專利名稱：：各向異性感壓導(dǎo)電橡膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及各向異性感壓導(dǎo)電橡膠材料及其制備方法，這種各向異性感壓導(dǎo)電橡膠根據(jù)其特性也可稱為感壓導(dǎo)電橡膠，主要用于印刷電路板(，Printedcircuitboard,縮寫為PCB)可靠性測試，也可以用來制造各種壓敏傳感器。
背景技術(shù)：
：該種各向異性導(dǎo)電橡膠是由絕緣的彈性體與導(dǎo)電顆粒組成的一種導(dǎo)電橡膠，也稱為感壓導(dǎo)電橡膠(PressuresensitiveConductiveRubber)。通過改進(jìn)生產(chǎn)工藝使得橡膠內(nèi)的導(dǎo)電粒子延z軸排列，形成導(dǎo)電隧道，在受到外部壓力后，實(shí)現(xiàn)xy平面方向絕緣，z垂直方向?qū)ǎ⑶颐恳粭l導(dǎo)電隧道可作為獨(dú)立的探針與被測PCB的焊盤(Pad)接觸，從而可用于高密度印刷電路板(HDIPCB)的可靠性測試。隨著通訊技術(shù)的發(fā)展需要，要求信號高速傳遞，PCB作為傳送信號的主要渠道，PCB向高密度(HDI)發(fā)展成為必然。高密度的組裝技術(shù)使得產(chǎn)品測試非常復(fù)雜。如今的許多模塊都設(shè)計(jì)有非常細(xì)的走線及間距小于O.5mm的超細(xì)間距的IC器件。傳統(tǒng)的專用和通用測試等夾具式測試使用探針的測試方式在測試高密度線路板時，會遇到測試精度低，成本高，對Pad造成損傷性壓痕等一系列問題，飛針測試可測試密度較高的線路板，成本也較低廉，但與夾具式測試相比，其測試速度慢，探頭的壽命也不長，只適合批量較小的生產(chǎn)。采用由感壓導(dǎo)電橡膠制作成的測試治具系統(tǒng)，因橡膠質(zhì)地較軟且與線路板以面相接觸，不會對Pad造成損傷，其垂直導(dǎo)電單元非常小，測試基板最小線距(Pitch)0.25mrn，測試基板最小Pad間距0.075mm，測試基板最小Pad面積0.05mm2對于高密度線路板更能顯現(xiàn)其優(yōu)越穩(wěn)定的測試效果，大幅縮減探針治具測試所浪費(fèi)的人力及時間。目前市場上的感壓導(dǎo)電橡膠皆由日本本土和其設(shè)在太灣的分廠制造，其壽命較短，測試壓力為1.0kg/cm2時，可受壓次數(shù)為10000次左右，需要定期更新，否則會將焊盤嚴(yán)重污染掉，該產(chǎn)品在國內(nèi)價格昂貴，極大的限制了這種可靠性高的測試方法的推廣。1999年日本100家大PCB廠已有60多家采用該種測試治具系統(tǒng)，2001年臺灣已有多家采用，國內(nèi)僅有少量高端PCB廠家使用該種導(dǎo)電橡膠，故該產(chǎn)品具有極大的經(jīng)濟(jì)意義。感壓導(dǎo)電橡膠，除具有靈敏度高，能夠集成化智能化的特點(diǎn)外，還具有可曲撓性、高彈性、耐介質(zhì)腐蝕、加工過程相對簡單、可以制成大面積等特點(diǎn)。因此，在電阻應(yīng)變式敏感材料中成為另一大類，而且占有不可取代的重要地位。科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步，促使人們?nèi)ラ_發(fā)一種智能機(jī)器，以代替、擴(kuò)充人類的體力和腦力勞動。在現(xiàn)階段，對于機(jī)器人來說，視覺和觸覺傳感器是最受重視的。感壓導(dǎo)電橡膠就是制造觸覺傳感器合適的敏感材料之一。感壓導(dǎo)電橡膠不但可以制造各種機(jī)器人的觸覺、義手等感壓傳感器，還可以制造各種力敏傳感器，各種觸點(diǎn)觸面開關(guān)元件，高密度文字處理機(jī)的開關(guān)面板，計(jì)算機(jī)的符號圖象轉(zhuǎn)讀裝置，以及作為濾波器件使用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的旨在制造更加耐用且更精細(xì)敏感的感壓導(dǎo)電橡膠，在用于高密度線路板測試時，測試基板最小線距可達(dá)到0.25mm，被測試基板最小Pad面積達(dá)到0.05mm2的前提下，將壽命提高至15000次左右，并且降低其價格，使大多數(shù)廠家都可接受并使用上較先進(jìn)的印刷電路板測試系統(tǒng)，提高生產(chǎn)水平和產(chǎn)品良好率，從而提高整個印刷電路板制造及測試行業(yè)的水平。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的—種各向異性感壓導(dǎo)電橡膠，該橡膠主要由一種液態(tài)含有活性基團(tuán)聚合性樹脂、補(bǔ)強(qiáng)填料、交聯(lián)劑、球形導(dǎo)電顆粒、硅烷偶聯(lián)劑、防老劑、消泡劑、防沉劑和溶劑制成，其組成按質(zhì)量份數(shù)計(jì)為聚合性樹脂100份；補(bǔ)強(qiáng)填料白炭黑1-3份；交聯(lián)劑5-10份；球形導(dǎo)電顆粒80-110份；硅烷偶聯(lián)劑0.1-0.3份；防老劑0.5-3份；消泡劑0-0.l份；防沉劑0-0.l份；溶齊[J10份。本發(fā)明的各向異性感壓導(dǎo)電橡膠中，所述的液態(tài)含有活性基團(tuán)聚合性樹脂為液體硅橡膠(LSR)、液體聚氨酯樹脂中的一種。本發(fā)明的各向異性感壓導(dǎo)電橡膠中，所選用的液體硅橡膠，是單組份的常溫型硫化硅橡膠，或者是常溫或者高溫硫化的雙組份液體硅橡膠；所選用的液體聚氨酯樹脂為常溫型雙組份聚氨酯。本發(fā)明的各向異性感壓導(dǎo)電硅橡膠，所用的液體硅橡膠是甲基乙烯基硅橡膠，或甲基苯基乙烯基硅橡膠；選用硅橡膠的具體牌號為DOWCORNING公司的高強(qiáng)度型HS-30、HS-50、HS-70、HS-35U、HS-55U或HS-75U;或選用高強(qiáng)度高抗撕型LS5_8740、LS5-8760、LS-2040或LS5-2060;或選用SHINETSU公司的快速固化透明高強(qiáng)度型KEG2000系列的硬度為40，50，60或70、KEG2001系列的硬度為40或50、透明高強(qiáng)型KE1950的硬度為10-70中的一種，或高透明型KE1935、KE1987、KE1988或kel310。本發(fā)明的各向異性感壓導(dǎo)電橡膠，需要用納米白炭黑對液體硅橡膠進(jìn)補(bǔ)強(qiáng)改性，同時起到間隔導(dǎo)電顆粒的效果提高膠體的電氣絕緣性，從而實(shí)現(xiàn)各向異性的目的。本發(fā)明的各向異性感壓導(dǎo)電橡膠，使用的球形導(dǎo)電顆粒為球形金屬導(dǎo)電顆粒，是選用微觀形狀為規(guī)整球形的羰基鎳、高純鎳、鎳鈷合金、鎳鐵合金中的一種或兩種材料，通過篩分或精密氣流分級得到的高度均一，粒徑主要分布在10-12微米之間顆粒，通過化學(xué)鍍金，使表面帶有金層，并且金層與基材結(jié)合緊密的球形金屬導(dǎo)電顆粒。提高了顆粒的導(dǎo)電性能。本發(fā)明的各向異性感壓導(dǎo)電橡膠，使用的交聯(lián)劑為含氫硅油，消泡劑選用牌號為DEUCHEM-2700，防沉劑選用牌號為Desettle275，溶劑為乙酸乙酯。本發(fā)明的各向異性感壓導(dǎo)電橡膠中所添加的導(dǎo)電顆粒選用硅烷偶聯(lián)劑通過濕法工藝對導(dǎo)電顆粒表面進(jìn)行改性，提高顆粒與液態(tài)聚合性樹脂的相容性，提高了顆粒在膠體中的分散性。硅烷偶聯(lián)劑選用KH-550、KH-560、KH-570、KH-602、KH-792等鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種。本發(fā)明的各向異性感壓導(dǎo)電橡膠中所添加的防老劑為防老劑264，防老劑RD，防老劑RT中的一種或兩種的復(fù)合。本發(fā)明的各向異性感壓導(dǎo)電橡膠的制備方法先通過分級設(shè)備篩分粒度均一的金屬顆粒，經(jīng)過化學(xué)鍍金后用硅烷偶聯(lián)劑對其進(jìn)行表面處理；將補(bǔ)強(qiáng)填料納米白炭黑按上述比例加入到含有活性基團(tuán)聚合性樹脂中，使用三輥研磨機(jī)充分混合，再按上述比例加入交聯(lián)劑、防老劑、球形導(dǎo)電顆粒、消泡劑、防沉劑和溶劑乙酸乙酯，充分?jǐn)嚢杈鶆?，涂覆在不銹鋼模具中，模具中事先涂脫模劑，放入電磁場中，磁場強(qiáng)度保持在4000高斯以上，同時加熱模具至6(TC，保持不少于4小時，取出從模具上揭下，即得感壓導(dǎo)電橡膠。使用本發(fā)明所測試線路板具有如下特點(diǎn)(1)測試基板最小間距0.25mm(10mil)(2)測試基板最小襯墊間距0.075mm(3mil)(3)測試基板最小襯墊面積0.05mm2(4)測試電壓150-250V(5)測試使用最小必要壓力1.0kg/cm2本發(fā)明提供的感壓導(dǎo)電橡膠的特點(diǎn)是(1)斷裂伸長率280%(2)拉伸強(qiáng)度5.6Mpa(3)導(dǎo)電單元小，平均面積為0.07mm2(4)橡膠質(zhì)地柔軟，不會對線路板上的焊盤(PAD)造成損傷性壓痕(5)適用與密度非常高的線路板測試具體實(shí)施例方式通過以下實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明，本發(fā)明不限于以下實(shí)施例。本發(fā)明感壓導(dǎo)電橡膠的制備導(dǎo)電顆粒的制備實(shí)施例1按本發(fā)明所述的組分以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將100份DOWCORNING公司牌號為HS-50硅橡膠、1份納米白炭黑使用三輥研磨機(jī)充分研磨混合，加入0.5份防老劑RD與0.5份防老劑264,30份球形導(dǎo)電鎳粉，8份含氫硅油，加入0.05份消泡劑DEUCHEM-2700和0.05份防沉劑Desettle275，10份溶劑乙酸乙酯均勻混合，涂覆在不銹鋼模具上制成160ym的膜，放入磁場中，磁場強(qiáng)度保持在4000高斯，同時加熱模具至60°C，保持4小時，取出模具，將固化好的膜揭下。按GB/T528-1998/XGl-2007，使用智能拉力機(jī)，測試其斷裂伸長率和拉伸強(qiáng)度。用夾具，測試其電阻值，結(jié)果見表1.實(shí)施例2按本發(fā)明所述的組分以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將100份DOWCORNING公司牌號為HS-50硅橡膠、2份納米白炭黑使用三輥研磨機(jī)充分研磨混合，加入1份防老劑RD，30份鍍金球形導(dǎo)5電鎳粉，8份含氫硅油，加入0.05份消泡劑DEUCHEM-2700和0.05份防沉劑Desettle275，IO份溶劑乙酸乙酯均勻混合，涂覆在不銹鋼模具上制成160ym的膜，放入磁場中，磁場強(qiáng)度保持在5000高斯，同時加熱模具至6(TC，保持4小時，取出模具，將固化好的膜揭下。按GB/T528-1998/XG1-2007,使用智能拉力機(jī)，測試其斷裂伸長率和拉伸強(qiáng)度。用夾具，測試其電阻值，結(jié)果見表l.實(shí)施例3按本發(fā)明所述的組分以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將100份SHINETSU公司的牌號為kel950硅橡膠、3份納米白炭黑使用三輥研磨機(jī)充分研磨混合，加入1.5份防老劑RD與1份防老劑RT，80份鍍金球形導(dǎo)電鎳粉，9份含氫硅油，O.05份消泡劑DEUCHEM-2700和0.05份防沉劑Desettle275，10份溶劑乙酸乙酯均勻混合，涂覆在不銹鋼模具上制成160ym的膜，放入磁場中，磁場強(qiáng)度保持在6000高斯，同時加熱模具至6(TC，保持4小時，取出模具，將固化好的膜揭下。按GB/T528-1998/XGl-2007，使用智能拉力機(jī)，測試其斷裂伸長率和拉伸強(qiáng)度。用夾具，測試其電阻值，結(jié)果見表1.實(shí)施例4按本發(fā)明所述的組分以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將100份SHINETSU公司的牌號為kel950硅橡膠、2.3份納米白炭黑使用三輥研磨機(jī)充分研磨混合，加入1.5份防老劑RD，IOO份鍍金球形導(dǎo)電鎳粉，9份含氫硅油，O.05份消泡劑DEUCHEM-2700和0.05份防沉劑Desettle275，IO份溶劑乙酸乙酯均勻混合，涂覆在不銹鋼模具上制成160ym的膜，放入磁場中，磁場強(qiáng)度保持在7000高斯，同時加熱模具至6(TC，保持4小時，取出模具，將固化好的膜揭下。按GB/T528-1998/XGl-2007，使用智能拉力機(jī)，測試其斷裂伸長率和拉伸強(qiáng)度。用夾具，測試其電阻值，結(jié)果見表l.實(shí)施例5按本發(fā)明所述的組分以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將100份SHINETSU公司的牌號為KE1988硅橡膠、2.7份納米白炭黑使用三輥研磨機(jī)充分研磨混合，加入2.5份防老劑RD，110份鍍金球形導(dǎo)電鎳粉，9份含氫硅油，加入0.05份消泡劑DEUCHEM-2700，10份溶劑乙酸乙酯均勻混合，涂覆在不銹鋼模具上制成160iim的膜，放入磁場中，磁場強(qiáng)度保持在8000高斯，同時加熱模具至6(TC，保持4小時，取出模具，將固化好的膜揭下。按GB/T528-1998/XGl-2007，使用智能拉力機(jī)，測試其斷裂伸長率和拉伸強(qiáng)度。用夾具，測試其電阻值，結(jié)果見表1.實(shí)施例6按本發(fā)明所述的組分以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將100份SHINETSU公司的牌號為KE1310硅橡膠、2.7份納米白炭黑使用三輥研磨機(jī)充分研磨混合，加入2.5份防老劑246，110份鍍金球形導(dǎo)電鎳粉，10份含氫硅油，10份溶劑乙酸乙酯均勻混合，涂覆在不銹鋼模具上制成160iim的膜，放入磁場中，磁場強(qiáng)度保持在8000高斯，同時加熱模具至6(TC，保持4小時，取出模具，將固化好的膜揭下。按GB/T528-1998/XGl-2007，使用智能拉力機(jī)，測試其斷裂伸長率和拉伸強(qiáng)度。用夾具，測試其電阻值，結(jié)果見表1.實(shí)施例7按本發(fā)明所述的組分以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將100份SHINETSU公司的牌號為KE1310硅橡膠、2.7份納米白炭黑使用三輥研磨機(jī)充分研磨混合，加入2.5份防老劑RD，110份鍍金球形導(dǎo)電鎳粉，10份含氫硅油，加入0.1份消泡劑DEUCHEM-2700，10份溶劑乙酸乙酯均勻混合，涂覆在不銹鋼模具上制成160m的膜，放入磁場中，磁場強(qiáng)度保持在8000高斯，同時加熱模具至6(TC，保持4小時，取出模具，將固化好的膜揭下。按GB/T528-1998/XGl-2007，使用智能拉力機(jī)，測試其斷裂伸長率和拉伸強(qiáng)度。用夾具，測試其電阻值，結(jié)果見表1.比較例1按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將100份SHINETSU公司的牌號為KE1310硅橡膠、2.7份納米白炭黑使用三輥研磨機(jī)充分研磨混合，加入2.5份防老劑RD，110份鍍金球形導(dǎo)電鎳粉，10份含氫硅油，10份溶劑乙酸乙酯均勻混合，涂覆在不銹鋼模具上制成160i！m的膜，放入磁場中，磁場強(qiáng)度保持在2000高斯，同時加熱模具至6(TC，保持4小時，取出模具，將固化好的膜揭下。按GB/T528-1998/XGl-2007，使用智能拉力機(jī)，測試其斷裂伸長率和拉伸強(qiáng)度。用夾具測試其電阻值，結(jié)果見表l.比較例2按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將100份SHINETSU公司的牌號為KE1310硅橡膠、2.7份納米白炭黑使用三輥研磨機(jī)充分研磨混合，加入2.5份防老劑RD，110份鍍金球形導(dǎo)電鎳粉，10份含氫硅油，10份溶劑乙酸乙酯均勻混合，涂覆在不銹鋼模具上制成160ym的膜，加熱模具至6(TC，保持4小時，取出模具，將固化好的膜揭下。按GB/T528-1998/XGl-2007，使用智能拉力機(jī)，測試其斷裂伸長率和拉伸強(qiáng)度。用夾具測試其電阻值，結(jié)果見表1.表1測試項(xiàng)實(shí)施實(shí)施例實(shí)施實(shí)實(shí)施實(shí)實(shí)比較比較測試方法巨例12例3施例5施施例1例2例例例46拉伸強(qiáng)5.35.15.45.75.65.75.65.75.8GB/T度Mpa528-1998/XG1-2007斷裂伸300293273281282278283280281長率(%)電阻(Q)>20026.5-3010-156-103.5-83-84-917-25>1000夾具測試將實(shí)施例3、實(shí)施4、實(shí)施例6所制備的感壓導(dǎo)電橡膠使用JP治具系統(tǒng)測試其開短路，采用標(biāo)準(zhǔn)高密線路板(已經(jīng)測試合格)，氣缸壓力調(diào)制1Mpa，具體測試情況見表2表27<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求一種各向異性感壓導(dǎo)電橡膠，其特征在于，該橡膠主要由一種液態(tài)含有活性基團(tuán)聚合性樹脂、補(bǔ)強(qiáng)填料、交聯(lián)劑、球形導(dǎo)電顆粒、硅烷偶聯(lián)劑、防老劑、消泡劑、防沉劑和溶劑制成，其組成按質(zhì)量份數(shù)計(jì)為聚合性樹脂100份；補(bǔ)強(qiáng)填料白炭黑1-3份；交聯(lián)劑5-10份；球形導(dǎo)電顆粒80-110份；硅烷偶聯(lián)劑0.1-0.3份；防老劑0.5-3份；消泡劑0-0.1份；防沉劑0-0.1份；溶劑10份；其中，所述的液態(tài)含有活性基團(tuán)聚合性樹脂為液體硅橡膠或液體聚氨酯樹脂中的一種；所述的球形導(dǎo)電顆粒為粒度均勻球形金屬導(dǎo)電顆粒，其材質(zhì)選用羰基鎳、高純鎳、鎳鈷合金、鎳鐵合金中的一種或兩種，其微觀形狀為規(guī)整球形；所述的交聯(lián)劑為含氫硅油，消泡劑選用牌號為DEUCHEM-2700，防沉劑選用牌號為Desettle275；所述的硅烷偶聯(lián)劑選用KH-550，KH-560，KH-570，KH-602，KH-792鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種；所述的防老劑為防老劑264，防老劑RD，防老劑RT中的一種或兩種復(fù)合防老劑；所述的溶劑為乙酸乙酯。2.如權(quán)利要求1所述的各向異性感壓導(dǎo)電橡膠，其特征在于，所選用的液體硅橡膠，是單組份的常溫型硫化硅橡膠，或常溫或者高溫硫化的雙組份液體硅橡膠。3.如權(quán)利要求2所述的各向異性感壓導(dǎo)電橡膠，其特征在于，所述的液體硅橡膠選用DOWCORNING公司高強(qiáng)度型HS-30、HS-50、HS-70、HS-35U、HS-55U或HS-75U;或選用高強(qiáng)度高抗撕型LS5-8740、LS5-8760、LS-2040或LS5-2060;或選用SHINETSU公司的快速固化透明高強(qiáng)度型KEG2000系列的硬度為40、50、60或70;KEG2001系列的硬度為40或50;透明高強(qiáng)型KE1950的硬度為10-70中的任一種；或高透明型KE1935、KE1987、KE1988或kel310。4.如權(quán)利要求1所述的各向異性感壓導(dǎo)電橡膠，其特征在于，所選用的液體聚氨酯樹脂為常溫型雙組份聚氨酯。5.如權(quán)利要求1所述的各向異性感壓導(dǎo)電橡膠，其特征在于，所述的球形金屬導(dǎo)電顆粒，是選用微觀形狀為規(guī)整球形的羰基鎳、高純鎳、鎳鈷合金、鎳鐵合金中的一種或兩種材料，通過篩分或精密氣流分級得到的高度均一，粒徑主要分布在10-12微米之間顆粒，通過化學(xué)鍍金，使表面帶有金層，并且金層與基材結(jié)合緊密的球形金屬導(dǎo)電顆粒。6.權(quán)利要求1所述的各向異性感壓導(dǎo)電橡膠的制備方法，其特征在于，先通過分級設(shè)備篩分粒度均一的球形導(dǎo)電顆粒，經(jīng)過化學(xué)鍍金后用硅烷偶聯(lián)劑對其進(jìn)行表面處理；將補(bǔ)強(qiáng)填料納米白炭黑按所述的比例加入到含有活性基團(tuán)聚合性樹脂中，使用三輥研磨機(jī)充分混合，再按所述的比例加入交聯(lián)劑、防老劑、球形導(dǎo)電顆粒、消泡劑、防沉劑和溶劑，充分?jǐn)嚢杈鶆?，涂覆在不銹鋼模具中，模具中事先涂脫模劑，放入電磁場中，磁場強(qiáng)度保持在4000高斯以上，同時加熱模具至6(TC，保持不少于4小時，取出從模具上揭下，即得各向異性感壓導(dǎo)電橡膠。全文摘要一種各向異性感壓導(dǎo)電橡膠及其制備方法。該橡膠質(zhì)量組成聚合性樹脂100份，白炭黑1-3份，交聯(lián)劑5-10份，球形導(dǎo)電顆粒80-110份，硅烷偶聯(lián)劑0.1-0.3份，防老劑0.5-3份，消泡劑0-0.1份，防沉劑0-0.1份，溶劑乙酸乙酯10份。其聚合性樹脂為液體硅橡膠或液體聚氨酯樹脂中一種；硅烷偶聯(lián)劑為KH-550、KH-560、KH-570、KH-602或KH-792；防老劑為防老劑264、RD，RT中一種或兩種；消泡劑為DEUCHEM-2700，防沉劑為Desettle275。制法先將鍍金球形顆粒用硅烷偶聯(lián)劑處理；將白炭黑按比例加入到聚合性樹脂中混合，再按比例加入上述硅烷偶聯(lián)劑等其它物質(zhì)，攪勻，涂覆在模具中，在≥4000高斯電磁場中，60℃保持4小時以上，從模具上揭下即得。本橡膠可用于高密度線路板測試，在測試基板最小Pitch為0.25mm，最小Pad面積0.05mm2下，壽命達(dá)15000次。文檔編號C08L83/04GK101775205SQ20101011205公開日2010年7月14日申請日期2010年2月9日優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日發(fā)明者于潔,周厚陽,李哲申請人:華爍科技股份有限公司