KR20080021400A

KR20080021400A - 전기화학적 마이그레이션이 억제되는 은 합금 접점 및 그제조 방법

Info

Publication number: KR20080021400A
Application number: KR1020060084776A
Authority: KR
Inventors: 남영민
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2008-03-07

Abstract

본 발명은 전기화학적 마이그레이션이 억제되는 은 합금 접점 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 기존 은 합금 접점의 표면에 펄스 도금법을 이용하여 팔라듐 박막을 코팅(도금)하고, 이어 소정의 공정 조건으로 열처리를 진행하여 최종적으로 은 합금 접점 표면에 팔라듐 산화물층이 형성된 구조가 되도록 제조함으로써, 전기전도도의 손실은 최소화하면서도 효과적이고 경제적으로 전기화학적 마이그레이션이 억제될 수 있는 은 합금 접점 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

은, 접점, 전기화학적, 마이그레이션, 팔라듐, 산화물층, 펄스 도금, 열처리

Description

전기화학적 마이그레이션이 억제되는 은 합금 접점 및 그 제조 방법{Ag contacts for inhibition of electrochemical migration and method for manufaturing the same}

도 1은 본 발명에 따른 은 합금 접점 구조를 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 팔라듐 산화물층의 유무에 따른 전류 밀도 변화를 측정한 결과도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 접점 2 : 팔라듐 도금층(팔라듐 박막)

3 : 팔라듐 산화물층

본 발명은 전기화학적 마이그레이션이 억제되는 은 합금 접점 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차용 전기 스위치 접점으로 사용되는 은 합금 접점에서 그 표면에 팔라듐 산화물층을 적층하여 형성함으로써, 전기화학적 마이그레이션을 효과적으로 방지할 수 있는 은 합금 접점 및 그 제조방법에 관한 것이다.

오늘날 전기 접점의 재료로는 다양한 재료들이 사용되고 있으며, 일 예로 Ag－CdO계는 전기 접점으로서 요구되는 내용착성, 내아크 소모성, 저접촉저항 등의 제반 전기특성이 우수하여 각 분야에서 널리 사용되고 있다.

현재 장기간에 걸쳐 재료의 개선이 거듭되고 있고, 최근 Cd는 국내에서의 배출기준 규정 또는 EC의 폐전기ㆍ전자기기지침(WEEE)지령 등에서 볼 수 있는 바와 같이 사용을 폐지하는 방향으로 가고 있다.

이와 같은 중에 Ag－CdO계 전기 접점 재료를 대체하는 우수한 제반 전기특성을 구비한 Cd가 없는 접점 재료의 요망이 높아지고 있으며, 이에 Ag 중에 Sn, In, Sb, Bi, Pd 등을 첨가한 합금을 사용한 은 합금 접점의 사용이 늘고 있다.

한편, 은(Ag)은 높은 습도와 직류 포텐셜이 주어졌을 때 쉽게 마이그레이션을 일으키므로 이는 접점을 통한 불량 발생의 큰 요인이 되고 있다.

여기서, 마이그레이션은 전기화학적 마이그레이션을 말하는 것으로, 전기 접점으로 사용하는 중에 산화-환원반응이 반복되면서 은 등의 성분이 이동하여 특정 부분에 집중되는 것이며, 이러한 전기화학적 마이그레이션이 접점에 발생하면 통전 불량 등의 문제를 야기하게 된다.

특히, 자동차의 경우 안전과 직결되는 부분에 적용된 경우가 많아 접점 불량에 의한 오작동 발생시에 큰 사고를 야기할 수 있다.

현재 전기화학적 마이그레이션을 방지할 수 있는 접점으로는 30 중량% 이상 의 팔라듐(Pd) 함량을 가지는 은 합금 접점이나 금 합금 접점, 금 도금 접점 등을 들 수 있다.

그러나, 팔라듐을 함유한 합금 접점의 경우 마이그레이션을 억제하기에 좋은 특성을 보이기는 하나 높은 함유량으로 인해 전기전도도의 손실과 가격 상승의 문제가 있으며, 금 합금의 경우 가격이 고가인 문제가 있고, 금 도금시에는 시안 함유 폐수를 배출하여 오염을 발생시킬 수 있다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 기존 은 합금 접점의 표면에 펄스 도금법을 이용하여 팔라듐 박막을 코팅(도금)하고, 이어 소정의 공정 조건으로 열처리를 진행하여 최종적으로 은 합금 접점 표면에 팔라듐 산화물층이 형성된 구조가 되도록 제조함으로써, 전기전도도의 손실은 최소화하면서도 효과적이고 경제적으로 전기화학적 마이그레이션이 억제될 수 있는 은 합금 접점 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 전기 스위치 접점으로 사용될 수 있는 은 합금 접점에 있어서,

은 합금으로 제조된 접점의 표면에 팔라듐 산화물층(PdO)이 적층 형성된 구 조를 가지는 것을 특징으로 하는 전기화학적 마이그레이션이 억제되는 은 합금 접점을 제공한다.

그리고, 본 발명은, 전기 스위치 접점으로 사용될 수 있는 은 합금 접점을 제조하는 방법에 있어서,

은 합금으로 제조된 접점의 표면에 펄스 도금법을 이용하여 팔라듐 도금층을 형성하는 단계와;

이후 열처리를 진행하여 상기 접점의 표면에 상기 팔라듐 박막으로부터 팔라듐 산화물층을 형성하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 마이그레이션이 억제되는 은 합금 접점의 제조 방법을 제공한다.

여기서, 상기 팔라듐 도금층은 열처리 후 전기화학적 마이그레이션의 억제를 위한 팔라듐 산화물층의 유효 두께를 얻기 위하여 적어도 1㎛ 이상의 두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 열처리의 공정 조건으로서, 650 ~ 700℃의 온도로 5분간 열처리하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 은 합금 접점 구조를 나타낸 단면도이다.

본 발명은 자동차용 전기 스위치 접점에 사용되는 은 합금 접점 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 효과적이면서 경제적인 은의 전기화학적 마이그레이션 방지 기술에 관한 것이며, 기존 은 합금 접점의 표면에 팔라듐을 도포하여 전기전도성의 손실을 최소화하면서 은의 전기화학적 마이그레이션을 방지하는 것에 주안점이 있는 것이다.

우선, 도 1에 나타낸 바와 같이, 펄스 도금법을 사용하여 기존 은 합금 접점(1)의 표면에 팔라듐 박막(2)을 코팅한다.

그리고, 팔라듐 박막(2)이 코팅된 은 합금 접점을 열처리하는 바, 펄스 도금법에 의해 접점 표면에 형성된 팔라듐 박막(2), 즉 팔라듐 도금층은 이후 열처리 과정을 거치게 되면 은의 마이그레이션을 억제할 수 있는 산화물층(3)을 형성시키게 된다.

도 1을 참조하면, 팔라듐 도금층(2)이 형성된 은 합금 접점(1)을 열처리하게 되면 접점 표면에 팔라듐 산화물층(PdO)(3)이 형성됨을 볼 수 있는데, 이를 화학식으로 표현하면 다음과 같다.

Ag_mPd_n ₊₁ + 1/2O₂ → Ag_mPd_n + PdO

하기 표 1은 본 발명에서 적용되는 팔라듐 도금 공정과 열처리 공정의 조건을 나타낸 것으로, 은 합금 접점의 표면에 전기화학적 마이그레이션을 억제하기 위한 팔라듐 산화물층을 형성하는 공정 조건을 나타낸다.

도금 공정에서 기존에 알려져 있는 펄스 도금법을 이용하고, 팔라듐 도금층, 즉 팔라듐 박막을 형성하기 위하여 도금액 구성과 도금시간, 도금온도, 듀티 사이클(duty cycle)은 표 1에 나타낸 바와 같이 펄스 도금을 진행한다.

여기서, 만약 팔라듐 도금층이 너무 얇을 경우 마이그레이션 억제 효과가 미흡해지는 바, 열처리 후에 전기화학적 마이그레이션의 억제를 위한 팔라듐 산화물층의 유효 두께를 얻기 위하여 팔라듐 도금층은 적어도 1㎛ 이상의 두께를 가지도록 형성해야 하며, 또한 너무 두꺼워질 경우 열처리 후에 너무 두터운 산화물층을 형성하여 접점의 전도성을 저하시킬 우려가 있는 바, 두께의 적절한 조절이 필요하다.

또한 불균일한 도금층이 형성될 경우 부분적으로 전기화학적 마이그레이션이 집중될 가능성이 있으므로 도금 품질의 효율적 관리가 필요하다.

그리고, 열처리 공정에서는 은 합금 접점에 팔라듐 박막을 형성한 후 650 ~ 700℃의 온도로 5분간 열처리하게 된다.

이와 같이 펄스 도금법을 이용하여 은 합금 접점(1)의 표면에 팔라듐 박막(2)을 형성하고, 이후 소정 공정 조건으로 열처리를 진행하면 은 합금 접점의 표면에 전기화학적 마이그레이션을 효과적으로 억제시킬 수 있는 팔라듐 산화물층(3)이 형성된다.

결국, 본 발명의 은 합금 접점은 기존 접점의 표면에 팔라듐 산화물층이 추가 형성된 구조로 되어 있는 것으로, 이러한 본 발명에 따르면, 펄스 도금법을 이용해 팔라듐 도금층을 형성하고 이를 열처리하여 팔라듐 산화물층을 형성함으로써 전기화학적 마이그레이션을 효과적이면서 경제적으로 억제되는 은 합금 접점을 제공할 수 있게 된다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 팔라듐 산화물층의 유무에 따른 전류 밀도 변화를 측정한 것으로, 5V 전압을 인가하여 측정하였으며, 그 결과를 살펴보면 다음과 같다.

팔라듐 산화물층의 유무에 따라 도 2에 나타낸 바와 같이 전류 밀도의 큰 차이가 있음을 알 수 있는데, 팔라듐 산화물층이 없는 기존의 은 합금 접점(A)에서 전류 밀도가 급격히 증가하는 것은 그만큼 활발한 마이그레이션이 일어난다는 의미이다.

그리고, 본 발명에 따라 팔라듐 산화물층을 형성한 은 합금 접점(B)에서는 전류 밀도가 거의 증가하지 않음을 알 수 있었는 바, 이는 접점 표면에 팔라듐 산화물층을 형성할 경우 마이그레이션이 효과적으로 방지될 수 있음을 나타내는 것이다.

이와 같이 하여, 본 발명에 따르면, 자동차용 은 합금 접점 및 그 제조 과정에 있어서, 접점 표면에 펄스 도금법을 이용해 팔라듐 도금층을 형성한 후 소정의 열처리를 거쳐 팔라듐 산화물층을 형성하여 제조함으로써, 전기전도도의 손실을 최소화하면서 마이그레이션만 억제할 수 있기 때문에 아주 효과적이고 경제적인 마이그레이션 방지 은 합금 접점 구조를 제공할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 은 합금 접점 및 그 제조방법에 의하면, 접점 표면에 펄스 도금법을 이용해 팔라듐 도금층을 형성한 후 열처리를 거쳐 팔라듐 산화물층을 형성함으로써, 아주 효과적이고 경제적인 마이그레이션 방지 은 합금 접점을 제공할 수 있게 된다.

Claims

전기 스위치 접점으로 사용될 수 있는 은 합금 접점에 있어서,

은 합금으로 제조된 접점의 표면에 팔라듐 산화물층(PdO)이 적층 형성된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전기화학적 마이그레이션이 억제되는 은 합금 접점.
전기 스위치 접점으로 사용될 수 있는 은 합금 접점을 제조하는 방법에 있어서,

은 합금으로 제조된 접점의 표면에 펄스 도금법을 이용하여 팔라듐 도금층을 형성하는 단계와;

이후 열처리를 진행하여 상기 접점의 표면에 상기 팔라듐 박막으로부터 팔라듐 산화물층을 형성하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 마이그레이션이 억제되는 은 합금 접점의 제조 방법.
청구항 2에 있어서,

상기 팔라듐 도금층은 열처리 후 전기화학적 마이그레이션의 억제를 위한 팔 라듐 산화물층의 유효 두께를 얻기 위하여 적어도 1㎛ 이상의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 마이그레이션이 억제되는 은 합금 접점의 제조 방법.
청구항 2에 있어서,

상기 열처리의 공정 조건으로서, 650 ~ 700℃의 온도로 5분간 열처리하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 마이그레이션이 억제되는 은 합금 접점의 제조 방법.