TW200410453A - Contact terminal with doped coating - Google Patents

Description

200410453 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一電子接觸端點，其於塗料材料中具有摻 雜添加物，以改善功能表現和可靠性。 【先前技術】 塗上錫之以銅爲主要元素的合金一般係使用於電子接 觸端點中，由於低成本的緣故以及其具有可接受的可靠性 以使用於許多應用中。塗上錫的電子接觸也可以用於插座 類型（plug-m-type )之個別接觸，其具有有限數量的插入 和取出週期，例如，印刷電路板之接觸以及接腳插槽接觸。 塗上錫接觸端點之主要惡化機制係由於機械振動或熱 量導引運動所造成的磨損。磨損會造成接觸區域的連續氧 化，並且會導致可用導電區域的減少，以及接觸抵抗的增 加。當幾乎所有的接觸區域都被氧化物覆蓋時，將會導致 接觸阻抗的急速增加，實際上，會發生失敗。習知的是， 所增加的接觸負載會增加電子穩定性，並且延後發生失敗 的時間。然而，它會導致較爲昂貴的機械設計，並且要求 較大的插入力量。 【發明內容】 (發明之槪述） 本發明之目的在於改善塗上錫接觸端點之效能，藉由減 少先前技術相關磨損之負面效果。本發明之主要特徵係列 於所附隨的申請專利範圍。 根據本發明’電子接觸端點具有由金屬所製成的基底， 91/E0215/915955 5 200410453 其具有良好的傳導性，而此基底係利用一塗料層來包覆， 此塗料層包含至少一個摻雜添加物。利用具有摻雜添加物 之塗料材料，可以改善塗料層之電子穩定性。在本發明之 較佳具體例中，基底係由銅或以銅爲主要元素的合金所製 成’而塗料層係由錫所製成，而摻雜添加物係爲磷。磷的 量係位於0.05至2.0原子％ ( atomic % )之範圍，最好係位 於〇 . 1至0.2 5原子％之範圍。 【貫施方式】 (發明之詳細說明） 本發明之較佳具體例係爲，在錫中之有限量的磷之作用 具有三個步驟。這些步驟會大大地改善電子穩定性，並且 維持低接觸負載。以下所述爲這三個步驟： 1 ·磷會限制錫氧化物形成於兩個滑動表面之介面處，由 於磷的去氧化特質。 2 ·所形成的錫磷氧化物係較易碎的，並且較容易去除， 相較於純錫氧化物。因此，需要顯著較低的接觸負載，達 到一個沒有氧化物的接觸點。 3 ·最初形成於二個表面之間之錫氧化物具有導電性，由 於添加磷摻雜添加物之緣故。 在本發明之另一具體例中，摻雜添加物係爲締、鋅和鈷 群組中之至少兩個之組合。再者，在本發明之具體例中， 在接觸端點中之基底係由鋁或以鋁爲主要元素的合金所製 成。 本發明使用磷作爲在錫塗料中之摻雜添加物係在磨損 6 91/E0215/915955 200410453 測試之測δ式工作台（b e n c h )中進行測試。測試工作台包含 電子控制振動器以及測量系統。在進行磨損測試之前，所 有接觸會受到一長距離滑動，而除去最初的表層。在磨損 測g式期間’接觸會受到2安培（A )直流電流（D C )的電 流負載，以及受到具有2 0微米振幅的1 〇 〇 Η z頻率之機械 振動。5 Ν和1 0 Ν的正向負載係被應用。在接觸電壓通過 70 mV之後，會立即中斷測試。 除了純錫之外，十種不同於錫磷合金之物質係利用鎔鑄 桿來產生。在磨損測試之前，所有樣本係被轉向至新表面。 接觸電壓通常會慢慢地從低電位增加至當增加開始加速之 點，最後會快速上升而超過錫之軟化與熔化電壓，造成不 穩定的電子接觸。 爲了評估在磨損期間，磷對於電子穩定的效果，磨損測 試的結果會根據以下面向來進行評估： 1 )於5 N接觸負載下，達到1 〇 m V的接觸電壓下降的時 間。 2 )於1 0 N接觸負載下，1 5 0 0秒（1 5 0 · 0 0 〇個磨損週期）之後 的接觸電壓。 圖1說明於5N之正向負載下達到10mV之接觸電壓下 降之時間。根據圖1，相較於純錫樣本，具有〇. 1至2原子 %磷之錫大致要較多的增加時間來達到不穩定的狀態。 圖2說明於1 〇 N之正向負載下，相較於純錫，作爲〇. 4 原子％和1 · 6原子％磷之測試時間函數之接觸電壓下降。磷 摻雜的錫樣本和純錫的樣本之間的差異非常明顯。錫磷樣 91/E0215/915955 7 200410453 本之低而穩定的接觸抵抗係所達成的總體焊接接觸點之結 果。額外的實驗表明，對於純錫而言，其需要至少高三倍 的接觸負載（於目前測試條件下爲30 N)，以達到總體焊接 接觸點。 雖然本發明已參照較佳具體例及舉例性附圖敘述，惟其 應不被認爲其係限制性者。熟悉本技藝者在不離開本發明 之範圍內，當可對其形態及特殊具體例之內容作各種修 改、負略及變化。 【圖式簡單說明】 參照以下對較佳實施例的描述以及所附圖式，可最適當 地了解本發明及其目的與優點，其中： 圖1說明當利用正向負載5 N達到1 〇 m V的接觸電壓下 降時利用磷作爲添加物之磨損測試的結果；以及 圖2說明接觸電壓下降作爲時間函數時利用磷作爲添加 物之磨損測試之結果。 91/E0215/915955 8

Claims (1)

1. 200410453 抬、申請專利範圍 1.〜種接觸端點，用於電子用途，接觸 基底’其具有良好的傳導性，並且塗上金 在於塗料係摻雜有至少一個添加物，以改 定性。 2 ·如申請專利範圍第1項之接觸端點， 料是錫。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之接觸端 料*中磷摻雜添加物之量是介於0.0 5 - 2.0原 4 ·如申請專利範圍第1或2項之接觸端 米斗中磷摻雜添加物之量是介於0 . 1 - 0.2 5原 5 ·如申請專利範圍第1項之接觸端點， 加物係締、鋅和鈷群組中之至少兩個之組 6 .如上述申請專利範圍中任一項之接觸 該接觸端點中之基底係由以銅爲主要元素 7 ·如申請專利範圍第丨至5項中任一項 中’在該接觸端點中之基底係由以絕爲主 製成。 91/E0215/915955 端點包含一金屬 屬元素，其特徵 進塗料的電子穩 其中，該塗料材 點，其中，在塗 子％之間。 點，其中，在塗 子％之間。 其中，該摻雜添 合。 端點，其中，在 的合金所製成。 之接觸端點，其 要元素的合金所