在接合区建立电接触的装置及其制造方法

本发明涉及一种沿两金属表面之间的接合区建立均匀分布的电 接触的技术。

当在不同金属表面之间建立电接触时，通常需要获得预定接触 表面的导电性的均匀分布，并需要保证这种分布在相关设备的寿命 内保持不变。例如，这种需要在诸如计算机、无线电装置和雷达装置 之类的设备中的电磁辐射屏蔽应用中尤为明显。在这些设备中，屏蔽 装置通常具有带盖金属盒之形状，该盒包围电子设备并使电磁场短 路，以避免由于电磁感应引起的相互干扰。在高频时，电磁辐射可很 容易地透过金属盒中的接合区，导致有害的衰减。为防止此问题，以 短路沿接合区的电磁场之方式设置和分布沿接合区的电接触是必要 的。存在的问题是，电接触通常仅产生于沿接合区长度的特定点处。 在这些点处，常用螺钉或其它紧固件施加集中的压力，以便表面的细 微部分穿透氧化层和染污层并形成直接的金属连接。在高频时，为获 得良好的衰减特性，沿接合区按给定的密度设置这些接触点是必要 的。每个接触点之间的距离必须随辐射频率的逐步升高而减小，此距 离可按公知的辐射物理原理计算。导电性的均匀分布常借助由粘成 毡的金属丝或金属箔条构成的封壳实现，所述封壳已被加工成能沿 接合区的长度获得周期性的弹性部分。为实现弹性的和导电的封装 功能，包括金属或碳填充物的橡胶封装也被采用。尽管有这些屏蔽装 置，但在设备的使用寿命内在不同条件下均维持有效的屏蔽效能常 常是困难的。

螺钉沿接合区的布局和螺钉紧固的均匀度，对所得到的屏蔽效 果有非常显著的影响。例如，盖壳的材料厚度对于维持接合压力有很 显著的影响，而此压力是实现均匀分布的接触及屏蔽的一个先决条 件。易形成氧化的表面层的材料是非常不利的，因为缺乏可穿透这些 表面层的条件。这类表面层的穿透需要更高的接合压力或者要求接 合表面包含诸如金、铜或银之类的贵金属。从结构和技术角度看，那 些不易氧化的金属有一个严重的缺点，因为它们既重又贵。而(例如) 铝合金的电镀或涂敷既复杂又存在质量问题。如果要电接触铝，必需 穿透非常硬的氧化铝表面层，这要求采用非常高的冲制压力。如果要 电接触许多这类点或位置，总体接合压力将非常高。当采用这些建立 方法时，在获得这种接触点的同时会产生一个严重的问题。除此之 外，鉴于技术和经济两方面的原因，希望使用低价的和轻质的材料， 且仅使用不多的紧固件。

本发明涉及一种用于在接合区建立电接触的装置，并且还涉及 制造这种装置的方法。本发明的装置的目的是要解决与采用现有技 术相关的前述问题。

本发明的装置包括一个部件，此部件沿接合区的长度以短间距 切入相邻金属表面内，其中接合表面和此接触形成部件由粘连至表 面的塑料固位并防止氧化。制造此装置的方法使得能结合密封施加 很大的接合压力，这使得能有效地穿透氧化层，在除去接合压力之 前，接触形成部件预拉伸并由塑料固位于此预拉伸状态。

该装置解决了与在大表面上建立电接触有关的几个问题，诸如 稳定接触问题，甚至在电接触部分具有小的材料厚度的情况下也是 如此。另外，接触部分能防氧化和环境影响，而且即使在表面被弯曲 和表面形状改变的情况下，电接触部分仍保持固位。该装置成本低且 制造简单，所采用的材料便宜且有益于环境。

现参照优选实施例并参照附图，对本发明进行描述。

图1是本发明的装置的一实施例的透视图；

图2是本发明的装置的一实施例的剖视图；

图3是本发明的装置的一实施例的剖视图；

图4是本发明的装置的一实施例的剖视图；

图5示出在用于制造本发明的装置的一方法中所用的设备，所 述装置呈其制造过程中的状态。

下面参照附图描述本发明的一实施例的各种变化。所述实施例 可以不同方式变化，并且仅受权利要求书之范围限定。

图1示出两金属板1和2，它们最好具有0.01-0.5mm的厚 度，并且通过塑料夹层3互相定位。塑料夹层3紧紧粘连至板1和2 上，并且可以由热固性树脂，如环氧树脂，或热塑性树脂，如离子键树 脂构成。离子键树脂的一个例子是商业上可得到的树脂Surlyn R，它 由用羧基改性的聚乙烯构成，所述羧基已与锌离子连在一起，以便获 得交联。交联键在200℃可逆地分离，并且在此温度之上该材料变为 热塑性的，随后便具有与金属表面形成良好粘结的反应作用，从而粘 连至板1和2以及电接触形成部件4上。电接触形成部件4由截面 尺寸为0.1×1mm的金属带或条构成。此带绕其长轴扭曲，这样其最 大截面尺寸将按0.5扭转周期之间隔以与板1和2之平面成直角取 向，成直角取向处位于所述间隔之间的平面的位置上。由中间的塑料 夹层3构成的板1和2之间的接合宽度或深度5远小于金属带4的 最大截面尺寸，而此带的硬度大于板1和2的硬度，其中位于相对于 板1和2之平面成直角的位置附近的那些部分形成表面穿透部件6， 此部件沿接触形成部件4的长度周期性构成，并穿透板1和2的平 面表面。接合深度5远大于接触形成部件4的最小截面尺寸，并在沿 接触形成部件之长轴居中地位于穿透部件6在部件4上的穿透点之 间的那些点处形成位于板1和2间的接触位置，在这些接触位置处， 接触形成部件4的截面大体平行于板1和2取向，接触形成部件4 完全为塑料夹层3包围，而且在这些点处板1和2未被穿透，因此， 借助其粘合性，接合深度5中的塑料夹层3具有最大能力将板1和 2以及接触形成部件4互连。在表面穿透部件6附近的那些位置，即 接触形成部件4穿透板1和2的位置，板1和2与接触形成部件4 的表面穿透部件6中的金属相互交切并且还穿透氧化层，由此形成 的金属接触点由塑料夹层3机械性地固位，以避免不良接触，同时， 塑料夹层3还保护接触点使之免受氧化作用的影响。

通过改变构成接触形成部件4的扭曲金属带的螺距，在表面穿 透部件6上形成所要求的密度的电接触点是可能的，所要求的密度 与给定电磁辐射频率下的特定衰减有关。这样形成的连接组合成一 排均匀分布的电接触点，并将未受影响且具有最大机械强度的中间 表面留在板1和2内，同时，连接点由塑料夹层3固位和防氧化，因 此，采用简单手段提供了具有所要求的机械和电气特性的高质量连 接。

进一步改善电接触的长期可靠性的一个技术特征是，构成接触 形成部件4的金属带在形成表面穿透部件6的那些点处相对于板1 和2具有约90度的变化的邻界角，这使得当表面穿透部件6穿透板 1和2的表面时，板1和2以围绕接触形成部件4的纵轴扭曲之方式 弹性定位。当通过使塑料夹层3呈固态而使接合部分5固位时，由于 在固化过程中保持了连接压力，因此由表面穿透部件6产生的扭曲 力得以保持，也就是说，当施加一弹力使表面穿透部件偏向接触表面 时，表面穿透部件6将位于接合部分5中。由于塑料3具有较高的热 膨胀系数，当塑料冷却时在接合部分5中由塑料3产生的收缩力，使 这种偏移进一步增大。当接合部分遭受不同的机械力时，接触形成部 件4向板1和2上的接触点的这种偏移对于维持良好电接触而言是 非常值得注意的。

图2是本发明的装置的一种变化结构的剖视图，其中，板1已被 连至比其厚得多的金属件8上。此图中示出，接触形成部件4在9、 10处分别以90度角和45度角设置，在位置11处接触形成部件4平 行于板1和金属件8的接合表面。所示的位于其不同角度9、10和11 的接触形成部件4与参照图1描述的结构相同。当位于90°角9时， 接触形成部件4的穿透部件6将穿透板1，并在金属件8中形成一个 小的压痕。当接触形成部件位于45°角10时，此部件将斜交金属件 8，如标号12所示，因此，在这部分的接触形成部件4滑入金属件8 上的配合凹口12中。这个较小的穿透深度12通过如下事实补偿， 即，接触形成部件的斜穿铲除掉氧化层，因此提供了较大的接触表 面。

板1、接触形成部件4和金属件8由塑料夹层3固定于彼此相 互关联的位置，这种固位是如此实现的，接触形成部件4(尤其是在 其斜置的那些点处，比如角度10相应的那些点处)和板1将位于一 个下沉的(downwardly sprung)位置，这有助于实现安全和稳固的接 触功能。金属件8可由不同金属联合构成，甚至采用薄铜箔和玻璃纤 维加强塑料的迭层，如采用电子电路板上使用的迭层，效果也是相同 的。

图3示出本发明的装置的一种变型，其中，两块薄板1和2已借 助其间的塑料夹层3以及接触形成部件4彼此固位，接触形成部件 4由扭曲的金属带或条构成，这与图1所示的接触形成部件相似。在 图3所示的实施例中，已完全穿透板1和2的部件4的那些表面穿 透部件6被弄弯，如标号25和26所示，这进一步提高了所实现的接 触的机械强度和电效率。

图4为本发明的装置的一实施例的剖面图，其中，一个由 0.015mm厚的铝片1和0.1mm厚的聚乙烯片27组成的迭层与另一 个由铝片2和聚乙烯片28组成的迭层相连接，与图1所示的接触形成 部件结构相同的接触形成部件4置于连接处。此剖面图示出位于螺 旋线结构的与铝片1和2成直角的那部分处的接触形成部件4，在 此位置接触形成部件4构成表面穿透部件6。迭层结构中的聚乙烯 片27和28熔焊或熔融在一起，并形成密连的塑料片，这使得接合区 和部件4固位，并能防止接触形成部件4的表面穿透部件6以及表 面穿透部件6的邻接铝片1和2的表面氧化。

在附图中未示出的另一实施例中，在接合部分5的表面上按给 定的平均分布量以无序或有序之方式布置有多个表面穿透部件6。 在这个实施例中，表面穿透部件6没有机械连接装置，但是按照将这 些部件加至接合表面之一的方法布局。例如，此实施例中的表面穿透 部件6可具有切制成的小弹性元件的形状，它们的功能与其它实施 例中相同。

下面借助图5所示的装置，以一个示范性实施例之方式展示根 据本发明制造用于在连接处建立电接触的装置的方法。

在图5中，根据与参照图4描述的结构相同的原理，由铝片1和 2与聚乙烯片27和28组成的两迭层通过中间的接触形成部件4相 连接。为清楚起见，片1、2；27、28的厚度和接触形成部件4的厚度不 是等比例绘出的，而是相对于此装置的其余部分大大夸张的。片迭层 1和27与另一片迭层2和28连接，并采用接触形成部件4实现电接 触，接触形成部件4具有与参照图1描述的接触形成部件相同的结 构。在制造过程中，本发明的装置借助一液压活塞19被夹持在两个 平底金属块13和14之间，所述活塞在此装置上施加(例如) 200N/cm2的表面压强。金属块13和14中设有电热元件15和16以 及水冷管道17和18。

本发明的装置按下列方法制造：

片迭层1和27以及片迭层2和28连同置于其间的接触形成部 件4首先被放置在金属块13和14之间。在此步骤中，由液压活塞19 产生的压强可忽略不计，金属块13和14的温度大约为20℃。随后， 借助加热元件15和16，将金属块13和14的温度升至150℃，其中 的热量传导至片迭层1和27以及迭层2和28，这导致聚乙烯片27 和28软化至高粘度。此后，采用液压活塞19加压，使金属块13和14 在迭层1、27和2、28上施加100-200N/cm2的表面压强。在此步骤 中，聚乙烯片27和28表面彼此对应，接触形成部件4穿透聚乙烯片 27和28表面。在此温度下，聚乙烯不会达到能从接合区域流溢出的 粘稠程度。因此，铝片1和2之间的距离基本保持不变。在两聚乙烯 片27和28表面间形成熔合连接，从而形成实际上均匀的接合。加 压减少了任何气体夹附。现在形成表面穿透部件6的接触形成部件 的垂直部分穿透氧化层和铝片1和2的表面。根据所述铝片1和2 的厚度和硬度，表面穿透部件6完全穿透铝片并撞击金属块13和14 的表面，表面穿透部件6将折弯，如图3中所示。另一方面，如果一软 衬垫，例如纸垫，放置于铝片1和2与金属块13和14之间，表面穿 透部件6在铝片1和2外侧将不会折弯，如图1中所示。

表面穿透部件6的非按与铝片1和2的表面成90°角精确取向 的那些部分将被向一侧拱出。在此制造步骤中，通过向金属块13和 14中的管道17和18中喷入冷却水，使该装置冷却。此后，接合部分 中的聚乙烯片27和28将变硬并形成均匀连接，它使铝片1和2固 定在一起，并使接合部分中的接触形成部件4的偏弹 (spring-biassing)作用成为永久的。

制造该装置的设备可以多种不同的方式加以改变。例如，加热和 冷却可采用金属块中的热和冷空气实现，或者采用超声波加热。压强 的施加也可以不同方式实现。

本发明并不局限于前面描述的和图示的示范性实施例，在权利 要求之范围内可做出各种变换。