JPH11213787A

JPH11213787A - 封入接点材料およびそれを用いた封入接点

Info

Publication number: JPH11213787A
Application number: JP1290298A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Yamamoto; 潔山本; Masato Sakata; 正人坂田; Takeshi Hirasawa; 壮史平澤; Yasukazu Ohashi; 泰和大橋
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1998-01-26
Filing date: 1998-01-26
Publication date: 1999-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】高電力負荷範囲においても、低電力負荷範囲
においても接触抵抗が上昇せずかつ安定化し、また安価
に製造することができる封入接点材料を提供する。【解決手段】接点基材１の表面が、Ｍｏ，Ｚｒ，Ｎ
ｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの群から選ばれる少なくとも１種を
マトリックスとし、前記マトリックスに、Ｚｎ，Ｃｄ，
Ｈｇ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ａ
ｓ，Ｓｂ，Ｂｉの群から選ばれる少なくとも１種が0.５
〜５０原子％含まれている材料から成り、かつ、厚みが
0.１μｍ以上である少なくとも１層の下層２Ａと、Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐ
ｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔの群から選ばれる少なくとも１種
から成り、かつ、厚みが１nm以上である上層２Ｂとを有
する積層構造の接点被覆層２で被覆されている封入接点
材料において、前記接点被覆層２の表面が、Ｒｕ，Ｒ
ｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔの群から選ばれる少なくと
も１種の酸化物から成り、かつ厚みが１nm以上である層
３で被覆されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は封入接点材料とそれ
を用いた封入接点に関し、更に詳しくは、開閉動作時に
おける抵触抵抗のばらつきが小さく、また、接触点近傍
で放電を起こさないような低電力負荷時においても抵触
抵抗の上昇は起こらず、動作寿命特性が優れており、し
かも安価に製造することができる封入接点材料に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】リードスイッチなどに使用されている封
入接点は、ガラスなどで作られている封入容器の中に、
封入接点材料が例えばＮ₂ガスなどと一緒に封入された
構造になっている。従来、封入接点材料としては、接点
基材を例えばＦｅ−Ｎｉ合金などで構成し、その表面を
Ｒｈ，Ｒｕなどで被覆して接点被覆層として機能させる
ものが多用されてきた。これは、ＲｈやＲｕなどが電気
伝導性に優れ、高硬度でかつ高融点の材料であり、また
耐摩耗性も優れているからである。

【０００３】上記した従来の封入接点材料においては、
接点基材の表面に、まず、Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕなどの金属
を例えば電気めっき法でメッキして中間層を形成し、更
にその上に、Ｒｈ，Ｒｕなどをめっきして接点被覆層を
形成することにより製造されていた。この中間層は、接
点基材と接点被覆層との密着性を高めたり、また接点の
開閉動作時に、接点被覆層のＲｈ，Ｒｕなどが接点基材
に拡散してくることを防止するために設けられている。

【０００４】しかしながら、上記した封入接点材料は、
高価なＲｈやＲｕなどを使用しているのでその材料コス
トは高くなり、経済性の点で問題視されている。そのた
め、最近では、接点基材には依然として従来と同じよう
にＦｅ−Ｎｉ合金などを使用し、接点被覆層には、Ｍｏ
やＷまたはその合金のような高融点材料を使用すること
により、材料コストを低減した封入接点材料が提案され
ている。

【０００５】この封入接点材料は、接点被覆層に要求さ
れる特性のうち、高融点，高硬度，高い導電性という点
では優れている。しかしながら、この材料は次のような
挙動を示すことが明らかになりつつある。すなわち、例
えば接点被覆層がＷからなる材料の場合、１０Hzで開閉
動作を反復させる接点使用試験を行うと、抵触抵抗のば
らつきが大きくなり、またしばしば、接点被覆層にアー
ク放電の集中発生が認められることがある。封入接点材
料の抵触抵抗のばらつきが大きくなると、封入接点の開
閉動作時における抵触抵抗の変動が起こりやすくなるだ
けではなく、封入接点の発熱量が増加する。その結果、
封入接点の動作寿命は短くなり、しかもその動作寿命そ
れ自体のばらつきも大きくなって、実使用時における信
頼性の低下を招くことになる。

【０００６】また、封入接点は、通常、電圧（電流）を
印加した状態で開閉動作が行われる。しかしながら、通
常、電気製品の使用時には負荷側に断線などを発生する
こともあり、その場合には、電圧（電流）が印加されて
いない状態で封入接点の開閉動作が進むことになる。例
えば、発光ダイオードと封入接点が接続されていた場
合、その発行ダイオードの寿命がつきたことなどにより
断線したとしても、封入接点は、無負荷状態で開閉動作
を反復することになる。

【０００７】とくにリードスイッチの場合、無負荷状態
になってもスイッチの開閉用マグネットが作動すること
で、その封入接点は無負荷状態の開閉動作を余儀なくさ
れる可能性は大である。接点被覆層が、Ｍｏ，Ｗまたは
その合金から成る前記した封入接点材料が封入されてい
る封入接点の場合、上記した無負荷状態での開閉動作を
反復すると接触抵抗は上昇し、スイッチとしての安定性
や信頼性に劣るという問題がある。とくに、封入接点材
料の接点被覆層の表面に酸化膜が形成されている場合に
は、前記した問題が起こりやすい。

【０００８】接点被覆層がＷ，Ｍｏまたはその合金で形
成されている封入接点材料における上記した問題を解決
するために、本発明者らは、接点基材の表面が、Ｍｏ，
Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの群から選ばれる少なくと
も１種が0.５〜５０原子％含まれている材料から成り、
かつ、厚みが0.１μｍ以上である少なくとも１層の接点
被覆層で被覆されている封入接点材料、前記マトリック
スに、Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｇ
ｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉの群から選ばれる少
なくとも１種の元素の酸化物が0.１〜0.５モル％含まれて
いる材料から成り、かつ、厚みが0.１μｍ以上である少
なくとも１層の接点被覆層で被覆されている封入接点材
料、および接点基材の表面が、Ｍｏ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈ
ｆ，Ｔａ，Ｗの群から選ばれる少なくとも１種から成る
少なくとも１層の下層と、Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ａｌ，Ｇ
ａ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ
の群から選ばれる少なくとも１種から成る少なくとも１
層の上層とを有する積層構造を成し、かつ、前記下層お
よび上層の厚みはいずれも0.１μｍ以上である少なくと
も１層の接点被覆層で被覆されている封入接点材料を開
発し、また、これら封入接点材料における前記接点被覆
層の表面を、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａ
ｇ，Ａｕのいずれか１種またはそれらの合金や、ＲｕＯ
₂，Ｒｈ₂Ｏ₃，ＲｈＯ₂，ＲｅＯ₃，ＯｓＯ₄，ＩｒＯ₂，
Ｉｒ₂Ｏ₃などの酸化物の層で被覆したタイプの封入接点
材料を開発し、いずれも、特願平８−２４４６２号とし
て既に出願した。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】特願平８−２４４６２
号で提案した封入接点材料は、抵触抵抗が低くかつその
ばらつきが小さく、接点動作寿命特性は優れており、し
かも高価な材料の使用を抑制しているので製造コストの
低減を可能にするという点で、従来にない優れた封入接
点材料である。

【００１０】しかしながら、その後の研究で、上記した
封入接点材料の場合、動作時に、接点の接触部近傍で放
電が生じるような電力負荷範囲における接触抵抗は安定
しているが、接触部近傍で放電が生じないような低電力
負荷範囲における接触抵抗は上昇していくという事実が
明らかとなった。本発明は、特願平８−２４４６２号の
封入接点材料における上記した問題を解決し、特願平８
−２４４６２号の封入接点材料の優れた特性が維持され
ることは勿論のこと、接触部近傍で放電が生じないよう
な低電力負荷範囲における接触抵抗の上昇も抑制するこ
とに成功した封入接点材料とそれを用いた封入接点の提
供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記した目
的を達成するために、接触部近傍で放電が生じないよう
な低電力負荷範囲における接触抵抗の上昇原因について
考察を加え、この抵触抵抗の上昇は、接点基材の表面に
形成されている接点被覆層に何らかの形で絶縁性の層が
生成することに起因する現象であるとの着想を抱いた。
そして、その着想の内容を次のように整理した。

【００１２】（１）まず、一般に次のことがいえる。
封入容器に封入される前の封入接点材料は大気に曝され
た状態にあるため、その表面には、水の外に、大気中に
浮遊しているブタン，ヘキサン，ベンゼン，トルエンな
どの炭素系物質が吸着されている。この吸着の態様は物
理吸着と化学吸着に大別されるが、物理吸着の場合には
接点の封入時に作用する熱の影響で炭素系物質は接点表
面から容易に脱離していくと考えられる。

【００１３】しかし、化学吸着である場合には、この炭
素系物質は脱離することなく、熱が加われば加わるほど
接点表面に強固に結合することになると考えられる。（２）封入接点材料の表面が金属または合金層で形成
されている場合は、その表面に大気中の前記炭素系物質
は化学吸着される。そして、接点表面と強固に結合した
炭素系物質は、接点の動作時に、接点接触部で接点の摩
擦により有機物が変質して重合体を形成し、茶褐色また
は黒褐色の粉末であって一般にブラウンパウダと呼ばれ
る炭素系絶縁物質に転化し、接触抵抗を上昇させること
になるであろう。

【００１４】仮に、接点材料の表面が金属酸化物で形成
されているとすれば、この表面へ前記炭素系物質は物理
吸着するのみであるから、この炭素系物質は接点封入時
の熱で脱離するであろう。したがって、この場合には、
表面が金属または合金である場合のような炭素系絶縁物
質は生成しないので、接触抵抗の上昇は起こらないもの
と考えられる。

【００１５】（３）しかし、接点材料の表面が金属酸
化物層で形成されていると、接点の動作（摺動）時に発
生する熱でその酸化物層から酸素が下の方に拡散して、
下層と酸化物層の間に酸化層が生成し、その結果、接点
被覆層全体の抵抗が上昇するものと考えられる。したが
って、接点材料の表面を金属酸化物層で形成した場合、
その下層としては、酸化物層ではなく耐酸化性と導電性
に優れた金属の層にすれば、上記した接触抵抗の上昇を
抑制することができるものと考えられる。

【００１６】本発明は、以上の着想に基づいて開発され
た封入接点材料であり、特願平８−２４４６２号の封入
接点材料を改良したものである。すなわち、本発明の封
入接点材料は、接点基材の表面が、Ｍｏ，Ｚｒ，Ｎｂ，
Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの群から選ばれる少なくとも１種をマト
リックスとし、前記マトリックスに、Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈ
ｇ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ａ
ｓ，Ｓｂ，Ｂｉの群から選ばれる少なくとも１種が0.５
〜５０原子％含まれている材料から成り、かつ、厚みが
0.１μｍ以上である少なくとも１層の下層と、Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏ
ｓ，Ｉｒ，Ｐｔの群から選ばれる少なくとも１種から成
り、かつ、厚みが１nm以上である上層とを有する積層構
造の接点被覆層で被覆されている封入接点材料におい
て、前記接点被覆層の表面が、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏ
ｓ，Ｉｒ，Ｐｔの群から選ばれる少なくとも１種の酸化
物から成り、かつ厚みが１nm以上である層で被覆されて
いることを特徴とする。

【００１７】そして、本発明においては、上記した封入
接点材料を用いた封入接点が提供される。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の封入接点材料の１例を図
１に示す。この接点材料は、接点基材１の表面が後述す
る下層２Ａと上層２Ｂとから成る積層構造の接点被覆層
２で被覆され、更にその接点被覆層２の表面が後述する
酸化物層３で被覆されている。ここで、接点基材１の材
料は格別限定されるものではなく、従来から封入接点の
基材材料として用いられるものであれば何であってもよ
く、製造コストの低減ということを考えると、例えば、
Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｎｉ−Ｆｅ，Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｂ，Ｃ
ｏ−Ｆｅ−Ｖ，Ｆｅ−Ｎｉ，Ｎｉ−Ａｌ−Ｔｉ，Ｆｅ−
Ｃｏ−Ｎｉ，炭素鋼，リン青銅，洋白，黄銅，ステンレ
ス鋼，Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ，Ｃｕ−Ｔｉなどを用いること
ができる。

【００１９】下層２Ａは、Ｍｏ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔ
ａ，Ｗの群から選ばれる少なくとも１種、例えば、これ
ら金属の単体や、Ｈｆ−Ｎｂ，Ｈｆ−Ｔａ，Ｈｆ−Ｍ
ｏ，Ｈｆ−Ｚｒ，Ｈｆ−Ｗ，Ｍｏ−Ｎｂ，Ｍｏ−Ｔａ，
Ｍｏ−Ｚｒ，Ｍｏ−Ｗ，Ｎｂ−Ｔａ，Ｎｂ−Ｗ，Ｎｂ−
Ｚｒ，Ｔａ−Ｗ，Ｔａ−Ｚｒ，Ｗ−Ｚｒのような合金を
マトリックス（以下、マトリックス金属という）とし、
このマトリックス金属の中に、Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ａ
ｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ａｓ，Ｓ
ｂ，Ｂｉの群から選ばれる少なくとも１種の元素が添加
元素として含有されている材料で構成されている。以
下、これらの元素を添加元素という。

【００２０】下層２Ａのマトリックスを構成する上記マ
トリックス金属は、いずれも、高融点でありかつ高硬度
であるため、下層２Ａと上層２Ｂとから成る接点被覆層
２全体の耐摩耗性を高める働きをする。そして、このマ
トリックスに含有される上記添加元素は、開閉動作時に
おける接点被覆層２の抵触抵抗を安定化し、耐摩耗性や
耐酸化性の向上に貢献する。

【００２１】とくに、接点被覆層の形成時や封入接点の
製造時に、大気中の酸素が接点被覆層の表面から内部に
取り込まれたとしても、取り込まれたこの酸素は、上記
した添加元素によって例えば吸着されるものと考えられ
る。すなわち、酸素は添加元素によって捕捉され、その
ため、下層２Ａのマトリックス金属の酸化は抑制され
て、下層２Ａと上層２Ｂとの界面や下層２Ａと接点基材
１との界面に酸化層が形成されにくくなるものと考えら
れる。

【００２２】このようなことからすると、下層２Ａとし
ては、上記添加元素の機能を有効に発揮させるために、
当該添加元素は、後述する下層２Ａの形成時にマトリッ
クス金属との間で金属間化合物を生成することなく、マ
トリックスの金属内に単体として分散している状態にあ
ることが好ましい。このような下層２Ａを構成するマト
リックス金属と添加元素との組み合わせとしては、例え
ば、Ｍｏ−Ｂｉ，Ｍｏ−Ｃｄ，Ｍｏ−Ｈｇ，Ｍｏ−Ｐ
ｂ；Ｎｂ−Ｂｉ，Ｎｂ−Ｈｇ，Ｎｂ−Ｐｂ；Ｔａ−Ｂ
ｉ，Ｔａ−Ｈｇ，Ｗ−Ｂｉ，Ｗ−Ｃｄ，Ｗ−Ｇａ，Ｗ−
Ｈｇ，Ｗ−Ｉｎ，Ｗ−Ｐｂ，Ｗ−Ｓｂ，Ｗ−Ｓｎ，Ｗ−
Ｚｎ；などを好適な組み合わせとしてあげることができ
る。

【００２３】下層２Ａにおける上記添加元素の含有量は
0.５〜５０原子％に設定される。この含有量が0.５原子
％より少ない場合には、添加元素の前記した効果が充分
に発揮されず、開閉動作時における抵触抵抗は不安定化
する傾向を示し、また５０原子％より多く含有せしめる
と、その下層２Ａの電気抵抗は高くなって導電性の低下
が引き起こされる。好ましい含有量は５〜３０原子％で
あり、とくに好ましくは１０〜２０原子％である。

【００２４】また、この下層２Ａの厚みは0.１μｍ以上
に設定される。厚みが0.１μｍより薄い場合には耐摩耗
性が乏しくなり、封入接点としての満足すべき動作寿命
特性が得られなくなるからである。そして、下層２Ａの
厚みの上限は、目的とする封入接点の使用条件や製造コ
ストなどの観点から適宜に決められるが、例えば後述す
る成膜法で成膜する場合に、その厚みをあまり厚くする
と、最終的に形成された接点被覆層２の表面は粗面にな
りやすく、そのため、接触抵抗の増大を招きやすくな
り、また成膜コストの上昇を招く。そのようなことか
ら、下層２Ａの厚みの上限は１００μｍにすることが好
ましい。

【００２５】この下層２Ａでは、マトリックス金属に上
記添加元素が均一に含有されていてもよいし、また厚み
方向で添加元素の濃度勾配が形成されていてもよい。厚
み方向で添加元素の濃度勾配を形成する場合には、下層
２Ａの表層側ほど添加元素が高濃度になるようにする。
逆に言えば、接点基材側ほどマトリックス金属は高濃度
になっているようにする。

【００２６】下層内にこのような態様の濃度勾配を形成
すると、まず、接点基材１の方には、高融点，高硬度の
マトリックス金属が多量に存在するので封入接点材料と
しての強度特性は向上して接点被覆層２の構造は確保さ
れやすくなる。そして、表層側には、前記した効果を発
揮する添加元素の濃度が高いので、例えば、接点被覆層
２の表面から酸素が拡散してきたとしても、直ちに当該
酸素を捕捉する。そのため、マトリックス金属それ自体
の酸化と、その酸化反応が内部にまで進行することが抑
制され、もって開閉動作時における抵触抵抗の安定化が
一層好適に実現するからである。

【００２７】このような濃度勾配は直線的であってもよ
いが、後述する成膜法で形成することを考えると、段階
的な濃度勾配の方が形成しやすい。例えば、接点基材側
の下層の部分ではマトリックス金属は５１〜１００原子
％（添加元素は０〜４９原子％）にし、表層側の部分で
は０〜４９原子％（添加元素は５１〜１００原子％）に
すればよい。

【００２８】なお、下層２Ａに添加元素の上記したよう
な濃度勾配を形成する場合でも、当該添加元素の含有量
は、平均値として、前記した0.５〜５０原子％に設定さ
れなければならない。また、前記した組成を有する下層
２Ａに、更に、酸素を１〜４０原子％含有させると、メ
カニズムは明らかでないが、封入接点の開閉動作時に、
発生するアークの一様化，均一化が促進されるので好適
である。この場合、酸素の含有量が１原子％より少なく
なると上記した効果は乏しくなり、また４０原子％より
多くなると下層２Ａの電気抵抗が高くなり、導電性の低
下が引き起こされるので好ましくない。

【００２９】この下層２Ａは、１層であってもよいが、
複数層を積層して構成してもよい。その理由は、現在広
く採用されている各種の成膜法の場合、成膜された層内
には不可避的にピンホールが発生してくるが、そのと
き、層の厚みをある程度薄くした方が層内における発生
ピンホールの数が少なくなるからである。すなわち、複
数の薄い層を積層して下層２Ａを形成すれば、全体のピ
ンホールの数は減少し、接点特性を向上させることがで
きるからである。

【００３０】下層２Ａを積層構造にする場合、互いに重
なり合う層は同じ材料であってもよく、また互いに異な
った材料であってもよい。後者の場合は、各層の特性を
相互補完的に機能させることも可能になるので好適であ
る。封入接点材料においては、接点基材１と下層２Ａの
間に、両者の密着性を高めるために、中間層を介在させ
てもよい。その中間層の材料としては、Ａｇ，Ａｌ，Ａ
ｕまたはこれらの合金をあげることができる。これら
は、導電性が良好でまた軟質であるという点で好適であ
る。

【００３１】次に、この下層２Ａの上に形成される上層
２Ｂは、接点被覆層２の導電性を確保し、また、接点被
覆層２の表面から拡散してくる酸素によって前記下層２
Ａが酸化されることを防止するために設けられ、もっ
て、封入接点の初期接触抵抗のばらつきを小さくする働
きをする。この上層２Ｂを構成する金属としては、例え
ば、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｒｕ，Ｒ
ｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔの１種、または、Ａｇ−Ａ
ｕ，Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇ−Ｐｔ，Ａｇ−Ｒｈ，Ａｕ−Ｐ
ｄ，Ａｕ−Ｐｔ，Ａｕ−Ｒｈ，Ｉｒ−Ｏｓ，Ｉｒ−Ｐ
ｔ，Ｉｒ−Ｒｕ，Ｏｓ−Ｐｄ，Ｏｓ−Ｒｕ，Ｐｄ−Ｐ
ｔ，Ｐｄ−Ｒｈ，Ｒｄ−Ｒｕ，Ｐｔ−Ｒｈ，Ｆｅ−Ｎ
ｉ，Ｆｅ−Ｃｏ，Ｃｏ−Ｎｉ，Ｎｉ−Ｃｕ，Ａｇ−Ｃ
ｕ，Ａｕ−Ｃｕなどの１種または２種以上をあげること
ができる。

【００３２】この上層２Ｂの厚みは１nm以上に設定され
る。厚みが１nmより薄い場合には、上記した効果が充分
に発揮されないからである。そして、厚みの上限は格別
限定されるものではないが、封入容器に封入されたとき
の材料の相互間隔やサイズ、また成膜コストの関係から
適宜に設定すればよく、概ね、３００nmであればよい。

【００３３】本発明の封入接点材料は、上記した上層２
Ｂの表面に、意識的に厚み１nm以上の金属酸化物層３が
形成されている。この金属酸化物層３は、前記したよう
に、大気中の炭素系物質を接点被覆層に化学吸着させ
ず、物理吸着にとどめ、もって、接点動作時に、接点接
触部近傍で放電が生じないような低電力負荷範囲におけ
る接触抵抗の上昇を抑制する働きをする。

【００３４】このような酸化物層は、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐ
ｂ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔのいずれか１種の酸化物の１種ま
たは２種以上で構成されている。具体的には、Ｒｕ
Ｏ₂，Ｒｈ₂Ｏ₃，ＯｓＯ₂，ＯｓＯ₄，ＩｒＯ₂，ＰｔＯな
どの１種または２種以上をあげることができる。この酸
化物層３の厚みは１nm以上に設定される。厚みが１nmよ
り薄い場合は、上記した効果が発揮されないからであ
る。また５０nmよりも厚くなると導電性が悪くなって接
触抵抗の上昇を招きやすくなるので、上限は５０nmにす
ることが好ましい。

【００３５】この封入接点材料は次のようにして製造す
ることができる。すなわち、まず、例えばＡｒ，Ｎｅ，
Ｋｒのような希ガスのイオンを用いたイオンボンバード
や電子シャワーによって接点基材１の表面洗浄を行い、
ついで、例えば、スパッタリング法，イオンアシスト蒸
着法，イオンプレーティング法，プラズマＣＶＤ法のよ
うな常用の物理蒸着法や化学蒸着法により、洗浄された
接点基材１の表面に所定の下層２Ａ，上層２Ｂをこの順
序で形成する。

【００３６】次に、酸化物層３の形成は、前記した各種
の成膜法において、反応系の雰囲気中の酸素分圧を制御
し、所定の金属または合金を酸化しながら、その酸化物
を既に形成されている上層２Ｂの表面に成膜すればよ
い。本発明の封入接点は、上記したようにして製造した
封入接点材料を封入容器の中に不活性ガスと一緒に封入
することにより製造される。

【００３７】

【実施例】実施例１〜６０，比較例１〜１４次のようにして図１で示した接点材料を製造した。ま
ず、５２％Ｎｉ−Ｆｅ合金から成り、縦１mm，横１mmの
板をリードピンの接点基材として用意した。この接点基
材の表面を、アセトンを用いて５分間超音波洗浄し、更
にリン酸を用いて電解研磨して表面洗浄を行った。

【００３８】ついで、接点基材を真空蒸着装置のチャン
バの中にセットし、チャンバ内を２×１０^-4Pa以下まで
真空排気したのち、真空ポンプのバルブを半開状態にし
て排気コンダクタンスを小さくし、チャンバ内が１×１
０^-1PaになるまでＡｒガスを導入した。その後、接点基
材に−４００Ｖの電圧を印加し、チャンバ内の高周波ア
ンテナから0.２kWの高周波を発生させ、Ａｒイオンでイ
オンボンバード処理を行って表面を洗浄した。

【００３９】ついで、チャンバ内圧が0.６６Paを維持す
るようにＡｒガスの流量を制御し、接点基材１を加熱す
ることなく、２元ＤＣマグネトロンスパッタ法でチャン
バ内の各ターゲットを堆積速度２nm/secで接点基材１の
表面に堆積させ、表１〜４で示した組成と厚みの下層２
Ａを成膜した。ついで、ＲＦマグネトロンスパッタ法で
チャンバ内の各ターゲットを堆積速度0.５nm/secで前記
下層２Ａの上に堆積させ、表１〜４で示した組成と厚み
の上層２Ｂを成膜した。

【００４０】その後、真空チャンバ内に酸素ガスを導入
し、酸素ガスとＡｒガスの流量を制御しながら、ＲＦマ
グネトロンスパッタ法でチャンバ内の各ターゲットを堆
積速度0.１nm/secで前記上層２Ｂの上に堆積させ、表１
〜４に示した組成と厚みの酸化物層３を成膜した。得ら
れた各接点材料につき、その寿命試験を行った。

【００４１】すなわち、一対の各接点材料を用いて封入
ガスがＮ₂であるリードスイッチを製造し、室温下で、
このリードスイッチに、直流電圧５Ｖ，電流１００μＡ
の負荷を印加しながら４０ＡＴ（ampare turn）の駆動
磁界により１０Hzで開閉動作を行い、障害発生までの開
閉動作の回数を調べる寿命試験、また、直流電圧１００
Ｖ，電流0.５Ａの負荷を印加する同様の寿命試験を行
い、それぞれの場合の障害発生までの動作回数を調べ
た。

【００４２】なお、障害発生の時点とは、開閉不良が現
れた時点、またはリードスイッチの両極間の抵抗値が１
Ω以上になった時点を言う。以上の結果を一括して表１
〜４に示した。なお、表中には、参考のために、材料製
造時における製造コストの高低を併記した。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】

【表３】

【００４６】

【表４】

【００４７】また、実施例２の接点材料を組み込んだリ
ードスイッチと比較例５の接点材料を組み込んだりリー
ドスイッチにつき、開閉動作の回数と両極間の抵抗値と
の関係を調べた。その結果を図２に示した。図２で、−
●−は実施例２の材料を組み込んだリードスイッチ，−
□−印は比較例５の材料を組み込んだリードスイッチの
場合をそれぞれ示す。

【００４８】以上の結果から次のことが明らかである。（１）実施例の接点材料は、いずれも、５Ｖ−１００
μＡという接点接触部で放電が生じない低電力負荷範囲
において接触抵抗が安定しており、優れた寿命試験結果
を示している。しかも、１００−0.５Ａという高電力負
荷範囲においても、例えば比較例１０〜１６の材料と同
等の寿命試験結果を示している。

【００４９】（２）そして、実施例１〜６０と比較例
１〜４を対比して明らかなように、接点被覆層は同じよ
うな構成であっても、比較例１〜４のように酸化物層の
厚みが１nmより薄くなると、高電力負荷範囲における寿
命試験の結果は良好であっても低電力負荷範囲における
寿命試験の結果は大幅に悪くなっている。このようなこ
とから、酸化物層の厚みは１nm以上に設定すべきことが
わかる。

【００５０】（３）また、例えば実施例２と比較例１
１〜１４を対比して明らかなように、実施例２の場合は
高価なＲｕの使用量が大幅に少ないにもかかわらず、低
電力負荷範囲における寿命試験の結果は略同等であり、
しかも高電力負荷範囲における寿命試験の結果は大幅に
優れたものになっている。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
封入接点材料は、接点接触部近傍で放電が生じる高電力
負荷範囲における接触抵抗が安定しているとともに、接
点接触部近傍で放電が生じない低電力負荷範囲における
接触抵抗も安定しており、その接点動作寿命特性が非常
に優れている。

【００５２】しかも、従来は接点材料としてはあまり用
いられていなかったＭｏ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ
などを有効に使用し、しかもＲｈ，Ｒｕ，Ｐｔなどの高
価な材料の使用量が少なく、製造コストは低減するの
で、その工業的価値は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の封入接点材料を示す断面図である。

【図２】実施例２と比較例５の接点材料を組み込んだリ
ードスイッチにおける開閉動作の回数と両極間の抵抗値
との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１接点基材２接点被覆層２Ａ接点被覆層２を構成する下層２Ｂ接点被覆層２を構成する上層３金属酸化物層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大橋泰和東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接点基材の表面が、Ｍｏ，Ｚｒ，Ｎｂ，
Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの群から選ばれる少なくとも１種をマト
リックスとし、前記マトリックスに、Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈ
ｇ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ａ
ｓ，Ｓｂ，Ｂｉの群から選ばれる少なくとも１種が0.５
〜５０原子％含まれている材料から成り、かつ、厚みが
0.１μｍ以上である少なくとも１層の下層と、Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏ
ｓ，Ｉｒ，Ｐｔの群から選ばれる少なくとも１種から成
り、かつ、厚みが１nm以上である上層とを有する積層構
造の接点被覆層で被覆されている封入接点材料におい
て、前記接点被覆層の表面が、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉ
ｒ，Ｐｔの群から選ばれる少なくとも１種の酸化物から
成り、かつ厚みが１nm以上である層で被覆されているこ
とを特徴とする封入接点材料。
【請求項２】請求項１の封入接点材料が不活性ガスと
ともに封入容器に封入されていることを特徴とする封入
接点。