JPS61109214A - 電気接点材 - Google Patents
電気接点材Info
- Publication number
- JPS61109214A JPS61109214A JP23172584A JP23172584A JPS61109214A JP S61109214 A JPS61109214 A JP S61109214A JP 23172584 A JP23172584 A JP 23172584A JP 23172584 A JP23172584 A JP 23172584A JP S61109214 A JPS61109214 A JP S61109214A
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- metal
- contact material
- electrical
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は電気、電子機器に用いられる電気接点材料特に
長期間安定して電気接続性を有する経済的な電気接点材
に関するものである。
長期間安定して電気接続性を有する経済的な電気接点材
に関するものである。
一般に電気、電子機器のスイッチ、リレー、コネクター
等の接点部には、Au p Ag s Pd r Pt
等の貴金属やこれらの合金例えばAu−Ag 、 Ag
−Au−Pd−Go−8n 、 Ag−Pd 、 Pd
−Ir 、 Ag−Cd0 、 Ag−Ni等の合金が
用いられている。また一部端子やコネクターなどでSn
r 5n−Pb r In等も用いられている。
等の接点部には、Au p Ag s Pd r Pt
等の貴金属やこれらの合金例えばAu−Ag 、 Ag
−Au−Pd−Go−8n 、 Ag−Pd 、 Pd
−Ir 、 Ag−Cd0 、 Ag−Ni等の合金が
用いられている。また一部端子やコネクターなどでSn
r 5n−Pb r In等も用いられている。
これらは使用条件に応じて適宜選択され、例えばアーク
損耗に伴う中乃至大電流の開閉用途では、高融点と高温
強度が要求され、−万機弱電流の開閉や接続の用途では
導電性と耐食性のものが要求される。特に表面被覆によ
る接触抵抗の変動が問題となっている。
損耗に伴う中乃至大電流の開閉用途では、高融点と高温
強度が要求され、−万機弱電流の開閉や接続の用途では
導電性と耐食性のものが要求される。特に表面被覆によ
る接触抵抗の変動が問題となっている。
近時エレクトロニクスの発展に伴い、微弱電流の接続用
コネクタや0N−OFF信号を入力させるキースイッチ
等が多用されるようになり、このような微弱電流の開閉
や接続にはAuが有効であることが知られているが、A
uは高価な金属であり、経済的にも負担が大きい。その
ため可及的に薄膜化となり、可及的に接点部を局在化し
て使用することが望まれている。
コネクタや0N−OFF信号を入力させるキースイッチ
等が多用されるようになり、このような微弱電流の開閉
や接続にはAuが有効であることが知られているが、A
uは高価な金属であり、経済的にも負担が大きい。その
ため可及的に薄膜化となり、可及的に接点部を局在化し
て使用することが望まれている。
然しなから可及的な接点部の局在化においては、接点部
の小型化に伴い、その周辺IC露出する卑金属材の絶縁
性腐食生成物がAuの表面にクリーブして接触不良をお
こす。又薄膜化については薄膜の不可避的ピンホールや
機械的損耗により卑金属基体の腐食とその生成物がAu
の表面にクリーブし、更には基体との拡散によりAu表
面に卑金属が達して同様の腐食をおこし、これが電気接
続性の低下の原因となっている。
の小型化に伴い、その周辺IC露出する卑金属材の絶縁
性腐食生成物がAuの表面にクリーブして接触不良をお
こす。又薄膜化については薄膜の不可避的ピンホールや
機械的損耗により卑金属基体の腐食とその生成物がAu
の表面にクリーブし、更には基体との拡散によりAu表
面に卑金属が達して同様の腐食をおこし、これが電気接
続性の低下の原因となっている。
上記の拡散は特に高温でおこシやすぐ、例えば微弱電流
の接点ではCu合金からなる基体の表面にAuメ、キを
行っているが、長期間の使用において100℃の温度で
もCuが拡散することが知られている。これを防止する
ため中間に・クリヤ一層としてNiメッキを行っている
が、300℃以上の高温では不十分な場合が多い。この
ため製造加工工程においてガラス封止、ろう付け、半田
付は等を行って、これによシ高塩にさらされる場合には
バリヤ一層にRhなど6高融点pt金属を使用するため
更にコスト高の原因となっている。
の接点ではCu合金からなる基体の表面にAuメ、キを
行っているが、長期間の使用において100℃の温度で
もCuが拡散することが知られている。これを防止する
ため中間に・クリヤ一層としてNiメッキを行っている
が、300℃以上の高温では不十分な場合が多い。この
ため製造加工工程においてガラス封止、ろう付け、半田
付は等を行って、これによシ高塩にさらされる場合には
バリヤ一層にRhなど6高融点pt金属を使用するため
更にコスト高の原因となっている。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明はかかる現状に鑑み鋭意研究を行った結果、長期
間にわたり安定した電気接続性を有する経済的な電気接
点材を開発したものであり、遷移金属ナイトライド(以
下メタルナイトライドという)を表層に少くとも一部に
有する基体上に、Au e Ag 、 Pt族# Sn
# Zn又はこれらの合金の内から少くとも1種を被
着したことを特徴とするものである。
間にわたり安定した電気接続性を有する経済的な電気接
点材を開発したものであり、遷移金属ナイトライド(以
下メタルナイトライドという)を表層に少くとも一部に
有する基体上に、Au e Ag 、 Pt族# Sn
# Zn又はこれらの合金の内から少くとも1種を被
着したことを特徴とするものである。
即ち本発明はCsN + NbN s PrN 、 D
yN t LuN+UN * TIN 、 ZrN t
HfN # V3N t VN e Nb2N 。
yN t LuN+UN * TIN 、 ZrN t
HfN # V3N t VN e Nb2N 。
NbNT TazN e TaN e CrzN I
MozN 等のメタルナイトライドからなる基体上に、
Au r Ag r P を族金属、Sn s In又
はこれらの合金例えばAu−Pd 1Pt−Ir *
Au−Ag e Ag−Cu a 5n−Pb e A
u−N1等の合金の内、少くとも何れか1種を被着した
ものであり、そのまま接点材とするか又は卑金属基体上
に形成して接点材として使用される。又メタルナイトラ
イドはナイトライド粉末を焼結して所定形状に成型する
か又は基体上にス・せツタリングや蒸着などのPVD法
或は気相反応を応用したCVD法によシ形成する。
MozN 等のメタルナイトライドからなる基体上に、
Au r Ag r P を族金属、Sn s In又
はこれらの合金例えばAu−Pd 1Pt−Ir *
Au−Ag e Ag−Cu a 5n−Pb e A
u−N1等の合金の内、少くとも何れか1種を被着した
ものであり、そのまま接点材とするか又は卑金属基体上
に形成して接点材として使用される。又メタルナイトラ
イドはナイトライド粉末を焼結して所定形状に成型する
か又は基体上にス・せツタリングや蒸着などのPVD法
或は気相反応を応用したCVD法によシ形成する。
またAu t Ag v P を族金属、Sn l I
n又はこれらの合金の被着は蒸着、ス・々ツタリングな
どのP’t/D法、化学メッキ法、電気メツキ法などに
よシ容易に行うことが出来る。
n又はこれらの合金の被着は蒸着、ス・々ツタリングな
どのP’t/D法、化学メッキ法、電気メツキ法などに
よシ容易に行うことが出来る。
本発明接点材IIi種々の状態で用いられる。例えばリ
レーやスイッチなどの固定側接点としてそのまま用い、
可動側もその1まばね材と組合せて用いることが出来る
。また基体特に導電性基体上にろう付けや機械的かしめ
などによシ固定するか或は基体上に上記PVD法やCV
D法によりメタルナイト2イドを形成し、これにAu
、 Ag rpt族t Sn e In又はこれらの合
金を被着して接点材とすることも出来る。
レーやスイッチなどの固定側接点としてそのまま用い、
可動側もその1まばね材と組合せて用いることが出来る
。また基体特に導電性基体上にろう付けや機械的かしめ
などによシ固定するか或は基体上に上記PVD法やCV
D法によりメタルナイト2イドを形成し、これにAu
、 Ag rpt族t Sn e In又はこれらの合
金を被着して接点材とすることも出来る。
上記メタルナイトライドは1000’〜3000℃の高
融点を有し化学的に安定で硬質であり、しかも高い導電
性を有し、固有抵抗は10〜5001LQ、cm程度で
あるo Auの2.4 ttQocmやグラファイト(
a軸方向)の100〜200 tLQ、osに対抗出来
るもので、微弱電流キースイッチやコネクターの1部に
使用されている導電性ゴムの固有抵抗10〜1030.
1よりも遥かに小さい。
融点を有し化学的に安定で硬質であり、しかも高い導電
性を有し、固有抵抗は10〜5001LQ、cm程度で
あるo Auの2.4 ttQocmやグラファイト(
a軸方向)の100〜200 tLQ、osに対抗出来
るもので、微弱電流キースイッチやコネクターの1部に
使用されている導電性ゴムの固有抵抗10〜1030.
1よりも遥かに小さい。
例えばTIN 、 ZrNはNO欠乏化学量論組成(T
lN09.097 ’ ”NO8〜G97)においてT
iN 42〜50μΩ、cm + ZrN 10〜30
JIQ、cysの固有抵抗を有し、Ti ノ55 、
!&Q、cut、Zr 17) ’r 4 AQ、mj
りも小さイ・即ちメタルナイトライドは金属に匹敵する
導電性を有しかつ熱的、化学的に安定で金属よシも硬質
であり、従って耐摩耗性に優れている。
lN09.097 ’ ”NO8〜G97)においてT
iN 42〜50μΩ、cm + ZrN 10〜30
JIQ、cysの固有抵抗を有し、Ti ノ55 、
!&Q、cut、Zr 17) ’r 4 AQ、mj
りも小さイ・即ちメタルナイトライドは金属に匹敵する
導電性を有しかつ熱的、化学的に安定で金属よシも硬質
であり、従って耐摩耗性に優れている。
上記メタルナイトライド上にAu + P t r A
g族金属、Sn # In又はこれらの金属のうちの少
くとも1種を被着する理由は、メタルナイトライドの電
気接続性を更に改善するためである。即ち電気接触はA
u等の軟質、耐食性のメタル表面で行われるが、下層の
メタルナイトライドの有する優れた電気的、化学的、機
械的、熱的特性が電気接点として広範囲な用途において
相乗的効果を発揮する。
g族金属、Sn # In又はこれらの金属のうちの少
くとも1種を被着する理由は、メタルナイトライドの電
気接続性を更に改善するためである。即ち電気接触はA
u等の軟質、耐食性のメタル表面で行われるが、下層の
メタルナイトライドの有する優れた電気的、化学的、機
械的、熱的特性が電気接点として広範囲な用途において
相乗的効果を発揮する。
而して高価なAuをCu合金などの基材上に可及的に薄
膜化して使用するため、Auと基材との拡散を防止する
ためにバリヤ一層としてNiでは不十分の場合には高価
なRhバリヤーが不可欠となる。これに対しメタルナイ
トライドは極めて有効なバリヤとして作用しかつ電気的
、機械的特性を満足しAu層のピンホールを生じたとし
ても通常の卑金属に比べて遥かに腐食し難いため長期間
にわたυ安定した低い接触抵抗を維持することができる
。同様にしてAuを接点部のみに局在fヒして使用する
場合にも前記の従来の接点材の如き不都合を生じない。
膜化して使用するため、Auと基材との拡散を防止する
ためにバリヤ一層としてNiでは不十分の場合には高価
なRhバリヤーが不可欠となる。これに対しメタルナイ
トライドは極めて有効なバリヤとして作用しかつ電気的
、機械的特性を満足しAu層のピンホールを生じたとし
ても通常の卑金属に比べて遥かに腐食し難いため長期間
にわたυ安定した低い接触抵抗を維持することができる
。同様にしてAuを接点部のみに局在fヒして使用する
場合にも前記の従来の接点材の如き不都合を生じない。
このような相乗効果はAu以外の他の金属についても同
様の効果を奏し例えば安価な接点用金属であるSnや5
n−Pb合金はCu−?Niからなる基材と拡散反応し
易いがメタルナイトライドとは拡散し難い。又ストライ
ド接点においても顕著な効果を奏する。例えばku r
Ag * In * Sn等の軟質金属は単体では極
めて摩耗し易くスライド接点に使用できないがメタルナ
イトライドとの組合せにおいて耐摩耗性のものをうる。
様の効果を奏し例えば安価な接点用金属であるSnや5
n−Pb合金はCu−?Niからなる基材と拡散反応し
易いがメタルナイトライドとは拡散し難い。又ストライ
ド接点においても顕著な効果を奏する。例えばku r
Ag * In * Sn等の軟質金属は単体では極
めて摩耗し易くスライド接点に使用できないがメタルナ
イトライドとの組合せにおいて耐摩耗性のものをうる。
これは接点圧力が硬質のメタルナイトライドで支持され
、軟質金属は一種の潤滑剤的作用をなし摩擦係数を著し
く低下させるためである。
、軟質金属は一種の潤滑剤的作用をなし摩擦係数を著し
く低下させるためである。
而してメタルナイトライドからなる基体上に被着する金
属層の厚さは接点の使用条件、例えば電流条件、摩耗条
件、接点荷重条件、使用環境条件等により設定されるが
、エレクトロニクスの多くの分野における微弱電流用途
には0.02〜0.5μ程度で十分である。
属層の厚さは接点の使用条件、例えば電流条件、摩耗条
件、接点荷重条件、使用環境条件等により設定されるが
、エレクトロニクスの多くの分野における微弱電流用途
には0.02〜0.5μ程度で十分である。
(1) 、!31!!結法により得たTINn (n
=0.97 )とZrNrl (n = 0.9 )
?!: ’l f y 7’ (2,0肩X 10.
0mX0.45mt)を用いこ九にスノ4 yタリング
により第1表に示す各種金属を0.15μの厚さに被着
して本発明接点材をえた。
=0.97 )とZrNrl (n = 0.9 )
?!: ’l f y 7’ (2,0肩X 10.
0mX0.45mt)を用いこ九にスノ4 yタリング
により第1表に示す各種金属を0.15μの厚さに被着
して本発明接点材をえた。
本発明接点材についてパ2デン型試験機を用いスライド
接点−)’ 1001m1ns荷重50pの条件にてス
ライドヘッダー(ライダー)に直径10mの鋼球を用い
て50回スライド後の動摩擦係数(μK)を測定した。
接点−)’ 1001m1ns荷重50pの条件にてス
ライドヘッダー(ライダー)に直径10mの鋼球を用い
て50回スライド後の動摩擦係数(μK)を測定した。
その結果は第1表に示す通)である。
又本発明接点材を130C,85%RHの高温高湿チャ
ンバー中にI Q 00 hrs保−持した後Auグロ
ーブ(先端1,6載R)を用いて荷重25J1電流50
mA (op@n電圧200V)の条件にて接触抵抗
(rnQ)を測定し、その結果を第1表に併記した。
ンバー中にI Q 00 hrs保−持した後Auグロ
ーブ(先端1,6載R)を用いて荷重25J1電流50
mA (op@n電圧200V)の条件にて接触抵抗
(rnQ)を測定し、その結果を第1表に併記した。
又本発明接点材と比較するために金属の被着を行ないメ
タルナイト2イβ及びF@−4ONI金属上に同様の金
属を被着して得た比較例接点材についても本発明品と同
様に試験を行ってその結果を第1表に併記した。
タルナイト2イβ及びF@−4ONI金属上に同様の金
属を被着して得た比較例接点材についても本発明品と同
様に試験を行ってその結果を第1表に併記した。
第1表
上表から明らかな如く本発明接点材によれば極めて小さ
い動摩擦係数を有し且つ接触抵抗の劣化が少いので微弱
電量キースイッチ、コネクターなどとして安定して良好
に作動することが判明した。
い動摩擦係数を有し且つ接触抵抗の劣化が少いので微弱
電量キースイッチ、コネクターなどとして安定して良好
に作動することが判明した。
(2) Cu−9,3Ni −2,OSn合金板上に
予めNiメッキを施した後、スパッタリング法にてTJ
L 2 NとTaNを含むTaNnt−0,25μの厚
さに被着した後、Auを0.2μの厚さに被着して本発
明接点材をえた。
予めNiメッキを施した後、スパッタリング法にてTJ
L 2 NとTaNを含むTaNnt−0,25μの厚
さに被着した後、Auを0.2μの厚さに被着して本発
明接点材をえた。
本発明接点材をCL220 TlPb 、 No220
0 Ppb 。
0 Ppb 。
)12S 30 ppb 、 40℃、75.チRHの
混合がス中に100hr保持した後、前記実施例(1)
と同様にして電気接触抵抗を測定した。その結果は第2
表に示す通りである。
混合がス中に100hr保持した後、前記実施例(1)
と同様にして電気接触抵抗を測定した。その結果は第2
表に示す通りである。
又本発明接点材と比較するためにTaNnを使用するこ
とのない接点材即ちAu/Niについても上記と同様に
試験を行って、その結果を第2表に併記した。
とのない接点材即ちAu/Niについても上記と同様に
試験を行って、その結果を第2表に併記した。
第2表
上表から明らかな如く本発明品によれば外観変化なく且
つRcも低い値を示したのに対し比較例品は部分的に斑
点状の変色を呈し、Reも大きい値を示した。
つRcも低い値を示したのに対し比較例品は部分的に斑
点状の変色を呈し、Reも大きい値を示した。
以上詳述した如く本発明接点材eこよれば広範囲な電気
機器や部品に使用しうると共に長期に亘り安定した電気
接続性を示し、機器や部品の信頼性を高めることが出来
うる等工業上顕著な効果を奏するものである。
機器や部品に使用しうると共に長期に亘り安定した電気
接続性を示し、機器や部品の信頼性を高めることが出来
うる等工業上顕著な効果を奏するものである。
Claims (1)
- 遷移金属ナイトライドを表層の少くとも一部に有する基
体上に、Au、Ag、Pt族、Sn、Zn又はこれらの
合金の内から少くとも1種を被着したことを特徴とする
電気接点材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23172584A JPS61109214A (ja) | 1984-11-02 | 1984-11-02 | 電気接点材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23172584A JPS61109214A (ja) | 1984-11-02 | 1984-11-02 | 電気接点材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61109214A true JPS61109214A (ja) | 1986-05-27 |
Family
ID=16928044
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23172584A Pending JPS61109214A (ja) | 1984-11-02 | 1984-11-02 | 電気接点材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61109214A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5409762A (en) * | 1989-05-10 | 1995-04-25 | The Furukawa Electric Company, Ltd. | Electric contact materials, production methods thereof and electric contacts used these |
US5597064A (en) * | 1989-05-10 | 1997-01-28 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Electric contact materials, production methods thereof and electric contacts used these |
-
1984
- 1984-11-02 JP JP23172584A patent/JPS61109214A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5409762A (en) * | 1989-05-10 | 1995-04-25 | The Furukawa Electric Company, Ltd. | Electric contact materials, production methods thereof and electric contacts used these |
US5597064A (en) * | 1989-05-10 | 1997-01-28 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Electric contact materials, production methods thereof and electric contacts used these |
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