JPS63254685A - 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】 ｉ豆例弦盈】１ 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。

皮±五五上 典型的な場合、高品質電気的接触の製作には、金を用い
ることか含まれ、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。然し、
金の価格か高いままであるから、接触材料用に別の材料
を見出す努力か続けられている。そのような代わりの物
の中て突出したものは、全以外の高価な金属である。例
えば、銀−パラジウム合金はある種の用途には適してい
ることか分かっている。

そのような別の合金は金より低価格であるか、尚価格の
低下か望ましく、且つ例えば銅−ニッケル合金のような
高価てない金属の合金か、接触抵抗と時間に対する安定
性の為に開発されてきた。ニス、エム、カルテ（Ｓ、Ｍ
、Ｇａｒｔｅ）等「ニッケル含有合金の接触特性Ｊ　（
（：ｏｎｔａｃｔＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　　ｏｆ　　Ｎ
ｉｃｋｅｌ−Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　　八１ｌａｙｓ）
エレクトリカル　コンタクト（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　
Ｇｏｎｔａｃｔｓ）　、　１９７２、イリノイ工科大学
、を参照のこと。

ｌ豆五鷹Ｉ ニッケルと制御された量の水素を本質的に含む材料は、
特に低く且つ安定な接触抵抗といった金と同程度の接触
特性を持つことかわかった。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
臨界位置て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、醸化
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。

λ見豊ス１１ 第１図に示された電気的接続デバイスは、ケース（］１
）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図には断面て導電性部分（２１）が示されその上に
は層（２２）かある。部分（２１）は銅導電体材料から
成ってもよく、表面層（２２）はニッケル材料で、それ
は少なくとも表面領域（２３）中て水素を含む。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
接触物質が増進する。

水素は各種の方法てニッケル材料中に導入すればよい。

例えば、電気メッキの途中、アルゴン−水素雰囲気中て
のスパッタ及びバルク表面ての内部拡散による。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
有利て、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
水素か０．００２乃至０．０ｉ子濃度の範囲て、厳しい
低温操作が加えられた時、０．２原子濃度にまて達する
量か好ましい（このようなニッケル中の水素の好ましい
量は、ニッケル箔のような市販されているニッケル物質
中の約ｏ、ｏｏｏｓである非常に低い水素原子濃度に対
比することができる。）。

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、殆ど水素の内部拡散により影響を受
ける。従って、ニッケル材料か著しい１２性変形する用
途が好ましい。著しい量と言うのは、例えば水素拡散前
に断面積か少なくとも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
行なわれる。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にッケル薄片又は粒子の製造技
術は周知てあり、それは平滑矯正による低温操作を含み
得るものである。

水素は例えば上述した拡散処理によって薄片又は粒子と
混合される。この処理は例えば回転炉の中で大気圧を有
する純水素下で行なわれる。

２００−２５０°Ｃの好ましい温度において、拡散処理
時間は１５−３０分の範囲である。）。

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
層中に導入するのか便利て、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
てないか本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２アンチモン又はビニマスのような元素を余分に含
んてもよい。固溶体中に存在する時、言い換えればニッ
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
料中ては少なくとも７０原子パーセントの量のニッケル
ー水素か好ましい。

本発明の接触は金、　１乃至は幾つかの白金族元素、又
は金及び１乃至幾つかの白金族元素のような接触材料を
多量に含む“フラッシュ”（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か被覆される
表面に上方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．Ｏｌ乃至０．０５ミクロンの範囲であ
る。例えば、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
成る僅かに酸性の溶液（ｐＨ５）から、電子的に堆積さ
せてもよい。（各目上重量で０．２乃至０．５パーセン
トの範囲のコバルトか存在すると、特により厚い被膜の
場合に表面の硬さか増す。）メッキ槽の好ましい温度は
、約３５℃で、１ｃｍ”当たり約５ミリアンペアのメッ
キ電流か便利である。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、表面は例えばアルカリ溶液
中て電解液により洗い、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。

匪±１　　約１．６８ミクロンの厚さとニッケル中に約
ｏ、ｏｏｓ原子濃度の水素を含む層を、体積にして約ｌ
Ｏパーセントの水素と残りは本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ッタ
させることにより、銅基板上に堆積させた。層は７５℃
て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７乃
至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例て述べたように堆積させた。最終的な接触抵抗は１
０乃至１３ミリオームの範囲てあった。

産ユ１　　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ｐＨの２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
積中の電流密度は約１５０ミリアンペア／Ｃ１２であっ
た。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１乃至１０ミリオームの範囲であることかわ
かった。

ＩＪＩ　　　ｐＨか約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乃至１０ミリオ
ームの範囲であることがわかった。

１旦１ｐＨか約８の局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乃至１５ミリオームの範
囲であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電気的接続デバイスの透視図、 第２図は本発明によるデバイスの一部の概略断面図であ
る。 主要部分の符号の説明 １１　　・・１・　ケース １２　　・・・・・　接触ビン ２１　　・・・・・　導電性部分 ２２　　・・・・・　層 ２３　　・・・・・　表面領域

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少なくとも一
   部の表面であり、前記表面領域は実質接触材料から成る
   デバイスにおいて、 前記接触材料の少なくとも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高められた電気的接触特性を与える
   濃度であることを特徴とするデバイス。 ２、請求項１に記載されたデバイスにおいて、前記接触
   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。 ３、請求項１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。 ４、請求項１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。 ５、請求項４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。 ６、請求項４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。 ７、請求項６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。 ８、請求項６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。 ９、請求項８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。 １０、請求項１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乃至幾つかの白金族元素、金及
   び１乃至幾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。 １１、請求項１０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。 １２、請求項１０に記載されたデバイスにおいて、前記
   表面被膜は０．０１乃至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。 １３、請求項１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、０．００２乃至０．０２の範囲である
   ことを特徴とするデバイス。 １４、請求項１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、０．２に等しいか或はそれ以下であるこ
   とを特徴とするデバイス。