DE2732087A1 - Loesbare und nichtloesbare elektrische kontakte - Google Patents

Loesbare und nichtloesbare elektrische kontakte

Info

Publication number
DE2732087A1
DE2732087A1 DE19772732087 DE2732087A DE2732087A1 DE 2732087 A1 DE2732087 A1 DE 2732087A1 DE 19772732087 DE19772732087 DE 19772732087 DE 2732087 A DE2732087 A DE 2732087A DE 2732087 A1 DE2732087 A1 DE 2732087A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
detachable
contact
electrical contacts
aluminum
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19772732087
Other languages
English (en)
Inventor
Richard Dr Doetzer
Georg Dr Iwantscheff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19772732087 priority Critical patent/DE2732087A1/de
Priority to CH749278A priority patent/CH637248A5/de
Priority to JP8599178A priority patent/JPS5421592A/ja
Publication of DE2732087A1 publication Critical patent/DE2732087A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/02Contacts characterised by the material thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/62Connections between conductors of different materials; Connections between or with aluminium or steel-core aluminium conductors

Landscapes

  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Description

  • Lösbare und nichtlösbare elektrische Kontakte
  • Die Erfindung betrifft lösbare elektrische Kontakte wie Steckverbindungen, Schraub-Klemm-Verbindungen und nichtlösbare elektrische Kontakte wie Ultraschallschweiß-Kontaktierverbindungen nit einer kontakttähigen Metallschicht der Kontaktteile.
  • Vieliach werden bei elektrischen Kontaktnaterialien hohe Anfordorungen bezüglich des Übergangswiderstandes, der elektrischen Leitfähigkeit, der Schaltzahl, der Erosion und Korrosion zumal offen an der Atmosphäre gestellt. Teure Edelmetalle wie Platin, Iridium, Gold oder Silber bzw. Silber-Palladius-Legierungen kompakt oder zumindest als Oberfläche nUssen eingesetzt werden. Bei unedleren Metallen wie Quecksilber, Nickel, Kupfer, Zinn und anderen nuß der Schaltvorgang in Vakuum oder unter Schutzgas, z.B. Argon, erfolgen.
  • Bei Steckverbindungen bestehend aus Kontaktmesser und Kontaktfeder oder aus Kontaktstift und Kontaktbuchse tragen bislang die beispielsweise aus Messing, Neusilber, Bronzen und Nickel bestehenden Teile eine edelnetallhaltige Oberflächenschicht (siehe Monographie von R. und E.Holm "Electric Contacts, Theory and Application 1967, insbesondere Seite 102, 164, 169 und 362 ff; Firmenschriften W.C.Heraeus, 1972, S.27-32; "Galvanische Schichten für Steck-Kontakte" von Dr.C.Raub. Solche sind z.B. Nickel-Silber (auf Messing) (siehe Monographie von R-und E. Holn, 1967, S.169) und Silber-Palladium (auf Neusilber) (siehe R. und E.Holm, 1967, S.170). Silber mit 30 bis 50 % Palladium ist eine Kompromißlösung.
  • Silber bietet sehr gute Leitfähigkeit und ist das billigste aller Edelsetalle, läuft aber durch Ag2S-Schichtbildung schon bei H2S-Gehalten von 1/109 in Luft dunkel an. Palladium läuft in schwefelwasserstoffhaltiger Atomsphäre zwar nicht an, ist jedoch erheblich teurer und katalysiert vor allem die Bildung von Polymeren aus organischen Dämpfen.
  • Die Steckverbindungen werden in großer Zahl mit verhältnismäßig großen Oberflächen zum Anschluß von Elektronikbauteilen verwendet.
  • Der verhältnisuäßig große Anteil an Edelmetall (Gold, Silber, Palladium, Rhodium) verteuert diese Verbindungsstücke sehr. Ein weiterer Nachteil für Kontaktqualität, Löt- und Lagerfähigkeit sind die Anlauverfärbungen bei Siliberoberflächen, die durch Ag2S-Schichtbildung unter fortschreitender Korrosion des Silbers hervorgerufen werden (siehe Holm, S.110).
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, weitestgehend korrosions-und anlauffeste elektrische Kontaktoberflächen guter elektrischer Leitfähigkeit zu schaffen und vor allem bei Kontakten mit nicht extrem hoher Beanspruchung hinsichtlich Schaltzahl und Verschleiß unedle bzw. edelnetallfreie Kontaktoberflächen einzusetzen. Die Beschichtung aoll eine hohe elektrische Oberflächenleitfähigkeit bei gleichzeitig guten Kontakteigenschaften haben sowie eine gute Lagerfähigkeit ohne Verfärbungen durch Anlauferscheinungen.
  • Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Oberfläche der Kontaktteile mit Galvanoalu lnlus, einen Aluminium hoher Reinheit ( > 99,99), guter elektrischer Leitfähigkeit und einer hohen Duktilität <200 Nin2 HV beschichtet ist. Beschichtungen zwischen 5 und 60 ps Galvonaluminium haben sich für Steck-, Schraub-Klen-Verbindungen als besonders geeignet erwiesen. Für Ultraschallscweiß-Kontaktverbindungen hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß dank der ungewöhnlich hohen Reinheit und Duktilität des Galvanoaluminium Schichtdicken zwischen 1 und 10 µm, vorzugsweise zwischen 3 und 6 Pl, völlig ausreichend sind und Verbindungen hoher Zugefestigkeitsbelastung erhalten werden. Es hat sich hierbei als besonders vorteilhaft herausgestellt, die galvanoaluminiumbeschrichteten Teile vor den Einbau beispielsweise bei Steck- und Schraubverbindungen mechanisch zu polieren. Auch nach längerer Lagerzeit an Industrieluft bleibt ein glänzend silberhelles Aussehen ehalten und Übergangswiderstünde, wie sie bei angelaufenem Silber gegeben sind, sind sichergestellt. Als besonders überraschend ist anzusehen, daß das an sich mit < 200 N/mm² verhältnismäßig duktile Galvanoaluminium, die fUr den Einsatz in Steckleisten erforderlichen Steckcyclen ermöglicht und die guten Kontakteigenschaften bei behält. Die Schichten zeigen eine hohe Korrosionsstabilität gegen 02, SO2, H2S, CO, C02 und NH3, bei gleichzeitiger Feuchtigkeit.
  • Selbst in Industrieatmosphäre ausgelagerte Steckerleisten erwiesen sich bein nachfolgenden Steckverbinden funktionstüchtig. Dieser hohe Korrosionsschutz wird dadurch gewährleistet, daß das Galvanoaluminium ähnlich wie rostfreier Stahl an Luft einen weniger als 100 i dUnnen, Jedoch sehr dichten und deshalb sehr wirksamen Aluminiumoxidschutzfilm ausbildet, der das darunterliegende Metall vor weiterem Angriff durch die Atmosphärilison (O2, 802, H23, CO, C02, NH3, H20 usw.) schützt. Ag20 hingegen kann sich auf Silberoberflächen bei Raumtemperatur nur in Gegenwart von Ozon bilden, weshalb Ag dem Angriff von H2S ungeschützt ausgesetzt ist und fortschreitend korrodiert, siehe Holm S. 110. Eine Galvanoaluminiumschicht schützt auch Silberkontakte vor dem Anlaufen.
  • Mit einer dünnen dichten infolge Oxidschichtbildung H2S-beständigen Galvanoaluminiumschicht überzogene Silberschichten vereinigen als Kontakt- und Leitflächen die vorzügliche Leitfähigkeit des Silbers mit dem anlauffesten Galvanoaluminium. Hauchvergoldetes Silber ist gegen H20 nicht hinreichend beständig, weil solche Goldschichten porös sind.
  • Die dünne Oxidhaut, aufgesessen auf einer weichen Al-Schicht, läßt sich leicht durchbrechen bzw. beiseite schieben, so daß bei Steck- und Schraubverbindungen leicht neue, frische Kontakte flächen entstehen. Da die 3eweils bei Luftzutritt neu entstehende Oxidhaut abermals dünn ist, läßt sich der Kontaktiervorgang oft wiederholen. Dieses Galvanoaluminum ist bezüglich der Korrosion und Kontaktgebung an der Atmosphäre den Cu, Messing, lli, Sn, Sn-Legierungen, Zn und Handels-Aluminium überlegen. Dadurch, daß es galvanisch nur als dünner Überzug auf einer harten Unterlage, vorzugsweise Cu, Messing, Ni, Neusilber, Bronze, Mg aufgebracht ist, sind auch die Nachteile des sonst bei E-Aluniniun bekannten Wegflißens nicht gegeben, was dem geschlossenen Kontakt hohe Dauer sichert.
  • Ein weiterer Vorteil der alt Galvonaluminium beschichteten Kontakte ist darin zu sehen, daß die hiermit beschichteten Kontakte flächen eine ausgezeichnete Ultraschall-Schweißbarkeit zur Kontaktierung von Elektronikbauteilen vermitteln, wobei, wie bereits oben erwähnt, schon Schichtdicken zwischen 1 bis 10 µm ausreichend sind. Nichtlösbare elektrische Kontakte mit galvanoaluiinierten Metallsubstraten, Drähten, Bändern, Blechen usw. werden mit einer Vielzahl von Werkstoffen wie Kupfer, Kupfer-Beryllium, Kupfer-Nickel, Messing, Nickel, Nickel-Eisen, Beryllium, Magnesium, Silber, Gold, Platin, Silicium, Germanium, Zinn, Titan, Zirkon, Niob, Molybdän, Wolfram, Stahl und Aluiiniui erhalten.
  • Geeignete Materialien fUr die Messer der Steckverbindungen sind Kupferwerkstoffe wie z.B. Messing, Tombak, Bronze fUr die Federn, Kupfer, Beryllium, Nickel, Nickel-Silber, Neusilber oder Federstahlwerkstoffe.
  • Geeignete Zwischenschichten bestehen vorzugsweise aus Kupfer oder Nickel, vorzugsweise aus Silber, Kupfer oder Nickel.
  • Eine geeignete Beschichtung der Kontaktteile erfolgt aus sauerstoff-und wasserfreien metallorganischen Elektrolyten, siehe z.B. die deutschen Patentschriften 1 496 993, 2 122 610 und die deutschen Offenlegungsschriften 24 53 830, 24 53 829 und 2 260 191.
  • Das Grundmaterial der Kontektteile wird vorzugsweise durch partielle Galvanoaluminiumbeschichtung von Bandmaterial hergestellt.
  • Eine Galvanoaluminiumbeschichtung gemäß der Erfindung wird besonders bei Steckverbindungen angewendet, wie sie beispielsweise in der Signaltechnik Anwendung finden, wo man mit maximal etwa 200 Steckvorgängen während der Lebensdauer der Steckerleiste rechnet Sehr vorteilhaft sind Galvanoaluminiumschichten auch bei Schraub-Klemm-Verbindungen, weil sie einen dauerhaften Korrosionsschutz bei silberhellen Aussehen gewährleisten und eine sichere Kontaktierung vermitteln. Ein anderer wichtiger Anvendungbereich ist als Kontaktmaterial bei nichtlösbaren Verbindungen. Solche Verbindungen zeichnen sich dadurch meist aus, daß das Grundmaterial nicht oder nicht hinreichend leicht und gut mit Ultraschall schweißbar ist und erst die Galvanoaluniniumbeschichtung eine Ultraschallschweiß-Kontaktierverbindung möglich macht.
  • Beispielsweise findet in der modernen Elektronik vielfach eine Nickel-Eisenlegierung Verwendung, die für Kontaktzwecke vorteilhaft mit Glas- und Keramiksubstraten als Isolatoren verarbeitet werden kann, der unmittelbaren Ultraschallschweiß-Kontaktierverbindung aber nicht zugänglich ist.
  • Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in welcher beispielsweise die erfindungsgemäße Kontaktierungstechnik an Steckverbindern, an Schraub-Klenmen-Verbindern und an durch Ultraschall schweißen zu verbindenden Anschlußkämmen aus Kupfer Beryllium-Blech veranschulicht ist.
  • In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein Steckverbinder-Messer 1 aus ms63 F45 28 mm lang und 0,8 mm stark, das nach iaterialgerechter Oberflächenvorbehandlung auf 8 mm Länge ab Messerschneide gemessen partiell mit einer ca. 20 Wn starken Galvanoaluiiniumschicht 2 allseitig beschichtet ist. Vorzugsweise wird die zunächst mat-blendfreie Galvanoaluminiumbeschichtung durch Trommel- oder Vibropolieren mittels Edelstahlkugeln mechanisch poliert bzw. geglänzt.
  • Fig. 2 ein Neusilber-Bandstück 4 fUr die Herstellung von Steckverbinder-Federn aus CuNi 18Zn 20 HV 160, das beidseitig partiell 5 mm tief mit einer Galvanoaluminiumschicht 5 und 6 ca. 20 Pa dick beschichtet worden ist.
  • Durch Stanzen und Zusammenbiegen werden aus diesem Band Kontakte federn hergestellt, die im Kontaktbereich eine Galvanoaluminiumbeschichtung tragen. Durch Abziehen des partiell mit Galvanoaluminium beschichteten Ns-Bandes über polierte Stahlwalzen wird die zunächst mattblendfreie Galvanoaluminiumschicht geglättet und geglänzt und zeigt ein spiegelnd-silberhelles Aussehen.
  • In analoger Weise können Steckvwrbinder-Rundstifte und Bandsormaterialien für die Fertigung der zugehörigen Federbuchsenleisten aus Kupferwerkstoffen partiell mit Gavalnoaluminium beschichtet werden.
  • Fig. 3 zeigt einen Verbindungsbolzen 8 aus Ms-Blech gefertigt, dessen Bolzenkopf 9 für die lötfreie Klemmverbindungstechnik mit einer ca. 12 pa starken Galvanoaluminiumschicht 10 versehen ist.
  • Fig. 4 zeigt die zugehörige Verbindungsmuffe 11, die ebenfalls aus einem partiell mit einer 12 Pl starken Galvanoal- uminiumschicht 12 beschichteten Ms- oder Ns- oder CuBe-Blech durch Stanzen und Zusammenwalzen angefertigt ist.
  • Die Figuren 5 bis 10 zeigen verschiedene Kontakteile mit einer Galvanoaluminiumbeschichtung für die Schraub-Verbindungstechnik aus Kupfer, Nickel, Ni-Legierungen, Ms- oder Na-Werkstoffen usw., die aus ein- oder beidseitig mit Galvanoaluminium beschichteten Band- oder Blechmaterial durch Stanzen und Biegen gefertigt sind.
  • Mit 14 ist 3eweils die 10 bis 14 µm starke Galvanoaluminiumbeschichtung bezeichnet. Vorteilhafterweise sind auch die Kontakte substratoberflächen, Schrauben und Beilagescheiben mit Galvanoaluminium beschichtet und gewährleisten beim Anschrauben bzw.
  • Einklemmen der in den Figuren dargestellten Anschlußteile infolge der hohen Duktilität des Galvanoaluminiums eine einwandfreie Kontaktierung und Stronführung.
  • Fig. 11 zeigt einen partiell mit Galvanoaluminium beschichteten Anschlußkamm 16 aus CuBe-Folienblech von 0,1 mm Dicke, wie er für Ultraschallschweiß-Kontaktierungen von aufgedampften Leiterbahnen aus CrAl oder BiAl auf Glassubstraten in der Hybrid-Halbleitertechnik verwendet werden kann. Für die Ultraschallschweißkontaktierung genügt ein Flächenstück von weniger als 1.1 mm² Überlappung. Mit 17 ist die Galvanoaluminiumbeschrichtung bezeichnet.
  • Sie ist allseitig ca. 6 Pl stark.
  • Fig. 12 zeigt den Rand eines Hybrid-Bauelement-Glassubstrates 19 mit den Leiterbahnenfängen bzw -enden, die mittels oben gezeigter Anschlußkämme durch Ultraschallschweißung mit konventionell lötbaren Anschlußfahnen versehen werden. Mit 20 sind die aufgedampften Leiterbahnen aus Cr (Haftvermittler) und Al (Leiter) bezeichnet.
  • Fig. 13 zeigt einen Querschnitt einer mittels Anschlußkamm und Ultraschallschweiß-Kontaktierung mittels Galvano-Aluminium hergestellter Kontaktverbindunge zwischen einer auf Glas 21 aufgedampften CrAl-Schicht 22 und einer CuBe-Schicht 23. Mit 24 ist das Galvanoaluminium bezeichnet. In der Figur sind die Schichtdicken überhöht dargestellt.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die folgenden Beispiele.
  • Beispiel 1 Die entsprechend Fig. 1 aus Ms63 F45 bestehenden Messer, wie sie beispielsweise in den 20 poligen Steckverbinderleisten der Eisenbahnsignaltechnik eingesetzt werden, werden in iolgender Weise partiell mit ca. 20 Rm Galvanoaluminium beschichtet: Fixierung und Kontaktierung: Um den Kontaktbereich des Steckverbinder-Messers etwa 8 mm von der Schneide an nach oben mit Galvanoaluminium beschichten zu können, werden die Messer in größerer Stückzahl in eine entsprechend vorbereitete Fixt er- und Kontaktierleiste so eingeschoben, daß nur die letzten 8 mm Länge herausschauen und die Messer voneinander einen Abstand von etwa 1 mm haben.
  • Die so mit Messern bestückten Flxier- und Kontaktierleisten werden dann nebeneinander in Kathodenrahmen aus Titan eingespannt und der Reinigung und Oberflächenvorbehandlung zugeführt.
  • Oberflächenvorbehandlung Hierzu werden die bestückten Halterungen hintereinander in folgende Bld.r eingesenkta 1. Beizbad, HN03-sauer, 200C, 3.10s 2. Spulbad mit Leitungswasser 58 3. el. Entfettungsbad, 10 A/dm² 5-6V 2,5 min 4. Spülbad mit Leitungswasser, 2.5s 5. Spulbad mit entionisiertem Wasser 5s 6. Entwässerungsbad (tiefsiedene 15s Benzin-Fraktion) 7. Trockenbad (z.B. Aceton) 8. Spülbad mit Isopropanol 2.15s 9. PER-Waschbad bei 200C 15s 10. PER-Dampfbad bei 120°C 1 min 11. ßpülbad mit Xylol bei 200C 1 min 12. Spülbad mit Toluol bei 200C 1 min Bei den Spülbädern 11 und 12 ist es vorteilhaft, unter Einwirkung von Ultraschall zu spülen.
  • Falls die Messer verzunderte Oberflächen aufweisen sollten, kann vor dem oben genannten Reinigungsgabng eine Druckstrahlreinigung mit Korundpulver bei 2,5 atil Druck vorausgeschickt werden.
  • Galvanoaluminiumbeschichtung Die gereinigten, noch toluolfeuchten Teile werden im Kathodemrahmen in die Galvanoaluminierzellenanlage eingebracht und im aprotischen, sauerstoff- und wasserfreien aluminiumorganischen Elektrolytmedium, z.B. aus NaF. 2Al (C2H5)3 3,35 C6H5CH3, bei 80-1000C Badtemperatur unter N2-Atmosphäre und Kathodenbewegung mit ca. 20 µm siliberhellem, matt-blendfreien Galvanoaluminium beschichtet. Aus dem Galvanoaluminierbad genommen werden die Teile mit Toluol gewaschen, getrocknet, im wäßrigen Beizbad kurz gewaschen der Poliertrommel zugeführt.
  • Mechanisches Polieren Die partiell mit matt-blendfreiem Galvanoaluminium beschichteten Messer werden zur Erzeugung einer glatten glänzenden silberhellen Galvanoaluminium-Obefläche in einer 10 Liter-Poliertrommel mit Edelstahlkugeln von 1 bis 2 mm Durchmesser unter Polierlösung 30 nin lang poliert.
  • Die nocheinmal gewaschenen und getrockneten partiell galvanoaluminierten Ms-Messer können für den Einbau in die aus Kunststoff bestehenden Steckverbinderleisten verwendet werden.
  • Beispiel 2 Die Steckerverbinder-Federn werden aus partiell am Rand (siehe Fig. 2) mit Galvanoaluminium beschichteten Bandmaterial, z.B. aus Neusilber CuNi18Zn20 HV160, durch Stanzen und Biegen hergestellt.
  • Das Bandmaterial kann dafür in Längen oder im Durchlauf kontinuierlich partiell mit Galvanoaluminium, wie folgt, beschichtet werden: Fixierung und Kontaktierung Die Bandlängen werden beidseitig mit einer mit Gummi gedichteten Abdecklblende versehen oben und unten in den Kathodenrahmen leitfähig eingespannt.
  • Bei der Durchlauf-Galvanoaluminierung erfolgt die Fixierung und Kontaktierung über leitfähige Walzen und Spulentrommeln, die Abschirmung des elektrischen Feldes durch eine stationär eingebaute Abdeckblende aus nicht leitfähigem Material (z.B. Glas, Keramik, Duroplaste etc.) unter und über dem Band in 1 bis 2 mm Abstand, die nur die 5 mm breiten Randzonen des Bandes für die Galvanoaluminiumbeschichtung frei läßt.
  • Oberflächenvorbehandlung Im wesentlichen wie unter Beispiel 1 näher angegeben. Bei frisch hergestelltem Bandmaterial vereinfacht sich die Reinigung beim Durchlaufverfahren auf eine Druckstrahlreinigung der Randzonen mit Korundpulver in Öl und zwei Abspritzentfettungen mit PER oder Chlorkohlenwasserstoffen oder Fluorchlorkohlenstoffen und abschließender Xylol- und Toluol-Wäsche.
  • Galvanoaluminiumbeschichtung Im aluminiumorganischen Elektrolytmedium werden unter Kathoderahmenbewegung von 15 cm/s bzw. unter im Gegenstrom zum Banddurchlauf geführtem Elektrolytmedium vergleichbarer Relativgeschwindigkeit bei 80 bis 100°C Badtemperatur und Badspannungen zwischen 4 und 8 V bei Stromdichten von etwa 2 A/dm² ca. 20 µm Galvanoaluminium beidseitig auf die 5 mm breiten Randzonen aufgebracht.
  • In Schleusenraum wird unter N2-Atmosphäre an den Bändern anhaftender Elektrolyt mit Toluol abgespritzt, das Band mittels Infrarotlichtbestrahlung getrocknet und die Galvanoaluminiumbeschichtung beim Durchlauf durch ein Walzenpaar zu spiegelnd-silberheller Oberflächenstruktur geglättet. Diese Kaltverformung erhöht zugleich die Festigkeit des Galvanoaluminiums vorteilhaft für die Kontaktfunktion.
  • Verarbeitung des Bandes zu Steckverbinder-Federn Das beidseitig mit jeweils ca. 5 mm breiten Galvanoaluminium-Randstreifen versehene Neusilberband wird zunächst auf einer Seite mit einem ca. 13 mm breiten, maximal 30 µm dicken Streifen aus schmelzflüssig aufgebrachtem Zinn beschichtet, um eine konventielle Lötkontaktierung der fertigen Feder in der Steckverbinderleiste zu ermöglichen. In Falle einer modernen Ultraschallschweiß-Kontaktierverbindung besteht dieser Mittelstreifen ebenfalls aus Galvanoaluminium, das partiell und gleichzeitig mit den Randstreifen etwa 10 bis 15 ii dick dort abgeschieden wird.
  • Das so beschichtete neusilberband wird nun in an sich bekannten Maschinen durch Stanz- und Biegeschritte zu Steckverbinder-Federn verarbeitet, die im Kontaktbereich mit einer festhaftenden, silberhall-glämzenden Galvanoaluminiumschicht zwecks Korrosions-und Anlaufschutz sowie guter Kontaktgabe überzogen sind.
  • PrUfergebnisse mit galvanoaluminierten Steckverbindern Zur Prüfung auf funktionelles Verhalten und Lagerfähigkeit wurde eine 20polige Steckverbindereinheit, wie sie in der Eisenbahn-Signaltechnik zum Einsatz kommt, mit Je 10 Stück galvanoaluninierten und versilberten Messern sowie Federn nebeneinander ausgestattet. Die offenen Messer- und Feder-Steckerleisten wurden sodann zur Beurteilung der Lagerfähigkeit einer Klimaprüfung von 6 Zyklen in starker Industrieatmosphäre mit 10 ppm S02 und 83 %iger relativer Luftfeuchte bei 200C unterworfen.
  • Befund bei den versilberten Kontaktflächen: Gelbbraune Anlaufschichten mit zahlreichen braunen Korrosionsflecken über die gesamte Oberfläche und somit fleckiges unschönes Aussehen.
  • Befund bei den galvanoaluminierten Kontaktflächen: Fast unverändertes silberhell-spiegelndes Aussehen mit nur vereinzelten weißen Flecken, d.h. eindeutig besseres Lagerverhalten.
  • Die PrUfung des Übergangswiderstandes an dieser so vorbelasteten Steckverbindereinheit ergibt, daß der Übergangswiderstand an den galvanoaluminierten Kontakten dem der versilberten gleichkommt bzw. entspricht (bei wesentlich besserem Aussehen der galvanoaluminierten Kontakte). Mehrmaliges Stecken hat keine Verschlechterung des Kontaktverhaltene gebracht, so daß mit einer guten Lebensdauer des maximal auf 200 Steckungen auagelegten Steckverbinders gerechnet werden kann.
  • Beispial 3 Infolge seiner hohen Reinheit von ) 99,99 X Aluminium und seiner dadurch gegebenen Duktilität erweist sich das Galvanoaluminium als hervorragender Partner für Ultraschallschweißbindungen mit vielen anderen Werkstoffen und damit auch als gut leitfähiges Verbindungsmetall für die Ultraschallschweiß-Kontaktierung nicht lösbarer Kontaktteile.
  • Eine erfindungsgemäß darauf aufbauende Verbindungstechnik ist die Kontaktierung von Leiterbahnen für elektronische Bauelemente und Bauelememtkombinationen, vorzugsweise aus Aufdampfaluminium, aber auch aus anderen Metallen wie Nickel, Silber, Gold, Platin u.a. mit galvanoaluminierten Anschlußelementen aus z.B. Kupfer-oder Kupfer-Beryllium- oder Messing-Folienblech.
  • Solche, von ihrem strukturellen Aufbau her auch als Anschlußkämme bezeichneten Anschlußelemente werden stanz- oder ätztechnisch aus Folienblechen der genannten Werkstoffe hergestellt. Am Beispiel von ätztechnisch mit Hilfe der Fotoresisttechnik aus CuBe-Folienblechen hergestellten Anschlußkämmen, die in größeren Stückzahlen in Bändern oder Schablonen aufgereiht ätztechnisch rationell hergestellt werden, sei die erfindungsgemäße Vrfahrensweise aurgezeigt.
  • Die von der ätztechnischen Herstellung der beidseitig mit tzfestem Fotoresistfilm und elektrolytmedienbeständigen bedeckten Anschlußkämme-Schablonen werden mit Hilfe eines fein einstellbaren Mikrosandstrahlgebläses zeilenweise - vorzugsweise einseitig -ca. 3 mm breit von dem ausgehärteten Fotoresistfilm befreit, so daß rur die für die partielle Galvanoaluminiumbeschichtung erforderlichen Anschlußkammzahnanfänge (siehe Fig. 11) blankes CuBe-Metall zeigen. Die so vorbehandelten Schablonen werden unmittelbar anschließend mittels Drähten- oder Klemmkontakten in die Kathodenrahmen eingespannt und nach einer kurzen Wäsche in trockenem Toluol in die Galvanoaluminierzelle zur Beschichtung eingesenkt.
  • Nach nur 10 min Abscheidungszeit in oben schon näher beschriebenen aluminiumorganischen Elektrolytmedium sind ca. 5 mm Galvanoaluminium feinkörnig und haftfest auf den blanken CuBe-Flächenbereichen (und den Ätzkanten) aufgewachsen, während sich der isolierende Fotoresistfilm unter der Elektrolyteinwirkung kaum im Aussehen verändert hat. Zur Entfernung der Fotoresistfilme werden die partiell mit Galvanoaluminium beschichteten Anschlußkämmeschablonen in eine an sich bekannte Stripperlsöung oder Dichlotmethan eingetaucht, worin der Polymerfilm quillt und dann mechanisch manuell leicht entfernt werden kann. Nach dem Abwaschen der Stripperlösung, z.B. mit Aceton, und Trocknen sind die Anschlußkämme für die Ultraschalschweiß-Kontaktierung einsetzbar.
  • Gemäß den in den Figuren 11, 12 und 13 geschilderten Zusammenhängen werden etwa 1.1 mm² Flächenteile von Aufdampf-Aluminium-Leiterbahn und galvanoaluminierten Anschlußkammzahn mittels einer geeigneten Sonotrode in weniger als 1/10 s Ultraschallschweißdauer flußmittelfrei verschweißt (CuBe mit Galvanoaluminium und Galvanoaluminium mit Aufdampf-AlCr-Glasschicht).
  • Abreißversuche mit einer Kraftmeßuhr haben Festigkeitswerte von über 100 p und damit überraschend hohe Kontaktbolastungsstabilitöten bei diesen Verschweißflächen ergeben Vergleiche mit ultraschallverschweißten flächengleichen Cupalfolienstreifen (Cupal - walzplattierte Folie aus 50 pi Cu- und 50 Pl Al-Folie) naben nur Festigkeitswerte von etwa 20 p ergeben. Dünnere Cupalfolien sind nicht nehr herstellbar; normalerweise sind nur Cupalfolien von 100 µm Cu/1OO Pl Aluminium handelsgängig. Wegen des sehr unterschiedlichen chemischen und ätztechnischen Verhaltens ist eine ätztechnische Herstellung von Anschlußkämmen aus Cupalfolie sehr schwierig und aufwendig und deshalb - auch angesichts der verhältnismäßig großen Schichtdicken - unwirtschaftlich.
  • Außerdem haben unsere Versuche überraschenderweise ergeben, daß schon Galvanoaluminium-Schichtdicken von nur wenigen µm für einwandfreie Ultraschallschweißverbindungen ausreichend sind; in Anbetracht der erzielten Festigkeitswerte ein direkter Beweis für die hohe Qualität des Galvanoaluminiums, im Vergleich zu technisch reine Cupal-Al, und für die besondere Eignung des Galvanoaluminiums für die Ultraschall schweißverbindungstechnik.
  • Ein zweites Beispiel beleuchtet diese Besonderheit und zugleich die vielfältige Einsatzmöglichkeit galvanoaluminierter Kontaktteile für die Ultraschallschweiß-Kontaktierung.
  • Für den Einsatz im Hochvakuum auf Aluminiumoxid-Keramik-Isolator aufgeschweißte Kontaktstücke aus einer Ni-F-Legierung, etwa 2.5.1 mm, sollten zum Anschluß von Halbleiterbauteilen mittels 70 µm Al-Draht einsetzbar sein. Eine galvanische Versilberung der Kontaktteile brachte wegen der Anlaufschichten und Härte des Galvano-Silbers keine Lösung. Die mit ca. 10 Pl Galvanoaluminium beschichteten Kontaktzeilen lassen sich mit dem 70 Pl Al-Draht einwandfrei und sicher ultraschallschweißkontaktieren. Mehrere 100 Stück der so kontaktierten Kontaktteile haben sich im Hochvakuumeinsatz bewährt.
  • Beispiel 4 Schraub-Klemm-Kontakt-Verbindungsteile der in den Figuren beispielhaft gezeigten Formen werden erfindungsgemäß vorzugsweise aus ein- oder beidseitig galvanoaluminiertem Bad-, Folien- oder Blechmaterial der erwähnten Werkstoffe durch Stanz- und Biegevorgänge hergestellt. Das setzt die Bereitstellung von ein- oder beidseitig ganz oder partiell (siehe Beispiel 2) mit Galvanoaluminium beschichteten Material voraus, wobei zweckmäßigerweise auch bereits mit Löchern oder unrund geformten Durchbrüchen vorgestanze. Band- oder Blechmaterial zum Galvanoaluminium-Beschichten kommt, um die für die Kontaktierung wichtigen Stanzkanten der Innenbereiche mitbeschichten zu können.
  • Aus rationellen, fertigungstechnisch vorteilhaften Gründen wird die Galvanoaluminium-Beschichtung von Bandmaterial im Durchlauf bevorzugt und deshalb als Beispiel angeführt.
  • In einer Galvanoaluminier-Banddurchlaufanlage, die in einer anderen Anmeldung näher beschrieben wird, wird das Metallband passender Breite aus Messing-Vollmaterial (für die Herstellung von lötfreien Kleirkontakt-Verbindungsteilen gemäß den Figuren 3 u. 4 ) bzw.
  • Messing-Stanzmaterial (für die Herstellung von lötfreien Schraubkontakt-Verbindungsteilen gemäß/Fig. 5b) materialgerecht oberflächenvorbehandelt. mit Galvanoaluminium in Schichtdicken von 5 bis 60 µm, vorzugsweise 10 bis 30 Pl, ganz oder partiell, ein- oder beidseitig beschichtet, noch innerhalb der Banddurchlaufanlage von anhaftendem Elektrolytmedium freigewaschen und in N2-Atmosphäre mittels Infrarotlichtstrahlung getrocknet. Mit Hilfe einer Doppelwalze polierter Oberfläche erhält die Galvanoaluminium-Schicht ein silberhell-spiegelndes Aussehen.
  • Aus dem so mit Galvanoaluminium beschichteten Bandmaterial, das falls notwendig oder zweckmäßig einer Temper- oder Diffusionsbehandlung in In.rtgasatmosphäre unterzogen werden kann, z.B. zum Weichtempern des Bandmaterials oder der Erhöhung der Haftfestigkeit des Galvanoaluminiums auf dem Messing durch wenige µm thermische Diffusion bei 3500C wird in an sich bekannten Stanz-und Biegemaschinen das Jeweilige Kontaktier-Vebindungsstück hergestellt, wobei die Galvanoaluminium-Beschichtung infolge ihrer hohen Duktilität und Schmiermittelwirkung die Verformungen sehr gut mitmacht und als Verformungshilfsstoff wirkt. Aufgrund eben dieser vorteilhaften Eigenschaften des hochreinen Galvanoaluminiums gelingt es bei passend gewählter Relation zwischen Banddicke und Galvanoaluminium-Schichtdicke (z.B. 0,2 mm Band und 30 µm Al) mit entsprechend geformten Stanzwerkzeugen das Stanzkanteproblem durch Überziehen mit Galvanoaluminium zu vermeiden oder zu vermindern.
  • Wenn es aus funktionellen oder Haftfestigkeitsgründen vorteilhaft ist, kann das Bandmaterial vor dem Beschichten mit Galvanoaluminium auf an sich bekannte Weise durch Vakuumbedampfen oder auf wäßrig-galvanischem Wege mit einer Zwischenschicht, vorzugsweise aus Kupfer, Silber oder Nickel, versehen werden, wobei Schichtdicken zwischen 0,1 und 2 µm bevorzugt sind. Diese und viele andere Metalle sind im korrosionsfreien aprotischen aluminiumorganischen Elektrolytmedium vällig beständig, d.h. inert und werden deshalb auch bei kleinen Schichtdicken chemisch oder elektrochemisch nicht angegriffen - ein weiter Vorzug dieses aprotischen Galvanikverfahrens.
  • Im funktionellen Einsatz der so hergestellten Kontakt-Verbindungsstücke erweisen sich die besonderen Eigenschaften des Galvanoaluminiums wie Korrosionsschutzwirkung und anlauffreie Lagerfähigkeit, hohe Duktilität mit leichter Kontaktflächenerzeugung, als besonders vorteilhaft.
  • Beim Zusammenstecken von galvanoaluminierten Bolzen und Muffen (vgl. Fig.3 u.4) wird die dUnne Oxidschicht, die die gute La6erfähigkeit bewirkt, durch Scherkraftwirkung weggeschoben und eine gute Kontaktierung durch blanke Galvanoaluminium-Oberflächen herbeigeführt.
  • Auch beim Festschrauben der Kontaktteile gemäß den Figuren 5-10 entstehen Scherkräfte, die die dünne Oxidhaut wegschieben und eine innige Kontaktierung blanker Metalloberflächen bewirken.
  • 8 Patentansprüche 13 Figuren

Claims (8)

  1. Patentansprüche 1. Lösbare elektrische Kontakte wie Steck-, Schraub-, Klemm-Verbindungen und nichtlösbare elektrische Kontakte wie Ultraschallschweiß-Kontaktflächen mit einer kontaktfähigen Metallschicht der Kontaktteile, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Kontaktteile mit Galvanoaluminium, einen Aluminium hoher Reinheit ( # 99,99), guter elektrischer Leitflhigkeit und einer hohen Duktilität < 200 N/mm² HV beschichtet ist.
  2. 2. Lösbare und nichtlösbare elektrische Kontakte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Galvanoaluminiumschicht unmittelbar auf den Werkstoff der Kontakteile abgeschieden ist.
  3. 3. Lösbare und nichtlösbare elektrische Kontakte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Galvanoaluiiniuischicht Uber eine Zwischenschicht auf dei Werkstoff der Kontaktteile abgeschieden ist.
  4. 4. Lösbare und nichtlösbare elektrische Kontakte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus Kupfer, Silber oder Nickel besteht.
  5. 5. Lösbare und nichtlösbare elektrische Kontakte nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrachte Galvanoaluminiumschicht mechanisch poliert ist.
  6. 6. Lösbare und nichtlösbare elektrische Kontakte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrachte Galvanoaluminimschicht durch Trommel- oder Vibropolieren itt Edelstahlkugeln in PolierflUssigkeit mechanisch poliert wird.
  7. 7. Lösbare und nichtlösbare elektrische Kontakte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrachte Galvanoaluiiniuischicht durch Glattwalzen in Polierwalzvorrichtungen mechanisch poliert wird.
  8. 8. Lösbare und nichtlösbare elektrische Kontakte nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Galvanoaluiiniui-Schichtdicke fUr lösbare elektrische Kontakte 5 bis 60 pa und fUr Ultraschallschweiß-Kontaktverbindungen 1 bis 10 µm beträgt.
DE19772732087 1977-07-15 1977-07-15 Loesbare und nichtloesbare elektrische kontakte Withdrawn DE2732087A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19772732087 DE2732087A1 (de) 1977-07-15 1977-07-15 Loesbare und nichtloesbare elektrische kontakte
CH749278A CH637248A5 (en) 1977-07-15 1978-07-10 Detachable and non-detachable electrical contacts
JP8599178A JPS5421592A (en) 1977-07-15 1978-07-14 Electric contact

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19772732087 DE2732087A1 (de) 1977-07-15 1977-07-15 Loesbare und nichtloesbare elektrische kontakte

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2732087A1 true DE2732087A1 (de) 1979-01-25

Family

ID=6014039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19772732087 Withdrawn DE2732087A1 (de) 1977-07-15 1977-07-15 Loesbare und nichtloesbare elektrische kontakte

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPS5421592A (de)
CH (1) CH637248A5 (de)
DE (1) DE2732087A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3112919A1 (de) * 1981-03-31 1982-10-07 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München "metallbeschichtete eisenwerkstoffe"
DE3112834A1 (de) * 1981-03-31 1982-10-14 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München "metallbeschichtete eisenwerkstoffe"
DE102010032581A1 (de) * 2010-07-28 2012-02-02 Auto-Kabel Managementgesellschaft Mbh Galvanische Beschichtung eines elektrischen Verbindungsteils mit Reinaluminium

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2916001B2 (ja) * 1990-07-11 1999-07-05 矢崎総業株式会社 低挿入力端子の製造方法
DE19649549C1 (de) 1996-11-29 1998-04-09 Bosch Gmbh Robert Anordnung, insbesondere zur Verwendung in einem elektronischen Steuergerät, und Verfahren zur Herstellung derselben
DE19710428B4 (de) * 1997-03-13 2006-03-09 Siteko Kontakttechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Steckverbinders

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3112919A1 (de) * 1981-03-31 1982-10-07 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München "metallbeschichtete eisenwerkstoffe"
DE3112834A1 (de) * 1981-03-31 1982-10-14 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München "metallbeschichtete eisenwerkstoffe"
DE102010032581A1 (de) * 2010-07-28 2012-02-02 Auto-Kabel Managementgesellschaft Mbh Galvanische Beschichtung eines elektrischen Verbindungsteils mit Reinaluminium

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5421592A (en) 1979-02-17
CH637248A5 (en) 1983-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112007000680B4 (de) Edelmetallplattierung von Titankomponenten
DE2540943B2 (de) Kontaktkoerper fuer einen elektrischen steckkontakt
DE2020778C3 (de) Tantalelektrolytkondensator
DE112017005628B4 (de) Verzinntes Produkt und elektrische Drahtanschlussklemme mit einem verzinnten Produkt
DE112016003503T5 (de) Verzinntes Produkt und Verfahren zum Herstellen desselben
DE2406085C2 (de) Anode für Elektrolysezwecke mit einer länglichen Gestalt
EP1907608B1 (de) Verwendung einer beschichtung zur elektrischen kontaktierung
DE2732087A1 (de) Loesbare und nichtloesbare elektrische kontakte
EP1302565B1 (de) Beschichtungsverfahren für Leichtmetalllegierungsoberflächen
DE2536985B2 (de) Elektrischer kontakt, insbesondere steckkontakt und verfahren zu dessen herstellung
DE2438870B2 (de) Elektrolytkondensator
DE1922598A1 (de) Gegenstand aus einem Metallsubstrat,auf den eine Nickel-Zinn-Legierung abgeschieden ist,sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE2540944B2 (de) Kontaktkoerper fuer einen elektrischen steckkontakt
DE10029837B4 (de) Verfahren zur Herstellung von einseitig platinierten Platten und Streckmetallgittern aus Refraktärmetallen
WO2015044022A1 (de) Verfahren zur strukturierung von schichten oxidierbarer materialien mittels oxidation sowie substrat mit strukturierter beschichtung
DE3214989A1 (de) Mit edelmetall oder einer edelmetallegierung beschichtetes elektrisches kontaktstueck
DE7722276U1 (de) Elektrische Klemmverbinder
EP0050343B1 (de) Mit Edelmetall beschichtetes Molybdän und Verfahren zu seiner Herstellung
EP0098858B1 (de) Stromeinführungsleitung, insbesondere für vakuumtechnische geräte und verfahren zu deren herstellung
EP0080064A2 (de) Galvanisches Primärelement mit stromlos verzinktem negativen Elektrodenableiter
DE3045968A1 (de) Elektrolytisches bad, herstellung von palladiumbeschichtungen unter verwendung des elektrolytischen bades und regenerierung des elektrolytischen bades
DE102015105449B4 (de) Verfahren zum Aufbringen einer Schutzschicht auf Aluminiumteile
DE10043816C1 (de) Vorrichtung zur elektrochemischen Behandlung von Gut
DE10043815C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur elektrischen Kontaktierung von zu behandelndem Gut in elektrolytischen Anlagen
DE102019119348B4 (de) Beschichtetes Trägerband und Verwendung desselben zum Bonden einer Leistungselektronik

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
8130 Withdrawal