DE2419102A1

DE2419102A1 - Schaltvorrichtung mit kontakten

Info

Publication number: DE2419102A1
Application number: DE2419102A
Authority: DE
Inventors: Anthony Steinmetz; Hidde Walstra
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1973-05-09
Filing date: 1974-04-20
Publication date: 1974-11-28
Also published as: NL169530B; FR2229128A1; ATA371574A; IT1010437B; JPS5031359A; US3889098A; BE814679A; FR2229128B1; SE387770B; GB1449083A; NL169530C; AT327311B; JPS576765B2; DE2419102B2; CH600523A5; AU6864974A; DE2419102C3; NL7306445A; ES426054A1

Description

Pin;. 6913

Va/V/R/Jalsi PAss Dieter Poddig II-2-1974

Annu: WoV.Ph.ilips'Gloeilampenfabrieken Akte: PHF-6913
Anmeldung vom: 19·4ο74

Schaltvorrichtung mit Kontakten.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung mit bewegbaren Kontakten.

Derartige Vorrichtungen mit Zungenkontakten finden in

einer gasdicht verschlossenen Umhüllung in miniaturisierter Ausführung in den letzten Jahren vielfach in modernen Fernsprechämtern, in Rechenanlagen und in Datenübertragungssystemen Anwendung. In diesen Schaltvorrichtungen befinden sich die Kontaktglieder, die meist an den Enden federnder Leiter angebracht sind, zusammen in einem verschlossenen, mit einem Schutzgas gefüllten Raum. Die Leiter bestehen aus einem magnetischen Material, wodurch mit Hilfe ausserhalb der · Umhüllung angeordneter Spulen oder Dauermagneten der Kontakt geöffnet oder geschlossen werden kann.

Andere Ausführungsforraen von Schaltvorrichtungen mit gegebenenfalls in einer Umhüllung untergebrachten Kontakten sind

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Relais oder Koordinatenschalter.

An all diese Vorrichtungen werden sehr hohe Anforderungen in bezug auf die Lebensdauer sowohl im unbelasteten als auch in belasteten Zustand gestellt, während der übergangswiderstand während der ganzen Lebensdauer der Vorrichtung niedrig und konstant sein muss.

Eine- erhebliche Verbesserung der Schalteigenschaften im Vergleich zu den bis dahin bekannten Schaltvorrichtungen konnte gemäss. der deutschen Offenlegungsschrift 2 038 929 mit Kontakten erzielt werden, von denen mindestens die Kontaktoberfläche mit einem'Kontaktüberzug versehen ist, der aus mindestens zwei Schichten zusammengesetzt ist, von denen die äussere Schicht aus Metall mit einer Dicke von 0,1 bis 5/Uin besteht, während sich gegebenenfalls direkt unterhalb'dieser Schicht eine, gegebenenfalls ununterbrochene, mindestens 1,0·. Vol.. ^ Nichtmetall enthaltende Schicht befindet. · ·

Die äussere Schicht besteht vorzugsweise aus einen Edelmetall mit einem Schmelzpunkt oberhalb 1800⁰C, wie Ruthenium, Rhodium, Rhenium oder Osmium.

Mit diesen Kontakten können sowohl im belasteten als

auch im unbelasteten Zustand in bezug auf die Lebensdauer sehr günstige Ergebnisse erzielt werden. Eine Anzahl Schaltvorgänge von 1 bis 100 χ 10 kann ohne wesentliche Erhöhung des übergangswiderStandes erzielt werden. '

Eine vielfach vorkommende Fora eines Schaltvorgangs im belasteten Zustand ist die sogenannte Kreuzpunktbelastung, und der betreffende Lebensdauerversuch wird unter einer Gleichspannung von 50 V mit Kabelentladungen von 45, 75 und 140Λ und mit Kabellängen_%

f
von I₁ 10, 20 und 100 ra durchgeführt. Me erforderliche Lebensdauer ist eine Anzahl Sehaltvorgänge von 0,5 bis 3 χ 10 , abhängig davon, ob das Kabel nur einmal oder bei jedem Prellen aufs neue entladen werden muss. 409848/0733

Eine andere Porn eines Schaltvorgangs im belasteten Zustand ist die sogenannte Logikbelastung, unter einer .Spannung von 12V.

Die Erfindung schafft eine Schaltvorrichtung mit Kontakts: von denen mindestens die Kontaktoberfläche einen überzug enthält, welche Vorrichtung auch unter den ungünstigen Belastungsbedingungen,. wie sie bei der Kreuzpunktbelastung auftreten können, eine besonders lange Lebensdauer aufweist.

Die Schaltvorrichtung mit einem aus mindestens zwei Schichten bestehenden Kontaktüberzug ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schicht mit einer Dicke von mindestens 0,5/um aus einem Metall mit einem Schmelzpunkt oberhalb T800°C besteht, auf der sich eine gegebenenfalls ununterbrochene Schicht mit einer Dicke von 0,01 bis 1 /um befindet, -die aus einem Metall oder öiner Metallegierung mit einem Schmelzpunkt unterhalb 500⁰C besteht.

Ein auf diese Weise aufgebauter Kontakt kann als ~- solcher verwendet werden, wenn auch nur für diejenigen Anwendungen, bei denen der Kontakt immer unter Spannung schaltet.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich

auf der aus Metall mit einem Schmelzpunkt unterhalb 500⁰C bestehenden Schicht eine Schicht mit einer Dicke von 0,1 bis 5/um aus Edelmetall mit einem Schmelzpunkt oberhalb 1800⁰C. Pur die innere Schicht gilt, dass jedes Metall mit einem Schmelzpunkt oberhalb 1800⁰C verwendet werden kann, also z.B. auch Molybdän, das durch Oxidation nicht für eine etwaige äussere Schicht verwendet werden kann. Die dünne Zwischenschicht mit einem Schmelzpunkt unterhalb 500^eC kann aus einer Pb-Sn-Legierung, Bi, Wood's Metall, Blei, Zinn und anderen Materialien bestehen. Die Schicht braucht nicht ununterbrochen zu sein und kann auch aus isolierten Teilchen mit einem Überzug der Oberfläche bis zu

A ι

mindestens 10^ Teilchen pro nun/ bestehen."

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Die Schalteigenschaften von Kontakten in Vorrichtungen nach.der Erfindung sind wesentlich günstiger als bisher für möglich gehalten wurde. Die Erosion der Kontakte ist ganz flach ohne irgendeine Spur von Punkt- und Kra.terbildung.

Die Techniken, durch die das Schichtengebilde nach

der Erfindung angebracht wird, sind Kathodenzerstäubung, Aufdampfen und galvanische Ablagerung, wobei jedoch die zuerst genannte Technik weitaus zu bevorzugen ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Kontaktzungen, deren innerhalb der Umhüllung einzuschmelzender Teil etwa 7"Mm lang und 0,5 mm breit ist und die aus magnetischem Nickel-Eisen bestehen, werden in einer konventionellen • Kathodenzerstäubungseinrichtung nacheinander mit einer Schicht aus Cu mit einer Dicke von 0,5/um, einer Schicht aus Mo mit einer Dicke von 2,0 /um, einer Schicht einer Pb-Sn-Legierung (1 : 1 Gew.^o) mit einer · Dicke von 0,01 /um und schliesslich einer Schicht aus Ru mit einer Dicke von 0,1 /um überzogen. Der Argondruck während der Zerstäubung beträgt 10~* mm Quecksilbersäule, die Spannung 1500 V, 1500 V, 800 V bzw. 1500 V und der Strom 1 A, 1,2 A, 0,2 A bzw. 0,4 A.

Die Kontaktzungen werden dann paarweise in eine Glasumhüllung eingeschmolzen und auf Lebensdauer unter der oben definierten Kreuzpunktbelastung getestet. In all diesen Fällen wurden Lebensdauerwerte, in Anzahlen von Schaltvorgängen ausgedrückt, von 1 bis 10 χ 10 ohne Erhöhung des Ubergangswiderstandes festgestellt. Der Widerstand beim Schalten im unbelasteten Zustand bleibt bis 100 χ 10 Schaltvorgänge unterhalb I50 mXI. Gleichwertige Ergebnisse werden erzielt, wenn die Pb-Sn-Schicht durch eine Wismutschicht oder eine Schicht aus Wood's Ketall (Bi 5Of₃- Cd 10$ - Pd 26,7# und Sn 13,35&) gleicher Dicke ersetzt

wird. 409848/0733

Wenn die Rutheniuinschicht weggelassen wird und die äusse: Schicht somit aus Pb-Sn, Bi oder Wood's Metall besteht, wird ein Kontaktüberzug-erhalten, dessen Widerstand beim Schalten im unbelasteten Zustand auf einige Zehnil zunimmt. Beim Schalten im belasteten Zustand ist das Er-gebnis etwas weniger günstig als bei den Kontakten mit einer äusseren Schicht aus Ruthenium, aber diese Kontakte erfüllen reichlich die Anforderung, dass 0,5 bis 3 χ 10 Schaltvor-"g'ange ohne Erhöhung des Ubergangswiderstandes zulässig sind.

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Claims

[NTANSPRUCHS: -"—<· " ^ ^ ^ü ^

Schaltvorrichtung mit bewegbaren Kontakten, von denen mindestens die Kontaktoberfläche mit einem Kontaktüberzug versehen ist, der aus mindestens zwei Schichten zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schicht, mit einer Dicke von mindestens 0,5/ur aus einem Metall mit einem Schmelzpunkt oberhalb 1800⁰C besteht, auf der sich eine gegebenenfalls ununterbrochene Schicht mit einer Dicke von 0,01 bis 1 /um befindet, die aus einem Metall oder einer Metalllegierung mit einem Schmelzpunkt unterhalb 500⁰C besteht.
2. Schaltvorrichtung· nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass sich auf der aus Metall mit einem Schmelzpunkt unterhalb 500⁰C bestehenden Schicht eine Schicht mit einer Dicke von 0,1 bis 5 /um befindet, die aus Edelmetall mit einem Schmelzpunkt oberhalb t8pO°C besteht.

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