DE3830539A1 - Process for improving the corrosion resistance of materials consisting of silver, palladium and alloys of these metals - Google Patents
Process for improving the corrosion resistance of materials consisting of silver, palladium and alloys of these metalsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Korrosionsbestän digkeit von Werkstoffen aus Silber, Palladium und Legierungen dieser Metalle.The invention relates to a method for improving the corrosion resistance of materials made of silver, palladium and alloys of these metals.
Aufgrund ihrer guten elektrischen Eigenschaften und ihres im Vergleich zu Gold günstigen Preises sind Silber, Palladium und zahlreiche Legierungen dieser Metalle auf dem Gebiet der Elektrotechnik und Elektronik weit verbreitete Werkstoffe. Sie können jedoch Werkstoffe aus Gold und Gold-Legierungen nicht in jedem Falle ersetzen, da sie nicht deren ausgezeichnete Korrosionsbe ständigkeit besitzen.Because of their good electrical properties and their compared to gold Silver, palladium and numerous alloys of these are cheap Metals widely used in the field of electrical engineering and electronics Materials. However, you cannot use gold and gold alloy materials replace in any case, as they are not their excellent corrosion possess stability.
Eine Möglichkeit, die Korrosionsbeständigkeit von Werkstoffen für elektrische Kontakte zu verbessern, bietet das Aufbringen von Schutzschichten, vorzugs weise aus Gold, auf die Oberfläche der Kontakte. One way of corrosion resistance of materials for electrical The application of protective layers, preferably, improves contacts wise of gold, on the surface of the contacts.
Wie aus der US-Patentschrift 43 48 263 bekannt, kann die Kontakt-Oberfläche aus zum Beispiel Nickel oder einer Kupfer-Legierung vor dem Aufbringen der Schutzschicht durch Behandlung mit Elektronen- oder Laser-Strahlen zumindest teilweise in einer Tiefe von weniger als 0,1 Millimeter kurzzeitig - weniger als 10 Millisekunden lang - geschmolzen und dadurch die Korrosionsbeständig keit in Chlor- und Schwefel-haltiger Umgebung verbessert werden. Die Schutzschicht besteht vorzugsweise aus Gold, Silber, Platin, Ruthenium, Rhodium, Iridium, Palladium und Legierungen dieser Metalle.As known from US Pat. No. 4,348,263, the contact surface can made of, for example, nickel or a copper alloy before the application of the Protective layer by treatment with electron or laser beams at least sometimes at a depth of less than 0.1 millimeter for a short time - less than 10 milliseconds long - melted, making it corrosion-resistant in chlorine and sulfur containing environments. The Protective layer preferably consists of gold, silver, platinum, ruthenium, Rhodium, iridium, palladium and alloys of these metals.
Weiter ist es bekannt, durch Diffusion sehr dünner Gold-Schichten in Palladium und Palladium/Silber Kontakte mit einer "diffused gold"-Oberfläche zu erzeugen (High Temperature Materials and Processes 7, 1986, 83-89; siehe auch US-Patentschrift 44 95 255, "Laser Surface Alloying").It is also known to diffuse very thin gold layers in palladium and to produce palladium / silver contacts with a "diffused gold" surface (High Temperature Materials and Processes 7, 1986, 83-89; see also U.S. Patent 4,495,255, "Laser Surface Alloying").
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich ohne die zusätzliche Verwendung von Gold-Schutzschichten und ohne das Einlegieren von Gold in die Oberfläche eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Werkstoffen, speziell für die Elektrotechnik und Elektronik, aus Silber, Palladium und Silber- und/oder Palladium-Legierungen erreichen läßt. Mit dem Verfahren soll es möglich sein, die Korrosionsbeständigkeit der Werkstoffe auch dann, wenn sie als Schicht auf einem Träger aufgebracht sind, zu ver bessern.It is the object of the invention to create a method with which without the additional use of gold protective layers and without alloying of gold in the surface an improvement in the corrosion resistance of Materials, especially for electrical engineering and electronics, made of silver, Palladium and silver and / or palladium alloys can be achieved. With the Process should be possible to ensure the corrosion resistance of the materials ver, even if they are applied as a layer on a support improve.
Das die Lösung der Aufgabe darstellende Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Werkstoffe mit elektromagnetischer Strahlung, deren Wellenlänge kürzer als 360 Nanometer ist, jedoch mindestens 140 Nanometer beträgt, behandelt wird.The method representing the solution to the problem is characterized in that that the surface of the materials with electromagnetic radiation, whose Wavelength is shorter than 360 nanometers, but at least 140 nanometers is treated.
Als besonders geeignet haben sich eine gepulste Strahlung und eine Einwirkzeit der Strahlung, die kleiner als 1 Mikrosekunde ist und mindestens 1 Nanosekunde beträgt, erwiesen. Pulsed radiation and an exposure time have proven particularly suitable radiation less than 1 microsecond and at least 1 nanosecond is proven.
Überraschenderweise wird durch das Verfahren gemäß der Erfindung die Korrosionsbeständigkeit von Werkstoffen aus Silber, Palladium und Legierungen dieser Metalle so sehr verbesssert, daß diese Werkstoffe auch für solche Anwendungsfälle, die bisher dem Gold und seinen Legierungen vorbehalten waren, eingesetzt werden können.Surprisingly, by the method according to the invention Corrosion resistance of materials made of silver, palladium and alloys of these metals improved so much that these materials also for such Applications that were previously reserved for gold and its alloys can be used.
Neben Silber und Palladium läßt sich das Verfahren auf alle in der Elektro technik und Elektronik eingesetzten Silber-, Palladium- und Silber-Palladium- Legierungen anwenden. Beispiele dafür sind Silber-Zinn-, Silber-Kupfer- Nickel-, Palladium-Kupfer- und Silber-Palladium-Kupfer-Legierungen.In addition to silver and palladium, the process can be applied to all electrical processes technology and electronics used silver, palladium and silver-palladium Apply alloys. Examples include silver-tin, silver-copper Nickel, palladium-copper and silver-palladium-copper alloys.
Um die für das Verfahren geeignete Strahlung zu erzeugen, wird ein Excimer- Laser benutzt.In order to generate the radiation suitable for the method, an excimer Laser used.
Excimer-Laser emittieren ultraviolettes Licht auf verschiedenen Wellenlängen. Anders als bei CO2-Lasern und Nd:YAG-Lasern kann die kurzwellige Strahlung des Excimer-Lasers Materie direkt ionisieren, dissoziieren oder elektronisch anregen. Mit fokussiertem Strahl erreichen Excimer-Laser einen im Verhältnis der Wellenlängen kleineren Brennfleck mit entsprechend höherer Energiedichte als andere Lasertypen.Excimer lasers emit ultraviolet light at different wavelengths. In contrast to CO 2 lasers and Nd: YAG lasers, the short-wave radiation from the excimer laser can directly ionize, dissociate or electronically excite matter. With a focused beam, excimer lasers achieve a focal spot that is smaller in relation to the wavelengths and has a correspondingly higher energy density than other laser types.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ohne die zusätzliche Verwendung von Gold eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit der genannten Werkstoffe erreicht. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist es, daß es sowohl auf in kompakter Form vorliegende Werkstoffe als auch dann angewendet werden kann, wenn die Werkstoffe auf einem Träger aufgebracht sind, wobei der Träger aus jedem geeigneten Material, zum Beispiel aus Kunststoff, Keramik oder Metall, bestehen kann. With the inventive method without the additional use of Gold is an improvement in the corrosion resistance of the materials mentioned reached. Another advantage of the method is that it works both in compact form existing materials can also be used, if the materials are applied to a carrier, the carrier being made of any suitable material, e.g. plastic, ceramic or metal, can exist.
Die Werkstoffe können auf übliche Weise, zum Beispiel durch stromloses oder galvanisches Beschichten, durch Abscheidung im Vakuum (Kathodenzerstäubung u.a.) oder durch Walzplattieren, auf den Träger aufgebracht werden. Für das Verfahren werden die Werkstoffe in kompakter Form, zum Beispiel als Drähte und Bleche, und als walzplattierte Werkstoffe bevorzugt.The materials can be in the usual way, for example by electroless or electroplating, by vacuum deposition (sputtering et al.) or by roll cladding. For the The materials are processed in a compact form, for example as wires and Sheets, and preferred as roll-clad materials.
Die nach dem Verfahren erhaltenen Werkstoffe werden in der Elektrotechnik und Elektronik eingesetzt, beispielsweise für Leiterrahmen (lead frames) und elektrische Kontakte (Schalt- und Steckkontakte und Abgreifer).The materials obtained by the process are used in electrical engineering and Electronics used, for example for lead frames and electrical contacts (switch and plug contacts and taps).
Sollte für die Verwendung als Kontaktwerkstoff ein metallischer Träger vor gesehen sein, so kann dieser aus irgendeinem für diesen Zweck geeigneten Kontaktträger-Material bestehen, beispielsweise aus Kupfer-Eisen- und Kupfer- Nickel-Eisen-Legierungen.Should use a metallic support for use as a contact material seen, it can be of any suitable for this purpose Contact carrier material consist, for example, of copper-iron and copper Nickel-iron alloys.
In den folgenden Beispielen, die der näheren Erläuterung des Verfahrens dienen, wird ein handelsüblicher Excimer-Laser, der im Pulsbetrieb arbeitet und Strahlen einer Wellenlänge von 308 Nanometer emittiert, benutzt. Die Einwirkzeit beträgt etwa 50 Nanosekunden, die Energiedichte wird variiert.In the following examples, the more detailed explanation of the process will serve a commercially available excimer laser that works in pulse mode and emitting rays of a wavelength of 308 nanometers. The The exposure time is about 50 nanoseconds, the energy density is varied.
Ein Blech aus einer Legierung aus 97,75 Gewichts-% Silber, 2 Gewichts-% Kupfer und 0,25 Gewichts-% Nickel wird gegenüber dem ortsfest angeordneten Strahl des Excimer-Lasers bewegt und ohne Überlappungen der Pulse bestrahlt. Die Energie dichte der Strahlung beträgt 7, 11, 13 und 19 mJ/mm2.A sheet made of an alloy of 97.75% by weight of silver, 2% by weight of copper and 0.25% by weight of nickel is moved with respect to the stationary beam of the excimer laser and irradiated without overlapping the pulses. The energy density of the radiation is 7, 11, 13 and 19 mJ / mm 2 .
Ein Blech aus einer Legierung aus 85 Gewichts-% Palladium und 15 Gewichts-% Kupfer wird, wie in Beispiel 1 beschrieben, bestrahlt, wobei Energiedichten von 7, 13 und 19 mJ/mm2 angewandt werden. A sheet of an alloy of 85% by weight palladium and 15% by weight copper is irradiated as described in Example 1, using energy densities of 7, 13 and 19 mJ / mm 2 .
Die Oberfläche eines walzplattierten Bleches aus einer Legierung aus 69 Gewichts-% Kupfer, 30 Gewichts-% Nickel und 1 Gewichts-% Eisen und darauf in einer Schichtdicke von etwa 200 Mikrometer aufgebrachter Legierung aus 70 Gewichts-% Silber und 30 Gewichts-% Palladium wird, wie im Beispiel 1 be schrieben, bestrahlt, wobei Energiedichten von 7, 11, 13, 19 und 42 mJ/mm2 angewandt werden.The surface of a roll-clad sheet made of an alloy of 69% by weight of copper, 30% by weight of nickel and 1% by weight of iron and an alloy of 70% by weight of silver and 30% by weight of palladium applied thereon in a layer thickness of approximately 200 micrometers , as described in Example 1, irradiated using energy densities of 7, 11, 13, 19 and 42 mJ / mm 2 .
Die Oberfläche eines walzplattierten Bleches aus einer Legierung aus 69 Gewichts-% Kupfer, 30 Gewichts-% Nickel und 1 Gewichts-% Eisen und darauf in einer Schichtdicke von etwa 200 Mikrometer aufgebrachter Legierung aus 60 Gewichts-% Palladium und 40 Gewichts-% Silber wird, wie im Beispiel 1 beschrieben, bestrahlt, wobei Energiedichten von 7, 11, 13 und 19 mJ/mm2 angewandt werden.The surface of a roll-clad sheet made of an alloy of 69% by weight of copper, 30% by weight of nickel and 1% by weight of iron and an alloy of 60% by weight of palladium and 40% by weight of silver applied thereon in a layer thickness of approximately 200 micrometers , as described in Example 1, irradiated using energy densities of 7, 11, 13 and 19 mJ / mm 2 .
Die Oberfläche eines walzplattierten Bleches aus einer Legierung aus 69 Gewichts-% Kupfer, 30 Gewichts-% Nickel und 1 Gewichts-% Eisen und darauf in einer Schichtdicke von etwa 200 Mikrometer aufgebrachter Legierung aus 80 Gewichts-% Silber und 20 Gewichts-% Nickel wird, wie im Beispiel 1 beschrie ben, bestrahlt, wobei Energiedichten von 15 und 21 mJ/mm2 angewandt werden.The surface of a roll-clad sheet made of an alloy of 69% by weight of copper, 30% by weight of nickel and 1% by weight of iron and an alloy of 80% by weight of silver and 20% by weight of nickel applied thereon in a layer thickness of approximately 200 micrometers , as described in Example 1, irradiated using energy densities of 15 and 21 mJ / mm 2 .
Zur Bestimmung der Korrosionsbeständigkeit wird der Kontaktwiderstand R K (mΩ) an den in den Beispielen beschriebenen Werkstoffen vor und nach 24 Stunden langer Auslagerung in 10 ppb Cl2, 10 ppb H2S, 200 ppb SO2 und 200 ppb NO2 enthaltender Luft als Schadgas bei 25°C und 75% relativer Feuchtigkeit gemessen. Die mit einer Kontaktkraft von 5 cN und einem Meßstrom von 10 mA gemessenen Kontaktwiderstandswerte und - zum Vergleich dazu - die entsprechenden Kontaktwiderstandswerte der nichtbestrahlten Werkstoffe und zweier bekannter Gold-Legierungen werden in der Tabelle angegeben. To determine the corrosion resistance, the contact resistance R K (mΩ) on the materials described in the examples before and after 24 hours of aging in air containing 10 ppb Cl 2 , 10 ppb H 2 S, 200 ppb SO 2 and 200 ppb NO 2 Harmful gas measured at 25 ° C and 75% relative humidity. The contact resistance values measured with a contact force of 5 cN and a measuring current of 10 mA and - for comparison - the corresponding contact resistance values of the non-irradiated materials and two known gold alloys are given in the table.
Claims (9)
Priority Applications (1)
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DE3830539C2 DE3830539C2 (en) | 1990-12-06 |
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DE (1) | DE3830539A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998017831A1 (en) * | 1996-10-18 | 1998-04-30 | FREISTAAT BAYERN, vertreten durch DIE FRIEDRICH-ALEXANDER-UNIVERSITÄT ERLANGEN-NÜRNBERG, diese vertreten durch ihren REKTOR, PROF. DR. JASPER | Method for modifying the structure of near-surface thin material layers |
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US4348263A (en) * | 1980-09-12 | 1982-09-07 | Western Electric Company, Inc. | Surface melting of a substrate prior to plating |
US4495255A (en) * | 1980-10-30 | 1985-01-22 | At&T Technologies, Inc. | Laser surface alloying |
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1988
- 1988-09-08 DE DE19883830539 patent/DE3830539A1/en active Granted
Patent Citations (2)
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Title |
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DE3830539C2 (en) | 1990-12-06 |
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