DE3813142C2

DE3813142C2 -

Info

Publication number: DE3813142C2
Application number: DE19883813142
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Phys. Dr. 7267 Kapfenhardt De Ganz; Manfred Dipl.-Phys. 7530 Pforzheim De Huck; Peter Dipl.-Phys. Dr. 4156 Willich De Fry; Hans-Peter Dipl.-Ing. Dr. Kehrer; Ernst Dipl.-Ing. Dr. 7530 Pforzheim De Koehler
Original assignee: Doduco and Co Dr Eugen Duerrwaechter 7530 Pforzheim De GmbH
Current assignee: Doduco and Co Dr Eugen Duerrwaechter 7530 Pforzheim De GmbH
Priority date: 1988-04-20
Filing date: 1988-04-20
Publication date: 1991-08-08
Also published as: DE3813142A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem bandförmigen oder plattenförmigen Halbzeug mit den im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2 angegebenen Merkmalen.The invention is based on a band-shaped or plate-shaped semi-finished products with those in the preamble of Claims 1 and 2 specified features.

Es ist bekannt, Bänder oder Platten aus einem uned len Trägermetall, z. B. aus Kupfer, Messing, Bronze, Neusilber oder aus anderen für Träger von elektrischen Kontakten geeigneten Metallwerkstoffen mit einem Edel metall oder mit einer Edelmetallegierung, zumeist mit Feingold oder mit einer hochkarätigen Goldlegierung zu beschichten. Zumeist erfolgt die Beschichtung durch elektrolytische Metallabscheidung, sie kann jedoch auch von Fall zu Fall je nach den Umständen und den abzu scheidenden Metallen durch chemische Abscheidung aus Lösungen, durch chemische Abscheidung aus der Dampf phase (CVD-Verfahren) oder durch physikalische Abschei dung aus der Dampfphase (PVD-Verfahren) erfolgen.It is known to uned tapes or plates len carrier metal, e.g. B. made of copper, brass, bronze, Nickel silver or other for carriers of electrical Contact suitable metal materials with a noble metal or with a precious metal alloy, mostly with Fine gold or with a high-quality gold alloy coat. The coating is usually done by electrolytic metal deposition, but it can also case by case depending on the circumstances and the ab outgoing metals by chemical deposition Solutions by chemical vapor deposition phase (CVD process) or by physical separation steam phase (PVD process).

Aus der DE-AS 18 02 932 ist das Aufbringen von Kontakt schichten durch Kathodenzerstäubung bekannt.DE-AS 18 02 932 describes the application of contact layers known by sputtering.

Häufig erfolgt die Beschichtung aus Gründen der Edel metalleinsparung selektiv, nämlich flächendeckend nur auf einer Seite des Bandes oder nur in Form von Streifen oder Flecken (Spots) auf dem Band.The coating is often done for reasons of nobility Selective metal savings, namely only across the board one side of the tape or just in the form of strips or spots on the tape.

Es ist bekannt, vorgestanzte Bänder elektrolytisch zu beschichten; es handelt sich dabei um Bänder, bei denen Bereiche, welche bei der nachfolgenden Formung zu einzel nen Kontaktteilen ohnehin fortfallen würden, zu einem Teil schon vor der elektrolytischen Beschichtung durch Stanzen entfernt wurden. Auch die Verwendung solcher vorgestanzten Bänder dient der Edelmetallein sparung, denn auf den durch Stanzen entfernten Berei chen kann sich kein Edelmetall mehr niederschlagen. Ein weiterer Vorteil der Beschichtung von vorgestanzten Bändern besteht darin, daß sich Edelmetall an den durch Stanzen erzeugten Schnittflächen niederschlagen kann, wodurch sich die Qualität der Edelmetallauflage insbesonde re hinsichtlich seiner Haftfestigkeit auf dem Träger werkstoff verbessern läßt.It is known to pre-cut strips electrolytically coating; these are tapes where Areas that become individual in the subsequent shaping contact parts would be eliminated anyway, to one Part before the electrolytic coating were removed by punching. Use too Such pre-cut strips are used for the precious metal saving, because on the area removed by punching precious metal can no longer precipitate. Another advantage of coating pre-punched Bands is that precious metal on the through Punching cut surfaces produced, whereby the quality of the precious metal layer in particular re regarding its adhesive strength on the carrier can improve material.

In der Regel sind die Bänder, welche die Edelmetallauf lage tragen, stark kupferhaltig. Unter Wärmeeinwirkung - also auch im Schaltbetrieb - neigt Kupfer dazu, durch Edelmetallauflagen, insbesondere durch solche aus Gold, Silber oder deren Legierungen hindurch bis zur Oberfläche der Edelmetallauflage zu wandern und dort Kupferoxid zu bilden, welches den Kontaktübergangswiderstand in un erwünschter Weise erhöht. Umgekehrt neigen auch die Edelmetalle dazu, unter Wärmeeinwirkung in die Träger schicht hinein zu diffundieren. Um dies zu vermeiden, ist es bekannt, zwischen der Edelmetallauflage und der Trägerschicht eine Diffusionsbarriere vorzusehen, wel che zumeist aus einer dünnen Nickelzwischenschicht be steht. Solch eine Nickelschicht als Diffusionsbarriere bei Kontaktelementen ist aus der DE-OS 32 03 037 bekannt. Es sind aber auch schon andere Materialien für eine sol che Zwischenschicht untersucht und vorgeschlagen worden, z. B. Chrom und Kobalt. Eine solche diffusionshemmende Zwischenschicht kann das Trägerband vollständig bedecken, bedeckt es aber wenigstens selektiv an jenen Stellen, an denen die Edelmetallauflage aufgebracht werden soll. Die diffusionshemmende Zwischenschicht kann nach demsel ben Verfahren wie die Edelmetallauflage aufgebracht werden, insbesondere durch elektrolytische Metall abscheidung (DE-OS 32 14 989), aber z. B. auch durch einen Walzvorgang.As a rule, the bands that make up the precious metal wear layer, high copper content. Under the influence of heat - therefore also in switching operation - copper tends to by Precious metal deposits, especially those made of gold, Silver or its alloys through to the surface the precious metal layer to migrate and there copper oxide to form, which the contact resistance in un desirably increased. Conversely, they also tend Precious metals to do so under the influence of heat in the carrier diffuse layer into it. To avoid this it is known between the precious metal layer and the Carrier layer to provide a diffusion barrier, wel mostly made of a thin layer of nickel stands. Such a nickel layer as a diffusion barrier for contact elements is known from DE-OS 32 03 037. But there are also other materials for a sol interlayer has been examined and proposed, e.g. B. chrome and cobalt. Such an anti-diffusion Intermediate layer can completely cover the carrier tape, but at least selectively covers it in those places to which the precious metal pad should be applied. The diffusion-inhibiting intermediate layer can demsel ben procedures such as the precious metal layer applied be, especially by electrolytic metal separation (DE-OS 32 14 989), but for. B. also by a Rolling process.

So ist es aus der DD-PS 1 36 400 zur Herstellung von Relaiskontakten bekannt, den unedlen Kontaktträger zunächst elektrolytisch zu vernickeln, dann elektro lytisch zu vergolden und anschließend zur Verfestigung der Goldschicht und zur Verbesserung ihrer Haftung auf dem Untergrund eine Diffusionsglühung durchzuführen.So it is from DD-PS 1 36 400 for the production of Relay contacts known, the base contact carrier to be nickel-plated first, then electro-plated to be lytically gilded and then for solidification the gold layer and to improve its adhesion on the To carry out a diffusion annealing.

Aus der DE-OS 34 16 122 ist des weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines Kontaktwerkstoffes bekannt, bei dem vorgeschlagen wird, eine Silber/Palladium-Schicht galvanisch zu vergolden und anschließend den Kontakt werkstoff einer kurzzeitigen Wärmeeinwirkung auszuset zen, wobei das Gold in die Silber/Palladium-Schicht eindiffundiert.DE-OS 34 16 122 is also a method known for producing a contact material, at which is proposed a silver / palladium layer gold-plated and then the contact expose the material to brief heat zen, with the gold in the silver / palladium layer diffused.

Aus der EP-A 00 87 132 ist es bekannt, bandförmiges Halbzeug für elektrische Kontakte mit den Merkmalen ge mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch Wärmebehand lung in Kombination mit einem Walzvorgang nachzubehan deln, um in einem wirtschaftlichen Verfahren fest haften de, duktile und abriebfeste Edelmetallauflagen mit hoher Konstanz der Schichtdecke und der Auflagenbreite zu erzielen. From EP-A 00 87 132 it is known to be band-shaped Semi-finished product for electrical contacts with the features ge according to the preamble of claim 1 by heat treatment treatment in combination with a rolling process to adhere firmly in an economic process de, ductile and abrasion-resistant precious metal coatings with high Consistency of the layer ceiling and the width of the overlay achieve.

Aus der DE-OS 30 05 662 ist es bekannt, zur Schmelzverbin dung zwischen einer Auflage und einem Träger eines Kontakt elementes energiereiche Lichtstrahlung (Laser) zu verwen den. Hierbei entsteht zwischen der Auflage und dem Träger eine Verbindungsschicht.From DE-OS 30 05 662 it is known for fusion bonding extension between a support and a wearer of a contact element energy-rich light radiation (laser) to use the. This creates between the support and the support a tie layer.

Des weiteren wird in der DE-OS 34 05 478 zu partiellen Änderun gen der technologischen Eigenschaften eines metallischen Flachprofils vorgeschlagen, einen Laser zu verwenden. Hier bei entstehen im Flachprofil, welches aus einem einheitlichen metallischen Werkstoff besteht, Bereiche, welche unterschied liche Gefügestrukturen aufweisen.Furthermore, DE-OS 34 05 478 makes partial changes technological properties of a metallic Flat profile proposed to use a laser. Here with arise in the flat profile, which consists of a uniform metallic material, areas that differ have structural structures.

Pahlitzsch und Eisleben stellten in der Zeitschrift für wirt schaftliche Fertigung, Jahrgang 66, 1971, Heft 6, S. 277 bis 283 die Untersuchungsergebnisse über die Bearbeitung metallischer Werkstoffe mit zwei verschiedenen Lasersystemen dar. Aus dieser Veröffentlichung ist bekannt, daß zur Werkstoffbearbeitung Laserstrahlung mit unterschiedlicher Impulsdauer verwendet wer den kann.Pahlitzsch and Eisleben published in the magazine for Wirt economic production, year 66, 1971, volume 6, p. 277 bis 283 the investigation results on the processing of metallic Materials with two different laser systems. From this Publication is known to work on materials Who uses laser radiation with different pulse duration that can.

Aus dem Aufsatz von C.W. Draper "Laser Surface Alloying of Gold" in Z. Gold Bull., 1986, 19 (1) Seiten 8-14, ist es be kannt, daß die hohe Leistungsdichte von fokussiertem Laser licht zum Aufschmelzen von Goldschichten auf Substraten aus unedlem Metall eingesetzt werden kann, um eine Legierung aus dem unedlen Substratmaterial und dem Gold zu bilden. From the essay by C.W. Draper "Laser Surface Alloying of Gold "in Z. Gold Bull., 1986, 19 (1) pages 8-14, it is be knows that the high power density of focused laser light for melting gold layers on substrates base metal can be used to make an alloy to form the base substrate material and the gold.

Wie am Oak Ridge National Laboratory (USA) herausgefun den wurde, weisen Werkstücke, welche einem im Pikosekunden-Bereich ablaufenden kontrollierten Erhitzungs- und Abkühlungszyklus durch Laserbestrahlung unterzogen werden, welche in der Oberflächenschicht ein Feingefüge aufweisen (etz. Bd. 102 (1981), H. 25, S. 1352).As found out at the Oak Ridge National Laboratory (USA) workpieces, which run in the picosecond range controlled heating and cooling cycle Undergo laser radiation which is in the surface layer have a fine structure (etz. Vol. 102 (1981), H. 25, p. 1352).

Bei Halbzeugen für elektrische Kontakte der eingangs genannten Art, insbesondere wenn es durch elektro lytische Metallabscheidung beschichtet ist, sind für manche Anwendungsfälle die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Duktilität und die Korrosionsbeständig keit, insbesondere die Beständigkeit gegenüber Eigen korrosion noch unbefriedigend.With semi-finished products for electrical contacts at the beginning mentioned type, especially if it is by electro lytic metal deposition is coated for some applications the mechanical properties, especially ductility and corrosion resistance ability, especially the resistance to property corrosion still unsatisfactory.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Halbzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, welches sich durch verbesserte Korrosionsbeständigkeit und eine verbesser te Duktilität seiner Beschichtung auszeichnet.The invention has for its object a semi-finished product to create the type mentioned above, which is characterized by improved corrosion resistance and an improved ductility of its coating.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Halbzeug mit den in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmalen. Ein Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen Halbzeuges ist Gegenstand des Anspruchs 9. Vorteilhafte Weiter bildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This problem is solved by a semi-finished product with the in the Claims 1 and 2 specified features. A method of making the invention Semi-finished product is the subject of claim 9. Advantageous further Formations of the invention are the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Halbzeug zeichnet sich durch eine neu artige Struktur nur im Bereich seiner Beschichtung aus, indem diese Beschichtung sich nämlich beidseitig einer im Bereich der Deckschichten verlaufenden Grenze unterteilt in eine Ober schicht mit einer sehr feinen oder amorphen Gefügestruktur und in eine Unterschicht mit einer gröberen Gefüge struktur, wobei die Oberschicht feinere und weniger Poren hat als die Unterschicht. Die Oberschicht zeichnet sich durch eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit aus, was zum einen eine Folge der geringen Anzahl und der geringen Größe der Poren ist. Zum anderen ist die Oberschicht weitgehend spannungsfrei und neigt deshalb weniger zur Rißbildung. Infolge ihrer feineren bis amorphen Gefügestruktur ist sie dennoch verhältnismäßig hart, jedenfalls härter als eine auf herkömmliche Weise durch Diffusionsglühung behandelte Deckschicht, und sie ist deshalb widerstandsfähiger gegenüber einer mechanischen Reibbeanspruchung. Die feine bis amorphe Ge fügestruktur der Oberschicht zeichnet sich auch durch eine höhere Duktilität aus, als dies bei der Be schichtung eines Halbzeuges der Fall ist, welches auf herkömmliche Weise einer Diffusionsglühung unterzogen worden ist.The semi-finished product according to the invention is characterized by a new like structure only in the area of its coating by this coating is divided on both sides of a boundary running in the area of the cover layers into an upper layer with a very fine or amorphous structure and in a lower layer with a coarser structure structure, with the upper layer having finer and fewer pores has as the lower class. The upper class stands out due to improved corrosion resistance, which is partly due to the small number and small pore size. The other is Upper layer largely free of tension and therefore tends less to cracking. As a result of their finer up amorphous structure, it is still proportionate hard, at least harder than one in a conventional way top layer treated by diffusion annealing, and it is therefore more resistant to one mechanical friction stress. The fine to amorphous Ge The structure of the upper layer is also characterized a higher ductility than that of the Be layering of a semifinished product is the case diffusion annealing in a conventional manner has been.

Zur Erzielung des angestrebten Erfolges genügt es, wenn das Material auf der der Trägerschicht abgewandten Seite der Grenzschicht weniger als 1 µm dick ist.To achieve the desired success, it is sufficient to if the material on the side of the boundary layer facing away from the carrier layer is less than 1 µm thick.

Die Erfindung betrifft Halbzeuge, die eine oder mehrere Deckschichten übereinander tragen. Liegt un mittelbar auf der Trägerschicht eine diffusionshemmen de Zwischenschicht, insbesondere eine solche aus Nickel, dann verläuft die Grenze zwischen der Oberschicht und der Unterschicht oberhalb der diffusionshemmenden Zwischen schicht. Finden sich oberhalb der Trägerschicht bzw. ober halb einer diffusionshemmenden Zwischenschicht zwei oder mehr dünne, durch Metallabscheidung gewonnene Deck schichten aus Edelmetallen oder aus Edelmetallen und Un edelmetallen, dann wählt man die Struktur der Beschichtung vorzugsweise so, daß die Grenze zwischen der Oberschicht und der Unterschicht nicht in der obersten Deckschicht, sondern wenigstens in der darunterliegenden zweiten, bei mehr als zwei Deckschichten vorzugsweise in der untersten Deckschicht liegt, sofern dies nicht die ggfs. vorhandene diffusionshemmende Zwischenschicht ist.The invention relates to semi-finished products, the one or wear several top layers on top of each other. Lies un an diffusion inhibitor indirectly on the carrier layer de intermediate layer, in particular one made of nickel, then the boundary between the upper class and the lower layer above the diffusion-inhibiting intermediate layer. Can be found above the carrier layer or above half a diffusion-resistant intermediate layer two or more thin deck made by metal deposition layers of precious metals or of precious metals and un precious metals, then you choose the structure of the coating preferably such that the boundary between the upper class and the lower layer not in the top cover layer, but at least in the second one below, with more than two cover layers, preferably in the lowest cover layer, if this is not the possibly. existing diffusion-inhibiting intermediate layer.

Die angestrebte, erfindungsgemäße Struktur erzielt man durch eine gezielte Wärmebehandlung, die Diffusionsvorgänge in der entstehenden Oberschicht zur Folge hat, aber auch bis zum kurzzeitigen Schmelzen der Oberfläche führen kann. Damit die Wärmebehandlung nicht die tieferen Bereiche des Halbzeugs verändert, insbesondere nicht in der Trägerschicht zu einer uner wünschten Strukturänderung führt, ist es erforderlich, die Oberfläche des Halbzeugs mit der zur Wärmebehand lung nötigen Energie so kurzzeitig zu beaufschlagen, daß das Trägermaterial durch die Wärmeleitung nicht in unerwünschter Weise aufgeheizt wird. Man erreicht das durch Bestrahlung des Halbzeugs mit gepulster Laser strahlung. Besonders geeignet für Zwecke der Erfindung sind Excimer-Laser, welche sich durch sehr kurze Impul se (ca. 20 bis 50 ns) und gleichzeitig hohe Pulsener gie auszeichnen. Die vom Laser auf die zu behandelnde Oberfläche übertragene Impulsenergie kann mit Hilfe einer Linse variiert werden, mit welcher der Laserstrahl auf einen mehr oder weniger großen Fleck der Oberflä che fokussiert wird. Die Größe dieses Flecks soll so gewählt werden, daß mit der Impulsenergie pro Ober flächeneinheit die Plasmaschwelle nicht überschritten wird, d. h., daß durch den auftreffenden Laserstrahl nicht so viel Material von der Oberfläche verdampft wird, daß sich über der Auftreffstelle eine Plasma wolke bildet. Je nach dem, wie stark die Oberfläche des Halbzeugs durch den Laserstrahl aufgeheizt wird, kommt es zu Diffusionsvorgängen oder sogar zum Schmel zen der Oberfläche. Demgemäß wird die Grenze zwischen der Oberschicht und der Unterschicht entweder eine Diffusionsfront oder eine Erstarrungsfront sein, die durch Gefügeuntersuchungen nachweisbar ist. Der von einem Laserstrahl getroffene Oberflächenbereich kühlt durch Wärmeleitung in das darunterliegende Material extrem schnell ab, so daß die Wärmebehandlung keine vergröbernde Wirkung hat. Im Gegenteil: Durch die extrem rasche Verfestigung der Oberfläche nach einem Aufschmelz vorgang kommt es zu einer sehr feinen bis amorphen Ge fügestruktur.The desired structure according to the invention is achieved through targeted heat treatment that Diffusion processes in the emerging upper layer Consequence, but also up to the temporary melting the surface can lead. So that the heat treatment does not change the deeper areas of the semi-finished product, especially not in the carrier layer to an un desired structural change, it is necessary the surface of the semi-finished product with that for heat treatment to apply the necessary energy for a short time, that the carrier material is not in through the heat conduction is heated undesirably. You can do that by irradiating the semi-finished product with a pulsed laser radiation. Particularly suitable for purposes of the invention are excimer lasers, which are characterized by a very short pulse se (approx. 20 to 50 ns) and at the same time high pulse generators award. The laser to be treated With the help of surface transmitted impulse energy a lens with which the laser beam can be varied on a more or less large stain of the surface che is focused. The size of this stain is said to be be chosen with the pulse energy per Ober area unit does not exceed the plasma threshold will, d. that is, by the incident laser beam not as much material evaporates from the surface is that there is a plasma over the impact point cloud forms. Depending on how thick the surface the semi-finished product is heated by the laser beam, there are diffusion processes or even melting zen of the surface. Accordingly, the boundary between the upper class and the lower class either one Diffusion front or a solidification front that is demonstrable by structural studies. The of surface area hit by a laser beam cools through heat conduction into the underlying material extremely quickly, so that the heat treatment is none has a coarse effect. On the contrary: due to the extreme rapid solidification of the surface after melting process results in a very fine to amorphous Ge joining structure.

Als besonders günstig hat es sich erwiesen, die Ober fläche an den zu behandelnden Stellen jeweils zunächst mit einem etwas energiereicheren Laserimpuls und da nach mit mehreren, vorzugsweise mit einer großen Zahl von schwächeren Laserimpulsen zu bestrahlen. Die Ober flächenqualität, die dadurch erreicht werden kann, ist deutlich besser, als wenn die Oberfläche nur mit ener giereicheren oder nur mit energieärmeren Impulsen be strahlt wird. Warum das so ist, ist noch ungeklärt.The waiter has proven to be particularly cheap area at the areas to be treated first with a slightly more energetic laser pulse and there after with several, preferably with a large number to be irradiated by weaker laser pulses. The waiter surface quality that can be achieved much better than if the surface only with ener greedy or only with low energy impulses shines. Why this is so is still unclear.

Die Zeichnungen zeigen nicht maßstäblich, sondern nur schematisch den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Halbzeuges. The drawings do not show to scale, but only schematically the basic structure of a semi-finished product according to the invention.

Fig. 1 zeigt den Schnitt durch ein dreischichtiges Halb zeug, und Fig. 1 shows the section through a three-layer half, and

Fig. 2 zeigt den Schnitt durch ein vierschichtiges Halbzeug. Fig. 2 shows the section through a four-layer semi-finished product.

Fig. 1 zeigt den Schnitt durch ein bandförmiges oder plattenförmiges Halbzeug mit einer Trägerschicht 1 aus einem unedlen Werkstoff, beispielsweise aus der Zinn bronze CuSn₆, welche eine ungefähr 2,5 µm dicke, elektro lytische abgeschiedene, diffusionshemmende Zwischen schicht 2 aus Nickel und darüber eine ebenfalls elektro lytisch abgeschiedene, ungefähr 1 µm dicke Deckschicht 3 aus Feingold trägt. In der Feingoldschicht 3 verläuft in einer Tiefe von ungefähr 0,8 µm eine Erstarrungsfront 5, welche eine Oberschicht mit sehr feiner bis amorpher Ge fügestruktur von einer Unterschicht mit einer gröberen Gefügestruktur trennt. Zwischen der Feingoldschicht 3 und der Nickelschicht 2 und zwischen der Nickelschicht 2 und der Trägerschicht 1 besteht jeweils eine scharfe Gren ze. Fig. 1 shows the section through a band-shaped or plate-shaped semifinished product with a carrier layer 1 made of a base material, for example made of tin bronze CuSn ₆ , which is an approximately 2.5 μm thick, electro-lytic deposited, diffusion-inhibiting intermediate layer 2 made of nickel and above also carries an electrolytically deposited, approximately 1 µm thick cover layer 3 made of fine gold. A solidification front 5 runs in the fine gold layer 3 at a depth of approximately 0.8 μm, which separates an upper layer with a very fine to amorphous structure from a lower layer with a coarser structure. There is a sharp limit between the fine gold layer 3 and the nickel layer 2 and between the nickel layer 2 and the carrier layer 1 .

Die Erstarrungsfront 5 rührt her von einer gepulsten Laserbehandlung der Oberfläche des Halbzeugs, welche zu einem oberflächlichen Schmelzen der Feingoldschicht geführt hat, wovon die diffusionshemmende Zwischenschicht 2 aus Nickel jedoch unberührt geblieben ist. Die Träger schicht 1 hat von ihrer Härte nichts eingebüßt, sie ist noch genauso hart wie im Ursprungszustand, was für die Bildung von Kontaktfedern ein wesentlicher Vorteil ist. The solidification front 5 originates from a pulsed laser treatment of the surface of the semi-finished product, which has led to a superficial melting of the fine gold layer, but which has not affected the diffusion-inhibiting intermediate layer 2 made of nickel. The carrier layer 1 has lost nothing of its hardness, it is still as hard as in the original state, which is a major advantage for the formation of contact springs.

Fig. 2 zeigt den Schnitt durch ein plattenförmiges oder bandförmiges Halbzeug mit einer Trägerschicht 1 aus einem unedlen Werkstoff, z. B. aus dem Messingwerk stoff CuZn 20, darüber eine 2 µm dicke, elektrolytisch abgeschiedene diffusionshemmende Zwischenschicht 2 aus Nickel, darüber eine ungefähr 2,5 µm dicke, elektro lytisch abgeschiedene Schicht 4 aus Palladium, und als letztes darüber schließlich eine ungefähr 0,2 µm dicke, elektrolytisch abgeschiedene Schicht 3 aus einer Legierung von Gold mit 0,3 Gew.-% Kobalt. Ungefähr 0,5 µm unter der Oberfläche liegt eine Erstarrungsfront 5, welche eine Oberschicht mit sehr feiner bis amorpher Gefügestruktur von einer Unterschicht mit einer gröberen Gefügestruk tur trennt. Diese Struktur wurde erzielt durch Bestrah lung mittels eines Excimer-Lasers mit einer Wellenlän ge von 249 nm (KrF), einer Impulsenergie von 400 mJ, einer Impulsdauer von ungefähr 25 ns und einer Wieder holfrequenz von max. 80 Hz. Fig. 2 shows the section through a plate-shaped or ribbon-shaped semi-finished product with a carrier layer 1 made of a base material, for. B. from the brass material CuZn 20, about a 2 micron thick, electrolytically deposited diffusion-inhibiting intermediate layer 2 made of nickel, about an approximately 2.5 microns thick, electrolytically deposited layer 4 made of palladium, and finally about 0.2 µm thick, electrolytically deposited layer 3 made of an alloy of gold with 0.3% by weight of cobalt. About 0.5 µm below the surface is a solidification front 5 , which separates an upper layer with a very fine to amorphous structure from a lower layer with a coarser structure. This structure was achieved by irradiation using an excimer laser with a wavelength of 249 nm (KrF), a pulse energy of 400 mJ, a pulse duration of approximately 25 ns and a repetition frequency of max. 80 Hz.

Die Eindringtiefe der Laserenergie in die beschichtete Oberfläche des Halbzeugs wird in erster Linie durch die Impulsdauer bestimmt. Bei der verwendeten Impulsdauer kommt es noch nicht zu einem nennenswerten Abdampfen des Goldes von der Oberfläche des Halbzeuges.The depth of penetration of the laser energy into the coated The surface of the semi-finished product is primarily due to the Pulse duration determined. With the pulse duration used there is still no significant evaporation of the Gold from the surface of the semi-finished product.

Die Energiedichte auf der bestrahlten Oberfläche kann dadurch variiert werden, daß man den Laserstrahl durch Verschieben einer Linse auf einen unterschiedlich großen Brennfleck auf der Oberfläche des Halbzeuges fokussiert. The energy density on the irradiated surface can can be varied by passing the laser beam through Moving a lens to a different size Focus on the surface of the semi-finished product.

Im vorliegenden Fall wurde die Oberfläche zunächst in einem ersten Durchgang punktweise mit Laserimpulsen mit höherer Energiedichte (Energie pro Oberflächeneinheit) bestrahlt, und zwar in der Weise, daß jeder abgetastete Fleck nur ein einziges Mal von dem hochenergetischen Laserimpuls ge troffen wurde. Dabei wird die Oberfläche so abgetastet, daß benachbarte Brennflecken der Laserstrahlen einander im Randbe reich etwas überlappen, so daß die Oberfläche lückenlos be strahlt wird. Anschließend wurde die Oberfläche mit Laserimpul sen mit einer um etwa ein Drittel niedrigeren Energiedichte bestrahlt, und zwar an jeder Stelle mit 5000 Impulsen. Danach war festzustellen, daß in ungefähr 0,8 µm Abstand von der Ober fläche eine Erstarrungsfront lag. Die von der Erstarrungsfront begrenzte Oberschicht des Halbzeugs ist porenarm, sie hat nur wenige Poren und eine sehr feine bis amorphe Gefügestruktur. Die Oberfläche weist ein großes Reflexionsvermögen auf. Eine metallographische Untersuchung zeigt, daß zwischen dem Gold und dem Palladium eine Legierungsbildung stattgefunden hat, wodurch die Oberfläche mechanisch sehr widerstandsfähig wird. Das Palladium seinerseits haftet sehr gut auf der Zwischenschicht aus Nickel.In the present case, the surface was initially in a first pass with laser pulses higher energy density (energy per surface unit) irradiated in such a way that each scanned spot only once from the high-energy laser pulse was hit. The surface is scanned so that Adjacent focal spots of the laser beams in the edge of each other overlap a little so that the surface is seamless shines. The surface was then laser pulse with an energy density that is about a third lower irradiated with 5000 pulses at each point. After that it was found that at a distance of approximately 0.8 μm from the upper a solidification front lay. The one from the solidification front limited upper layer of the semi-finished product is low in pores, it only has few pores and a very fine to amorphous structure. The surface has a high reflectivity. A Metallographic examination shows that between the gold and the palladium has alloyed, whereby the surface becomes mechanically very resistant. The Palladium in turn adheres very well to the intermediate layer made of nickel.

Claims

1. Band-shaped or plate-shaped semi-finished product for electrical contacts, consisting

(a) a base layer of a base metal or of a metal alloy without precious metals, and
(b) one or more metallic cover layers arranged one above the other on the carrier layer, of which at least the uppermost layer consists of a noble metal or a noble metal alloy,

characterized in that a boundary ( 5 ) runs at a distance from the carrier layer ( 1 ) within one of the cover layers ( 3, 4 ), the material of this cover layer ( 5 ) on the side of the boundary ( 5 ) facing away from the carrier layer ( 1 ) 3 ) with less pores, fine pores and with a very fine to amorphous structure, while on the side of the boundary ( 5 ) facing the support layer ( 1 ) the material of this cover layer ( 2, 3, 4 ) has a coarser structure and a larger number of Has pores in the unit volume.

2. Band-shaped or plate-shaped semi-finished product for electrical contacts, consisting

characterized in that in the semifinished product a border ( 5 ) with from stood from the carrier layer ( 1 ), wherein on the side of the border ( 5 ) facing away from the carrier layer ( 1 ) the material forms less pores, fine pores and with an amorphous structure (top layer), wähend facing on the carrier layer (1) side of the border (5) the material has a coarser Ge integral jointing structure and a larger number of pores in the Volumenein (lower layer).

3. Semi-finished product according to claim 1 or 2, characterized in that that at least the top layer is the one below lying layer (s) only partially covered.

4. Semi-finished product according to one of the preceding claims, characterized in that the material on the side of the boundary layer ( 5 ) facing away from the carrier layer ( 1 ) is less than 1 µm thick.

5. Semi-finished product according to one of the preceding claims, in which between the carrier layer ( 1 ) and a noble metal layer arranged above ( 3, 4 ) a diffusion-inhibiting inter mediate layer ( 2 ), in particular one made of nickel, is characterized in that the Boundary ( 5 ) runs above the diffusion-inhibiting intermediate layer ( 2 ).

6. Semi-finished product according to one of the preceding claims, in which the uppermost cover layer ( 3 ) consists of a noble metal and a second and possibly further adjoining cover layers ( 4 ) consist of another noble metal, a noble metal alloy or a base metal, characterized in that the boundary ( 5 ) does not run in the uppermost cover layer ( 3 ), but in one of the cover layers ( 4 ) underneath, but not in a diffusion-inhibiting intermediate layer ( 2 ) which may be provided directly on the support layer ( 1 ).

7. Semi-finished product according to one of the preceding claims, characterized in that the boundary ( 5 ) is formed by a solidification front.

8. Semi-finished product according to claim 1, characterized in that in the case of several cover layers ( 3, 4 ) the boundary ( 5 ) does not run in the uppermost layer ( 3 ) and is a diffusion front.

9. A method for producing a band-shaped or plate-shaped semi-finished product for electrical contacts, consisting

(a) a base layer of a base metal or of a metal alloy without precious metals, and
(b) one or more metallic cover layers arranged one above the other on the carrier layer, of which at least the upper cover layer consists of a noble metal or a noble metal alloy,

characterized in that the semifinished product is irradiated with a pulsed laser radiation impinging on its uppermost cover layer ( 3 ), in such a way that a boundary ( 5 ) is formed at a distance from the carrier layer ( 1 ), which also has a lower-pore, fine-pored top layer separates a very fine to amorphous structure from a larger pore-containing lower layer with a coarser structure and a larger number of pores in the unit volume.

10. The method according to claim 9, characterized in that the top cover layer ( 3 ) is irradiated with pulsed UV laser radiation, in particular an excimer laser.

11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the irradiation takes place in two or more steps, being in the first step with a higher radiation energy per Surface unit and momentum is worked as in the second and if necessary, further steps.

12. The method according to claim 11, characterized in that the coated surface of the semi-finished product in a first Passage with pulses with the higher radiation energy per Surface unit is processed, so that each on is imposed with only one impulse, and that then the surface with less energy per pulses Surface unit is scanned in such a way that each area of the coated upper intended for irradiation surface is hit several times by impulses.

13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that that the coated surface on each for irradiation intended location of more than one hundred, preferably from more than a thousand pulses with the lower energy per waiter area unit is hit.

14. A method according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the energy unit area per wall, with the weaker pulses impinge on the surface, at least by ^_1/5, is preferably lower by at least ^_1/3 as that of the first pulses with the higher energy per surface unit.

15. The method according to any one of claims 9 to 14, characterized in that worked with impulses whose energy per unit surface area is below the plasma threshold lies.