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一种软态电触点及其制备方法

文献发布时间:2023-06-19 18:58:26


一种软态电触点及其制备方法

技术领域

本发明属于导电材料领域,具体涉及一种金属和橡胶层状复合的电触点及其制备方法。

背景技术

橡胶原本是优良的绝缘体。将导电炭黑、碳纳米管、银粉或镀银粉末等导电颗粒或金属短纤维均匀分布在橡胶中,可得到具有良好导电性能的导电橡胶。但同常见金属导电材料相比,这样填充型的导电橡胶的体积电阻率和表面电阻率还是很大,导通较大电流的能力或电导率在某些场合显得不足够。

为了更进一步提高导电橡胶的导电性能,技术人员将制备了连续的金属材料和橡胶的复合物,作为传统的导电橡胶的替代品。例如,中国专利申请号200680015484.0“导电接触部及其制造方法”和美国专利号7964810“Electrically conducting contact andmethod for production thereof”公开了由至少部分地被弹性体材料渗透的金属海绵制成的电触点(或称为导电粒)。美国专利8237071“Ultra-thin,electronically conductiveslice for button use”公开了一种用于按键的由橡胶和金属网组成的超薄导电粒。本申请人的中国申请号为201010609386.8的发明专利“一种导电橡胶及其应用”公开了橡胶与金属纤维烧结毡复合制得导电橡胶的方法。本申请人的中国专利申请号为201110193369.5的发明专利“麻面金属与橡胶复合导电粒”公开了金属面层具有凹坑和/或凸点的麻面金属与橡胶复合的导电粒。本申请人的中国专利申请号为201610798351.0的发明专利“一种多层多孔金属和高分子材料的复合片材”公开了一种两层或多层多孔金属和高分子材料的复合片材以及由这种复合片材制备的电触点。本申请人的中国专利申请号为201911322759.0的发明专利申请“一种提高橡胶和金属复合型电触点可靠性的方法”公开了通过蚀刻工艺部分蚀刻和橡胶复合的金属片内表面,使得金属片内表面有新鲜的部分表面,可确保金属片和橡胶的牢固结合,防止金属片脱离,以确保橡胶和金属复合型电触点的可靠性的方法。

众所周知,金属材料的硬度、杨氏模量和拉伸强度等物性通常远远高于橡胶,而橡胶具有低硬度、在较小力的作用下可发生较大的弹性变形的特点。由金属材料和橡胶经复合而形成层状复合物的整体刚度、杨氏模量和拉伸强度将是由金属主导的或主要由金属贡献的;层状复合物的整体刚度、杨氏模量和拉伸强度是远远高于橡胶的。

然而,在一些应用场合,人们希望金属和橡胶的层状复合物具有较低的整体硬度和杨氏模量,比如,降低金属和橡胶复合型电触点(或导电粒)的整体硬度或杨氏模量,就可能使电触点获得较好的抗尘性和抗油污性。本申请人的中国专利申请号为201210090165.3的发明专利“软态金属面与高分子材料复合导电粒”公开了维氏硬度不大于200软态金属片材或软态金属海绵和高分子材料来制备导电粒的方法,该方法是基于材料本身的硬度来制备抗尘性能好的导电粒,该导电粒即为一种电触点。但一方面,选用低硬度的金属材料本身是非常受限制的。一方面,常用金属导电材料的硬度即使再低,通常也远远高于橡胶的硬度,另一方面,金属-橡胶复合型电触点中选用金属导电材料的考虑是不能仅限于金属的硬度的,还必须考虑金属的电导率、化学稳定性、耐腐蚀性、耐磨损性和耐电弧烧蚀性等因素。这就是说,如果金属导电材料的电导率、化学稳定性、耐腐蚀性、耐磨损性和耐电弧烧蚀性等性能中如有一项性能不合格,即使其硬度低而使得抗尘性和抗油污性好,也是没有实用价值的。因此,如何进一步提高金属和橡胶复合型电触点的抗尘性能和抗油污性能,仍然是一个行业性的难题。

发明内容

发明目的:为了克服现有技术的不足,本发明公开一种一面有均匀分布的凸台、另一面有均匀分布的凹坑、且金属片材一面的凸台和其所对应的另一面的凹坑的轴心重合的金属片材,以及由这种金属片材和橡胶所制得的层状复合片材和由这种层状复合片材制得的电触点,以及它们的制备方法和应用。

技术方案:本发明提供一种软态电触点,所述软态电触点由金属片材和橡胶层状复合而成;所述软态电触点的总厚度为0.25~5.0mm,所述金属片材的总厚度为0.02~2.0mm;所述金属片材的一面有复数个凸台,而另一面有复数个凹坑,而且,该金属片材一面的凸台和另一面的凹坑一一对应,也就是说,所述金属片材一面的每一个凸台对应着金属片材另一面的一个凹坑,或者说,金属片材一面的每一个凹坑对应着金属片材另一面的一个凸台。更重要的是,该金属片材一面的凸台的轴心和其所对应的另一面的凹坑的轴心重合。

在所述金属片材中,凸台或凹坑的几何形状为圆柱、圆锥、圆台、棱柱、棱锥、棱台、球冠形、半椭球形、不规则的几何形状或这些几何形状的组合;所述凸台的高度或所述凹坑的深度是金属片材总厚度的5%~95%;所述凸台中的任何一个不凸出于金属片材;所述凹坑中的任何一个不贯穿于所述金属片材,或者说,所述金属片材是没有通孔的。所述金属片材是没有通孔的或没有穿孔的。所述凸台和凹坑的轴心均与金属片材的表面垂直,或者凸台和凹坑的轴心与金属片材表面的夹角小于等于15°,以避免一一对应的凸台和凹坑在金属片材上形成穿孔。

在所述任一轴心重合的凸台和凹坑的组合中,凹坑的体积小于凸台的体积,以保证任何一个凸台或凹坑不在金属片材中造成通孔。

顺便指出,轴心的一般定义是一个物体或一个三维图形绕着旋转或者可以设想着旋转的一根直线。该定义也适用于本发明。本发明中的凸台,可视为轴心定义中的物体,而凹坑则可视为轴心定义中三维图形。所述相对应的凸台和凹坑,指的是凸台和凹坑分别位于金属片材的两面,凸台和凹坑的轴心线垂直于金属片材的表面,且凸台和凹坑之间的间距是最短的,短得不能再短的,或者是几乎短得不能再短的。在本发明中,轴心和轴心线的意义完全相同,两者可相互等效替代。

作为一个优选的方案,所述金属片材的凸台的高度是一致的,且凸台均匀分布在金属片材的一个表面上;所述金属片材的凹坑深度是一致的,且凹坑均匀分布在金属片材的另一个表面上;凸台和凹坑的轴心垂直于所在的表面;所述金属片材的凸台或凹坑与所在表面平行的横截面外接圆直径为50μm~1.0mm、相邻凸台之间的或相邻凹坑之间的距离为25μm~1.0mm、所述金属片材中的凸台或凹坑垂直于金属片材表面的横截面为轴对称的或中心对称的圆形、椭圆型、长方形、菱形、等腰梯形或正多边形。

所述凸台和凹坑分别在金属片材两面均匀分布,有利于所述金属片材的质量稳定、一致。

因为所述金属片材是一个没有穿孔的金属片材,所以,当这种金属片材和橡胶进行模压复合成型或压延复合成型以制得层状复合片材时,不会发生橡胶从金属片材中穿过的现象,也就是说,层状复合片材不与橡胶结合的一面可保证全部是金属。因此,用此层状复合片材制备电触点时,就可避免橡胶溢到金属表面而造成电触点电阻增大的现象或绝缘现象。

所述金属片材凸台的轴心和其所对应的另一面的凹坑的轴心之间距离等于0,或者小于等于0.1mm,所述金属片材凸台的轴心和其所对应的另一面的凹坑的轴心之间的夹角等于0,或者小于等于15°。

所述金属片材一面的每一个凸台与金属片材另一面的一个凹坑相对应,且这一对相对应的凸台和凹坑的轴心重合。这种轴心重合最理想的状态是,这一对相对应的凸台和凹坑的轴心之间的距离等于0,以及这一对相对应的凸台和凹坑的轴心之间的夹角等于0。实际上,这种最理想的状态是很难达到的。在本发明中,只要一一对应的凸台和凹坑的轴心之间的距离小于等于凸台直径与凹坑直径之差的四分一,以及只要一一对应的凸台和凹坑的轴心之间的夹角小于等于15°,即认为一一对应的凸台和凹坑的轴心是重合的。从结构的角度,该距离越小越好,该夹角越小越好。优化地,该距离小于等于凸台直径与凹坑直径之差的八分一,该夹角小于等于5°;更优化地,该距离小于等于二十分之一,该夹角小于1°。但从包括经济、设备条件等因素考虑,该距离小于等于0.1mm、该夹角小于等于15°就可满足所述软态电触点的要求。但如果该距离大于等于凸台直径与凹坑直径之差的四分一,该夹角大于15°,就可能在一一对应的凸台和凹坑处产生穿孔。

所述金属片材是一单金属材质的金属层,或是由两种或两种以上的金属材质层状复合而成的双金属层片材或多金属层片材。

优选地,所述金属片材是镍含量大于95%的镍或镍合金、钴含量大于95%的钴或钴合金、铜或铜合金、不锈钢、有镍镀层的不锈钢、有银镀层的不锈钢,有金镀层的镍或镍合金、或有镍镀层和金镀层的不锈钢。优选不锈钢是因为不锈钢的硬度和弹性可在较大范围内选取。

所述金属片材的一面或两面,可以有一层或两层或多层金属镀层。或者,所述金属片材的凸台台面有一层或两层或多层金属镀层。通常在金属片材的一面或两面,或者金属片材的凸台台面,可以镀一层厚度不大于10μm的镍,或者先镀一层镍,再度一层厚度不大于2μm的金。

所述金属片材的维氏硬度可以大于等于140。由于金属片材具有较高的硬度,可使得金属片材具有较好的强度、耐磨损性,使得金属不易出现折痕。所述金属片材两面均匀分布的凸台或凹坑,使得金属片材的表观刚度大大降低,使得所制得的电触点具有良好的柔软性。

而作为另一种选择,所述金属片材的维氏硬度也可以小于等于110。金属片材本身的硬度低,再加上金属片材两面所分别具有的凸台结构和凹坑结构,使得金属片材的整体刚度更低、更易于发生弯曲等变形,从而使得由这种金属片材制得的电触点具有良好的抗尘性能和抗油污性能,并具有良好的电导通能力。

在本发明中,所述软态电触点是外接圆直径为1~10mm的、由所述金属片材和橡胶复合而成的层状复合物;所述层状复合物为圆形、椭圆型、长方形或正多边形;所述金属片材有凹坑的一面与橡胶粘合,或者所述金属片材有凸台的一面与橡胶粘合;所述金属片材和所述橡胶之间或有一厚度小于等于5μm的结合剂层或粘合增进剂层,所述橡胶是邵尔A硬度小于等于85的热固性橡胶、光固化弹性体、热塑性弹性体、涂料、油墨或胶黏剂;所述橡胶层的外表面或有多个横截面外接圆直径小于等于0.75mm、高度为0.05~1.0mm的圆柱形的、台柱型的、棱柱型的、半球状、波浪状的或锯齿状的凸起。

优选地,所述橡胶层由液体硅橡胶或固体硅橡胶经热固化或光固化而成。

本发明所公开的软态电触点是由所述金属片材和橡胶的层状复合片材经机械冲切或激光切割而制得的。

进一步地,上述电触点可以有金属镀层,即经化学镀而在所述软态电触点的金属层的外表面镀有一层或两层金属镀层,或者在所述软态电触点的金属层的外表面局部镀有一层或两层金属镀层;所述一层或两层的金属镀层由镍镀层和/或金镀层构成,其中镍镀层的厚度是0.1~10μm,金镀层的厚度是0.01~2.0μm。镀层的作用通常是为了提高电触点的电导通性能。

所述软态电触点应用于制备橡胶按键,所述软态电触点橡胶层的表面与橡胶按键经热硫化复合成型而成为密实的整体;所述软态电触点金属层的表面在按压力的作用下与印刷电路板的金手指、镀金触点开关(如双半月型镀金触点开关)接触而导通电路。

有益效果:本发明所公开的软态电触点具有以下优点:

(1).由于金属片材位于层状复合片材的一面,层状复合片材保留了金属片材的微硬度、导电性、耐磨损性和耐电弧烧蚀性等特性。

(2).在保留金属片材的微硬度的同时,金属片材的整体刚度或表观刚度可被大大调低,金属片材和橡胶的层状复合片材及电触点的整体刚度因此也可被大大调低,使得层状复合片材更为柔软,从而使得所制得的电触点抗尘性和抗油污性得到了提升,使得电触点具有更加优良的抗尘性和抗油污性。一方面,层状复合片材的金属片材上的凹坑可以容纳油污和灰尘小颗粒,另一方面,层状复合片材的柔软性进一步提高了容纳固体小颗粒的能力,使得即使在PCB“金手指”或镀金触点开关上有若干数量的小颗粒存在的情况下,由层状复合片材制备的电触点也可以在按压力的作用下,电触点的金属层仍可被按压至与“金手指”或镀金触点开关接触,从而导通电路。

(3).金属片材和橡胶之间的结合强度得到了进一步的提升。

(4).成本可控。制备本发明所提供的金属片材、层状复合片材和电触点,并没有添加新的工序,在提升电触点性能和品质的同时,成本可控。

附图说明

图1是本发明的一种电触点的剖面结构示意图:图中:1、金属片材(不锈钢片);2、凸台;3、凹坑(已被硅橡胶填充);4、硅橡胶;5、球冠凸起。

图2是本发明的一种金属片材的制备方法的示意图:图中:(a)、镍片;(b)、化学蚀刻后的镍片,其中每一个凸台的轴心和凸台所对应的凹坑的轴心重合;(c)、激光蚀刻后的镍片,其中激光蚀刻吃的凹坑的轴心和上述轴心重合。

图3是本发明的一种电触点的剖面结构示意图:图中:1、金属片材(镍片);2、凸台;3、由化学蚀刻所得的凹坑(已被硅橡胶填充);4、由激光蚀刻所得的凹坑(已被硅橡胶填充);5、硅橡胶;6、圆柱状凸起。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征,从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例以化学蚀刻的方法制备金属片材表面的凸台2和凹坑3。取一平滑的维氏硬度为370~420、厚度为0.10±0.01mm、宽度为50mm的SUS304不锈钢带,清洗干净,干燥,在其两个表面分别用丝网印刷碱溶性耐酸的感光胶,曝光,使得光照的部分交联成不溶于水的胶膜,而未被光照的部分被水溶解而露出金属,从而使得感光胶在不锈钢带的两个表面形成不同的图案。曝光时注意在不锈钢带两个表面所形成的图案的相对位置。

进行常规的化学蚀刻,并在蚀刻后用50g/L的氢氧化钠溶液除掉不锈钢带两面的胶膜,清洗干净,使得在不锈钢带的一面出现呈正方形网格状分布的凸台2,另一面出现呈正方形网格状分布的凹坑3,其中,金属片材一面的凸台2和另一面的凹坑3一一对应,每一对对应的凸台2和凹坑3的轴心线基本上重合,或者准确地说,每一对对应的凸台2和凹坑3的轴心线之间的夹角小于等于5°。

上述的凸台2为圆柱形,凸台2的直径为0.6mm,凸台2的高度为0.045mm,相邻两凸台2的轴心距离为1.30mm。所有凸台2的高度是一致的,没有一个凸台2凸出于不锈钢带的表面。上述的凹坑3也为圆柱形,凹坑3的直径为0.38mm,凹坑3的深度为0.072mm。相邻凹坑3的轴心距离和相邻两凸台2的轴心距离相同,也为1.30mm。

上述圆柱体状的凸台2是由金属材料(不锈钢)充实的,是构成不锈钢带的组成部分,而圆柱体状的凹坑3是空虚的。由此,我们得到一种一面具有凸台2、另一面具有凹坑3、且凸台2和凹坑3特别分布的金属片材1。

将所得的金属片材1有凹坑3的一面,用一种硅橡胶专用的热硫化粘合剂处理。本实施例选用的热硫化粘合剂为英国西邦的产品Cilbond 36,使用前用无水乙醇稀释,稀释的比例为1重量份Cilbond 36与5重量份无水乙醇(稀释后所得的热硫化粘合剂被命名为Cilbond 36(5:1)),以使得金属片材1有凹坑3的一面有厚度不超过1μm的热硫化粘合剂层。

将日本信越硅橡胶混炼胶KE-951-U、硫化剂2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷和颜料酞青蓝以重量比100:1:0.5的比例混炼均匀,制得含有硫化剂的硅橡胶混炼胶。

采用上述得到的金属片材1和硅橡胶4混炼胶,在鼓温为180±2℃、鼓转动线速度为0.5m/min的条件下,用鼓直径为0.7m的平带鼓式硫化机实现硅橡胶4和金属片材1的热硫化复合成型,即得到一种由金属片材层和硅橡胶层构成的有两层的层状复合材料,其中,硅橡胶和金属片材有凹坑的一面粘合,将此层状复合材料剪成边长为10mm的正方形小块,并放置在常压沸水中煮2h,硅橡胶4和金属片材1之间仍不分层,强力剥离时,金属片材上有硅橡胶残胶。由此可见,硅橡胶4和金属片材1之间的粘合牢固。

所得的层状复合材料的厚度为0.75±0.05mm。该层状复合材料的橡胶层的外表面有均匀分布的直径为0.15mm的球冠凸起5。

将层状复合材料用机械冲切的方式,分别冲切出直径为3.0mm的小圆片。该小圆片就是一种金属-橡胶复合型电触点,图1是其结构示意图。为了突出凸凹结构,结构示意图中横向和纵向未按等比例画出。

为了对比,设计了对比例1A、对比例1B、对比例1C和对比例1D。

对比例1A采用与实施例1相同的原材料和制备工艺,但不对不锈钢带进行蚀刻加工,因此,在所得的由金属片材层和硅橡胶层构成的有两层的层状复合材料及金属-橡胶复合型电触点的金属片材既没有凸台,也没有凹坑。

对比例1B采用与实施例1相同的原材料和制备工艺,但只对不锈钢带的一面进行蚀刻加工,在不锈钢带的一面制备出与实施例1一样的凸台结构,而不锈钢带的另一面是平滑的,该面与硅橡胶进行热硫化复合成型。

对比例1C采用与实施例1相同的原材料和制备工艺,但只对不锈钢带的一面进行蚀刻加工,在不锈钢带的一面制备出与实施例1一样的凹坑结构,该面与硅橡胶进行热硫化复合成型,而不锈钢带的另一面是平滑的。

对比例1D采用与实施例1相同的原材料和制备工艺,在金属片材表面蚀刻出一面具有与实施1相同尺寸和分布的凸台、另一面具有与实施1相同尺寸和分布的凹坑、但一一对应的凸台和凹坑的轴心不重合,凸台轴心与凹坑轴心间隔为0.10~0.125mm,凸台轴心和凹坑轴心之间的夹角平均值为18°。

以上各对比例中的与硅橡胶的粘结的不锈钢带的一面,在与硅橡胶进行热硫化复合成型之前,和实施例1一样用热硫化粘合剂Cilbond 36(5:1)处理。

柔软性测试:将本实施例1中所用的SUS304不锈钢带,以及上述实施例和对比例所制得的层状复合材料,分别剪出3个10mm宽、150mm长的长方形试样。将高10mm的两个平滑的方形铁板平行放置在一水平桌面上,两个铁板相距50mm。将以上试样逐一放置两个铁板上,每个铁板上各有50mm长的试样。放置层状复合材料试样时,橡胶层朝上。在每个试样的中间位置,放上一枚硬币(每枚硬币重5.92g),如试样没有被压弯至接触桌面,继续一枚一枚地叠放硬币,直到试样被压弯至桌面为止。计数每种试样被压弯至桌面时所需的硬币的平均数,试验结果见表1。

抗尘性测试:采用上述实施例和对比例中所制得的电触点,分别制备有电触点的硅橡胶按键。硅橡胶按键的按压力峰值是150±10g。进行抗尘性测试时,在一种PCB的直径为3.2mm的双半月型镀金触点(或者称为“双半月型镀金导电盘”,简称为“导电盘”)上撒上75-150μm的二氧化硅颗粒,“导电盘”表面每平方毫米上约有4-5个二氧化硅颗粒。在工作电流为15mA、工作电压为12V的条件下,以450g的按压力按下硅橡胶按键,使其电触点与PCB的“导电盘”接触,在导通15mA的电流的条件下测量电触点与PCB的“导电盘”之间的接触电阻。如接触电阻小于2Ω,则判定为合格;如接触电阻大于等于2Ω,则判定为不合格。测试结果见表1。

抗油污性测试:进行抗油污测试时,在上述PCB的“导电盘”上涂一层5±1μm厚的硅脂(道康宁公司的产品Molykote DC111)。测试和判定方法与与抗尘性测试相同,测试结果见表1。

电触点寿命测试:用以上实施例和各对比例中所制得的电触点,分别制备含有电触点的硅橡胶按键,用150g的重力反复按压硅橡胶按键以让电触点与“导电盘”接触,导通电流为100mA的电路。记录反复按压至接触电阻大于2Ω时的次数(此次数即是电触点寿命)。测试结果见表1。

表1.各种电触点试样的性能

*数字为试样被压弯至桌面时所需的硬币数(每枚硬币重5.92g)。

**分母是测试试样的个数,分子是测试合格的个数。

所用的不锈钢带和所制得的电触点中的金属的维氏硬度或微硬度是相同的,但柔软性不同。柔软性测试时,试样被压弯至桌面时所需的硬币数越少,表明试样越柔软。由表1可见,实施例1所制得的金属-橡胶复合型电触点最柔软,表观刚度最低。因此,这种电触点被称为软态电触点。

由表1还可见,实施例1所制得的电触点,具有优良的抗尘性和抗油污性能,这是由于实施例1所制得的电触点具有良好的结构和柔软性,而各对比例所制得的电触点的柔软性均比实施例1所制得的电触点的柔软性差。实施例1所制得的电触点也有较高的寿命,甚至比对比例1A所制得的电触点的寿命高。

对比例1D其实是申请人在制备软态电触点的生产中的失败的案例。对比例1D所制得的电触点的最大缺点是金属片材由穿孔问题。在对比例1D的金属片材和硅橡胶进行热硫化复合成型时,有少量硅橡胶透过金属片材并固化,由此制得的电触点,有少部分的金属层外表面附有从橡胶层透过来的硅橡胶,这种现象称为“溢胶”。绝缘的硅橡胶在金属层外表面的存在,是严重的质量问题,它将引起电触点的接触电阻增大,甚至使电触点失去电导通功能。对对比例1D所制得的电触点进行抗尘性、抗油污性和寿命测试所用的电触点,是经过挑选的,即发现有“溢胶”的电触点去掉,用没发现有溢胶的电触点来进行测试。

实施例2

用20重量份的无水乙醇,稀释1重量份的Cilbond 36,将所得的稀释的热硫化粘合剂命名为Cilbond 36(20:1)。用Cilbond 36(20:1)代替Cilbond 36(5:1)处理实施例1和各对比例中所使用的金属片材,制得的层状复合材料。将各层状复合材料剪成边长为10mm的正方形小块,并放置在常压沸水中煮2h。结果发现,实施例1、对比例1C和对比例1D中所使用的金属片材与硅橡胶的粘合仍然牢固,硅橡胶和金属片材之间仍不分层,强力剥离时,金属片材上仍有硅橡胶残胶;而对比例1A和1B中的所使用的金属片材与硅橡胶的粘合失效:金属片材和硅橡胶在水煮2h后,用手就轻易地分开了金属片材和硅橡胶。由此可见,本发明所公开的方法有利于增强金属片材和硅橡胶之间的粘合。

实施例3

本实施例联合使用化学蚀刻方法和激光蚀刻方法以制备表面有凸台和凹坑金属片材。取一厚度为0.075mm、边长为100mm、维氏硬度为75~110的纯度大于等于99.5%的正方形镍片,如图2(a)所示。

先以实施例1中的化学蚀刻工艺,蚀刻出一面有均匀分布的凸台、另一面有均匀分布的凹坑、每一个凹坑有一个对应的凸台,且两者轴心重合的镍带,其中,凸台的形状为圆柱体,凸台的高度为0.034mm,凸台的直径为0.3mm、相邻两凸台之间的轴心距离为0.64mm,凹坑的形状为空心的圆柱体,凹坑的直径为0.44mm,凹坑的深度为0.017mm,如图2(b)所示。

接着,在上述镍片每一个凹坑的底部,以激光蚀刻工艺,进一步蚀刻出一个凹坑,该凹坑为空心的圆柱体,该凹坑的轴心与上述由化学蚀刻工艺所得的相对应的凸台和凹坑的轴心基本重合,相对应的凸台和凹坑的轴心之间距离小于等于0.001mm,夹角小于等于2°。该凹坑的直径为0.18mm,深度为0.015~0.02mm。所得镍片如图2(c)所示。因此,在图2(c)中的凸台轴心线和凹坑轴心线被画为一体。这样,就得到一种有特定分布的凸台和凹坑的金属片材。该金属片材比初始的镍片更为柔软。

将所得的金属片材有凹坑的一面用热硫化粘合剂Cilbond 36(5:1)处理,然后将薄片和硅橡胶进行热硫化复合成型而得到一种金属片材和硅橡胶复合的层状复合片材;其中金属片材有凹坑的一面和硅橡胶热硫化粘合,硅橡胶层由日本信越公司生产的邵尔A硬度为30的硅橡胶KE-931-U制得。硅橡胶层得外表面由均匀分布的圆柱状凸起,圆柱状凸起的直径约为0.125mm,高约0.175mm,圆柱状凸起的顶部呈球冠状。

将所得的层状复合材料用机械冲切的方式,分别冲切出直径为2.5mm的小圆片。该小圆片就是金属-橡胶复合型电触点,图3是其结构示意图,其中,1、金属片材(镍片);2、凸台;3、由化学蚀刻所得的凹坑(已被硅橡胶填充);4、由激光蚀刻所得的凹坑(已被硅橡胶填充);5、硅橡胶;6、圆柱状凸起。

用本实施例所介绍的方法制备的电触点制备一种硅橡胶按键,将此硅橡胶按键用于一款汽车车窗升降控制开关中,解决了之前由于电触点抗尘性差而导致汽车车窗升降出现零公里故障的问题,获得了客户的好评。

在该汽车车窗升降控制开关采用本实施例所介绍的方法制备的电触点之前,用过多种结构和镍带硬度的电触点,包括金属片材为平滑表面的电触点、金属片材上只有均匀分布的凸台的电触点、金属片材具有较高维氏硬度的电触点(包括金属片材为硬态镍带、二分之一硬态镍带和四分之一硬态镍带),使用这些电触点导致汽车车窗升降出现零公里故障的概率为10ppm至1000ppm之间。但在用本实施例所介绍的方法制备电触点、将此电触点制备一种硅橡胶按键,并将此硅橡胶按键用于这款汽车车窗升降控制开关中之后,就没有出现汽车车窗升降出现因为电触点失效而导致的零公里故障的技术问题。

实施例4

实施例4制备层状复合片材的材料和方法与实施例3相同,但是将有凸台的一面与硅橡胶进行热硫化粘合。

所得的层状复合片材的柔软度或刚度与实施例3近似。冲切成电触点后,所得的电触点的金属层外表面的空隙比实施例3所得的电触点少。这种电触点满足油污污染和小颗粒污染不是很严重的场合的应用要求。

实施例5

在实施例1所制得的软态电触点的金属层外表面,以化学镀的方法镀一层平均厚度为0.1μm的镀金层。所得到的电触点与PCB“导电盘”之间的接触电阻小于1Ω。

技术分类

06120115758652