DD298485A5

DD298485A5 - PROCESS FOR CLEANING CONTACT SURFACES

Info

Publication number: DD298485A5
Application number: DD32629889A
Authority: DD
Inventors: Bernd Oertel; Udo Henkel; Frieder Bigl; Frank Peger
Original assignee: Technische Hochschule Ilmenau,De; Veb Relaistechnik,De; Veb Leuna-Werke "W. Ulbricht",De
Priority date: 1989-03-06
Filing date: 1989-03-06
Publication date: 1992-02-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Reinigungsverfahren fuer Kontaktoberflaechen elektromechanischer Bauelemente, vorzugsweise Relais, welches dadurch gekennzeichnet ist, dasz die Kontakte erst auf das Traegermaterial durch Schweiszen, Loeten oder Nieten aufgebracht werden und in einem spaeteren Arbeitsgang unmittelbar vor der Montage des Traegers mittels Ionenstrahl durch Abtragen der obersten Schicht gereinigt werden.{Kontakte; elektromechanische Bauelemente; Kontaktoberflaeche; Relaiskontakte; Reinigung; Ionenstrahlaetzen}The invention relates to a cleaning method for contact surfaces of electromechanical components, preferably relay, which is characterized in that the contacts are first applied to the carrier material by welding, soldering or riveting and in a later operation immediately before mounting the carrier by means of ion beam by ablating the top Layer are cleaned. {Contacts; electromechanical components; Kontaktoberflaeche; Relay contacts; Cleaning; ion beam etching}

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Kontaktoberflächen elektromechanischen Bauelemente, vorzugsweise von Relais.The invention relates to a method for cleaning contact surfaces electromechanical components, preferably of relays.

Characteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, Kontaktoberflächen mittels Lösungsmittu), wia Trichlorethylen, von öl- und Fettschichten zu befreien. Unedle Fremdmetalle (z. B. Cu), die während der Kontaktfertigung oder nachgelagerter Verarbeitungsschritte auf die Oberfläche des Kontaktes gelangen, sind nur mit Ätz- oder Beizflüssigkeiten zu entfernen (H. Draxler, A. Zettler: VDE-Fachbericht Bd.38, 9. Kontaktseminar Karlsruhe 1987/GB-PS 79187).It is known to liberate contact surfaces by means of solvents such as trichlorethylene from oil and fat layers. Unwanted foreign metals (eg, Cu), which reach the surface of the contact during contact production or downstream processing steps, can only be removed with etching or pickling liquids (H. Draxler, A. Zettler: VDE Technical Report, Vol Contact Seminar Karlsruhe 1987 / GB-PS 79187).

Reinigungsverfahren für Kontakte sind unter den bekannten Lösungen nur dann ökonomisch sinnvoll, wenn die Kontakte im Schüttgut gereinigt werden. Sind chemische bzw. elektrochemische Verfahren notwendig, sollte bei richtig durchgeführten Spülvorgängen eine Reinigung von massiven Kontakten im Schüttgut erfolgreich sein. An plattierten oder Mehrmetallkontakten ist eine derartige Reinigung nicht möglich, obwohl gerade hier mit einem erhöhten Anteil an Unedelmetall auf der Kontaktoberfläche zu rechnen ist.Cleaning methods for contacts are among the known solutions only economically useful if the contacts are cleaned in bulk. If chemical or electrochemical processes are necessary, a thorough cleaning of the bulk material in the bulk material should be successful. On clad or multi-metal contacts such cleaning is not possible, although just here is to be expected with an increased proportion of base metal on the contact surface.

Weiterhin ist zu beachten, daß durch nachfolgende Arbeitsgänge die Kontaktoberfläche nicht wieder verschmutzt werden darf. Deshalb entwickelt sich die Fertigung elektromechanischen Bauelemente immer mehr zu einer Fertigung unter Clean-Room-Bedingungen (H.Becker: Feinwerktechnik und Meßtechnik 94 [1986] 3,149). Der Aufwand, diese Bedingungen zu realisieren und beizubehalten, ist sehr groß, zumal die Kontakte bzw. Kontaktfedersätze bis zum Einbau längere Zeit gelagert werden könnten. Es ist auch bekannt, Kontakte unter Verwendung von Scheuermitteln zu trommeln bzw. zur Erzielung guter Kontaktoberflächen diese fälschlicherweise mit harten und elektrisch isolierenden Schleif- und Poliermitteln zu behandeln (Stocket u.a.: Werkstoffe für elektrische Kontakte, Expert-Verlag 1980, S. 227 ff.).Furthermore, it should be noted that the contact surface must not be contaminated again by subsequent operations. Therefore, the production of electromechanical components is increasingly becoming a production under clean-room conditions (H.Becker: Feinwerktechnik and Meßtechnik 94 [1986] 3,149). The effort to realize and maintain these conditions is very large, especially since the contacts or contact spring sets could be stored for a long time to install. It is also known to drum contacts using abrasives or to achieve good contact surfaces to treat them incorrectly with hard and electrically insulating grinding and polishing (Stocket et al.: Materials for electrical contacts, Expert Verlag 1980, p 227 ff. ).

Auf ein Reinigungsverfahren für Kontaktoberflächen ohne Flüssigkeitseinwirkung wird in DD-PS 259642 hingewiesen. In einem bis zu 300⁰C aufgeheizten Ofen werden in einer Wasserstoffatmosphäre Korrosionsschicht6n, wie Oxide, beseitigt. Neben der hohen thermischen Belastung können nur Korrosionsschichten, aber keine Unedelmetallfremdschichten entfernt werden. Außerdem arbeitet das Verfahren diskontinuierlich.A cleaning method for contact surfaces without liquid action is mentioned in DD-PS 259642. In a furnace heated up to 300 ^° C., corrosion layers 6n, such as oxides, are removed in a hydrogen atmosphere. In addition to the high thermal load only corrosion layers, but no base metal foreign layers can be removed. In addition, the process works discontinuously.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Reinigungsverfahrens für Kontaktoberflächen elektromechanischer Bauelemente, durch welches alle Verunreinigungen, insbesondere auch Unedelmetall entfernt werden können und welches die Anforderungen an durchgehende Clean-Room-Bedingungen während der Fertigung elektromechanischer Bauelemente weitestgehend umgeht.The aim of the invention is the development of a cleaning method for contact surfaces of electromechanical components, by which all impurities, especially base metal can be removed and which largely avoids the requirements of continuous clean-room conditions during the manufacture of electromechanical components.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Reinigungsverfahren für Kontakte elektromechanischer Bauelemente zu entwickeln, durch welchesThe invention has for its object to develop a cleaning method for contacts of electromechanical components, by which

- zusätzliche oder neue Verunreinigungen, wie Poliermittelreste, Ätz- oder Lösungsmittelrückstände vermieden werden,- avoiding additional or new impurities, such as residues of scouring agent, etching or solvent residues,

- thermische Belastungen nicht notwendig sind,- thermal loads are not necessary,

- Unedelmetalle gerade von Mehrmetalikontakten problemlos entfernt werden können und- Base metals can be easily removed from multimetal contacts and

- eine Reinigung zu einem möglichst späten Stadium der Fertigung erfolgen kann.- Cleaning can be done at the earliest possible stage of production.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Reinigung der Kontakte nicht wie gewohnt am Schüttgut erfolgt, sondern zu einem Zeitpunkt, wenn die Kontakte bereits auf dasTrägermaterial durch Schweißen, Löten oder Nieten aufgebracht worden sind. Das kontaktierte Trägermaterial, welches meist in Streifen- oder Bandform, aber auch vereinzelt vorliegen kann, wird in eine Apparatur eingebracht, welche einen lonenstrahler enthält. Die Kontaktoberfläche wird mittels lonenstrahlen in der Größenordnung von Mikrometern abgetragen und damit gereinigt. Die kontaktierten Träg6rmaterialien können einzeln gereinigt werden. Liegen diese aber in Band · oder Streifenform vor, werden sie einzeln oder mehrfach parallel unter dem lonenstrahler vorbeigeführt.According to the invention the object is achieved in that the cleaning of the contacts is not carried out as usual on the bulk material, but at a time when the contacts have already been applied to the carrier material by welding, soldering or riveting. The contacted carrier material, which may be present mostly in strip or ribbon form, but also occasionally, is introduced into an apparatus which contains an ion radiator. The contact surface is removed by means of ion beams in the order of micrometers and cleaned with it. The contacted Träg6rmaterialien can be cleaned individually. But if they are in strip or strip form, they are led past the ion radiator one or more times in parallel.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn die Reinigung unmittelbar vor der Montage des kontaktierten Trägers in das elektromechanische Bauelement erfolgt, da bis zu diesem Zeitpunkt beim Umgang mit dem Kontiktmaterial keine besonderem Reinheitsanforderungen erforderlich sind. Läßt es die Bauart des elektromechanischen Bauelementes zu, ist es noch zweckmäßiger, wenn die Reinigung unmittelbar vor dem Verschluß des Bauelementes erfolgt.It is very advantageous if the cleaning takes place immediately before the assembly of the contacted carrier in the electromechanical component, since no special purity requirements are required at this time when dealing with the Kontiktmaterial. If it allows the design of the electromechanical component, it is even more useful if the cleaning takes place immediately before the closure of the device.

embodiment The invention will be explained with reference to an embodiment.

Edelmetallplattierte Kontaktniete, die nach der Anlieferung evtl. mittels Lösungsmittel von Fett und Öl gereinigt wurden, werden in der Fertigung als Schüttgut von einem Vibrationswendelförderer, der nicht mit besonderen Werkstoffen (Edelmetall, Hartchrom) beschichtet Ist, über Zuführeinrichtungen der Nietstation zugeführt. Abgesehen von der Fertigungsumgebung kommen die Kontaktoberflächen mit der Kupferunterseite des Nietes (im Vibrationswendelförderer) sowie mit den Unedelmetallteilen der Zuführeinrichtungen und des Nietwerkzeuges in Berührung. Der Auftrag von Unedelmetall auf die Edelmetalloberfläche ist nicht zu vermeiden.Precious metal-clad contact rivets, which may have been cleaned by solvent from grease and oil after delivery, are fed into the riveting station as bulk material by a vibratory bowl feeder, which is not coated with special materials (precious metal, hard chrome). Apart from the manufacturing environment, the contact surfaces come into contact with the copper underside of the rivet (in the vibratory bowl feeder) as well as with the base metal parts of the feeders and the riveting tool. The order of base metal on the precious metal surface is unavoidable.

Die Kontakte werden auf das Federband genietet und das kontaktierte Federband aufgehaspelt. Dabei berühren sich die Kontaktoberflächen und das Federband; ähnliche Effekte sind zu erwarten. Diese Technologie ist üblich und auch ökonomisch günstig.The contacts are riveted to the spring band and reeled up the contacted spring band. The contact surfaces and the spring band touch each other; similar effects are to be expected. This technology is common and also economically favorable.

Jetzt wird dieses so hergestellte, kontaktierte und aufgehaspelte Federband in die Reinigungsanlage eingelegt. Diese enthält in der bekannten Art und Weise mehrere Kammern, vakuummäßig gestaffelt, die über Schleusen verbunden sind. Die mittlere Kammer enthält die lorienstrahlätzeinrichtung. Beispielsweise wird die Haspel in die erste Kammer eingelegt, wobei während des Einlegens die Schleuse zur nächsten Kammer abgesperrt ist. Danach durchläuft das kontaktierte Federband über die Schleusen alle Zwischenkammern bis hin zur eigentlichen lonenstrahlätzeinrichtung. Vom Wirkungsquerschnitt des lonenstrahlers ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Federbandes abhängig. Sind die Kontakte nur durch kleine Zwischenräume voneinander getrennt, wird das Band kontinuierlich unter dem lonenstrahler durchlaufen, sonst ist es vorteilhaft, wenn die Bewegung diskontinuierlich erfolgt.Now this manufactured, contacted and reeled spring band is inserted into the cleaning system. This contains in the known manner a plurality of chambers, staggered in a vacuum, which are connected via locks. The middle chamber contains the lorienstrahlätzinrichtung. For example, the reel is inserted into the first chamber, wherein during insertion, the lock is shut off to the next chamber. Thereafter, the contacted spring band passes through the locks all intermediate chambers up to the actual ion beam etching. From the cross section of the ion radiator, the speed of movement of the spring band is dependent. If the contacts are separated from each other only by small gaps, the band will continuously pass under the ion gun, otherwise it is advantageous if the movement is discontinuous.

Gute Reinigungsergebnisse werden beispielsweise erzielt, wenn die Kontakte ca. 2 Minuten einer lonenstrahlbehandlung unter Verwendung von Argonionen, einer Strahlstromdichte von 0,3 mA/cm² und einer Ionenenergie von 900 V unterzogen werden. Nach der lonenstrahlbehandlung durchläuft das kontaktierte Band wiederum verschiedene Vakuumstufen und wird entweder in der letzten Kammer wieder aufgehaspelt oder einer automatisierten Fertigungseinrichtung zugeführt. Wird das Band wieder aufgehaspelt, ist es allerdings notwendig, die gereinigten Kontakte mit einer Zwischenlage vor Berührung mit dem Federwerkstoff zu schützen. Günstiger ist eine sofortige Weiterverarbeitung der kontaktierten Federn, aber von hier ab unter annähernden Clean-Room-Bedlngungen.Good cleaning results are achieved, for example, when the contacts are subjected to ion beam treatment for about 2 minutes using argon ions, a beam current density of 0.3 mA / cm ² and an ion energy of 900 V. After the ion beam treatment, the contacted strip again passes through various vacuum stages and is either rewound in the last chamber or fed to an automated production facility. If the tape is rewound, however, it is necessary to protect the cleaned contacts with an intermediate layer before contact with the spring material. Cheaper is an immediate further processing of the contacted springs, but from here on under approximate clean room conditions.

Claims

1. A method for cleaning contact surfaces electromechanical components, preferably relays, by etching treatment, characterized in that the contacts, after they have been applied to the substrate, are cleaned by a dry etching treatment by means of ion beams.

2. The method according to claim 1, characterized in that the carrier material in strip or strip form is treated individually or repeatedly in parallel.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the ion beam etching takes place immediately before mounting in the electromechanical component.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the ion beam etching is carried out after the mounting of the contact carrier in the electromechanical component, in particular immediately before the closure of the device.