專利名稱：高性能連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于要求暴露于高溫的應(yīng)用和組件中的連接器，其中這些連接器支持了一個或多個導(dǎo)電構(gòu)件例如導(dǎo)電的構(gòu)件、光纖、或載氣或載液的管道或管線。特別地，本發(fā)明涉及具有包括聚合物組合物的主體的連接器，這些聚合物組合物在最小的扭曲或彎曲下能夠耐受反復(fù)暴露于高溫中，例如當(dāng)使線路板經(jīng)受再流焊接或重新加工操作時。相關(guān)技術(shù)的討論連接器經(jīng)常被用來將單個的部件連接到一起，其方式為允許那些部件將電、光、氣體、液體或類似物傳送到彼此上。例如，電連接器被用來將電裝置(例如印刷的電路板)置于彼此相連通中。典型地電連接器具有兩個部分，這兩個部分中的一個部分連接到一個第一電裝置上并且這兩個部分的第二部分連接到有待置于與該第一裝置相連通中的一個第二電裝置上。為了連接這兩個裝置，該電連接器的兩個部分是配合在一起的。該連接器的各部分包括被適配為連通地連接到一個電子裝置上的一組觸點或末端以及被適配為連接到其他連接器部分上的一個第二組的觸點或末端。這可以通過將連接器的一個部分指定為具有適配的“凸形”觸點或末端來連接其他的連接器部分的“凹形”觸點或末端而很容易地實現(xiàn)。無論這些觸點或末端的設(shè)計的細(xì)節(jié)如何，這兩個連接器部分應(yīng)當(dāng)是適配的以彼此容易地連接和斷開從而與它們所連接的電設(shè)備相應(yīng)地電地連接和斷開。因此，每個連接器部分通過它其余組的觸點或末端而固定地連接到一個電子裝置上。這些觸點或末端可以是可移動地或永久地可連接到該電裝置上的；然而，通常希望的是該連接器部分通過某一物理機構(gòu)被固定到該電裝置上。典型地，這些連接器部分通過焊接或另外地將這些觸點或末端熔化到在該電裝置上形成的接觸墊或類似物上而固定到電裝置上。存在著多種應(yīng)用，其中將電連接器暴露于高溫中，例如在制造一種組件(該組件包括該電連接器)、修理或改變這種組件、和/或使用或操作這種組件過程中。典型地在這類條件下電連接器必須能夠保持尺寸穩(wěn)定性和機械強度，而不展示出不可接受程度的彎曲、扭曲或開裂。近年來，對于使用再流(reflow)技術(shù)來將電連接器固定到電子裝置(例如印刷電路板)上存在日益增長的趨勢。例如，可以將焊料的多個部分(該焊料可以是焊膏的形式， 該焊膏還包含助熔劑)置于電連接器的多個觸點上和/或印刷電路板的多個接觸墊上。例如，這些焊料部分可以是球形的。然后將這些電連接器觸點抵靠這些接觸墊進(jìn)行放置，其中這些焊料部分位于其間，并且將該組件(或其一個局部區(qū)段)加熱到有效地溶化這些焊料部分的一個溫度，從而引起它們再流動。當(dāng)冷卻該組件時，這些焊料部分固化，由此在這些電連接器觸點與這些印刷電路板接觸墊之間建立了電連接。類似地，已經(jīng)開發(fā)了插孔侵入式再流組裝技術(shù)，其中焊膏被鏤印在具有通孔墊的印刷電路板的表面上這樣使得該焊膏滲入這些孔中。此后將電連接器上的針插入這些孔中并且將得到的組件加熱以使焊料再流動。
由于與傳統(tǒng)的含鉛焊料相關(guān)的毒性以及環(huán)境問題，近來在這類應(yīng)用中在使用無鉛焊料方面還存在著增加的興趣。然而，無鉛焊料典型地要求使用顯著地更高的加工溫度 (例如在初始組裝、再流、重新加工和波峰焊過程中)。因為這些電連接器總體上是使用塑料體來制造的以保持或支持用來電連接單個的電裝置的這些金屬導(dǎo)體構(gòu)件，由于在對于實現(xiàn)無鉛焊料的令人滿意的流動或再流動所必需的條件下塑料(甚至高性能工程塑料)的扭曲、彎曲、或甚至開裂的傾向，用無鉛焊料進(jìn)行工作是非常具有挑戰(zhàn)性的。這類扭曲、開裂或彎曲干擾了單個的電連接器觸點與相應(yīng)的印刷電路板接觸墊適當(dāng)對齊的能力這樣使得這些部件之間的所希望的電連接得以建立和保持。當(dāng)使用插孔再流((PIHIO)方法時這個問題是特別嚴(yán)重的，其中連接器上的針的一個陣列有待插入電路板上的通孔的一個陣列中。 理想地，通孔的尺寸是比該連接器針的最大直徑大僅0. 010英寸至0. 015英寸，該連接器針有待插入該通孔中并且通過再流焊接進(jìn)行電連接。這些緊密的公差要求將針的陣列與通孔非常精確的對齊。如果由于熱變形使得支持這些針的主體甚至輕微地彎曲，這種對齊可能是非常難以保持，尤其是當(dāng)該針陣列包含大量的針時和/或當(dāng)該主體是相對長的和/或?qū)挼牟⑶沂窍鄬?xì)薄的時。此外，一旦焊料互連接完成，可能需要將這些部件彼此分開。電子制造工藝通常需要將組裝的部件拆開，例如為了進(jìn)行診斷檢測、為了替換或修理一個或多個部件、為了升級部件、或為了從在實際產(chǎn)品發(fā)布之前用來評估產(chǎn)品性能和可靠性的測試車輛或早期用戶硬件中回收電良好的物質(zhì)。用來從電路板回收電氣部件的目前的方法包括通過熱氣體進(jìn)行回收。在這類熱氣體方法中，通過一個噴嘴將一個加熱的氣體流(例如氮氣或另一種惰性氣體)遞送到被附連到板上的電部件上或引導(dǎo)到該電部件上?？梢酝ㄟ^位于該板的背面的加熱塊或加熱單元施用額外的偏壓性熱量來補充其他的熱輸入。在將電部件連接到板上的焊料互連物處產(chǎn)生的熱將這些焊料接點熔化，從而這允許將這種電部件從該電路板中移開用于重新加工。因為控制加熱是困難的這樣使得僅所希望的焊料互連物被暴露于高溫中，所以關(guān)鍵的是當(dāng)加熱時該電部件的任何塑料或樹脂部分是尺寸穩(wěn)定的(即，能夠耐受在重新加工過程中所遇到的高溫而不展示出不能接受程度的彎曲、扭曲或開裂)。當(dāng)這些焊料互連物是無鉛焊料互連物時，這些互連方案總體上需要使用比當(dāng)使用傳統(tǒng)的含鉛焊料時所必需的顯著地更高的溫度來進(jìn)行重新加工操作。用來接近低共熔以及低共熔無鉛焊料合金((Sn/Ag、Sn/Ag/CU、Sn/CU))的這種更高的重新加工溫度典型地范圍從約217°C至約227°C，并且對于上述合金的過低溶組合物而言可以是更高的，例如在溫度超過227°C或更高的條件下。為了可重復(fù)地實現(xiàn)高質(zhì)量的電連接器，通常的是使用250°C或 260°C或更高的重新加工溫度。用于無鉛焊料的這些更高的重新加工溫度可以不可恢復(fù)地?fù)p害常規(guī)地用于制造電連接器的主體的熱塑性塑料。目前用于這類電連接器的這些高性能熱塑性材料(例如聚醚醚酮((PEEK))、液晶聚合物((LCP))、以及聚苯硫醚((PPS)))未能證明當(dāng)使用再流或重新加工焊接技術(shù)來制造包括電路板和連接器的組件時所要求的用來避免彎曲和開裂所必需的熱和機械穩(wěn)定性。連接器還經(jīng)常地用于將光纖的不同區(qū)段連接在一起，因為該連接器使能比接合更快地連接和斷開。這些連接器機械地連接和對齊纖維的核心這樣使得可以將光從纖維的一個區(qū)段傳送到另一個區(qū)段上。纖維末端的面必須以非常精確的方式被保持或壓在一起這樣使得這些纖維末端的對齊和直接接觸(例如，玻璃至玻璃或塑料至塑料)得以實現(xiàn)，從而避免任何玻璃至空氣或塑料至空氣的界面，這些界面將導(dǎo)致更高的連接器損耗。關(guān)鍵的是不僅僅當(dāng)該連接最初被制備時，而且在該纖維光纜的整個壽命期間這種緊密的對齊和接觸得以保持。典型地，光纖連接器包含一個套圈，該套圈是長的、細(xì)薄的圓柱體，它作為光纖對齊機構(gòu)來起作用。該套圈具有一個中心孔，而該光纖被保持在該中心孔中，其中該光纖的末端位于該套圈的末端?？傮w上使用一種連接器本體(有時稱為連接器外殼)來將該套圈(并且因此該纖維)保持就位，該連接器本體可以包括一個或多個組裝件。該套圈典型的延伸經(jīng)過該連接器本體以滑入一個連接裝置中(例如一個對齊套管)，該連接裝置被用于將該連接器配合到另一個連接器或配合到一個貫通隔板適配器上，該貫通隔板適配器被用來將該連接器配合到一個光纖發(fā)射器或接收器上。用來制造該套圈、連接器本體、連接裝置和/ 或隔板適配器的材料必須能夠耐受暴露于某些光纖最終使用的應(yīng)用中的高溫而不發(fā)生顯著的扭曲或彎曲，顯著的扭曲或彎曲可以干擾斷開和再連接纖維光纜或保持所要求的精確對齊并且在被連接的光纖末端之間進(jìn)行接觸的能力。在間歇的或基本上連續(xù)的基礎(chǔ)上當(dāng)將這些連接器暴露于高溫以及其他惡劣環(huán)境條件時最終使用應(yīng)用還包括例如在機動車輛、飛機發(fā)動機、重型機械的發(fā)動機艙以及類似物中罩的應(yīng)用、化學(xué)品以及油的加工操作以及設(shè)備、連同地下鉆井工具(井下工具)以及用于油氣井操作的其他裝置和設(shè)備。因此，開發(fā)改進(jìn)的具有更高的耐熱性的連接器將是非常令人希望的。發(fā)明概述在本發(fā)明的一個方面中，提供了一個連接器(例如適合用于印刷電路板的表面上的一個電元件與多個導(dǎo)體之間的電連接或連接光纖)。該連接器包括一個絕緣的主體，該主體保持了(直接地或間接地)一個或多個(例如，一個陣列的)傳導(dǎo)性構(gòu)件，這些構(gòu)件可以從該電絕緣的主體的一個表面凸出。該主體由一種聚合物組合物組成，該聚合物組合物包括一種聚醚酮酮和無機納米管。該傳導(dǎo)性構(gòu)件可以能夠?qū)щ?、傳送?例如，光的多個脈沖，能夠形成被調(diào)制而攜帶信息的電磁載波)，或輸送氣體或液體。例如，該連接器可以是一種電連接器，例如一種單針連接器、一種多針連接器、一種凸式連接器、一種凹式連接器、 一種可轉(zhuǎn)動的連接器或一種單一型連接器或可以是一種光纖連接器，例如一種FC連接器、 FDDI連接器、LC連接器、MT陣列連接器、SC連接器、SC雙工連接器、ST連接器或類似物。本發(fā)明還可以被用于邊緣連接器、線對板連接器、板對板連接器、電源連接器、電信號連接器、 RF連接器、絕緣置換連接器以及同軸連接器。另一方面，本發(fā)明提供了制造連接器(例如對于電路板的表面上一個電元件與多個導(dǎo)體之間電連接有用的電連接器)的一種方法。這種方法包括在一個模具中提供一個或多個傳導(dǎo)構(gòu)件，所述傳導(dǎo)構(gòu)件被保持于一個希望的位置和構(gòu)型中，將包含聚醚酮酮和納米管的一種聚合物組合物引入到所述模具中(其中該聚合物組合物已經(jīng)被加熱到有效地使它能夠在壓力下進(jìn)行流動的一個溫度)，用該聚合物組合物來填充所述模具從而包蓋這些傳導(dǎo)構(gòu)件的長度的至少一部分，同時留下這些傳導(dǎo)構(gòu)件的末端是可觸及的，將所述聚合物組合物冷卻到有效地固化所述聚合物組合物并且形成該連接器的一個溫度，并且從該模具中移開該連接器。本發(fā)明的又另一個方面提供了包括一個電路板和一個電連接器的一種組件。該電連接器包括一種電絕緣主體，該主體保持了多個導(dǎo)電觸點的一個陣列(這些觸點可以從該主體的表面凸出)，其中所述的導(dǎo)電觸點被焊接到所述電路板上的多個導(dǎo)體上并且所述電絕緣主體包含一種聚合物組合物，該聚合物組合物包括一種聚醚酮酮和無機納米管。本發(fā)明進(jìn)一步提供了制造組件的一種方法。該方法包括以下步驟a)提供一種電路板，該電路板在其表面上具有多個導(dǎo)體；b)提供一種電連接器，該電連接器包括一種電絕緣主體，該主體保持了多個導(dǎo)電觸點的一個陣列，這些觸點可以從該電絕緣主體的表面凸出，并且該主體由一種聚合物組合物組成，該聚合物組合物包括一種聚醚酮酮和無機納米管；c)將所述電連接器和所述電路板彼此對齊這樣使得各導(dǎo)電觸點接近該電路板表面上的導(dǎo)體和固體焊料或焊膏的一部分這兩者從而形成一種中間體組件；d)將該固體焊料或焊膏的所述部分加熱到有效地引起固體焊料或焊膏的所述部分熔融和流動的一個溫度(由此熔融的焊料部分與導(dǎo)電觸點和導(dǎo)體兩者進(jìn)行直接接觸)； 并且e)將所述中間體組件冷卻到有效地引起焊料的所述部分再固化并且在所述導(dǎo)電接觸與所述導(dǎo)體之間建立導(dǎo)電連接的一個溫度。本發(fā)明另外地提供了用來從電路板分離電連接器的一種方法，其中所述電連接器通過包含焊料的一組互連物被附連到所述電路板上，所述方法包括將所述組的互連物加熱到有效地熔化所述焊料的一個溫度并且從所述電路板移開所述電連接器，其中所述電連接器包括一種電絕緣的主體，該主體保持了多個導(dǎo)電觸點的一個陣列，并且由一種聚合物組合物組成，該聚合物組合物包括一種聚醚酮酮和無機納米管。本發(fā)明還提供了用來附連并且從電路板上移開電連接器并且或者再附連同一個電連接器亦或用一個第二電連接器來替換該電連接器的一種方法。這種方法包括a)提供一種電路板，該電路板在其表面上具有多個導(dǎo)體；b)提供一種第一電連接器，該電連接器包括一種電絕緣的主體，該主體保持了多個導(dǎo)電觸點的一個陣列，并且由一種聚合物組合物組成，該聚合物組合物包括一種聚醚酮酮以及無機納米管；c)將所述第一電連接器和所述電路板彼此對齊這樣使得所述陣列中的各導(dǎo)電觸點接近該電路板表面上的導(dǎo)體和固體焊料或焊膏的一部分這兩者從而形成一種中間體組件；d)將該固體焊料或焊膏的所述部分加熱到有效地引起固體焊料或焊膏的所述部分形成能夠流動的液體焊料的部分的一個溫度；e)將液體焊料的所述部分冷卻到有效地引起液體焊料的所述部分固化并且在所述導(dǎo)電觸點和所述導(dǎo)體之間建立導(dǎo)電連接的一個溫度；f)將所述組的互連物加熱到有效地熔化所述焊料的一個溫度；g)從所述電路板移開所述第一電連接器；并且h)使用所述第一電連接器亦或一種第二電連接器來重復(fù)步驟b) -e)，所述第二電連接器包括一個電絕緣主體，該主體保持了多個導(dǎo)電觸點的一個陣列并且由一種聚合物組合物組成，該聚合物組合物包括一種聚醚酮酮和無機納米管。本發(fā)明還提供了一種組件，該組件包括一個第一光纖、一個選自下組的另外的部件，該組由以下各項組成一個第二光纖、一個光纖發(fā)送器以及一個光纖接收器，以及一個連接器，該連接器連接所述第一光纖和所述另外的部件并且該連接器包括一個絕緣的主體，該主體保持了(直接地或間接地)一個或多個光纖，其中所述絕緣主體由一種聚合物組合物組成，該聚合物組合物包括一種聚醚酮酮和無機納米管。在本發(fā)明的又另一個方面中，提供了一種組件，該組件包括一個第一光纖、一個選自下組的另外的部件，該組由以下各項組成一個第二光纖、一個光纖發(fā)送器以及一個光纖接收器，以及一個連接器，該連接器連接所述第一光纖和所述另外的部件并且該連接器包括一個絕緣的主體，該主體保持了(直接地或間接地)一個或多個光纖，以及被適配以使該第一光纖與所述另外部件相匹配的一個連接裝置，其中所述絕緣主體或所述連接裝置中至少一個由一種聚合物組合物組成，該聚合物組合物包括一種聚醚酮酮和無機納米管。本發(fā)明特別好地適合用于應(yīng)用于以下最終使用中，其中作為連接器的一部分的一個或多個傳導(dǎo)構(gòu)件必需被精確地與其他元件對齊，在初裝過程中和隨后反復(fù)暴露于熱這兩種情況下。由聚醚酮酮和無機納米管構(gòu)成的主體的熱扭變耐受性允許將該連接器連接、分離、和再連接，同時可重復(fù)地保持將傳導(dǎo)部件進(jìn)行希望的精確的對齊，由此確保這些傳導(dǎo)部件保持能夠高效地并且有效地將光、電或類似物傳送到該連接器被附連到其上的其他元件上。本發(fā)明的某些實施方案的詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的一種連接器的主體有利地使用一種由聚醚酮酮和無機納米管組成的聚合物組合物制造。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在該聚合物組合物中使用這些組分的特殊的組合在最小的扭曲、開裂以及彎曲下(特別是當(dāng)所使用的焊料是無鉛焊料時)對于達(dá)到能夠重復(fù)地耐受高溫(例如在再流焊接和重新加工電路板組件期間所經(jīng)受到的苛刻的條件)的尺寸穩(wěn)定的連接器是決定性的。通過加入這些無機納米管出人意料地提高了該聚合物組合物的熱耐受性。與其他填充劑相比較這些無機納米管提供了在尺寸上是相當(dāng)小的進(jìn)一步的優(yōu)點，這使它有可能制造具有光滑表面的連接器(甚至在相對高負(fù)荷的填充劑的情況下)。另外，這些無機納米管有利地改變了該聚醚酮酮的熔體流動行為，由此有助于完成對具有非常精細(xì)的特征的模具的填充并且允許模制具有精確尺寸和形狀的連接器。本發(fā)明的另一個優(yōu)點是在該聚合物組合物與這些傳導(dǎo)構(gòu)件的表面之間實現(xiàn)了非常良好的粘著性，特別是當(dāng)這些傳導(dǎo)構(gòu)件表面是金屬的時。因此可以獲得對該聚合物組合物/傳導(dǎo)構(gòu)件界面處故障優(yōu)秀的耐受性，這進(jìn)一步幫助確保了在延長的惡劣環(huán)境條件下(例如高溫以及暴露于化學(xué)品、溶劑和類似物中)該連接器的連續(xù)的優(yōu)良性能。此外，使用聚醚酮酮提供了模制的主體，與當(dāng)使用其他聚芳基醚酮類(例如聚醚醚酮)時所觀察到的相比較該主體具有更低的剩余應(yīng)力。當(dāng)主體暴露于高溫時，這種更低量的剩余應(yīng)力導(dǎo)致了更少的彎曲。進(jìn)一步地，使用聚醚酮酮， 人們可以優(yōu)化結(jié)晶性以及由此用于具體應(yīng)用的熔點((Tm))，而這在使用聚醚醚酮時不能完成。適合用于本發(fā)明的聚醚酮酮包含(并且優(yōu)選地基本上其組成為)由下面式I和II 所表示的重復(fù)的單元-A-C ( = 0) -B-C ( = 0) - I-A-C ( = 0) -D-C ( = 0) - II其中，A是一個p，p，-Ph-O-Ph-基團(tuán)，Wi是一個亞苯基，B是對-亞苯基，并且D是間-亞苯基。盡管在聚醚酮酮中式I 式II((T I))異構(gòu)體比率范圍可以從100 0 至0 100，總體上使用具有約70 30或更高的(優(yōu)選地不大于約90 10) T I異構(gòu)體比率的聚醚酮酮應(yīng)當(dāng)是令人希望的。在一個令人希望的實施方案中，該聚醚酮酮是半晶質(zhì)的。聚醚酮酮在本領(lǐng)域中是熟知的并且可以使用任何適合的聚合技術(shù)來制備，包括在下面專利中所描述的方法，出于所有的目的這些專利的每一個通過引用以其全部內(nèi)容結(jié)合在此美國專利號3，065，205 ；3，441，538 ；3，442，857 ；3，516，966 ；4，704，448 ； 4，816，556 ；以及6，177，518?？梢允褂镁勖淹惖幕旌衔铩＿m合的聚醚酮酮可以從商業(yè)來源獲得，例如像由康涅狄格州恩菲爾德市牛津性能材料公司在商品名OXPEKK下所銷售的聚醚酮酮類，包括OXPEKK-C聚醚酮酮。如上所述，無機納米管是用于本發(fā)明的連接器的主體中的聚合物組合物的一種關(guān)鍵性的組分。如在此所使用的，這些無機納米管包括無機材料和碳納米管兩者，它們是圓柱狀形式(即，具有空心的管狀結(jié)構(gòu))，其中內(nèi)徑典型地范圍是從約IOnm至約300nm并且長度典型地是比該納米管直徑大10至10，000倍(例如，500nm至1.2微米)?？傮w上，這些納米管的長徑比(長度比直徑)將是相對大的，例如，約10 1至約200 1。這些管不必是完全封閉的，例如，它們可以采取用多個壁層緊密纏繞渦旋的形式。這些納米管可以由已知的無機元素以及碳來組成，它們包括但不限于二硫化鎢、 氧化釩、氧化錳、銅、鉍、以及硅酸鋁類。在一個實施方案中，這些納米管是由選自周期表第 IIIa、IVa和Va組的元素中的至少一種化學(xué)元素所形成的那些，包括由碳、硼、磷和/或氮所制成的那些，例如由氮化碳、氮化硼、碳化硼、磷化硼、氮化磷以及氮硼化碳所形成的那些。 有用的硅酸鋁類包括水鋁石英、圓柱錫礦、埃洛石以及硫銻鉛礦納米管以及合成制備的硅鋁酸鹽納米管。對這些納米管的表面可以如所希望的那樣進(jìn)行處理或改性以改變它們的特性。在與該聚醚酮酮結(jié)合之前，可以對這些納米管進(jìn)行精制、純化或另外地處理(例如，表面處理和/或與其他物質(zhì)相結(jié)合從而使得其他物質(zhì)保留在這些納米管內(nèi))。與聚醚酮酮混合的無機納米管的量可以根據(jù)需要改變，但總體上該聚合物組合物將包括至少0. 01重量百分比，但不超過30百分比的無機納米管。例如，該聚合物組合物可以有利地包括從約5至約20重量百分比的埃洛石。該聚合物組合物可以另外地由除了聚醚酮酮和無機納米管之外的組分組成，例如穩(wěn)定劑、顏料、加工助劑、另外的填充劑、以及類似物。在本發(fā)明的某些實施方案中，該聚合物組合物基本上由或由聚醚酮酮和無機納米管組成。例如，該聚合物組合物可以不含有或基本上不含有除了聚醚酮酮之外的任何類型的聚合物和/或不含有或基本上不含有任何形式的除了無機納米管之外的填充劑?？梢允褂萌魏芜m合的方法來制備該聚合物組合物，像，例如，在有效地將這些組分密切地混合的條件下將該聚醚酮酮和無機納米管熔融混合?？梢允褂萌魏芜m合的模制方法(例如注射模制、插入模制、包覆模制等)將該聚合物組合物成型為對于該連接器的主體所希望的形狀。優(yōu)選地，該主體被模制成一個單體的部分，因為在高溫條件下接縫的存在可能會對連接器的性能造成不利影響。例如，該聚合物組合物可以被加熱到有效地軟化或熔化該聚醚酮酮并且使該聚合物組合物能夠流動的一個溫度，并且被引入到一個具有該連接器的主體的所希望的形狀的模具中?？梢允┘訅毫亩仁管浕木酆衔锝M合物進(jìn)入該模具中，由此有助于完全填充該模具。該模具配備有一個或多個傳導(dǎo)構(gòu)件，其中這些傳導(dǎo)構(gòu)件被保持在一個所希望的位置和構(gòu)型中。該模具可以是一個單體的模具或由兩個或多個零件組成的一個模具(在模制加工過程中這些部分被結(jié)合在一起)。典型地，該模具是由金屬組成的并且在模制過程中被保持在高溫下，該高溫在某種程度上低于被引入到該模具中的聚合物組合物的溫度，從而促進(jìn)完全填充該模具以及高質(zhì)量的模制主體?？梢杂迷摼酆衔锝M合物來填充該模具從而包蓋(封裝)這些單個的傳導(dǎo)構(gòu)件的一部分這樣使得這些傳導(dǎo)構(gòu)件的末端仍然是可觸及的(暴露的)。例如，當(dāng)希望一種電連接器時，傳導(dǎo)構(gòu)件的一個末端可以采取從該主體的表面凸出的針的形式，其中該針是直的、曲的、彎曲的、成角度的或任何其他適合的構(gòu)型。這些針可以采取任何希望的或適合的橫截面形狀，例如圓形、橢圓形、三角形、方形、矩形等并且可以具有多個表面， 這些表面是光滑的、平的、開槽的、脊?fàn)畹?、帶螺紋的或取決于電路板上的導(dǎo)體的設(shè)計所可以希望的或必需的一些其他形式，這些針將通過焊料互連物被附連到該電路板上。當(dāng)可以將該傳導(dǎo)構(gòu)件的尖端與該主體的表面平齊時(盡管作為替代方案該傳導(dǎo)構(gòu)件的尖端在某種程度上可以是從該主體表面凹陷的或甚至從主體表面向外突出一定程度)該傳導(dǎo)構(gòu)件的另一端可以采取能夠接收一個針或類似物的凹陷的形式(即，一個開放的或凹形插口)。 作為替代方案，傳導(dǎo)構(gòu)件的兩個末端可以是處于針的形式。在又另一個實施方案中，兩個末端可以是處于凹陷的形式。然后將該模制的聚合物組合物冷卻到有效地固化該軟化的聚醚酮酮的一個溫度。此后可以將由此形成的連接器從該模具中移開。作為替代方案，可以通過注射模制來形成該主體，并且此后引入這些傳導(dǎo)構(gòu)件(例如，可以將該模具進(jìn)行配置從而在該主體中提供多個開口，可以將這些傳導(dǎo)構(gòu)件插入或另外地引入該主體或穿過該主體或可以將該主體模制成一種固體形狀并且此后通過機加工或鉆孔或類似技術(shù)形成用于這些傳導(dǎo)構(gòu)件的多個開口)。該主體可以具有任何所希望的構(gòu)型，包括但不限于本領(lǐng)域中已知的并且已開發(fā)的用作電連接器和光纖連接器的那些構(gòu)型。本發(fā)明特別適合用于制造具有主體的連接器，這些主體是截面相對細(xì)薄的和/或窄的或這些主體具有截面相對細(xì)薄的和/或窄的特征或截面(例如，其中該主體包含相對厚的并且寬的一個或多個截面或部分以及相對細(xì)薄的或窄的一個或多個截面或部分)，因為當(dāng)連接器經(jīng)受高溫條件時，這類形狀將通常將是特別易于彎曲或扭曲的。此外，通過使用本發(fā)明的聚合物組合物有助于模制這類形狀，因為引入無機納米管改善了聚醚酮酮的流動性能。在一個光纖連接器中，該聚合物組合物可以被用于構(gòu)成該主體的一個或多個不同的組分中。例如，該主體可以包括連接器殼體和套圈兩者，其中該套圈保持了并且環(huán)繞一個光纖并且該連接器殼體進(jìn)而保持并且環(huán)繞該套圈?？梢允褂冒鶕?jù)本發(fā)明的聚醚酮酮和無機納米管的一種聚合物組合物來制造連接器殼體和套圈中的一者或兩者。這些傳導(dǎo)構(gòu)件可以由本領(lǐng)域已知的任何傳導(dǎo)材料來制造，這取決于所希望的連接的類型。例如，當(dāng)該連接器被用作電連接器時，該傳導(dǎo)構(gòu)件可以由一種金屬或金屬合金構(gòu)成，包括金屬類和金屬合金類，例如鎳合金、合金鋼、銅合金、鉻鎳合金、鋁合金、以及銀合金。導(dǎo)電構(gòu)件可以由一種這樣的材料組成或可以包含多于一種這樣的材料。例如，傳導(dǎo)構(gòu)件可以由一種第一導(dǎo)電材料組成并且可以用一種或多種不同的導(dǎo)電材料來電鍍或涂覆(在它的表面的一部分或多個部分或它的整個表面之上)。當(dāng)該連接器有待用作一種光纖連接器時，該傳導(dǎo)構(gòu)件可以由玻璃、塑料、或適合用于傳送光的其他材料組成。總體上光纖由一種玻璃或塑料的核心、具有比該核心更低的折射率的一個玻璃或塑料的包層組成，以及一個緩沖區(qū)(一個保護(hù)性的外涂層，例如丙烯酸酯)，其中該包層通過使用全內(nèi)反射的方法沿著該核心來引導(dǎo)光?？梢詫文Ｒ约岸嗄９饫w用作傳導(dǎo)構(gòu)件。當(dāng)該傳導(dǎo)構(gòu)件有待用于傳送或輸送氣體或液體時，典型地該傳導(dǎo)構(gòu)件將處于空心的管或?qū)Ч艿男问剑梢杂扇魏芜m合的材料(例如塑料或金屬)來構(gòu)成?？偠灾?，這些傳導(dǎo)構(gòu)件是長形的(即，具有典型地比該傳導(dǎo)構(gòu)件的直徑大至少數(shù)倍的長度)并且是足夠長以延伸至少從該主體的一個第一表面至該主體的一個第二表面(即，這些傳導(dǎo)構(gòu)件穿透通過該主體)。如上所述，各傳導(dǎo)構(gòu)件的一個末端或兩個末端可以從該主體表面向外突出從而形成一個針。在一個實施方案中，各傳導(dǎo)構(gòu)件是單體的但是在其他實施方案中單個的傳導(dǎo)構(gòu)件可以由互連的兩個或多個部分或區(qū)段組成。取決于所打算的該連接器的具體的應(yīng)用，可以如所希望的，該第一表面和第二表面可以是彼此平行、彼此垂直、或具有相對于彼此的一些其他構(gòu)型。因此，這些傳導(dǎo)構(gòu)件可以是直的、曲的、成角度的、彎曲的或具有任何其他適合的形狀并且可以是剛性的或柔韌的。如所希望的每個主體的傳導(dǎo)構(gòu)件的數(shù)量是可以改變的。除了主體之外，可以使用由聚醚酮酮和無機納米管所組成的上述聚合物組合物 (尤其是當(dāng)這類其他部件將類似地暴露于高溫時，并且希望在這類條件下保持這些部件的尺寸穩(wěn)定性時)來制造該連接器的一個或多個其他部件。例如，可以使用該聚合物組合物通過模制技術(shù)(例如注射模制)將有待用于與保持光纖的一個主體(例如，連接器本體) 相結(jié)合的連接裝置或?qū)R套管或貫通隔板的適配器形成所希望的形式和尺度，從而使該連接器本體與其他連接器本體或與光纖發(fā)射器或接收器相配合。實例實例1，用于電應(yīng)用的非導(dǎo)電性連接器使用雙螺桿Killion 27mm反轉(zhuǎn)擠出機 (在365°C (進(jìn)料端)至375°C (?？谔?的溫度下進(jìn)行操作)將IOOOg聚醚酮酮(來自牛津性能材料公司的OXPEKK C)以及IOg至200g的非導(dǎo)電性無機納米管，或5g至約IOg 的碳納米管共混從而產(chǎn)生1/8英寸的繩股，將這些繩股在水浴中進(jìn)行冷卻，并且切成1/8英寸乘1/4英寸的球粒。.在約120°C下干燥6至8小時之后，將這些球粒加入到一個28噸或40噸的裝備有一個適合用于生產(chǎn)電連接器的模具的Arburg注射模制機中。將該模制機的桶和螺桿在318°C ((后部))至327°C (在噴嘴處)加熱，同時將該模具保持在150°C至 175°C之間?？梢詫鲗?dǎo)性構(gòu)件以一個所希望的位置和構(gòu)型放置在模具中并且在15，000至 20，OOOpsi之間的壓力下(足以用聚合物組合物來填充該模具)可以將可流動熔化物中的 PEKK/無機組合物引入該模具中從而包蓋這些傳導(dǎo)性構(gòu)件的長度的至少一部分，同時留下這些傳導(dǎo)性構(gòu)件的末端是可觸及的。然后將模制的連接器冷卻到有效地固化該PEKK/納米管組合物從而形成一個連接器的溫度。然后從該模具中移開該連接器。在所示的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)這些無機納米管的含量從而提供一種熔融物，該熔融物完全地填充了所希望的模具并且還在最終的部分中提供了最佳的硬度。更高的負(fù)荷將提供更硬的部分以及更硬的熔化物，這些更硬的熔化物可能沒有適當(dāng)?shù)赜帽∑瑏硖畛淠＞摺嵗?,用于非電器應(yīng)用的電耗散連接器如實例1中所述使用適合用于該應(yīng)用的一個模具將IOOOg OXPEKK C和從20g至約30或40g的碳納米管共混并且模制。所述模具將不具有所插入的這些傳導(dǎo)性構(gòu)件但將能夠為電纜套或該連接器的其他部分提供電耗散連接并且位于一個接地裝置上。熔融混合該碳納米管和該PEKK以及注塑模制這兩者的條件與實例1類似。
權(quán)利要求
1.一種連接器，包括一個絕緣的主體，該主體保持了一個或多個導(dǎo)電構(gòu)件，并且是由一種聚合物組合物組成的，該聚合物組合物包括一種聚醚酮酮以及無機納米管。
2.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中所述一個或多個導(dǎo)電構(gòu)件是光纖。
3.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中所述一個或多個導(dǎo)電構(gòu)件是導(dǎo)電的構(gòu)件。
4.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中所述一個或多個導(dǎo)電構(gòu)件包括導(dǎo)電的金屬。
5.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中所述一個或多個導(dǎo)電是處于能夠輸送氣體或液體的空心管的形式。
6.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中所述絕緣主體保持了多個導(dǎo)電構(gòu)件的一個陣列。
7.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中所述無機納米管是選自周期表的第Ilia、IVa和 Va族的元素。
8.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中所述聚合物組合物包括0.01至30重量百分比的無機納米管。
9.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中所述聚合物組合物包括5至20重量百分比的無機納米管。
10.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中該聚醚酮酮是半晶質(zhì)的。
11.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中該聚醚酮酮具有從70 30至90 10的T I比率。
12.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中所述傳導(dǎo)構(gòu)件的至少一部分是導(dǎo)電的構(gòu)件，這些導(dǎo)電的構(gòu)件具有從所述主體的一個表面凸出的多個末端。
13.如權(quán)利要求1所述的連接器，其中該連接器包含穿透該主體的一個或多個導(dǎo)電的構(gòu)件，并且其中每一個導(dǎo)電構(gòu)件在一個末端具有用于連接到一個電元件上的一個連接部分并且在另一個末端具有用于連接到一個導(dǎo)體上的一個末端部分。
14.如權(quán)利要求13所述的連接器，其中這些末端部分是處于針的形式。
15.如權(quán)利要求13所述的連接器，其中這些連接部分是能夠接收這些針的凹陷。
16.一種制造如權(quán)利要求1所述的連接器的方法，所述方法包括在一個模具中提供一個或多個傳導(dǎo)構(gòu)件，所述傳導(dǎo)構(gòu)件被保持于一個希望的位置和構(gòu)型中，將一種包含聚醚酮酮和無機納米管的可流動的加熱過的聚合物組合物引入到所述模具中，用該聚合物組合物來填充所述模具從而包蓋這些傳導(dǎo)構(gòu)件的長度的至少一部分，同時留下這些傳導(dǎo)構(gòu)件的末端是可觸及的，將所述聚合物組合物冷卻到有效地固化所述聚合物組合物并且形成該連接器的一個溫度，并且從該模具中移開該連接器。
17.一種包括一個電路板和如權(quán)利要求1所述的連接器的組件，包括一個電絕緣的主體，該主體保持了多個導(dǎo)電的觸點的一個陣列，其中所述的導(dǎo)電觸點被焊接到所述印刷電路板上的多個導(dǎo)體上并且所述電絕緣主體由一種聚合物組合物組成，該聚合物組合物包括一種聚醚酮酮和多個無機納米管。
18.如權(quán)利要求17所述的組件，其中所述導(dǎo)體是處于印刷電路板中的凹陷的形式并且所述導(dǎo)電觸點被插入所述凹陷中。
19.如權(quán)利要求17所述的組件，其中所述固體焊料或焊膏是無鉛的。
全文摘要
使用包含聚醚酮酮和無機納米管的聚合物組合物來制造高性能連接器，例如旨在用于有待經(jīng)受再流焊接或重新加工的電路板中的電連接器或有待用于苛刻操作條件中的光纖連接器。這些聚合物組合物提供了多種連接器，這些連接器在高溫下具有特別的體積穩(wěn)定性并且有助于精確地并且高質(zhì)量地模制具有細(xì)薄的或精密詳細(xì)特征的這些連接器。
文檔編號C08K3/04GK102282204SQ201080005494
公開日2011年12月14日 申請日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者A·德卡米尼 申請人:阿科瑪股份有限公司