DE2844888C2

DE2844888C2 - Vormaterial zur Herstellung elektrischer Kontakte

Info

Publication number: DE2844888C2
Application number: DE2844888A
Authority: DE
Inventors: Heinrich 6460 Gelnhausen Wolf
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1978-10-14
Filing date: 1978-10-14
Publication date: 1983-02-24
Also published as: US4342893A; GB2035175B; FR2438903A1; CH650876A5; JPS5553812A; DE2844888A1; GB2035175A; FR2438903B1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Vormaterial zur Herstellung elektrischer Kontakte durch Verbinden mit einem elektrisch leitfähigen metallischen Kontaktträger mittels Widerstandserwärmung, das als Metallband ausgebildet ist, welches an seiner mit dem Kontaktträger verbindbaren Bandoberflächenseite als mit Abstand zueinander und in Längsrichtung des Metallbandes verlaufende Wälle ausgebildete Vorsprünge aufweist sowie Lolmaterialprofil, das am Talboden zwischen jeweils zwei der Vorsprünge befestigt ist und den Talquerschnitt zwischen den benachbarten Vorsprüngeii nicht vollständig ausfüllt.

Bekannte Vormaterialien, wie z. B. aus der GB-PS 478 bekannt, können auf verschiedene Werkstoffe nur sehr schlecht oder überhaupt nicht aufgeschweißt werden, bzw. die Oberfläche des Kontaktes wird beschädigt oder die Haftfestigkeit der Verbindung mit dem Träger ist zu gering. Dies gilt insbesondere, wenn es sich um Werkstoffe mit sehr hoher Wärmeleitfähigkeit handelt, wie /. B. Silber. Kupfer oder deren *>'. Legierungen mit hoher Wärme· und elektrischer eitfiihigkeit oder aber, wenn sich die Werkstoffe üt"Thaiipt nicht widerstandsschweißen lasser,, wie /. [1.

Silbermetalloxid-Verbundwerkstoffe,

Weiterhin ist aus der US-PS 22 98 999 ein pulvermetallurgisch hergestellter Sinterkontakt bekannt, der auf einer Oberflächenseite mit pyramidenförmigen Erhebungen versehen ist, und mit Silber imprägniert wird. Hierdurch entsteht ein teurer, ganzflächiger Oberzug mit Edelmetall. Wenn hieraus noch Spitzen hervorragen, so treten diese in Kontakt mit dem gegenüberliegenden zu verbindenden Werkstück. Dadurch erfolgt nur eine indirekte Erwärmung. Aus einem Aufsatz von M. Burstin (industrie-elektrik + elektronik, 23. Jg_n 1978, Nr. 6, S. 157—161) sind bandförmige Vormaterialien mit bestimmten Querschnitten anders und in ungünstigerer Ausbildung vorhanden. Die US-PS 24 14 463 und die Firmendruckschrift »Kontakte« der Fa. G. Rau (Druckschrift Nr. KO-5000-465), S. 108 zeigen nur zwischen Vorsprüngen vertieft angeordnetes LoL Hier tritt der gleiche Nachteil der indirekten Erwärmung auf wie oben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Vormaterial für elektrische Kontakte zu schaffen, das beim Verbinden des Vormaterials mit dem Kontaktträger durch Widerstandserwärmung eine raschere und direkte Erwärmung des Lotmaterials ermöglicht und die Qualität der Verbindung ernöht

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten MerkmsSe.

Zwischen den Vorsprängen, zwischen denen das Lotmaterial befestigt ist, bildet sich bei der Erfindung bei der Widerstandserwärmung ein Wärmestau, der in vorteilhafter Weise das Lot schnell schmelzen läßt Ferner weisen die so ausgebildeten Vorspränge den Vorteil auf, daß sie ein Wegspritzen des schmelzflüssigen Lotes während der Verbindung mit dem Träger durch Widerstandserwärmung erschweren. Nicht zuletzt bilden die Vorspränge eine Barriere gegen den Zutritt von Sauerstoff während des Verbindens des Vormaterials mit dem Träger.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprächen zu entnehmen.

Die Erfindung sei nachstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt rein schematisch

F i g. I a eine Draufsicht auf das Vormaterial, Fig. Ib einen Querschnitt entlang der Linie a-b in F i g. 1 a,

F i g. 2 einen Querschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel,

Fig. 3a —3c zeigen Ausgangsprodukt, Walzspalt während des Walzens und fertiges Vormaterial vordem Verbinden mit dem Träger,

Fig.4 zeigt einen Träger, der mit dem Vormaterial durch Widerstandserwärmung verbunden ist.

Das in Fig. I dargestellte Vormaterial in Bandform besteht aus einer Oberflächenschicht aus Kontaktwerkstoff, insbesondere einem Edelmetall oder einer Edelmetall-Legierung, wie Silber oder Silberlegierung. Die Oberflächenschicht trägt das Bezugszeichen 1, während das Vormaterial mit Bezugszeichen 2 versehen ist. Das Metallband 2 kann in diesem Beispiel ein weniger edeleres, gut elektrisch leitendes Material, wie Kupfer oder kupferlegierung, sein. An seiner Unterseite, die dem Träger zugekehrt wird, weist das Vormaterial Vorsprünge 3. z. B. in dargestellter i-orrn. die in Längsrichtung des Bandes verlaufen, auf. Wie der Fig. la /u entnehmen, sind die Vorsprünge parallel zueinander und symmetrisch zur Längsachse des Bandes angeordnet. Anstelle von zwei parallelen

Vorsprüngen können jedoch mehrere parallele Längsvorsprünge, wie in F ί g. 2 und F i g. 3c dargestellt, auf der Unterseite des Vormaterials angeordnet sein.

Zwischen den Vorsprüngen 3 sind ein oder mehrere 111er 4 gebildet, zwischen denen das Lotmaterial 5 in Drahtform am Boden des Tals 4 befestigt ist, z. B. durch Walzen. Die am weitesten vom Talboden entfernte Stelle des Lotdrahtes besitzt wenigstens die Höhe wie die Vorsprünge 3. Der Lotdraht 5 füllt ersichtlich nicht den gesamten Raum zwischen den Vorsprüngen 3 aus, so daß auch dann, venn, wie in F i g. 2 dargestellt, das Lotmaterial im Gegensatz zu F i g. 1 keinen runden Drahtstreifen, sondern einen polygonalen, insbesondere dreieckigen profilierten Querschnitt aufweist, dessen Spitze einen größeren Abstand zum Boden besitzt als die Höhe der Vorsprünge.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung nach F i g. 2 unterscheidet sich von demjenigen nach F i g. 1 darin, daß mehrere Lotdrähte 5 und mehrere Vorsprünge 3 vorgesehen sind, eine andere Form des Kontaktmaterials (Profils) und ein über den Querschnitt gleicher oder nahezu gleicher Werkstoff, vorzugsweise Kontaktwerkstoff, wie Silber oder Silberlegierung oder einen Silbermetall-Legierungsverbundwerkstoff, vorzugsweise Ag-CdO.

Im Falle der F i g. 2 wie auch im Fall der F i g. 3 ist also der Werkstoff einheitlich über den Querschnitt des Vormaterials 2, während im Falle der F i g. 1 ein Mehrschichten-Verbundmetallkörper das Vormateriai bildet Während in Fig. Ib der Querschnitt des Vormaterials demjenigen eines Trapezes angenähert ist, ist der Querschnitt des Vormaterials nach F i g. 2 an der Oberseite kuppelförmig ausgebildet. Dies gilt auch für das Vormateriai nach Fig.3. In allen Fällen ist es wünschenswert, daß das fertige Vormateriai der endgültigen Kontaktform soweit wie möglich angenähert ist.

Selbstverständlich ist es möglich, auch auf die Vormaterialien gemäß F i g. 2 und F i g. 3 noch auf der kontaktgebenden Oberfläche (Oberseite) einen zusätzlichen dünnen Überzug galvanisch, im Vakuum oder chemisch, aufzut ringen.

Der Lotdraht 5 besteht in den Ausführungsbeispielen der Erfindung aus einem Silberlot, bevorzugt, einem Silberlegierungslot, wie einer Silber-Kupfer-Legierung, mit 28 Gew.-% Kupfer, Rest Silber.

Das Vormaterial ist dazu bestimmt, auf einen Träger aufgeschweißt oder aufgelötet zu werden, durch Widerstandserwärmung, wobei als Trägermaterial z. B.

ein Federmaterial verwendet wird, wie z. B. Kupfer, Kupferlegierungen, Bronze oder Kupfer-Beryllium-Legierungen oder Metalle der Eisengruppe und Legierungen hiervon, Neusilber, insbesondere magnetische Werkstoffe.

Anders als im Stand der Technik ist es bei der Erfindung nicht notwendig, das Vormaterial mit einer Zwischenschicht zu versehen, die den Koniakt mit dem Träger verbinden helfen soll. Bei dieser Lösung ist eine

Ό direkte Wärmeabfuhr vom Kontakt zum Träger gewährleistet, da überall mit Ausnahme der im Verhältnis zur Verbindungsfläche kleinen Schweiß oder Lötstellen (siehe F i g. 4) das Vormateriai direkt mit dem Träger verbunden ist Mittels der Erfindung kann

auch eine geringere Gesamthöhe von Träger und Kontakt erreicht werden. Die Haftfestigkeit der Verbindung von Kontakt und Träger ist bei dieser Lösung keineswegs geringer als beim Stand der Technik.

Die Herstellung des Vormaterials erfolgt bevorzugt derart, daß ein im Querschnitt rundes Ausgangsmaterial verwendet wird, das ebenso wie der Lr'rlraht runden Querschnitts von Vorratsspulen abgewickelt w.d einem Walzgerüst zugeführt wird nach Vorreinigung und Erwärmung in einem Ofen unter Schutzgas. Der Lotdraht 5 braucht im Gegensatz zum Ausgangsmaterial 2' nicht vorgewärmt zu werden, bevor er in den Walzspalt 6, d. h. den Spalt zwischen zwei Walzen 7 und 8 eintritt, deren einander zugekehrte Profile so gewählt sind, daß das Ausgangsmaterial 2' flachgedrückt wird durch Gegeneinanderbewegen der Walzen 7, 8 in die Form, wie sie an der Oberseite der Aussparung 9 in der Walze 7 entspricht und an der Unterseite entsprechend den Ausnehmungen 10 in der Walze 8. Hierdurch werden die Vorsprünge 3 im Ausgangsmaterial 2' gebildet unter gleichzeitigem Eindrücken und Befestigen des Lotdrahtes 5 in die Täler 4, an deren Boden während des Walzens, so daß bevorzugt in einem Arbeitsgang das fertige Vormaterial 2 gemäß F i g. 3c

•Ό mittels einer Querschnittsverminderung beider Attsgangsmaterialien 2' und 5 um mindestens 20% hergestellt wird. Dieses Vormaterial ist direkt schweiß- oder lctbar auf einen Träger 11 und bildet dann den fertig aufgeschweißten Kontakt 12 gemäß Fig.4.

Gegebenenfalls kann das Vormaterial nicht nur in einem Walzstich, sondern auch in mehreren hergestellt werden, jeweils unter Zwischenglühen je nach d;m verwendeten Werkstoff bzw. der Werkstoffkombination bei Mehrschichtverbundmetallen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Vormaterial zur Herstellung elektrischer Kontakte durch Verbinden mit einem elektrisch leitff.higen metallischen Kontaktträger mittels Widerstandserwärmung, das als Metallband ausgebildet ist, welches an seiner mit dem Kontaktträger verbindbaren Bandoberflächenseite als mit Abstand zueinander und in Längsrichtung des Metallbandes verlaufende Wälle ausgebildete Vorsprünge aufweist sowie LotmaterialprofiL das am Talboden zwischen jeweils zwei der Vorsprünge befestigt ist und den Talquerschnitt zwischen den benachbarten Vorsprüngen nicht vollständig ausfüllt, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Talboden !5 gemessene Höhe des Lotmaterialprofils (S) mindestens gleich ist der Höhe der benachbarten Vorspränge (3).

Z VormateriaJ nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (2) vollständig aus Kontaktwerkstoff besteht.

3. Vormaterial nach Anspruch ! oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (2) ein Verbundwerkstoff ist.

4. Vormaterial nach einem der vorhergehenden 2s Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lotmaterialprofil aus Silber oder einer Silberlegierung besteht

5. Vormaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lotmaterialprofil eine gewölbte freie Oberfläche aufweist

6. Vormaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, aiii das Lotmaterialprofil einen polygonalen, insüecondere dreieckigen Querschnitt aufweist

7. Vormaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der mit dem Kontaktträger zu verbindenden Oberflächenseite des Metallbandes (2) mehr als zwei Vorsprünge vorgesehen sind.