DE3838971C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft goldplattierte Anschlußelemente, wie Klemmen und Kontakte, insbesondere zur Verwendung als Anschlüsse für elektronische Schaltungen, wie gedruckte Schaltungen und Niederfrequenzeinrichtungen zur Verwendung in Automobilen.

Um den Kontaktwiderstand derartiger Klemmen und Kontakte zu reduzieren und die Korrosionsbeständigkeit zu verbes­ sern, werden derartige Klemmen und Kontakte bisher so her­ gestellt, daß die Oberfläche eines Trägermetalls, etwa be­ stehend aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, zunächst einer Elektro-Nickelplattierung und dann einer Goldplattierung unterzogen wird. Die zunächst auf die Oberfläche des Trägermetalls aufgebrachte Elektro-Nickelplattierung soll dabei eine Diffusion des Goldes in das Trägermetall hinein verhindern.

Die Erfahrung hat nun gezeigt, daß die gewünschte Reduzierung des Kontaktwiderstands und Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit derartiger Klemmen und Kontakte bereits erreicht werden kann, wenn die Dicke der Goldplattierung mindestens etwa 0,1 µm beträgt. Dabei ergibt sich jedoch das Problem, daß aufgrund der hohen Porosität der Goldplattierung unvermeidbar eine große Anzahl von Unterbrechungen vorhanden ist, durch die hindurch die Elektro-Nickelplattierungslage für einen Korrosionsangriff zugänglich ist.

Um dem abzuhelfen ist es bekannt, die genannten Unterbrechungen der Goldplattierung dadurch zu vermeiden, daß die Goldplattierungslage vergleichsweise dick gemacht wird (beispielsweise 0,6 µm bis 1,0 µm). Hierbei konnte allerdings keine nennenswerte Änderung der Bedingungen hinsichtlich des Kontaktwiderstands in Richtung Verbesserung, sondern eher eine Verschlechterung festgestellt werden. Zwangsläufig ergibt sich jedoch ein erhöhter Goldverbrauch, was sich in einer beträchtlichen Kostensteigerung für die genannten Klemmen und Kontakte niederschlägt.

Aus der DE 33 45 162 C1 ist ein Werkstoff für Schwachstromkontakte bekannt, der durch eine Legierung mit weniger als 33% Gold und mehreren, weiteren Metallen, besteht. Diese Legierung soll zur Erzielung eines geringen Goldverbrauchs in Form einer dünnen Schicht auf eine Nickel-Zwischenschicht aufgebracht werden. Bei diesem Stand der Technik bleibt also die obenerwähnte Nickel-Zwischenschicht bestehen. Der Goldverbrauch wird hierbei durch Verwendung einer Goldlegierung gesenkt. Derartige Legierungen besitzen jedoch nicht dieselben Eigenschaften wie Gold und sind diesem daher in der Hinsicht unterlegen.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung Anordnungen eingangs erwähnter Art unter Vermeidung der geschilderten Nachteile des Standes der Technik mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, daß ein hoher Korrosionswiderstand er­ reicht wird und daß dennoch der Goldverbrauch gering ge­ halten werden kann und so eine ausgezeichnete Wirtschaft­ lichkeit erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Oberfläche eines Trägermetalls eine zur Aufnahme ei­ ner Goldplattierung sich eignende Plattierungslage aus einer nichtkristallinen Legierung trägt und daß hierauf eine Goldplattierungslage angebracht ist.

Die genannte Plattierungslage aus einer nichtkristallinen Legierung kann aus Ni-P und/oder Ni-B und/oder Ni-Fe-P und/oder Co-P und/oder Ni-P-W und/oder Co-Ni-P und/oder Co-W und/oder Fe-W und/oder Co-Re und/oder Cr-W und/oder Cr-Mo oder dergleichen bestehen. Die aus einer nicht­ kristallinen Legierung bestehende Plattierungslage be­ sitzt in vorteilhafter Weise wesentlich bessere Korro­ sionswiderstandseigenschaften als eine Elektro-Nickel­ plattierungslage. Es besteht daher in vorteilhafter Weise keine Korrosionsgefahr, auch wenn die Goldplat­ tierungslage Poren bzw. Unterbrechungen aufweist. Die Goldplattierungslage kann daher in vorteilhafter Weise vergleichsweise dünn sein, das heißt an den Bedürfnissen hinsichtlich der erwünschten Reduzierung des Kontakt­ widerstands ausgerichtet sein, ohne daß sich dies un­ günstig auf die erzielbare Korrosionsbeständigkeit aus­ wirkte.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 einen vergrößerten Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Klemme und

Fig. 2 und 3 den Stand der Technik in Fig. 1 entspre­ chender Darstellung.

In den Figuren bezeichnet die Bezugsziffer 10 ein Träger­ metall, beispielsweise bestehend aus Kupfer oder einer Kupferlegierung etc., das eine Klemme für einen Stecker etc. bildet. Hierauf ist eine Goldplattierungslage 30 vorgesehen, um den Kontaktwiderstand zu reduzieren und den Korrosionswiderstand zu verbessern. Um eine Dif­ fusion von Gold in das Trägermetall 10 hinein zu ver­ hindern, ist zwischen der Goldplattierungslage 30 und dem Trägermetall 10 eine Plattierungslage 20 aus einem anderen Metall vorgesehen. Diese Zwischenlage besteht aus einer nichtkristallinen Legierung.

Die aus einer nichtkristallinen Legierung bestehende Plattierungslage 20 kann beispielsweise bestehen aus Ni-P und/oder Ni-B und/oder Ni-Fe-P und/oder Co-P und/ oder Ni-P-W und/oder Co-Ni-P und/oder Co-W und/oder Fe-W und/oder Co-Re und/oder Cr-W und/oder Cr-Mo etc. Da je­ des dieser Materialien nur einer kleinen Segregation unterworfen ist und keine Korngrenzen aufweist, ergibt sich eine gleichmäßige, glatte Oberfläche, wodurch ein gleichmäßiger, passivierter Film gebildet wird, der we­ sentlich bessere Eigenschaften hinsichtlich Korrosions­ widerstand aufweist als beispielsweise eine Elektro- Nickelplattierung. Der Ausdruck "nichtkristallin" ist im vorliegenden Zusammenhang für den ungeordneten Zu­ stand der Atomanordnungen verwendet und soll eine teil­ weise Kristallisation einschließen.

Es besteht die Möglichkeit, die aus nichtkristalliner Legierung bestehende Plattierungslage 20 auf galvanischem und ungalvanischem Wege aufzubringen.

Aufgrund der ausgezeichneten Korrosionswiderstandseigen­ schaften der als Schutzschicht auf das Trägermetall 10 aufgebrachten Plattierungslage 20 ergeben sich auch dann, wenn die Dicke der äußeren Goldplattierungslage 30 nur etwa 0,1 µm beträgt und die Goldplattierungslage 30 dem­ entsprechend eine große Anzahl von Poren bzw. Unterbre­ chungen 30a aufweist, keinerlei Problem hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit. Es ist daher nicht erfor­ derlich, der Goldplattierungslage eine Dicke in der Größenordnung von 0,6 bis 1,0 µm zu geben und dennoch ergibt sich insgesamt ein Korrosionswiderstand, der je­ denfalls nicht schlechter ist als bei den bekannten Anordnungen, deren Goldplattierungslage eine Dicke von 0,6 bis 1,0 µm aufweist. Die aus einer nichtkristallinen Legierung bestehende Plattierungslage 20 weist zwar ei­ nen höheren elektrischen Widerstand als eine Elektro- Nickelplattierungslage auf. Dies spielt jedoch keine Rolle, da die Goldplattierungslage 30 auf der aus nicht­ kristalliner Legierung bestehenden Lage 20 aufgebracht ist, so daß sich keinerlei Probleme ergeben.

Von den oben genannten Materialien zur Bildung der Lage 20 kann Ni-P, das entweder galvanisch unter Verwendung von beispielsweise Phosphorsäure als ein Phosphor enthalten­ des Additiv oder ungalvanisch unter Verwendung von Hypo­ phosphit als Reduktionsmittel aufgebracht werden kann, aus 85 bis 95% Ni und 5 bis 15% P bestehen. Die Ver­ wendung von Ni-P zur Bildung der Plattierungslage 20 stellt ferner sicher, daß diese eine geringere Porosität als eine Elektro-Nickelplattierungslage aufweist, das heißt eine geringere Anzahl von Poren bzw. Unterbre­ chungen enthält. Auch eine aus Ni-Fe-P bzw. Co-P bzw. CO-Ni-P bzw. Ni-P-W bestehende Plattierungslage 20 kann in derselben Weise entweder auf galvanischem Wege bei­ spielsweise unter Verwendung von Phosphorsäure als ein Phosphor enthaltendes Additiv oder ungalvanisch beispiels­ weise unter Verwendung von Hypophosphit als Reduktions­ mittel hergestellt werden. Bei Verwendung von Ni-B kann die Lage 20, die hier auf ungalvanischem Wege beispiels­ weise unter Verwendung einer Borhydrid-Verbindung als Reduktionsmittel aufgebracht werden kann, aus 93 bis 94% Ni und 6 bis 7% B bestehen.

Die vorstehenden Ausführungen lassen erkennen, daß die Erfindung nicht nur auf das beschriebene Ausführungs­ beispiel beschränkt ist, sondern überall dort Verwen­ dung finden kann, wo die eingangs geschilderten Wir­ kungen erwünscht sind, beispielsweise bei Anschlüssen für Leiterplatten, sowie für Niederfrequenzeinrichtungen und dergleichen.

Der Fig. 2 liegt eine Ausführung zugrunde, bei der auf das Trägermetall 10 eine Elektro-Nickel-Plattierungs­ lage 200 und auf diese eine Goldplattierungslage 30 auf­ gebracht ist, die zur Erzielung eines niedrigen Kontakt­ widerstands und einer hoher Korrosionsfestigkeit eben­ falls nur 0,1 µm beträgt und dementsprechend eine große Anzahl von Poren bzw. Unterbrechungen 30a aufweist, im Bereich derer die nichtkorrosionsfeste Elektro-Nickel- Plattierungslage 200 für einen Korrosionsangriff offen ist.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 3 ist das Trägermetall 10 wiederum mit einer Elektro-Nickelplattierungslage 200 versehen, die mit einer Goldplattierungslage 30 belegt ist, deren Dicke so groß gewählt ist, daß sich die oben genannten Unterbrechungen 30a nicht mehr ergeben. Hier­ bei wird jedoch keinesfalls eine Verbesserung der Eigen­ schaften hinsichtlich des Kontaktwiderstands erreicht, sondern eher eine Verschlechterung, und gleichzeitig muß ein hoher Goldverbrauch in Kauf genommen werden, was hohe Kosten verursacht.

Bei einem Vergleich der erfindungsgemäßen Ausführung mit den vorstehend geschilderten bekannten Ausführungen zeigt sich, daß nur hierbei die Unterbrechungen 30a der Goldplattierungslage 30 unschädlich sind, so daß diese äußerst dünn sein kann, ohne daß hierdurch die Korro­ sionsbeständigkeit insgesamt Schaden nimmt und gleich­ zeitig ein besonders geringer Kontaktwiderstand und be­ sonders geringer Goldverbrauch gewährleistet sind.

Claims (16)

1. Goldplattierte Anschlußelemente, wie Klemmen und Kon­ takte, insbesondere zur Verwendung als Anschlüsse für elektronische Schaltungen, wie gedruckte Schal­ tungen oder Niederfrequenzeinrichtungen zur Verwen­ dung in Automobilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche eines Trägermetalls (10) eine zur Aufnahme einer Goldplattierung (30) sich eignende Plattierungs­ lage (20) aus einer nichtkristallinen Legierung trägt und daß hierauf die Goldplattierungslage (30) ange­ bracht ist.

2. Anschlußelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die aus nichtkristalliner Legierung be­ stehende Plattierungslage (20) Ni-P enthält, vorzugs­ weise aus Ni-P besteht.

3. Anschlußelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die aus nichtkristalliner Legierung be­ stehende Plattierungslage (20) Ni-B enthält, vorzugs­ weise Ni-B besteht.

4. Anschlußelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die aus nichtkristalliner Legierung be­ stehende Plattierungslage (20) Ni-Fe-P enthält, vor­ zugsweise aus Ni-Fe-P besteht.

5. Anschlußelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die aus nichtkristalliner Legierung be­ stehende Plattierungslage (20) Co-P enthält, vorzugs­ weise aus Co-P besteht.

6. Anschlußelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die aus nichtkristalliner Legierung be­ stehende Plattierungslage (20) Ni-P-W enthält, vor­ zugsweise aus Ni-P-W besteht.

7. Anschlußelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die aus nichtkristalliner Legierung be­ stehende Plattierungslage (20) Co-Ni-P enthält, vor­ zugsweise aus Co-Ni-P besteht.

8. Anschlußelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die aus nichtkristalliner Legierung be­ stehende Plattierung (20) Co-W enthält, vorzugs­ weise aus Co-W besteht.

9. Anschlußelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die aus nichtkristalliner Legierung be­ stehende Plattierungslage (20) Fe-W enthält, vorzugs­ weise aus Fe-W besteht.

10. Anschlußelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die aus nichtkristalliner Legierung be­ stehende Plattierungslage (20) Co-Re enthält, vor­ zugsweise aus Co-Re besteht.

11. Anschlußelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die aus nichtkristalliner Legierung be­ stehende Plattierungslage (20) Cr-W enthält, vorzugs­ weise aus Cr-W besteht.

12. Anschlußelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die aus nichtkristalliner Legierung be­ stehende Plattierungslage (20) Cr-Mo enthält, vorzugs­ weise aus Cr-Mo besteht.

13. Anschlußelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Plattierungslage (20) 85 bis 95% Ni und 5 bis 15% P enthält.

14. Anschlußelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Plattierungslage (20) 93 bis 94% Ni und 6 bis 7% B enthält.

15. Verfahren zur Herstellung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Plat­ tierungslage (20) galvanisch unter Verwendung von Phosphorsäure als Phosphorenthaltendes Additiv auf das Trägermetall (10) aufgebracht wird und daß anschlie­ ßend die Goldplattierung (30) auf die Plattierungsla­ ge (20) aufgebracht wird.

16. Verfahren zur Herstellung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattierungslage (20) ungalvanisch unter Verwen­ dung von Hypophosphit als Reduktionsmittel auf das Trägermetall (10) aufgebracht wird und daß anschlie­ ßend die Goldplattierung (30) auf die Plattierungs­ lage (20) aufgebracht wird.