DE3012959A1

DE3012959A1 - Kontaktelement aus palladiumplattiertem blech und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3012959A1
Application number: DE19803012959
Authority: DE
Inventors: Ralph J Hovey
Original assignee: Bunker Ramo Corp
Current assignee: Bunker Ramo Corp
Priority date: 1979-04-09
Filing date: 1980-04-02
Publication date: 1980-10-30
Also published as: JPS55157811A; FR2454194A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Kontaktelement und betrifft insbesondere ein elektrisches Eontaktelement, welches in bestimmten Bereichen mit Palladium, gegebenenfalls in Kombination mit Gold, plattiert ist, sowie auf ein Verfahren zum Herstellen derartiger Kontaktelemente.

Mit Edelmetallen plattierte Kontakte sind allgemein bekannt und werden auf dem Gebiet der Elektronik vielfach verwendet. Eine solche Plattierung dient zumeist dazu, die elektrischen Eigenschaften des Kontakts zu verbessern und die Korrosion zu verhindern. Es wurden bereits die verschiedensten Edelmetalle verwendet, wobei sich Gold als das geeignetste erwies, da es einerseits sehr gut leitfähig und verformbar und andererseits widerstandsfähig gegen die meisten Umwelteinflüsse ist und sich sehr gut zum Elektroplattieren eignet. Aufgrund des in jüngster Zeit aufgetretenen Anstiegs des Goldpreises verstärkt sich jedoch das Interesse an anderen Edelmetallen für solche Plattierungen.

So wurde bereits Palladium mit gewissem Erfolg zum Plattieren von elektrischen Kontakten verwendet, beispielsweise zum Plattieren von elektrischen Kontakten einer Schneckenmaschine und anderen vorgeformten Kontakten. Ba jedoch elektroplattierte Palladiumschichten relativ spröde sind, müssen derartige Kontakte nach dem Plattieren zumeist einer Wärmebehandlung unterworfen werden. Für aus Blech gestanzte elektrische Kontakte erwies sich eine Palladiumplattierung als ungeeignet, da sie sich aufgrund ihrer Sprödigkeit nicht sachgemäß formen läßt. Vird das verwendete Blech jedoch vor dem Formen der Kontakte geglüht, so können sich seine Eigenschaften in unzulässiger Weise verändern. Deshalb wurde Palladium

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bisher noch, nicht mit Erfolg bei der Herstellung von Kontakten aus Blech verwendet.

Die Erfindung richtet sich auf einen einstückig aus in bestimmten Bereichen mit einer biegsamen und formbaren Palladiumschicht versehenen Blech geformten elektrischen Kontakt. Gemäß der Erfindung wird ein neuartiges Elektrolysebad verwendet, mittels dessen eine biegsame und gut formbare Palladiumplattierung erzielbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Palladiumschicht mit einer dünnen Goldschicht überdeckt.

Die Erfindung richtet sich ferner auf ein Verfahren zum Herstellen von elektrischen Kontakten aus Blech, bei welchem ein Blech auf elektrolytischem Wege mit Palladium plattiert wird, worauf das Kontaktelement aus dem Blech ausgestanzt und geformt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Palladiumschicht mit einer Goldschicht überdeckt, wobei die Palldiumschicht und/oder die Goldschicht durch Elektroplattieren aufgebracht werden.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung gehen aus den Ansprüchen hervor. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 eine vergrößerte Schrägansicht eines aus Blech geformten und mit einer Palladiumplattierung versehenen Kontaktelements in einer Ausführungsform der Erfindung,

3Pig. 2 eine Seitenansicht des Kontakts nach Fig. 1,

]?ig. 3 eine Seitenansicht eines Kontakts in einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

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Fig. 4 eine Draufsicht auf einen in vorbestimmten Bereichen mit Palladium plattierten Blechstreifens für die Herstellung von elektrischen Eontakten,

Ein in Fig. 1 und 2 dargestellter Eontakt 10 entspricht weitgehend der bekannten Ausführung eines Zungenkontakts, wie er in Verbindern auf den Gebieten der Nachrichtenübermittlung, der Datenverarbeitung und der Elektronic vielfache verwendet wird. Die dargestellte Ausführungsform dient lediglich als Beispiel für die verschiedenartigsten, gemäß der Erfindung einstückig aus Blech herstellbaren Eontakte. Die Erfindung ist daher nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.

Der beispielsweise aus Eupfer oder einer Eupferlegierung gefertigte Eontakt 10 hat ein Anschlußteil 12 und eine Eontaktzunge 14. In der dargestellten Ausführungsform ist das Anschlußteil 12 zum Durchschneiden der Isolierung eines Leiters und damit zum Herstellen einer lötfreien Verbindung eingerichtet. Die Eontaktzunge 14 dient als aktives Eontaktteil der mechanischen und elektrischen Verbindung des Eontakts mit einem komplementären elektrischen Bauteil.

Die Eontaktzunge 14 ist einstückig mit dem Anschlußteil 12 geformt und weist eine konvexe Oberfläche 18 auf. Der Eontaktbereich der Oberfläche 18 ist mit einer EdeImetallschicht 16 aus elektrolytisch deponiertem Palladium versehen. Die Oberfläche 18 der Eontaktzunge 14 weist ferner eine im Eontaktbereich hervorstehende Wölbung 20 auf.

Zum Herstellen eines Eontakts der beschriebenen Art wird zunächst ein Blech in einem bestimmten Bereich

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mit einer biegsamen und formbaren Palladiutnschicht plattiert, worauf aus dem Blech Zuschnitte ausgestanzt und zu einstückigen Kontakten geformt werden.

Die Palladiuraschicht wird durch elektrolytischen Niederschlag geformt. Dazu wird das zu plattierende Teil in bekannter Weise in ein Elektrolytbad gehängt und eine elektrische Spannung an das Teil und das Bad gelegt. Das verwendete Bad hat eine solche Zusammensetzung, daß sich ohne eine anschließende wärmebehandlung eine biegsame und formbare PalJfediumschicht ergibt. Ein für diesen Zweck geeignetes wässriges Elektrolysebad hat die folgende Zusammensetzung:
10 g/l Palladium in Form von

100 g/i

Das Bad wird auf einen pH-Wert zwischen etwa 8,0 und vorzugsweise von etwa 8,5 eingestellt, und die Spannung für den Plattiervorgang ist vorzugsweise so gewählt, daß sich eine Stromdichte von bis zu etwa 4,3 A/dm ergibt. Das Bad wird vorzugsweise in leichter Bewegung gehalten, und die Temperatur sollte etwa bei Zimmertemperatur oder etwas darüber liegen.

Bei Anwendung der angegebenen Zusammensetzung sowie der genannten Yerfahrensparameter wird auf dem Blech eine geschlossene Palladiumschicht deponiert. Diese ist frei von Poren und anderen Unregelmäßigkeiten und dabei ausreichend biegsam und formbar, so daß der Kontakt 10 unter Anwendung bekannter Metall-Formverfahrer? geformt werden kann, ohne dabei die Geschlossenheit der schützenden Edelmetallschicht zu zerstören. Auf die vorstehend beschriebene Weise gemäß der Erfindung hergestellte Kontakte haben zufriedenstellende elektrische Eigenschaften und sind ausreichend korrosionsbeständig für langzeitige Verwendung. Demgegenüber sind nach bekannten

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Verfahren aufgebrachte Palladiumschichten relativ spröde, so daß sie beim Formen der Kontakte reißen oder von der Unterlage abplatzen würden, wodurch dann die aktiven Kontaktbereiche korrosiven Umwelteinflüssen ausgesetzt wären, die Plattierung ihren Zweck also nicht mehr erfüllen könnte.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Palladiumschicht in einem intermittierenden elektrolytischen Verfahren aufgebracht. Bei einem solchen allgemein bekannten Verfahren wird die Spannung nicht kontinuierlich angelegt, sondern während des Plattiervorgangs ein- und ausgeschaltet. Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt das Verhältnis zwischen Ein- und Ausschaltζexten vorzugsweise etwa 9 : 1, d.h. der Strom wird während etwa 9 Zeiteinheiten zugeleitet und dann für eine Zeiteinheit abgeschaltet, wobei die Ein- Aussehaltzyklen jeweils in einer Zeitspanne von etwa 0,1 bis 100 msec erfolgen. Die Anwendung des intermittierenden Plattierverfahrens in Verbindung mit den anderen vorstehend genannten Verfahrensparametern ergibt eine hochwertige Beschichtung, welche für herkömmliche Metallbearbeitungsverfahren bestens geeignet ist.

Schalteinrichtungen für das intermittierende Plattierverfahren werden von verschiedenen Herstellern gefertigt, z.B. von der Firma Dynatronix Inc., einer Abteilung der Hova Tran Corporation in Clearlake, Wis., USA.

Die Palladiumschicht 16 wird in einer Stärke von wenigstens etwa 0,5 ramj vorzugsweise von etwa 0,75 mm aufgebracht. Dabei können allgemein bekannte, selektive Elektroplattierverfahren angewendet werden, z.B. !Tauchverfahren, Bandplattierverfahren, Maskenverfahren usw..

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Pig. 4 zeigt einen unter Anwendung des Bandplattierverfahrens mit einer durchgehenden Palladiumschicht 24 versehenen Blechstreifen 22. Entsprechende Teile der Schicht 24 bilden bei den fertigen Kontakten 10 dann die in üg. 1 und 2 mit 16 bezeichneten Schichtbereiche.

Mach dem Plattieren des Ausgangsmaterials bzw· des Blechs werden die Kontaktelemente unter Anwendung allgemein bekannter Stanz- und Formverfahren fertiggestellt. In dieser Hinsicht ist hier auf die Offenbarung der US-Patentschriften 3 002 176 und 3 780 297 bezug genommen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kontakt 10 zusätzlich mit einer dünnen Goldplattierung versehen. Wie man in Hg. 3 erkennt, kann die aus Gold gebildete Deckschicht 26 auf die durch die Palladiumschicht 16 gebildete Fläche beschränkt sein oder sich über das gesamt Kontaktelement erstrecken. In Fig. 3 hat die Goldschicht 26 der Deutlichkeit halber nahezu die gleiche Stärke wie die Palladiumschicht 16. Sie ist jedoch tatsächlich erheblich dünner mit einer Stärke von etwa 0,05 bis 0,1 mm. Die Goldschicht kann unter Anwendung eines ähnlichen elektrolytischen Verfahrens aufgebracht werden wie vorstehend in bezug auf die Palladiumschicht 16 beschrieben. Das Elektrolysebad für das Aufbringen der Goldschicht kann etwa folgende Zusammensetzung haben: 4-12 g/l Gold in Form von Kalium-Goldzyanid 90' g/l Kaliumeitrat.

Das Bad hat vorzugsweise einen pH-Wert zwischen etwa 3 und 6, und die Stromdichte kann bis zu etwa 1 A/dm betragen.

Die Gold-Deckschicht 26 gewährleistet, daß die Palladiumschicht nicht mit irgend welchen anderen Stoffen reagiert, z.B. mit Polymeren oder Harzen, welche gewöhnlich für Teile von elektrischen Verbindern verwendet werden.

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Da der Preis für Palladium beträchtlich niedriger liegt als der Goldpreis, ermöglicht die Erfindung eine erhebliche Kostensenkung. Gleichwohl werden Jedoch keine der mit einer Goldplattierung erzielbaren Vorteile preisgegeben, da Palladium bei Anwendung in der vorstehend beschriebenen Weise denen des Goldes vergleichbare elektrische, physikalische und aesthetische Eigenschaften hat.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern erlaubt die verschiedensten Änderungen und Abwandlungen derselben im Rahmen der Ansprüche.

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Claims

PAT E. Ni TA N WA LT E

A. GRÜNECKER

H. KINKELDEY

Da-ING.

W. STOCKMAIR

OR-INQ-ArtlCALTECH

K. SCHUMANN

DR H€R NAT ■ DIPL-PHYS

P. H. JAKOB

om_-iNa

G. BEZOLD

ORFlSlNXt-OlPU-OCM

8 MÜNCHEN 122

MAXlMlLlANSTFtASSK «3
2. April 1980 P 14- 897/dg

BUBKER EAMO CORPORATION

Commerce Drive, Oak Brrok, Illinois, USA

Kontaktelement aus palladiumplattiertem
Bleck und Verfahren zu seiner Herstellung

1'·} Elektrisches Kontakt element, gekennzeichnet durch ein Anschlußteil (12) für den
Anschluß des Eontaktelements an einem elektrischen
Leiter und durch ein mechanisch und elektrisch mit
einem komplementären elektrischen Bauteil verbindbares aktives Kontaktteil (14·), welches zusammen mit
dem Anschlußteil aus einem in bestimmten Bereichen mit
einer biegsamen und formbaren Palladiumplattierung (16)
versehenen, einstückigen Blechzuschnitt gefertigt ist.

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TELEFON (Οββ) 22 28 82

Telex os-aesao

TELESRAMME MONAPAT

TELEKOPIERBR

2. Kontakteleinent nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die Palladiumschicht (16) wenigstens etwa 0,5 mm stark ist.
3. Kontakt element nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet, daß die Palladiumschicht (16) wenigstens etwa 0,75 mm stark ist.
4. Eontaktelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß auf die Palladiumschicht (16) eine Goldschicht (20) aufgebracht ist.
5. Kontaktelement nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Goldschicht (20) wenigstens etwa 0,05 mm stark ist.
6. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Kontaktelements nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5j dadurch gekennz eichnet, daß vorbestimmte Bereiche eines Blechs auf elektrolytischem Wege mit einer Palladiumschicht versehen werden, daß aus dem Blech ein Zuschnitt gestanzt wird, welcher wenigstens ein Teil der Palladiumschicht beinhaltet, und daß aus dem Zuschnitt ein einstückiges Kontaktelement geformt wird.
7- Verfahren· nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Palladiumschicht durch intermittierendes Elektroplattieren auf das Blech aufgebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß auf die Palladiumschicht eine Goldschicht elektroplattiert wird.

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9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennz eichnet, daß die Palladiumschicht in einer Stärke von wenigstens 0,5 mm auf das Blech aufplattiert wird.
10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Blech aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ist.

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