制备电子连接器壳体的方法、制备电子连接器的方法和电子连接器与流程

本发明涉及电子制品领域，具体地，涉及一种制备电子连接器壳体的方法、一种制备电子连接器的方法和一种电子连接器。

背景技术：

电子产品尤其是消费类电子产品的一个发展趋势是小型化、薄壁化和经济化。消费类电子连接器是指在消费类电子产品中，用以完成电路或电器间相互连接的电子元件，在电子系统中可为两个子系统提供可分离的连接界面，包括例如usb接头、sim卡嵌件、cpu插座、内存插座等。目前，基于表面贴装技术(smt)的消费类电子连接器已成为主流。在表面贴装技术中，通常使用回流焊进行组装。

现有的smt型消费类电子连接器的壳体，主要选用价格昂贵的高流动性液晶聚合物(liquidcrystalpolymer，lcp)材料进行注塑生产制备。选用lcp的原因在于，其他常用于电子连接器壳体的胶料(如nylon和pbt)不能满足小型化、薄壁化和smt型消费类电子连接器对于壳体需耐回流焊温度的工艺要求。目前常用的lcp材料的成本约为15美元/千克。除了价格昂贵之外，lcp材料难以染色，产品以本色和黑色为主。

对于以低成本的其他材料代替lcp材料，制备可经受回流焊的电子连接器壳体的方法，存在着需要。

聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutyleneterephthalate，pbt)是一种在注塑工艺中常用的材料，其成本相对低廉，也广泛用于电子连接器的制造。pbt的价格约为3-5美元/千克。然而，pbt并不适用于表面贴装型小/微型电子连接器壳体的制备。一方面，pbt的流动性低，远远低于lcp材料。使用普通注塑方法时，pbt的低流动性使得其难以填充狭小的模具空间，从而在制备薄壁元件时遇到很大的困难。另一方面，电子连接器的表面贴装技术通常需要其壳体承受高温，例如，当使用红外(ir)回流焊时，壳体 需要承受约260℃的温度。一般的pbt制品在这样的温度下已严重变形或熔融。

在现有技术中，尚没有利用pbt制备可回流焊的电子连接器壳体的方法。

变模温注塑技术是一种基于动态模温控制策略的注塑成型技术，可根据不同工艺阶段的特点调整模具温度，从而在不降低生产效率的同时有效提升产品的质量。变模温注塑工艺中，对于模具而言，一般具有高温保持温度和低温保持温度。首先将具有流动性的原料注入处于高温保持温度的模具中。由于模具温度较高，原料保持充分的流动性以充分填充模具。在填充模具后，将模具温度降至低温保持温度。此时原料变冷并凝固，成型为产品。单纯高温的模具导致原料不凝固或凝固很慢，单纯低温的模具导致原料过快凝固而产生注量不足。变模温工艺解决了上述问题。变模温注塑工艺的设备和运行成本高于一般注塑。因此，通常，该工艺多用于制备超长薄壁件或大型覆盖件等，例如平板电视机的面板，因为这种填充这种大型薄部件需要较长时间，在此期间需要保持模具高温。

技术实现要素：

为了达到以低成本的pbt原料制备可经受回流焊的电子连接器的目的，本发明提供了以下技术方案。

[1]一种制备电子连接器壳体的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)利用变模温注塑工艺将原料组合物成型为未交联壳体，其中所述原料组合物包含聚对苯二甲酸丁二醇酯和辐射交联剂，所述变模温注塑工艺中的高温保持温度高于所述原料组合物的结晶温度；

(2)利用辐射使所述未交联壳体中的聚对苯二甲酸丁二醇酯交联，以制得在表面贴装工艺的作业条件下稳定的电子连接器壳体。

[2]根据[1]所述的制备电子连接器壳体的方法，其中，所述原料组合物中所述辐射交联剂为所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的1重量％-10重量％。

[3]根据[1]所述的制备电子连接器壳体的方法，其中，所述辐射交联剂是三烯丙基异氰脲酸酯。

[4]根据[1]所述的制备电子连接器壳体的方法，其中，所述辐射是电 子束辐射。

[5]根据[1]所述的制备电子连接器壳体的方法，其中，所述辐射的剂量为100kgy-500kgy。

[6]根据[1]所述的制备电子连接器壳体的方法，其中，所述变模温注塑工艺的高温保持温度为185℃-205℃，低温保持温度为40℃-60℃。

[7]根据[1]所述的制备电子连接器壳体的方法，其中，所述原料组合物还含有颜料。

[8]一种制备电子连接器的方法，所述方法包括：

根据权利要求[1]-[7]中所述的制备电子连接器壳体的方法制备电子连接器壳体，以及

使用所述电子连接器壳体通过表面贴装工艺制备所述电子连接器。

[9]根据[8]所述的制备电子连接器的方法，其中所述表面贴装工艺包括在245℃-270℃的温度下的回流焊。

[10]一种通过根据权利要求8或9所述的制备电子连接器的方法制备的电子连接器。

在本发明的第一方面，提供了一种利用聚对苯二甲酸丁二醇酯制备电子连接器壳体的方法，所述方法包括以下步骤：(1)利用变模温注塑工艺将原料组合物成型为未交联壳体，其中所述原料组合物包含聚对苯二甲酸丁二醇酯和辐射交联剂，所述变模温注塑工艺中的高温保持温度高于所述原料组合物的结晶温度；(2)利用辐射使所述未交联壳体中的聚对苯二甲酸丁二醇酯交联，以制得在表面贴装工艺的作业条件下稳定的电子连接器壳体。

利用pbt材料制备表面贴装型电子连接器壳体的困难包括：一方面，其在注塑期间在冷模具中流动性差，发生注量不足；另一方面，注塑得到的pbt壳体在表面贴装工艺中将经历较高温度而软化变形。因此，通过正常的注塑方法，难以以pbt为原料制备表面贴装型电子连接器或连接器壳体。本发明的上述方法解决了这些困难，从而创造性地使用低成本的pbt原料实现了小/微型表面贴装型电子连接器壳体的制备。

本文所述的“壳体”一般性地指代电子连接器的塑料部分，尤其是塑料盒体部分。电子连接器的壳体通常具有以下功能：对接触片绝缘；可以 固定接触片的几何位置，以保证其配合和尺寸的稳定性；提供对接触片的机械保护和支撑；把接触片与环境隔离开；或它们的组合。

优选地，所述原料组合物中辐射交联剂为聚对苯二甲酸丁二醇酯的1重量％-10重量％。当在此范围内时，所述原料组合物均可通过正常注塑及辐照交联达到合适的交联度。低于此范围，则辐照后pbt交联度不够，壳体的耐热性能提高不明显，无法用于表面贴装工艺。若高于此范围，过量的小分子交联剂在高温下容易析出，在回流焊过程中，壳体表面容易形成鼓泡。

本发明所述的辐射交联剂是指能够在辐射作用下使pbt发生交联的交联剂。可用的辐射交联剂包括但不限于：三烯丙基异氰脲酸酯(taic)和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(tmptma)等。优选地，所述辐射交联剂是taic。taic作为交联剂的优点在于常温下为固体，在注塑时可以方便的分散到pbt中，添加量小，不易析出且不易自交联。

更优选地，taic为pbt的1重量％-10重量％。在此比例范围内，所述原料组合物可以获得最佳的性能，交联后的pbt的耐热性大大提高，可以耐回流焊温度，用于表面贴装工艺，壳体表面无析出，无鼓泡。

可用的辐射包括但不限于：电子束辐射、钴60辐射等。优选地，所述辐射是电子束辐射。其优点在于电子辐照束流集中定向，利用效率高，不产生放射性废物，工艺安全。

辐射的剂量需使pbt能够充分交联以耐受回流焊的温度，保证壳体受热时不变形失效。优选地，辐射剂量范围为100kgy-500kgy。当在此范围内时，pbt交联程度适中，耐热性得以提高，壳体足以承受回流焊的温度并适用于表面贴装工艺。低于此范围，辐照不充分，交联度不够。辐照过程中，pbt在发生交联反应的同时，也存在高分子的降解。高于此剂量范围，降解程度大于交联程度，pbt的耐热性能反而会下降。

变模温注塑时，高温保持温度需高于原料组合物的结晶温度，从而允许原料组合物保持较低的粘度，在进入模腔后充分流动填满模腔。为使注塑样品成型脱模，模腔填满后，降低模温，成型脱模。优选地，高温保持温度为185℃-205℃，低温保持温度为40℃-60℃。

为了使辐射交联后的壳体具有良好的热稳定性，优选地，所述原料组 合物中还含有颜料。所述颜料只要不影响本发明的原料组合物的基本性质即可。可用的颜料包括但不限于炭黑，钛白粉等。其量与原料组合物相比一般为0.5重量％-5重量％。

在本发明的第二方面中，提供了一种使用本发明第一方面所述方法制备的连接器壳体通过表面贴装工艺制备电子连接器的方法，其中所述连接器壳体基本上由低成本的聚对苯二甲酸丁二醇酯制成。

因为本发明第一方面制得的电子连接器壳体可以耐受回流焊温度(例如红外回流焊的260℃左右的温度)，因此可以对其进行回流焊，制得表面贴装型电子连接器。优选地，回流焊的温度为245°-270℃。

通过本发明的第二方面的方法，本发明的发明人实现了用廉价的pbt制备表面贴装型电子连接器。

在本发明的第三方面中，提供了根据本发明第二方面的方法制备的电子连接器。

通过应用包含pbt材料和交联剂的原料组合物，采用变模温工艺实现薄壁连接器产品的注塑，并且采用电子束辐照实现pbt交联反应使其能满足回流焊的要求，本发明实现了用低成本的pbt材料制备表面贴装型小/微型电子连接器。对比现有的使用lcp材料的工艺，成本得到明显降低(甚至仅为1/4)，并且适合于做更薄壁的产品。使用pbt材料的另一个优点是，由于pbt配色容易，适合于生产各种颜色的电子连接器，而现有工艺使用的lcp材料难以染色，基本以本色和黑色为主。

附图说明

图1是注塑成型的薄壁电子连接件的示意图。

图2是显示了注塑工艺对产品的影响的图。

图3是显示了是否辐射交联对产品的影响的图。

图4是显示了是否辐照交联对产品回流焊后平面性的影响的图。

具体实施方式

电子连接器的一般制备方法是，在起连接电路作用的金属片材(如接触片)外，通过注塑形成聚合物壳体，随后再安装元器件。由于小型化的需要， 壳体的壁厚通常很薄。图1示出了一个最薄处壁厚为0.1mm的电子连接器(sim卡嵌件)的示意性实例。因此，如果壳体材料的流动性低，将导致流动的材料尚未填充满形成薄壁的狭小模具空间便已冷却固化，从而无法得到合格的壳体。

pbt材料的玻璃化转变温度在30℃左右，结晶温度通常随着具体成分的不同在180-205℃，熔点在225℃左右。在一般的注塑加工中，将升至其熔点以上的软化的pbt材料注入温度较低的模具中，使其迅速固化。在制备薄壁制品时，为了保持其流动性，则需提高模具温度。而提高的模具温度虽然能够使pbt材料保持一定的流动性，但相应地也大大减慢生产效率。

本发明人出人意料地发现，对于小型器件电子连接器来说，如果以pbt为原料并使用通常在大型器件生产中使用的变模温注塑技术，可以得到优质的产品并大大降低成本。尽管变模温注塑工艺的设备和运行成本稍高于普通注塑，但由于pbt的成本远低于目前通常使用的lcp，原料的成本降低使得总成本大大降低，在工业上非常有利。而且利用变模温工艺，可以得到更薄的壁。

具体地，变模温注塑pbt壳体通过以下步骤进行。(1)将原料组合物升温至240℃-260℃温度范围，成为粘流态原料。(2)将模具温度升至185℃-205℃温度范围。(3)将粘流态的原料注塑至模具中，在此期间，将模具温度保持在高温保持温度，范围为185℃-205℃。(4)待注塑完成即原料填充满模具空间后，以10℃-100℃/min范围的降温速率降低模具温度至40℃-60℃温度范围。(5)将模具保持在40℃-60℃低温保持温度，使得模具中的原料完全固化。(6)脱模并进行后处理。

通过上述变模温工艺，使得pbt材料在注塑期间有足够的流动性对模具进行填充，并随后降低模具温度使pbt结晶固化。采用变模温工艺，可以制备足够薄的壳体，用于电子连接器。

图2以sim卡嵌件产品为例，显示了注塑工艺对产品的影响。图2(a)和(b)是现有技术中常用的以lcp为原料通过普通注塑制备的电子连接器。图2(a)显示现有技术可以获得壁厚为0.2mm的产品，而图2(b)显示当希望制备0.1mm的制品时，虽然lcp材料流动性高，但仍发生明显的注量不 足的问题。作为对比，图2(c)显示了以结晶温度为约195℃的一种pbt材料为原料，以180℃作为模具的高温保持温度进行变模温注塑所制得的制品(目标壁厚0.1mm)。图2(d)和(e)是对同样的pbt材料以195℃的高温保持温度进行变模温注塑所制得的制品，壁厚分别为0.2mm和0.1mm。可见，当高温保持温度低于结晶温度时，pbt材料仍然迅速结晶从而无法充分填充模具，不足以制备合格的制品。但当高温保持温度高于结晶温度时，可以制得填充非常好的制品，即使壁厚设计得低至0.1mm也获得成功，而这样的薄壁由lcp材料通过普通注塑无法达到。

不过，仅通过上述步骤获得的电子连接器壳体无法承受回流焊的温度，不适用于例如表面贴装操作。这是因为当在例如约260℃进行回流焊时，温度再次超过了其结晶温度，pbt材料将软化变形。

一般地，表面贴装工艺中具有回流焊步骤。可以为红外回流焊、热风回流焊，气相回流焊等。其通常导致壳体经受245℃-270℃的温度。直接使用注塑中常用的pbt制成的壳体无法耐受这样高的温度。

针对此问题，在本发明的方法中，本发明的发明人在聚对苯二甲酸丁二醇酯中添加辐射交联剂，配制成原料组合物，其中所述交联剂为辐射交联剂，并且在步骤(2)中对成型后的半成品进行辐射交联，从而使壳体材料的耐热性大大提高，在回流焊的工作温度下保持稳定。通过这样的步骤，使得pbt材料一方面可以在相对处于较低温度的注塑温度下能够进行软化注塑，另一方面又可以在进行例如表面贴装时经受高于注塑温度的回流焊温度而不变形损坏，从而成功地解决了使用价格相对低廉的pbt材料制造适合进行回流焊的电子连接器壳体特别是小型/薄壁电子连接器壳体的问题。

图3显示了辐射交联的影响。图3(a)和(b)分别是具有经过和未经交联的通过变模温注塑的pbt电子连接器壳体的电子连接器，它们的外观差别不大。图3(c)和(d)是(a)和(b)的电子连接器在进行红外回流焊之后的外观。可见，未经辐射交联的电子连接器壳体无法经受回流焊并变形失效。但经过辐射交联的电子连接器壳体可以经受回流焊，因此也适合采用表面贴装技术。

使用pbt材料的另一个好处是良好的着色性。由于pbt配色容易， 适合于生产各种颜色的电子连接器壳体，而现有工艺使用的lcp料难以染色，基本以本色和黑色为主。

总之，虽然本发明的制备电子连接件壳体的方法及所需的设备比常规lcp注塑法略为复杂，但是由于主要原料pbt的成本远低于lcp材料(约为1/5-1/3)，因此在总成本上大大降低，可以低至使用lcp时总成本的1/4。此外，变模温工艺能够制造比常规lcp壳体更薄的壳体。而且，pbt产品的颜色更为丰富。

在制成了本发明的电子连接器壳体后，便可通过表面贴装工艺进一步制得电子连接器。表面贴装工艺的一般流程依次包括点胶、贴装、回流焊、清洗等步骤。该工艺是本领域技术人员公知的。由于本发明的pbt壳体经交联后可耐受回流焊温度，因此可以对其进行表面贴装工艺。

本发明从而成功制得了壳体材料基本上是pbt的表面贴装型电子连接器。与lcp壳体的产品相比，本发明的壳体成本低得多。因此，最终产品的成本也大大降低。

以下通过实施例说明本发明。

实施例1sim卡嵌件的制备

在聚对苯二甲酸丁二醇酯塑料粒子中添加5重量％辐射交联剂taic，混合均匀后，配成原材料组成物，并挤出造粒。使用注塑机注塑成型，料筒温度260℃，升高模具温度到195℃，80mpa注塑压力，保压5s，等料充满模穴后，将模温快速降至50℃，pbt即可成型，此时脱模即可得到壁厚仅0.1mm的sim卡嵌件。使用电子束辐照该sim卡嵌件，辐照剂量为500kgy。辐照后的产品，经过260℃高温回流焊的工艺流程，表面未见熔融，无鼓泡，产品尺寸及平面性符合要求。

实施例2回流焊后平面性评价

以与实施例1相同的方式制备四个sim卡嵌件，不同之处在于辐照剂量分别为114kgy、182kgy、419kgy和不进行辐照交联。测量各样品在回流焊前后的平面性。图4示出了测量结果。从图4中可以看到，未交联 样品在回流焊后平面性大大降低，而经过辐照交联的样品在回流焊后平面性降低很小，符合工业生产的要求。