JPS62503061A - ニッケルを基礎とした電気的接触デバイス - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ニッケルを基礎とした電気的接触デバイス致五分里 本発明はニッケルを基礎とした材料の電気的接触表面を有する導電性部分をもつ デバイスに係る。

発明の背景 典型的な場合、高品質電気的接触の製作には、金を用いることが含まれ、金の低 抵抗特性及び高い化学的安定性は、そのような用途における重要な利点である。

しかし、金の価格が高いままであるから、接触材料用に別の材料を見出す努力が 続けられている。

そのような代りの物の中で突出したものは、金以外の高価な金属である。たとえ ば、銀−パラジウム合金はある種の用途には通していることがわかっている。

そのような別の合金は金より低価格であるが、なお価格の低下が望ましく、かつ たとえば銅−ニッケル合金のような高価でない金属の合金が、接触抵抗と時間に 対する安定性のために開発されてきた。ニス、エム、ガルテ（Ｓ、Ｍ、Ｇａｒｔ ｅ）ら「ニッケル含を合金の接触特性Ｊ　（Ｃｏｎｔａｃｔ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉ ｅｓ　ｏｆ　Ｎｉｃｋｅｌ−Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　Ａ１１ｏｙｓ）エレクトリ カル　コンタクト　（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｃｏｎｔａｃｔｓ）　、１９７２ 、イリノイ工科大学、を参照のこと。

ｘ里■景！ ニッケルと制御された量の水素を木質的に含む材料は、特に低くかつ安定な接触 抵抗といった金と同程度の接触特性をもつことがわかった。ニッケル中の好まし い水素の量は、転位上のニッケル原子に付随した水素の原子が臨界位置での酸化 を阻止するようなものであるとみなされている。典型的な場合、材料の表面接触 抵抗は、酸化雰囲気に長く露出した後ですら、１００ミリオームより著しく小さ い。

ス皿■皿巣呈旦皿 第１図は本発明に従う電気的接続デバイスの透視図；第２図は本発明に従うデバ イスの一部の概略断面図である。

圧員友に述 第１図に示された電気的接続デバイスは、ケース（１１）と接触ピン（１２）を 含む。ケース（１１）は電気的絶縁材料で作られ、接触ビン（１２）は本発明に 従い接触表面を有する。

第２図には断面で導電性部分（２１）が示されその上には層（２２）がある０部 分（２１）は銅導電体材料から成ってもよく、表面Ｎ（２２）はニッケル材料で 、それは少（とも表面領域（２３）中で水素を含む。ニッケル材料中に制御され た量の水素を導入することにより、低接触抵抗及びそのような抵抗の長時間安定 性といった接触物性が増進する。

水素は各種の方法でニッケル材料中に導入すればよい、たとえば、電気メッキの 途中、アルゴン−水素雰囲気中でのスバンタ及びバルク表面での内部拡散による 。バルク表面は低温操作により塑性変形を受けていることが望ましい。水素の好 ましい濃度は、ニッケルの層又は基体が生成及び処理される条件に依存し、好ま しい濃度は転位上のニッケル原子の数を直接的に増加させる。具体的には、水素 の量が多ければ多いほど低温で操作する材料に有利で、好ましい量は低温操作程 度に直接関係する。電気的に堆積させる層の場合、好ましい量はニッケル中の水 素が０．０００４ないし０．０００９原子濃度の範囲で、厳しい低温操作が加え られた時、０．０１原子濃度にまで達する量が好ましい。

幸にも、低温操作により生じる転位スリップ帯も、水素の内部拡散を容易にする ため、低温操作バルクニッケル材料の接触特性は、はとんど水素の内部拡散によ り影響を受ける。従って、ニッケル材料が著しい量塑性変形する用途が好ましい 。著しい量というのは、たとえば水素拡散前に断面積が少くとも５０パーセント 減少することに対応する。水素拡散はＮｉの再結晶化温度より低い温度で行われ る。水素内部拡散は、典型的な場合数分間の時間で起り、内部拡散はＮｉの再結 晶化温度より低い温度に加熱することにより、容易になる。低温化操作材料の用 途の中には、導電性インク、ペースト及び粘着剤のような非導電性母体材料中に 分散させたか埋込まれた微小薄片を用いることがある。

水素は適当なニッケル槽から電気メッキによりニッケル層中に導入するのが便利 で、ニッケル塩の溶液は陰イオンが弱い酸化性である場合、最も適していると考 えられる。

本発明の接触材料はニッケル及び水素以外の元素は入ってないか木質的に入って なくてもよいが、不純物は存在してもよく、ホウ素、シリコン、ゲルマニウム、 リン、ヒ素、アンチモン又はビスマスのような元素を余分に含んでもよい。固溶 体中に存在する時、言いかえればニッケル構造中に含まれる時、不純物及び添加 物はニッケル中の水素の有益な効果を妨げないと考えられる。接触材料中では少 くとも７０原子パーセントの量のニッケルー水素が好ましい。

本発明の接触は金、工ないしはいくつかの白金族元素、又は金及び工ないしいく つかの白金族元素のような接触材料を多量に含む“フランシュ”　（ｆｌａｓｈ ）の最終被覆をしてもよい。その量はそのような被覆材料が被覆される表面に十 分与えられるようなものである。そのような被膜の構造は本質的に均一か層状で よく、被膜の厚さは典型的な場合、０．０１ないし０．０５ミクロンの範囲であ る。たとえば、コバルトで硬化させた金被膜を、金シアン化カリウム、クエン酸 コバルト及びクエン酸緩衝剤から成るわずかに酸性の溶液（ｐ）１５）から、電 子的に堆積させてもよい。（各目上重量で０．２ないし０．５パーセントの範囲 のコバルトが存在すると、特により厚い被膜の場合に表面の硬さが増す。）メッ キ槽の好ましい温度は、約３５℃で、１ｄ当り約５ミリアンペアのメッキ電流が 便利である。典型的なメッキ時間は２分の１分程度である。

メッキの前に、表面はたとえばアルカリ溶液中で電解液により洗い、脱イオン水 で洗浄し、温度を上げて稀釈、塩酸中に浸すことにより浄化してもよい。

里土炭　約１．６８ミクロンの厚さとニッケル中に約０．００５原子濃度の水素 を含む層を、体積にして約１０パーセントの水素と残りは木質的にアルゴンの雰 囲気中で、本質的に純粋なニッケルターゲットからスパツクさせることにより、 銅基板上に堆積させた。層は７５℃で９５パーセントの相対温度の試験雰囲気条 件に、６５時間露出させた。そのような露出の後、接触抵抗はフないし１０ミリ オームの範囲であることがわかった。

ｍ　約０．４８ミクロンの厚さを有する層を、上の第１例で述べたように堆積さ せた。最終的な接触抵抗は１０ないし１３ミリオームの範囲であった。

ｍ　約４．５ミクロンの厚さをもつ層を、約７５℃の温度、水酸化アンモニウム を添加することにより得られるような約３の溶液ｐＨ０２モルニッケル塩化物溶 液から、電子的堆積によって銅基板上に堆積させた。堆積中の電流回度は約１５ ０ミリアンペア／ｃｄであった０層は上の第１例で述べた試験雰囲気に露出させ た。

接触抵抗は工ないし１０ミリオームの範囲であることがわかった。

Ｍ４９１１　ｐＨが約６の２モル濃度クエン酸ニッケル溶液を用いたことを除い て、上の第３例で述べたように層を堆積させた。層の接触抵抗は０．３ないし１ ０ミリオームの範囲であることがわかった。

累ｉ孤　ｐＨが約８の１層２モル濃度クエン酸ニッケル溶液を用いたことを除い て、上の第３例で述べたように、層を堆積させた。

層の接触抵抗は２ないし１５ミリオームの範囲であった。

ＦＩＧ、／ ＦＩＧ　２ 国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　’１＋ＨＥ　ＺＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲ ＥＰＯＲτＯＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．接触表面を有する導電性部分を含むデバイスであって、前記接触表面は前記 部分の表面領域の表面であり、かつ接触材料から成るデバイスにおいて、 前記接触材料の少くとも７０原子パーセントの量は、ニッケル及び水素から成り 、前記量中に存在する前記水素は前記接触表面の電気的接触特性を増すように著 しく小さい割合であることを特徴とするデバイス ２．請求の範囲第１項に記載されたデバイスにおいて、前記接触材料中の水素原 子は、転位上のニッケル原子に対応することを特徴とするデバイス ３．請求の範囲第１項に記載されたデバイスにおいて、前記表面領域は電子的に 堆積させた層で、その中の前記量の水素の原子濃度は、０．０００４ないし、０ ．０００９の範囲であることを特徴とするデバイス ４．請求の範囲第１項に記載されたデバイスにおいて、前記表面領域は可塑的に ひずんだ層で、その中の前記量の水素の原子濃度は、０．０００４ないし０．０ １の範囲であることを特徴とするデバイス ５．請求の範囲第４項に記載されたデバイスにおいて、前記表面領域は５０パー セントより大きいか等しいだけ断面積が減少するよう可塑的にひずんでいること を特徴とするデバイス６．請求の範囲第１項に記載されたデバイスにおいて、前 記表面における接触抵抗は１００ミリオームより小さいことを特徴とするデバイ ス ７．請求の範囲第１項に記載されたデバイスにおいて、前記接触表面は前記部分 の本質的に全表面であることを特徴とするデバイス ８．請求の範囲第７項に記載されたデバイスにおいて、前記部分は接触ピンであ ることを特徴とするデバイス９．請求の範囲第７項に記載されたデバイスにおい て、前記部分は導電性粒子であることを特徴とするデバイス１０．請求の範囲第 ９項に記載されたデバイスにおいて、前記粒子はインク粒子であることを特徴と するデバイス１１．請求の範囲第９項に記載されたデバイスにおいて、前記粒子 は非導電性母体材料中に埋め込まれていることを特徴とするデバイス １２．請求の範囲第１１項に記載されたデバイスにおいて、前記非導電性母体材 料は粘着性材料であることを特徴とするデバイス １３．請求の範囲第１項に記載されたデバイスにおいて、前記接触材料は本質的 に金、１ないしいくつかの白金族元素、金及び１ないしいくつかの白金族元素か ら成る類から選択された被覆材料から成る表面被膜を有することを特徴とするデ バイス１４．請求の範囲第１３項に記載されたデバイスにおいて、前記被覆材料 の量は前記被覆材料が表面に生じるよう十分であることを特徴とするデバイス １５．請求の範囲第１３項に記載されたデバイスにおいて、前記表面被膜は０． ０１ないし０．０５ミクロンの範囲の厚さを有することを特徴とするデバイス １６．接触材料の表面領域の表面である接触表面を有する導電性部分を形成する 工程を含む 導電性部分を有するデバイスの作成方法において、前記接触材料は少くともその 表面領域は少くとも７０原子パーセントの量のニッケル及び水素を含み、前記量 中には水素が、前記接触表面の電気的接触特性を増すように著しく少量存在する ことを特徴とする方法 １７．請求の範囲第１６項に記載された方法において、前記工程は電子的堆積の 工程又はスパッタリング工程ニッケル中への水素の拡散工程を特徴とする方法１ ８．請求の範囲第１７項に記載された方法において、拡散前に前記部品を低温処 理することを特徴とする方法。