǎo)電性材料形成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所定義的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件，其中，所述的導(dǎo)電性粉末狀顆粒是由固體導(dǎo)電材料制成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所定義的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件，其中，彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件進(jìn)一步由散布于所述的非導(dǎo)電性彈性材料中的一些導(dǎo)電性顆粒所形成，使得沿著所述彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件的外表面存在一些所述的導(dǎo)電性顆粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所定義的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件，其中，所述的導(dǎo)電性顆粒具有圓形外表面，從而使已經(jīng)在適配導(dǎo)電性表面上形成的氧化物或其它污染物推向旁邊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所定義的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件，其中，所述的圓形導(dǎo)電性顆粒典型地具有50μm的平均粒度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所定義的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件，其中，所述的導(dǎo)電性顆粒具有鋸齒形的外表面，從而穿透可能在適配導(dǎo)電性表面上形成的氧化物或其它污染物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所定義的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件，其中，所述的鋸齒形的導(dǎo)電性顆粒典型地具有40μm的平均粒度。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所定義的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件，其中，所述的導(dǎo)電性顆粒是用固體導(dǎo)電性材料形成的。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所定義的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件，其中，所述的導(dǎo)電性顆粒是用涂有導(dǎo)電材料的半導(dǎo)電性材料形成的。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所定義的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件，其中，所述的導(dǎo)電性顆粒是用涂有導(dǎo)電材料的非導(dǎo)電材料形成的。
14.電互聯(lián)裝置，包括具有各自相對(duì)表面的非導(dǎo)電材料的基板，和數(shù)個(gè)在其內(nèi)形成的、穿透所述的各自相對(duì)表面的穿孔；和對(duì)應(yīng)的數(shù)個(gè)彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件，各個(gè)元件位于各自穿孔內(nèi)，并延伸在該基板的各自相對(duì)表面之間；每一個(gè)所述的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件是由非導(dǎo)電性彈性材料形成的，該非導(dǎo)電性彈性材料具有散布在其中的一些導(dǎo)電性薄片和一些導(dǎo)電性粉末狀顆粒；每一個(gè)元件在各自端上具有第一接觸區(qū)域和第二接觸區(qū)域。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所定義的電互聯(lián)裝置，其中，所述的基板是由非導(dǎo)電性硬質(zhì)材料形成的。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所定義的電互聯(lián)裝置，其中，所述的基板是由非導(dǎo)電性撓性材料形成的。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所定義的電互聯(lián)裝置，其中，所述的基板是由非導(dǎo)電性彈性材料形成的。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所定義的電互聯(lián)裝置，其中，所述的導(dǎo)電性薄片是用固體導(dǎo)電性材料制成的。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所定義的電互聯(lián)裝置，其中，所述的導(dǎo)電性薄片是用涂有導(dǎo)電材料的半導(dǎo)電性材料形成的。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所定義的電互聯(lián)裝置，其中，所述的導(dǎo)電性薄片是用涂有導(dǎo)電材料的非導(dǎo)電性材料形成的。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所定義的電互聯(lián)裝置，其中，所述的導(dǎo)電性粉末狀顆粒是由固體導(dǎo)電材料形成的。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所定義的電互聯(lián)裝置，其中，各個(gè)所述的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件進(jìn)一步由散布于所述的非導(dǎo)電性彈性材料中的一些導(dǎo)電性顆粒形成的，使得沿著各個(gè)所述的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件的外表面存在一些所述的導(dǎo)電性顆粒。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所定義的電互聯(lián)裝置，其中，所述的該導(dǎo)電性顆粒具有圓形外表面，從而使已經(jīng)在適配導(dǎo)電性表面上形成的氧化物或其它污染物推向旁邊。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所定義的電互聯(lián)裝置，其中，所述的圓形導(dǎo)電性顆粒典型地具有50μm的平均粒度。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所定義的電互聯(lián)裝置，其中，所述的導(dǎo)電性顆粒具有鋸齒形的外表面，使之穿透可能在適配用導(dǎo)電性表面上形成的氧化物或其它污染物。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所定義的電互聯(lián)裝置，其中，所述的鋸齒形的導(dǎo)電性顆粒典型地具有40μm的平均粒度。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所定義的電互聯(lián)裝置，其中，所述的導(dǎo)電性顆粒是用固體導(dǎo)電性材料形成的。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所定義的電互聯(lián)裝置，其中，所述的導(dǎo)電性顆粒是用涂有導(dǎo)電材料的半導(dǎo)電性材料形成的。
29.根據(jù)權(quán)利要求22所定義的電互聯(lián)裝置，其中，所述的導(dǎo)電性顆粒是用涂有導(dǎo)電材料的非導(dǎo)電材料形成的。
30.根據(jù)權(quán)利要求14的電互聯(lián)裝置，其中，該彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件是在基板的各穿孔內(nèi)模塑而成的。
31.根據(jù)權(quán)利要求14的電互聯(lián)裝置，其中，在彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件的接觸表面上提供了導(dǎo)電性涂層。
全文摘要
電互聯(lián)器,它包括:具有各自相對(duì)表面和形成于其中的數(shù)個(gè)穿透各相對(duì)表面的穿孔的非導(dǎo)電性基板,和對(duì)應(yīng)的數(shù)個(gè)位于該數(shù)個(gè)穿孔內(nèi)的彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件;其中各彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件延伸在基板的各自相對(duì)表面之間。各個(gè)彈性導(dǎo)電性互聯(lián)元件是由其中散布有一些導(dǎo)電性薄片和一些導(dǎo)電性粉末狀顆粒的非導(dǎo)電性彈性材料所形成的?；ヂ?lián)元件是在基板中整體模塑或單獨(dú)形成并插入基板中。
文檔編號(hào)H01R13/658GK1259768SQ9912730
公開(kāi)日2000年7月12日 申請(qǐng)日期1999年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月29日
發(fā)明者戴維·R·克羅澤, 喬納森·W·古德溫, 亞瑟·G·米肖, 戴維·A·德多納托 申請(qǐng)人:托馬斯-貝茨國(guó)際公司