CN204130362U - 一种镀贵金属开关触点元件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种贵金属开关触点元件，底层为橡胶层；中间层为连续的、上表面被局部蚀刻的贱金属薄片层；上层为凸点状、条纹状或网格状的贵金属镀层，或凸点状和条纹状任意组合的贵金属镀层，或者为凸点状、条纹状或网格状的贱金属镀层和贵金属镀层的双金属镀层；所述的贱金属镀层在贱金属薄片层与贵金属镀层之间；贱金属薄片层上表面是在局部镀有的贵金属镀层或贱金属镀层和贵金属镀层的双金属镀层的覆盖下被蚀刻的。本实用新型制得的开关触点具有电导通可靠性好、耐尘性和耐油污性优良、触点抖动时间短、使用寿命长、原材料成本低等优点。
Description
技术领域
本实用新型具体涉及一种用于电路的接通和断开的开关触点元件，属于开关触点制造的技术领域。
背景技术
金、银等贵金属具有良好的导电性和化学稳定性，它们或它们的合金可以作为开关触点上的接触材料，但其昂贵的价格，限制了它们的应用空间。贱金属如铁、钴、镍、铝、铜、钛等以及包括不锈钢在内的合金，虽有在大气下有较好的化学稳定性，但作为触点材料其导电性能通常不如贵金属理想，它们的导电率大部分比金、银低，化学稳定性比金、银等贵金属差、耐电磨损性能一般也不及金、银等贵金属。同贵金属比较起来，贱金属通常价廉易得，市场供应充沛，作为导电材料或触点材料使用，它们的成本比贵金属低得多。总之，单独使用任何贵金属或贱金属时优缺点同时存在。
在以不锈钢等作为基材的触点上镀贵金属（特别是镀金）是提高触点性能的有效方法。在镀金方法和提高触点镀金质量上，科技人员做了大量的努力。例如，中国专利申请号为201310564337.0的专利文献“微型继电器触点、簧片镀金工艺方法”公开了通过特定的镀金液配方，提高镀金层的致密度和纯度，解决微型继电器接触电阻不稳定及静态粘接的功能性问题。美国专利申请号为20140045352的专利文献“Connector with gold-palladium plated contacts”，公开了通过调整在双金属合金中金和钯的浓度，控制双金属合金的外观颜色的方法。日本特开2003-057111号公报，公开了通过在银基触点材料上通过溅镀的方法镀一层1μm厚的金，然后再通过电镀的方法镀一层1μm厚的金，以消除镀层中的针孔，提高触点的耐腐蚀能力，使得触点甚至在高腐蚀性气体的环境中保持良好的可靠性。
申请号为201010557154.2的专利文献“局部镀金板的制作工艺”及其相同申请人同日申请的一系列专利文献，公开了通过选择性曝光使保护干膜遮挡非镀金区，从而实现局部镀金的一种方法。该方法中必须使用碱溶性保护干膜和曝光机。申请号为200910023466.2的专利文献“一种簧片局部镀金前的散件覆膜方法”公开的单面镀金方法，同样需要使用曝光机。美国专利4077852“Selective gold plating”公开了使用铬酸盐膜作为阻镀层在含铜的金属表面进行选择性镀金的工艺，以减少金的用量。铬酸盐膜作为阻镀层的尺寸分辨率相当高，可用于电子和集成电路。该工艺中的铬酸盐膜由重铬酸钾进行阴极沉积而得到。但使用铬酸盐作为阻镀层时，电镀金条件必须比常用镀金条件温和，如必须采用较低的镀液温度和较低的电压或电流密度等。
本发明申请人的专利申请号为201310748955.0的专利文献“开关触点元件及其制备方法”，公开了一种具有三层结构的开关触点元件：底层为橡胶、中间层为连续的贱金属薄片，上层为不连续的贵金属镀层或者为不连续的贱金属镀层和贵金属镀层的双金属复合层。该结构通过印刷局部阻镀层和电镀制得，作为开关触点元件具有好的电流导通稳定性、耐尘性和耐油污性。但是，这种方法制备的开关触点，镀层的厚度受到所印刷的阻镀油墨层的厚度的限制。印刷油墨很难印得很厚，最多通常只有十微米或十几微米，因此，采用这种方法，镀层的厚度就不能超过十几微米。镀层的厚度不够，就意味着触点中凸出于底材上的导电接触面的高度不够，作为触点使用时，触点的抗尘性、抗油污性就受到影响。镀层厚度超过阻镀油墨层的厚度时，阻镀油墨易被包覆在镀层之中。包覆在镀层中的阻镀油墨是电绝缘的，在触点使用过程中，会溢到触点的接触面，从而增加触点的接触电阻甚至使触点失去电导通功能。另外，所印刷的阻镀油墨在贱金属基材上的接触角，很难控制在90°，也就是说，所印刷阻镀油墨的边缘很难垂直于贱金属基材的表面，镀层的边缘因而很难垂直于贱金属基材。
钢、不锈钢、铜或铜合金、镍或镍合金是常用于制备触点的贱金属材料。对这些金属的蚀刻，常使用含有较强的无机酸的蚀刻液，如：盐酸+硝酸+三氯化铁+己内酰胺（用于不锈钢的蚀刻）（中国专利申请号201010160309.9）、硝酸+三氯化铁+氯化钠（用于钢的蚀刻）（中国专利申请号201310100019.9）、氟硼酸或氟硅酸+甲基磺酸或氨基磺酸+水溶性亚铁盐（用于锡的蚀刻，不腐蚀铜和镍）（中国专利申请号201310187160.7）、硝酸或硫酸+过氧化氢+特定的聚合物（中国专利申请号200910023466.2）、硝酸和/或硫酸+过氧化氢+铵盐+芳香胺+硝基化合物（中国专利申请号201110110116.7）、硝酸+硝酸镍+碘酸+氨基酸（美国专利4556449）硫酸＋过氧化物＋低分子量羧酸（用于蚀刻铜）（美国专利4462861）、硫酸+硝酸+双氧水（日本特开2004-52001 号公报）、氯化铁+ 盐酸+ 高分子化合物（日本特开2000-336491 号公报）、磷酸+双氧水（日本特开2006-294797 号公报）、过氯酸+硝酸铈铵（日本特开2004-59973 号公报）（以上专利文献如未特别注明，蚀刻液均用于镍或镍合金的蚀刻）。
有专利文献公开了含有机酸的蚀刻液的蚀刻液。申请号为201080059307.9的专利文献“蚀刻液及使用其的半导体装置的制造方法”所公开的蚀刻液含有过氧化氢、有机酸（柠檬酸和苹果酸）和少量有机膦酸，该蚀刻液能够选择性蚀刻铜而不蚀刻镍。申请号为200610151609.4的专利文献，公开了以过醋酸为主的蚀刻液，蚀刻液中还包括过醋酸稳定剂、有机酸、无机酸和盐类，其中盐类是用来控制蚀刻液的pH值，可调变铜与钼的相对蚀刻率。尽管有这些专利文献公开了多种多样的蚀刻液，但还是有必要研发对铁、钴、镍、铜及其合金有良好的蚀刻效果，得到光亮的蚀刻的金属表面，消除侧蚀，同时对金、银等贵金属不产生腐蚀的蚀刻液。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型是为了解决现有触点生产技术生产的触点在耐尘性和耐油污性上的不足，公开了一种贱金属基材表面的局部的贵金属镀层更加突出的包含阻镀、施镀和蚀刻工艺的镀贵金属开关触点元件。
技术方案：一种镀贵金属的开关触点元件，用作开关的导电触点，能够接通电路板上的开关触点并导通电路，为厚度0.5-10mm、横截面面积0.8-80mm2的小圆柱粒、椭圆柱粒或棱柱粒的形状，具有多层的层状结构，
底层为橡胶层；中间层为连续的、上表面被局部蚀刻的贱金属薄片层；上层为凸点状、条纹状或网格状的贵金属镀层，或凸点状和条纹状任意组合的贵金属镀层，或者为凸点状、条纹状或网格状的贱金属镀层和贵金属镀层的双金属镀层；所述的贱金属镀层在贱金属薄片层与贵金属镀层之间；贱金属薄片层上表面是在局部镀有的贵金属镀层或贱金属镀层和贵金属镀层的双金属镀层的覆盖下被蚀刻的。
作为优化：所述的凸点是圆柱体、棱柱体、台柱体或横截面随柱轴变化的柱体，其顶面直径或外接圆的直径为0.1-2mm，相邻的凸点之间的间距为0.05-2mm。
作为优化：所述的条纹是曲线或直线，相互之间是平行的或不平行的，平行的相邻的条纹之间的间距为0.1-2mm；条纹的宽度是可变的或固定的，宽度为0.02-2mm。
作为优化：所述的网格的大小是可变的或固定的，网格之间的孔洞面积为0.05-5mm2，网格状组成网格的线条宽度为0.02-2mm。
作为优化：所述的柱体、条纹、网格的高度是贵金属镀层厚度、贱金属镀层厚度和贱金属薄片蚀刻深度之和，数值在0.2μm-9.5mm之间。
作为优化：所述的贱金属镀层和贵金属镀层的双金属镀层中贱金属镀层的厚度是贵金属镀层厚度的1.5-10倍。
作为优化：所述的贱金属薄片层为镁、铝、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铌、锡、钼、钽、钨或者是它们中任意一种金属的合金；所述的贱金属薄片是单一的金属，或者是由不同的金属的层状复合形成的；所述的贱金属薄片优选为不锈钢、镍或镍合金、铜或铜合金。
作为优化：所述的贱金属镀层是钛、铁、钴、镍、铜、锌、钼、钨或者它们中任意一种金属的合金，优选镍或镍合金、钴或钴合金。
作为优化：所述的贵金属镀层为：金、银、钌、铑、钯、锇、铱、铂或者它们中任意一种金属的合金；优选为银或金。
作为优化：所述的橡胶层是天然橡胶或合成橡胶；优选三元乙丙橡胶和硅橡胶。
有益效果：本实用新型所公开的方法，具有蚀刻深度可控，不像申请号为201310748955.0的专利文献“开关触点元件及其制备方法”那样，镀层的厚度受到阻镀油墨厚度的限制。本实用新型制得的开关触点具有电导通可靠性好、耐尘性和耐油污性优良、触点抖动时间短、使用寿命长、原材料成本低等优点。本实用新型中所采用的阻镀、施镀和蚀刻工艺可靠性强，易于工业化生产。采用本发明所公开的方法制备的开关触点元件，由于可在很大范围内调整蚀刻深度，是的触点元件的抗尘性和耐油污性更加优良。
附图说明
图1为本实用新型在镀贵金属前没有镀一贱金属层的开关触点的结构示意图；
图2为本实用新型在镀贵金属前镀有一贱金属层的开关触点的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。
一种镀贵金属的开关触点元件，用作开关的导电触点，能够接通电路板上的开关触点并导通电路，为厚度0.5-10mm、横截面面积0.8-80mm2的小圆柱粒、椭圆柱粒或棱柱粒的形状，具有多层的层状结构：底层为橡胶层1；中间层为连续的和上表面被局部蚀刻的贱金属薄片层2，上层为凸点状、条纹状或网格状的贵金属镀层4，或凸点状和条纹状任意组合的贵金属镀层4，或者为凸点状、条纹状或网格状的贱金属镀层3和贵金属镀层4的双金属镀层，或凸点状和条纹状任意组合的贱金属镀层3和贵金属镀层4的双金属镀层；所述的贱金属镀层3在贱金属薄片层2与贵金属镀层4之间；贱金属薄片层2上表面是在局部镀有的贵金属镀层4或贱金属镀层3和贵金属镀层4的双金属镀层的覆盖下被蚀刻的。
实施例1：
不锈钢和硅橡胶复合：将0.10mm厚的材质为SUS304的不锈钢片由碱性清洗剂除油，用自来水清洗，用5%的稀盐酸浸泡30秒，用去离子水清洗。冷风吹干。将一种含有1%乙烯基三特丁基过氧硅烷(VTPS)和0.5%过氧化二异丙苯（DCP）的甲基乙烯基硅橡胶和不锈钢片放在模腔表面涂有特氟龙的模具中，在175℃下让不锈钢片的一面与硅橡胶进行热硫化粘合，硫化时间为8分钟，形成1.0mm厚的不锈钢和硅橡胶的层状复合片材。甲基乙烯基硅橡胶采用商品化的道康宁东丽公司生产的SE 4706U或信越公司生产的KE 961U或其它牌号的甲基乙烯基硅橡胶，都是可行的。VTPS是一种含有过氧基的偶联剂，它既可以使含乙烯基的硅橡胶交联，同时也促进含乙烯基的硅橡胶与金属之间的粘合。
印刷阻镀油墨：在此复合片材的不锈钢表面，用阻镀油墨印刷一条条0.25mm宽的直线，两条相邻直线之间的间隔是0.25mm。直线状油墨的厚度为2.0-20.0μm。自制的或市面上的耐酸性蚀刻的对不锈钢有良好附着力的阻镀油墨均可选用。市面上的可选用的阻镀油墨有：抗蚀刻电镀油墨（如台湾川裕生产的的PR2000SA抗蚀刻电镀油墨）、紫外光固化的耐酸油墨（如昆山田菱精细化工生产的THS-19耐酸油墨）等。本实施例中分别选用了自制的耐酸的但可碱溶的阻镀油墨和川裕的PR2000SA抗蚀刻电镀油墨。
镀金：镀金之前先将上述印好了阻镀油墨的复合片材清洗干净。可用中性或酸性清洗液、乙醇或异丙醇等有机溶剂对复合片材进行清洗。 用化学镀或电镀的方法，在上述印好了阻镀油墨的复合片材中不锈钢的表面，镀上一层0.2μm后的镀金层，或者先镀上一层0.1-10μm厚的纯镍层或镍合金层，然后再镀上一层0.2μm后的镀金层。镀金层只生成在不锈钢未印有阻镀油墨的部位上。在化学镀金或电镀金的工艺中，均采用酸性化学镀金液或酸性电镀金液。
除去阻镀油墨：将上述镀金后的复合片材，用5%的氢氧化钠溶液清洗，除掉复合片材中不锈钢表面上的阻镀油墨，得到在不锈钢表面镀有条纹状镀金层的复合片材。
蚀刻：将上述镀金的没有阻镀油墨的复合片材，浸渍在下述蚀刻液中，使复合片材中裸露的不锈钢受到选择性蚀刻，复合片材中有镀金层的部位，由于受到镀金层的保护而不被蚀刻。蚀刻在室温下进行。蚀刻液温度控制在20-28℃，控制蚀刻时间（约2-15分钟，依蚀刻液温度而定），使不锈钢被蚀刻的厚度至0.050-0.075mm时，取出复合片材，用自来水冲洗，然后用去离子水冲洗。所使用的蚀刻液的配方是：每100g蚀刻液中，含三氯化铁8g,双氧水尿素4g,柠檬酸8g，柠檬酸钠5g，氨基硫脲0.1g，其余为水。该蚀刻液不腐蚀镍基材上的镀金层，侧蚀少。所得的蚀刻表面比较光亮，呈银白色。
冲切：将上述蚀刻了的片材，冲切得到直径为2-10mm的小圆片。所得的小圆片的结构如图1（在镀金之前没有镀一层贱金属）和图2所示（在镀金之前镀有一贱金属镀层）。
这种小圆片可以作为触点，和其它橡胶进行热硫化粘合和热硫化冲洗，制备含有触点的橡胶按键。这种触点，具有良好的耐尘性能和耐油污性能、良好的抗抖动性能和良好的使用寿命，同时贵金属用量少，制作成本低。
实施例2：
将实施例1 中的不锈钢片材，将其一面印刷上如实施例1 所示的阻镀油墨，将其另一面全部用相同组成的和相同厚度的阻镀油墨覆盖。然后，如实施例1进行镀金。用5%的氢氧化钠溶液冲洗掉不锈钢片上有镀金的一面上的阻镀油墨，然后如实施例1进行蚀刻。之后，用5%的氢氧化钠溶液冲洗掉不锈钢片的另一面上的阻镀油墨。将镀金后的不锈钢片中没有镀金的一面和硅橡胶进行热硫化粘合和热硫化成型，形成不锈钢表面有镀金的不锈钢和硅橡胶的层状复合片材。将此复合片材冲切，得到直径2-10mm的小圆片。这种小圆片作为触点，其性能和实施例1所得的触点的性能基本上一样。
实施例3：
所有步骤如实施例1，除了把镀金该为镀银。镀银层由电镀或化学镀方法制备。银镀层的厚度为2.5μm。为了防止银镀层变色，对镀银层可进行镀后处理，如浸亮、化学和电化学钝化、涂覆电镀银抗氧化剂或保护剂等。
实施例4：
如实施例3，镀银完毕后，再用化学镀或电镀的方法，镀上0.1μm的金。然后如实施例1进行除去阻镀油墨、蚀刻、冲切等工艺。
实施例5：
以0.1mm厚的镍含量大于99.5%的镍片为基材，如实施例1，与硅橡胶作热硫化复合，制成约1mm厚的层状复合片材。然后，印刷耐酸的的局部阻镀层，露出均匀分布的小圆形的基材，小圆的直径是0.25mm，相邻小圆的圆心间的距离是0.75mm。用酸性的电镀液，在层状复合片材的镍基材上露出小圆形的地方镀上1μm厚的纯度大于99.5%的金。用5%的氢氧化钠溶液除掉阻镀层。然后进行冲切和蚀刻，或者进行蚀刻和冲切，即可制得直径为2-10mm的小圆形的开关触点元件。
实施中，所用的蚀刻液含有过氧乙酸：每100g蚀刻液中，含氯化铜7.5g, 20%的过氧乙酸12g,草酸8g，EDTA二钠8g，2-巯基苯并噻唑0.1g，其余为水。蚀刻温度18℃，时间为5分钟。所得的在基材上的蚀刻深度约为30μm。该蚀刻液不腐蚀镍基材上的镀金层，侧蚀少。所得的蚀刻表面呈光亮的银白色。
实施例1至实施例5 制得的开关触点元件，都含有橡胶层。橡胶层的存在，使得这些开关触点元件易于与其它橡胶做热硫化粘结和热硫化成型，从而制备出有有贵金属镀层的触点的橡胶按键。这种有贵金属镀层的触点，具有电导通可靠性好、耐尘性和耐油污性优良、触点抖动时间短、耐电磨损性能好、使用寿命长、原材料成本低等优点。
对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改变、改进和润饰，比如，将蚀刻液中的三氯化铁换成其它可溶性的三价铁盐，将蚀刻液中的氯化铜换成其它可溶性的二价铜盐，将镀贵金属开关触点元件中的橡胶换成热塑性弹性体、聚氨酯或塑料等。这些改变、改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种镀贵金属的开关触点元件，用作开关的导电触点，能够接通电路板上的开关触点并导通电路，为厚度0.5-10mm、横截面面积0.8-80mm2的小圆柱粒、椭圆柱粒或棱柱粒的形状，具有多层的层状结构，其特征在于：
底层为橡胶层；中间层为连续的、上表面被局部蚀刻的贱金属薄片层；上层为凸点状、条纹状或网格状的贵金属镀层，或凸点状和条纹状任意组合的贵金属镀层，或者为凸点状、条纹状或网格状的贱金属镀层和贵金属镀层的双金属镀层；所述的贱金属镀层在贱金属薄片层与贵金属镀层之间；贱金属薄片层上表面是在局部镀有的贵金属镀层或贱金属镀层和贵金属镀层的双金属镀层的覆盖下被蚀刻的。
2.如权利要求1所述的一种镀贵金属的开关触点元件，其特征在于：所述的凸点是圆柱体、棱柱体、台柱体或横截面随柱轴变化的柱体，其顶面直径或外接圆的直径为0.1-2mm，相邻的凸点之间的间距为0.05-2mm。
3.如权利要求1所述的一种镀贵金属的开关触点元件，其特征在于：所述的条纹是曲线或直线，相互之间是平行的或不平行的，平行的相邻的条纹之间的间距为0.1-2mm；条纹的宽度是可变的或固定的，宽度为0.02-2mm。
4.如权利要求1所述的一种镀贵金属的开关触点元件，其特征在于：所述的网格的大小是可变的或固定的，网格之间的孔洞面积为0.05-5mm2，网格状组成网格的线条宽度为0.02-2mm。
5.如权利要求1所述的一种镀贵金属的开关触点元件，其特征在于：所述的柱体、条纹、网格的高度是贵金属镀层厚度、贱金属镀层厚度和贱金属薄片蚀刻深度之和，数值在0.2μm-9.5mm之间。
6.根据权利要求1所述的开关触点元件，其特征在于：所述的贱金属镀层和贵金属镀层的双金属镀层中贱金属镀层的厚度是贵金属镀层厚度的1.5-10倍。
7.如权利要求1所述的一种镀贵金属的开关触点元件，其特征在于：所述的贱金属薄片层为镁、铝、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铌、锡、钼、钽、钨或者是它们中任意一种金属的合金；所述的贱金属薄片是单一的金属，或者是由不同的金属的层状复合形成的。
8.如权利要求1所述的一种镀贵金属的开关触点元件，其特征在于：所述的贱金属镀层是钛、铁、钴、镍、铜、锌、钼、钨或者它们中任意一种金属的合金。
9.如权利要求1所述的一种镀贵金属的开关触点元件，其特征在于：所述的贵金属镀层为：金、银、钌、铑、钯、锇、铱、铂或者它们中任意一种金属的 合金。
10.如权利要求1所述的一种镀贵金属的开关触点元件，其特征在于：所述的橡胶层是天然橡胶或合成橡胶。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20150128 |