電気コンタクト
金属支持体（２）を有し、その上にコンタクト層（３）が勾配層の形で設けられている電気コンタクト、特に差込接続の電気コンタクトが提案されている。この勾配層（３）は、少なくとも２種の元素から形成されていて、その一方は銀であり、かつ第２の元素のためのマトリックスを形成するかもしくは第２の元素と合金されているか、又はその一方はニッケルであり、かつその他方はリンであるか、又はその一方はインジウムであり、かつその他方はスズである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来の技術
本発明は、請求項１の上位概念に詳細に定義された種類の電気コンタクト、特に差込接続の電気コンタクトに関する。
【０００２】
この種の電気コンタクトは、US 5,892, 424から公知であり、かつ、電気接続のカプセル化されたコンタクト箇所である。この公知の電気コンタクトは、支持体と、その上に設けられたコンタクト層とからなり、前記コンタクト層は電気コンタクトの耐摩耗性の改善のために利用される。このコンタクト層は、第１の元素から形成されるマトリックスを有し、前記マトリックスは第２の元素でドープされている。このマトリックスは、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷを有するグループから選択される１つの元素から形成されていていることができる。添加元素はＺｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ及びＢｉを有するグループから選択される１つの元素から形成されていることができる。この添加元素は、電気的な接続過程の間の電気コンタクトの接触抵抗を安定化させる。更に、この添加元素は、電気コンタクトの耐摩耗性及び酸化安定性を改善する。コンタクト層中の添加元素の割合は、０．５原子％〜５０原子％であることができる。
【０００３】
このコンタクト層は、公知の電気コンタクトの場合に、スパッタ法、イオンアシスト気相堆積法、イオンプレーティング法又はプラズマＣＶＤ法により作成されている。しかしながら、これらの方法は、超高真空が必要なためにコストがかかり、多くの個数を製造するためには適していない。
【０００４】
更に、公知の電気コンタクトのコンタクト層を製造する金属は高価であり、従って同様に多くの個数が必要となるコンタクトのためには適していない。これは、特に、自動車１台当たり１０００〜３０００個の個数を必要とする自動車における電気コンタクトに通用する。
【０００５】
自動車分野において、電気コンタクトは実際に頻繁にスズからなるコンタクト層を有する。この層は、数マイクロメートルの厚さの溶融メッキ又は電気メッキされた層であることができる。スズは、その延性並びにその良好な導電性を特徴とする。スズコンタクト層を使用する場合には、通常では銅ベースの合金、例えばＣｕＳｎ４ブロンズ、ＣｕＮｉＳｉ等からなる支持体との界面に、拡散により、金属間化合物、例えばＣｕＳｎ３、Ｃｕ５Ｓｎ６からなる中間層が形成される。この中間層はコンタクト層よりも硬質であり、かつ温度に依存して成長することがある。
【０００６】
しかしながら、スズ合金もしくはスズ合金層は、硬度が低くかつ従って耐摩耗性が低いため、頻繁な差込過程の場合に又は車両もしくはエンジンに基づく振動によりすり減る傾向があり、これはより強い酸化、いわゆるフレッチング腐食が生じるという欠点を有する。すり減り及び／又はフレッチング腐食は、該当するコンタクトに属する、自動車の電機部品、例えばセンサ、制御装置などの故障を引き起こしかねない。
【０００７】
この種のスズ層の場合には、このコンタクト層の高い付着傾向及び可塑変形に基づき、多くの適用状況に対して差込力が高すぎることも欠点である。
【０００８】
更に、実地から、スズベースで製造された、Thermozinnとも言われる、電気コンタクトのコンタクト層は公知であり、これは１００％まで金属間相からなり、かつ熱照射により製造される。摩耗試験により、この種のコンタクト層に対しても単に限定的な使用可能性が明らかになっている。
【０００９】
更に、今まで、電気コンタクトの場合に、コンタクト層として頻繁にニッケル下層を有するＡｕＣｏ合金、銅下層又はニッケル下層を有する銀層又は金層も使用される。
【００１０】
特に、銀をベースとする、同様にスズをベースとする表面もしくはコンタクト層は付着性に基づき冷間圧接する傾向があり、かつ自己同士の組み合わせの場合に高い摩耗値を特徴とする。
【００１１】
今まで電気コンタクトの場合に使用された銀層又は金層の場合にも、層のすり減りの際に又は層の剥離に基づき、支持体又は付着層として利用する、頻繁に銅又はニッケルからなる中間層の酸化性の摩耗現象が生じる。
【００１２】
本発明の利点
金属支持体を有し、その上に勾配層の形でコンタクト層が設けられ、前記コンタクト層は少なくとも２種の元素から形成されており、その一方は銀であり、かつ第２の元素のためのマトリックスを形成するかもしくは第２の元素と合金されているか、又はその一方はニッケルであり、かつ他方はリンであるか、又はその一方はインジウムであり、かつ他方はスズである、本発明による前記電気コンタクトは、コンタクト層のために使用された成分、その入手性及びその比較的低い調達コストに基づき、大量の個数を必要とする電気コンタクトのためにも適したコンタクト層であるという利点を有する。
【００１３】
本発明の範囲内で、勾配層とは、２つの元素の割合が支持体表面の法線方向に向かって変化しているコンタクト層であると解釈される。例えば、銀マトリックスもしくは銀／スズ合金中のスズの割合は支持体とは反対の方向に向かって減少することができる。コンタクト層の元素割合の変化は線形であることができる。この場合に、線形の濃度勾配である。これとは別に、階段機能に基づき段階的な濃度勾配であることもできる。基本的に、接触層中の一方の元素の割合は、勾配方向に向かって０％〜１００％の範囲で推移する。
【００１４】
この支持体は、例えば通常、自動車分野で差込接続の場合に使用される支持体であり、例えば、銅ベースの合金、例えばＣｕＳｎ４ブロンズ、ＣｕＮｉＳｉ等である。これとは別に、ニッケルベースの合金からなる支持体を使用することもできる。
【００１５】
本発明による電気コンタクトにおいて、２種の元素の一方が銀から形成され、この銀は第２の元素のためのマトリックスであるかもしくは第２の元素と合金されている場合には、この第２の元素もしくは添加元素はスズ、金又はインジウムであることができる。
【００１６】
勾配層は、有利に約１μｍ〜３μｍの厚さを有するが、この勾配層の厚さは更に厚く構成されていてもよい。
【００１７】
電気コンタクトと、前記電気コンタクトに対応するコンタクトとの間の接触を改善するために、この勾配層は少なくとも部分的に貴金属カバー層を有することができる。この貴金属カバー層は、有利に約０．１μｍ〜０．３μｍの厚さを有し、従って「フラッシュ」層といわれる。この「フラッシュ」層のための貴金属は、特にＡｕ、Ｒｕ、Ｐｔ及び／又はＰｄが適している。
【００１８】
コンタクト層の製造は、有利に電気メッキ法により行うか又はＰＶＤ（物理気相堆積）法により行う。
【００１９】
本発明による対象の更なる利点及び有利な実施態様は、明細書、図面及び特許請求の範囲から明らかである。
【００２０】
図面
本発明による電気コンタクトの実施例は、図面において略示的に示されており、次の記載において詳細に説明される。
【００２１】
この唯一の図面は、本発明による電気コンタクトの断面図である。
【００２２】
実施例の記載
図中には電気コンタクト１が示されており、この電気コンタクト１は自動車において使用される差込結合のコンタクトである。
【００２３】
この電気コンタクト１は、支持体２を有し、前記支持体２は銅ベースの合金、例えばＣｕＳｎ４、ＣｕＮｉ２Ｓｉ等から製造されている。この支持体２は、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの厚さを有する。
【００２４】
電気コンタクト１の支持体２上に、コンタクト層３が配置されており、このコンタクト層３は電気メッキ法により設けられている。このコンタクト層３は、銀／スズ−材料系であり、この場合、銀及びスズは相互に合金されている。コンタクト層３中のスズの割合は、支持体２とは反対の方向に向かって著しく線形に低下し、例えば約１００％から約２０％に低下している。このコンタクト層３は、従って勾配層を形成している。
【００２５】
コンタクト層３の厚さは、約１μｍ〜３μｍの間の範囲内にある。
【００２６】
コンタクト層３の上側には、カバー層４として形成された、約０．２μｍの厚さを有する、いわゆる薄い金層もしくは「フラッシュ」金層が配置されている。
【００２７】
電気コンタクトの別の実施態様の場合には、勾配が反対方向を示すため、コンタクト層中のスズの割合は支持体の方向に向かって増加し、従ってコンタクト層もしくは勾配層の表面では最も高い銀濃度が存在する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による電気コンタクトの断面図。
【技術分野】
【０００１】
従来の技術
本発明は、請求項１の上位概念に詳細に定義された種類の電気コンタクト、特に差込接続の電気コンタクトに関する。
【０００２】
この種の電気コンタクトは、US 5,892, 424から公知であり、かつ、電気接続のカプセル化されたコンタクト箇所である。この公知の電気コンタクトは、支持体と、その上に設けられたコンタクト層とからなり、前記コンタクト層は電気コンタクトの耐摩耗性の改善のために利用される。このコンタクト層は、第１の元素から形成されるマトリックスを有し、前記マトリックスは第２の元素でドープされている。このマトリックスは、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷを有するグループから選択される１つの元素から形成されていていることができる。添加元素はＺｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ及びＢｉを有するグループから選択される１つの元素から形成されていることができる。この添加元素は、電気的な接続過程の間の電気コンタクトの接触抵抗を安定化させる。更に、この添加元素は、電気コンタクトの耐摩耗性及び酸化安定性を改善する。コンタクト層中の添加元素の割合は、０．５原子％〜５０原子％であることができる。
【０００３】
このコンタクト層は、公知の電気コンタクトの場合に、スパッタ法、イオンアシスト気相堆積法、イオンプレーティング法又はプラズマＣＶＤ法により作成されている。しかしながら、これらの方法は、超高真空が必要なためにコストがかかり、多くの個数を製造するためには適していない。
【０００４】
更に、公知の電気コンタクトのコンタクト層を製造する金属は高価であり、従って同様に多くの個数が必要となるコンタクトのためには適していない。これは、特に、自動車１台当たり１０００〜３０００個の個数を必要とする自動車における電気コンタクトに通用する。
【０００５】
自動車分野において、電気コンタクトは実際に頻繁にスズからなるコンタクト層を有する。この層は、数マイクロメートルの厚さの溶融メッキ又は電気メッキされた層であることができる。スズは、その延性並びにその良好な導電性を特徴とする。スズコンタクト層を使用する場合には、通常では銅ベースの合金、例えばＣｕＳｎ４ブロンズ、ＣｕＮｉＳｉ等からなる支持体との界面に、拡散により、金属間化合物、例えばＣｕＳｎ３、Ｃｕ５Ｓｎ６からなる中間層が形成される。この中間層はコンタクト層よりも硬質であり、かつ温度に依存して成長することがある。
【０００６】
しかしながら、スズ合金もしくはスズ合金層は、硬度が低くかつ従って耐摩耗性が低いため、頻繁な差込過程の場合に又は車両もしくはエンジンに基づく振動によりすり減る傾向があり、これはより強い酸化、いわゆるフレッチング腐食が生じるという欠点を有する。すり減り及び／又はフレッチング腐食は、該当するコンタクトに属する、自動車の電機部品、例えばセンサ、制御装置などの故障を引き起こしかねない。
【０００７】
この種のスズ層の場合には、このコンタクト層の高い付着傾向及び可塑変形に基づき、多くの適用状況に対して差込力が高すぎることも欠点である。
【０００８】
更に、実地から、スズベースで製造された、Thermozinnとも言われる、電気コンタクトのコンタクト層は公知であり、これは１００％まで金属間相からなり、かつ熱照射により製造される。摩耗試験により、この種のコンタクト層に対しても単に限定的な使用可能性が明らかになっている。
【０００９】
更に、今まで、電気コンタクトの場合に、コンタクト層として頻繁にニッケル下層を有するＡｕＣｏ合金、銅下層又はニッケル下層を有する銀層又は金層も使用される。
【００１０】
特に、銀をベースとする、同様にスズをベースとする表面もしくはコンタクト層は付着性に基づき冷間圧接する傾向があり、かつ自己同士の組み合わせの場合に高い摩耗値を特徴とする。
【００１１】
今まで電気コンタクトの場合に使用された銀層又は金層の場合にも、層のすり減りの際に又は層の剥離に基づき、支持体又は付着層として利用する、頻繁に銅又はニッケルからなる中間層の酸化性の摩耗現象が生じる。
【００１２】
本発明の利点
金属支持体を有し、その上に勾配層の形でコンタクト層が設けられ、前記コンタクト層は少なくとも２種の元素から形成されており、その一方は銀であり、かつ第２の元素のためのマトリックスを形成するかもしくは第２の元素と合金されているか、又はその一方はニッケルであり、かつ他方はリンであるか、又はその一方はインジウムであり、かつ他方はスズである、本発明による前記電気コンタクトは、コンタクト層のために使用された成分、その入手性及びその比較的低い調達コストに基づき、大量の個数を必要とする電気コンタクトのためにも適したコンタクト層であるという利点を有する。
【００１３】
本発明の範囲内で、勾配層とは、２つの元素の割合が支持体表面の法線方向に向かって変化しているコンタクト層であると解釈される。例えば、銀マトリックスもしくは銀／スズ合金中のスズの割合は支持体とは反対の方向に向かって減少することができる。コンタクト層の元素割合の変化は線形であることができる。この場合に、線形の濃度勾配である。これとは別に、階段機能に基づき段階的な濃度勾配であることもできる。基本的に、接触層中の一方の元素の割合は、勾配方向に向かって０％〜１００％の範囲で推移する。
【００１４】
この支持体は、例えば通常、自動車分野で差込接続の場合に使用される支持体であり、例えば、銅ベースの合金、例えばＣｕＳｎ４ブロンズ、ＣｕＮｉＳｉ等である。これとは別に、ニッケルベースの合金からなる支持体を使用することもできる。
【００１５】
本発明による電気コンタクトにおいて、２種の元素の一方が銀から形成され、この銀は第２の元素のためのマトリックスであるかもしくは第２の元素と合金されている場合には、この第２の元素もしくは添加元素はスズ、金又はインジウムであることができる。
【００１６】
勾配層は、有利に約１μｍ〜３μｍの厚さを有するが、この勾配層の厚さは更に厚く構成されていてもよい。
【００１７】
電気コンタクトと、前記電気コンタクトに対応するコンタクトとの間の接触を改善するために、この勾配層は少なくとも部分的に貴金属カバー層を有することができる。この貴金属カバー層は、有利に約０．１μｍ〜０．３μｍの厚さを有し、従って「フラッシュ」層といわれる。この「フラッシュ」層のための貴金属は、特にＡｕ、Ｒｕ、Ｐｔ及び／又はＰｄが適している。
【００１８】
コンタクト層の製造は、有利に電気メッキ法により行うか又はＰＶＤ（物理気相堆積）法により行う。
【００１９】
本発明による対象の更なる利点及び有利な実施態様は、明細書、図面及び特許請求の範囲から明らかである。
【００２０】
図面
本発明による電気コンタクトの実施例は、図面において略示的に示されており、次の記載において詳細に説明される。
【００２１】
この唯一の図面は、本発明による電気コンタクトの断面図である。
【００２２】
実施例の記載
図中には電気コンタクト１が示されており、この電気コンタクト１は自動車において使用される差込結合のコンタクトである。
【００２３】
この電気コンタクト１は、支持体２を有し、前記支持体２は銅ベースの合金、例えばＣｕＳｎ４、ＣｕＮｉ２Ｓｉ等から製造されている。この支持体２は、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの厚さを有する。
【００２４】
電気コンタクト１の支持体２上に、コンタクト層３が配置されており、このコンタクト層３は電気メッキ法により設けられている。このコンタクト層３は、銀／スズ−材料系であり、この場合、銀及びスズは相互に合金されている。コンタクト層３中のスズの割合は、支持体２とは反対の方向に向かって著しく線形に低下し、例えば約１００％から約２０％に低下している。このコンタクト層３は、従って勾配層を形成している。
【００２５】
コンタクト層３の厚さは、約１μｍ〜３μｍの間の範囲内にある。
【００２６】
コンタクト層３の上側には、カバー層４として形成された、約０．２μｍの厚さを有する、いわゆる薄い金層もしくは「フラッシュ」金層が配置されている。
【００２７】
電気コンタクトの別の実施態様の場合には、勾配が反対方向を示すため、コンタクト層中のスズの割合は支持体の方向に向かって増加し、従ってコンタクト層もしくは勾配層の表面では最も高い銀濃度が存在する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による電気コンタクトの断面図。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属支持体（２）を有し、その上にコンタクト層（３）が勾配層の形で設けられている電気コンタクト、特に差込接続の電気コンタクトにおいて、前記勾配層（３）が少なくとも２種の元素から形成されていて、その一方が銀であり、かつ第２の元素と合金されているか、又はその一方はニッケルであり、かつその他方はリンであるか、又はその一方がインジウムであり、かつその他方がスズであることを特徴とする、電気コンタクト。
【請求項２】
勾配層（３）は約１μｍ〜３μｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１記載の電気コンタクト。
【請求項３】
勾配層（３）は、少なくとも部分的に貴金属カバー層（４）を有することを特徴とする、請求項１又は２記載の電気コンタクト。
【請求項４】
貴金属カバー層（４）は約０．１μｍ〜３μｍの厚さを有することを特徴とする、請求項３記載の電気コンタクト。
【請求項５】
貴金属カバー層（４）がＡｕ、Ｒｕ、Ｐｔ及び／又はＰｄから形成されていることを特徴とする、請求項３又は４記載の電気コンタクト。
【請求項６】
勾配層（３）は、電気メッキ法によるか又はＰＶＤ法により支持体（２）上に設けられていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の電気コンタクト。
【請求項１】
金属支持体（２）を有し、その上にコンタクト層（３）が勾配層の形で設けられている電気コンタクト、特に差込接続の電気コンタクトにおいて、前記勾配層（３）が少なくとも２種の元素から形成されていて、その一方が銀であり、かつ第２の元素と合金されているか、又はその一方はニッケルであり、かつその他方はリンであるか、又はその一方がインジウムであり、かつその他方がスズであることを特徴とする、電気コンタクト。
【請求項２】
勾配層（３）は約１μｍ〜３μｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１記載の電気コンタクト。
【請求項３】
勾配層（３）は、少なくとも部分的に貴金属カバー層（４）を有することを特徴とする、請求項１又は２記載の電気コンタクト。
【請求項４】
貴金属カバー層（４）は約０．１μｍ〜３μｍの厚さを有することを特徴とする、請求項３記載の電気コンタクト。
【請求項５】
貴金属カバー層（４）がＡｕ、Ｒｕ、Ｐｔ及び／又はＰｄから形成されていることを特徴とする、請求項３又は４記載の電気コンタクト。
【請求項６】
勾配層（３）は、電気メッキ法によるか又はＰＶＤ法により支持体（２）上に設けられていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の電気コンタクト。
【公表番号】特表２００６−５０１６１５（Ｐ２００６−５０１６１５Ａ）
【公表日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５４０５３４（Ｐ２００４−５４０５３４）
【出願日】平成１５年１０月２日（２００３．１０．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２００３／００３２９６
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０３２２８４
【国際公開日】平成１６年４月１５日（２００４．４．１５）
【出願人】（３９００２３７１１）ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング (2,908)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年１０月２日（２００３．１０．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２００３／００３２９６
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０３２２８４
【国際公開日】平成１６年４月１５日（２００４．４．１５）
【出願人】（３９００２３７１１）ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング (2,908)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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