液晶数字手表中的导电橡胶

🏠 首页 《无线电》杂志 1982年 🔗 第9期 🔗 第30页 分类:家电维修 🔗 纪养培 🔗

导电橡胶是一种新型连接器件,近年来在计时、计算和显示仪器仪表中用得很多。导电橡胶由硅橡胶材料制成,它具有良好的温度特性、弹性和绝缘性能。液晶数字手表中常用的导电橡胶,如图1a所示,为条形斑马纹状,俗称斑纹或斑马橡胶。它由黑色层和透明层相间组成,有数十层至数百层。黑色为导电层,主要成分为导电炭黑。透明色为绝缘层,主要成分为硅橡胶,加过着色剂后常为白色或其它色泽。这种导电橡胶,我国已成批生产。它的主要技术要求是:

图1
图1 🔍原图 (483×211)

1.绝缘层的绝缘电阻大于10\(^{12}\)Ω,导电层的导电电阻(因炭粒本身有电阻)不大于2×103Ω。

2.外形尺寸正确,表面切割平整、光洁,层次清晰均匀。

3.具有良好的弹性和耐老化性能。

另有一种夹层导电橡胶,它的两侧表面覆有绝缘层,如图1b所示,这种导电橡胶的防污防潮性能较好,机械、撕裂强度较高。

液晶手表中的导电橡胶,还有其它形状的,如图2所示,这种片状导电橡胶用于计算器手表中,它的整块基体和按键为绝缘体,触头部分为导电体,装配使用非常方便。

图2
图2 🔍原图 (429×215)

常用规格和配用要求

条形导电橡胶的规格很多,主要的区别在于长度L)、高度(H)、宽度(W)和叠距(P)(见图3)的尺寸有差异。每块液晶手表所使用的导电橡胶,或为同样规格的两条,或为一条,或为一长一短的两条,甚至有规格不同的三条。为了帮助大家正确配用和使用,以下对外形尺寸的要求作一介绍。

图3
图3 🔍原图 (435×167)

1.叠距(P)。是指相邻导电层(或绝缘层)之间的中心距,也就是一层导电层和一层绝缘层相加的厚度。常用0.10、0.20、0.25.0.40mm等几种尺寸。普通男表大多用0.25mm,而女表或多功位、多功能手表大多用0.10或0.20mm。

叠距的选择甚为重要。当导电橡胶的长度确定后,叠距越薄,层数就越多。对于液晶屏和基片两元件的对应接点来讲,就增加了有效导电层数,提高了导电的可靠性;同样对于液晶屏和基片两元件的对应间隔来讲,就增加了有效绝缘层数,提高了信号隔离的可靠性。所以薄型导电橡胶在减少装配错位、提高表芯的一次装配合格率方面,是有一定作用的。

薄型叠距的导电橡胶通用性较强,一般可以代替厚型叠距的来使用,而厚型则不一定能替代薄型的。例如:0.40mm可用0.20mm的代替,而0.20mm则不一定能用0.40mm的来代替,这要根据接点和间隔的密度和大小来决定。

叠距厚薄的简易判别方法是将几种不同叠距的导电橡胶并排放在一起,用目测比较即可识别。可靠的方法是从原包装盒标签上查得数据(如0.20mm叠距标志为0.20P),或在显微镜下点出单层层数N,并测得导电橡胶长度L, 即可算出叠距P的具体数值:

P=\(\frac{2L}{N}\)。

2.长度(L)。导电橡胶的长度选择,以实装表芯略有松动为好,一般长度的留空间隙不直超过0.5mm。长度尺寸过长,容易在表芯槽内顶死,产生扭曲或隆起。如若尺寸过短,则不便装配,还会在留空端产生缺划或显示故障。维修或配用导电橡胶时,如果没有长短合适的,可用一条稍长些的用手术刀切短,也可用两条短的拼接,但要注意切口平整、接缝密合和尺寸准足等事项。

3.高度(H)。一般规定导电橡胶可有7~15%的弹性压缩余量,大约为0.20~0.30mm,因而导电橡胶的高度都稍超出装配面。但若外形过高,基片将被浮起,无法装配,甚至引起元件的操作变形和损坏。如若高度过低,基片和液晶屏之间连接不良,表芯就无法正常显示和工作,这时可以用纸片等衬垫物来垫高液晶屏,即用缩短表芯内股深度的办法来补救解决,如图4所示。

图4
图4 🔍原图 (461×235)

4.宽度(W)。选用导电橡胶的宽度尺寸不得超越液晶屏阶面宽度(参看图4),并在装配表芯时以利于放置反光片为宜。导电橡胶过宽时,将无法装配或引起挤压损伤;而过窄时,机械强度太差,不易直立压紧。

表1列出了导电橡胶的常用规格尺寸,供修理时参考使用。

图5
图5 🔍原图 (439×953)

作用原理

液晶数字手表中的导电橡胶,其主要作用是传递笔划电极的工作信号。液晶手表采用数字显示,各段笔划的显示与否,都受表芯基片上的CMOS大规模集成电路输出信号的控制。以最常见的三位半液晶屏“18∶88”形式为例,它有24个笔划电极,加上基片上与它对应的CMOS控制信号的电极,总计达48个细密的接点。如果采用锡焊方式来一一连接,即使工艺上能够办到,也是费工费时、成本昂贵。而今采用导电橡胶新型连接工艺,这种接触式弹性连接工艺具有结构简单、成本较低、组装方便和可靠、防振等特点,尤利于表芯的维修。

图6
图6 🔍原图 (295×361)

在表芯中,导电橡胶被装在基片和液晶屏的对应电极之间,如图5所示。当这三个元件相互接触、对位和固定以后,各个笔划的控制信号就从基片接点平行传递到液晶屏的电极接点,从而使表芯出现日期和时间的正常数字显示。

在正常装配时,我们不必人为地去将三元件一一对准,只要顺次放好三元件,拧紧螺钉即可正常显示。理想的情况下,三元件完全对应连接,如图6a所示。但是在实装时轻微的错位也是设计所允许的,如图6b所示,这时如出现电流大或多划现象,可以左右移动一下导电橡胶位置即可解决。但是严重的错位,如图6c所示那样,液晶屏和基片两者之间完全不对位,则必须移动这两个元件的相对位置才能奏效。

图7
图7 🔍原图 (583×419)

导电橡胶在对位时,每组对应接点之间只要有一层导电层导通,就能可靠保证对应信号的通畅,而相邻两接点之间只要有一层绝缘层相隔,就可使两路信号相互分隔开。由于液晶显示为电压效应的工作器件,功耗甚微,加上硅橡胶所具有的很好的绝缘性能,所以导电橡胶的导电层和绝缘层都可做得极薄。

使用注注事项

1.在表芯装配中对导电橡胶的基本要求是:清洁、平整、压实和位置准确。

2.新料导电橡胶不必清洗,可直接装人表芯使用,但不要用手直接接触,应用扁平镊子或套上指套清洁操作。

3.导电橡胶的规格很多,拆修表芯时不要混放,以防搞错。也不要随意拉种扭曲,以防变形。拆下后应妥善放置,注意防尘防潮。

4.沾污受潮的导电橡胶,不要放入无水酒精中浸泡,更不要接触汽油或三氯乙烯溶液。一般常用棉球蘸些无水酒精擦洗,并在60℃灯泡温度下慢慢烘干。亦可用干净的橡皮泥或胶纸粘去表层污物、灰尘、碎屑后继续使用。

5.不拆卸表芯而直接在基片上锡焊元件时,应掌握焊接温度和时间,严防导电橡胶由于基片高热传导而烫坏或老化变形。

6.粘连在基片上的导电橡胶,拆卸时应左右拨动轻轻取下,不要在叠层方向拉抻以免导电橡胶被撕裂。

常见故障

在表芯装配中导电橡胶的常见故障有四种:

1.错位和接触不良

①如果导电橡胶扭曲、受挤、倒位或错位,基片上的某个笔划控制信号就会同时被传递到液晶屏的两个电极上,因而引起显示多划,并伴有电流大或暗划等现象。也可能发生基片信号传递不到液晶屏电极上而引起显示缺划,甚至出现18∶88全显示现象。

②如果表芯固定螺钉松动或压力不均,某些笔划的控制信号就不能从基片传导到液晶屏电极,则引起显示缺划和全显示现象。也可能出现多划、暗划和电流大现象。

以上故障通常经移动导电橡胶、均匀拧紧固定螺钉或重新组装表芯后即能排除。

③因导电橡胶变形收缩或规格不当而高度尺寸较小时,会引起缺划、不显示、乱显示等故障,可参照前述办法解决。

2.沾污和受潮

导电橡胶的绝缘层极薄而绝缘电阻要求较高,如稍有沾污或受潮,则会引起绝缘电阻下降,使导电层之间产生漏电的现象,这对于CMOS和液晶屏等高阻器件来讲是十分有害的。

①由于导电橡胶擦洗不干净、操作时不注意清洁或者是受潮等原因,导电橡胶表面沾有手汗、污迹、尘埃或金属碎屑,表芯出现显示多划、电流增大等现象。

②如果在导电橡胶表面残留绝缘物,则引起显示缺划或全显示现象。

出现以上两种现象,可将导电橡胶进行擦洗或粘净处理,一般都可恢复正常使用。

3.压缩变形

有的导电橡胶经长期压缩会失去弹性,产生永久变形或压痕。故障现象为缺划、不显示和乱显示等。可采用翻转导电橡胶试装或调换合格元件的方法来解决。

4.老化

①有的导电橡胶使用日久会发生老化剥落和外形残缺,并引起显示缺划现象。

②有的导电橡胶老化后,导电层的电阻增加,绝缘层的电阻降低,引起显示缺划、多划和电流增大等现象。

③有的导电橡胶受压接触面的炭粒剥落,弥散在基片接点的间隔之中,形成导电沟道,使功耗增加、信号短路,造成多划、电流大甚至损坏CMOS电路等故障。

发现上述老化现象,应及早更换导电橡胶解决。(纪养培)