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DE4317950A1 - Coated metal strip as a semi-finished product for electrical contact pieces and method for applying such contact pieces to a carrier - Google Patents

Coated metal strip as a semi-finished product for electrical contact pieces and method for applying such contact pieces to a carrier

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DE4317950A1
DE4317950A1 DE19934317950 DE4317950A DE4317950A1 DE 4317950 A1 DE4317950 A1 DE 4317950A1 DE 19934317950 DE19934317950 DE 19934317950 DE 4317950 A DE4317950 A DE 4317950A DE 4317950 A1 DE4317950 A1 DE 4317950A1
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Germany
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carrier
metal strip
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layer
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Guenther Dipl Ing Henning
Klaus-Dieter Heppner
Josef Dr Rer Nat Weiser
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Siemens AG
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Siemens AG
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Abstract

A metal strip for electrical contact pieces has a section consisting of a base (1) of brazing solder material and at least one contact layer (2, 3, 4) applied by an electroplating method to the base. Thus, a contact section is produced which can be welded directly to a contact carrier without the need for special welding aids. A contact piece which comprises such a strip is preferably welded on by means of a laser beam which is aimed from the reverse side through the contact carrier at the brazing solder base of the contact piece. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein beschichtetes Metallband als Halbzeug für elektrische Kontaktstücke mit einer drahtförmi­ gen oder bandförmigen Unterlage, auf welcher einseitig min­ destens eine Kontaktschicht aus Edelmetall oder einer Edel­ metallegierung galvanisch erzeugt ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufbringen derartiger Kontakt­ stücke auf einen Trager.The invention relates to a coated metal strip as Semi-finished product for electrical contact pieces with a wire-shaped gene or band-shaped pad on which min preferably a contact layer made of precious metal or a noble metal alloy is electroplated. In addition, the Invention a method for applying such contact pieces on a carrier.

Derartige Kontaktprofile sind beispielsweise in dem Aufsatz "Anwendung von Mikroprofilen für elektrische Kontakte" von G. Weik und G. Taubitz in Elektro-Anzeiger 38. Jg., Nr. 10 vom 07.10.1985, Seiten 20 bis 29, beschrieben. Je nach Ver­ wendung der Kontakte werden dabei unterschiedliche Kontakt­ schichten und Kontaktschichtkombinationen vorgeschlagen, für die dort neben der galvanischen Erzeugung auch andere Ver­ fahren, wie beispielsweise die Walzplattierung, vorgeschla­ gen werden. Als Materialien für die unedle Profilunterlage werden dort verschiedene gut schweißbare Kupferlegierungen genannt. Um das Aufschweißen auf ein Trägerband zu erleich­ tern, wird außerdem vorgeschlagen, die Unterseite der Unter­ lage mit Schweißwarzen zu versehen und/oder zusätzlich eine dünne Nickel- oder CuNi-Schicht als Schweißhilfe vorzusehen.Such contact profiles are, for example, in the attachment "Application of micro profiles for electrical contacts" by G. Weik and G. Taubitz in Elektro-Anzeiger 38th year, No. 10 from 07.10.1985, pages 20 to 29. Depending on the ver The contact turns into different contacts layers and contact layer combinations suggested for which there besides the galvanic generation also other ver drive, such as roll cladding, suggested be. As materials for the base profile underlay there are various easily weldable copper alloys called. To facilitate welding onto a carrier tape tern, it is also suggested the bottom of the sub able to be provided with welding nipples and / or an additional one provide a thin layer of nickel or CuNi as a welding aid.

Aus der DE-C2-34 17 762 ist unter anderem ein Kontaktprofil zum Aufschweißen auf ein Trägerband bekannt, wobei das bei­ spielsweise aus Wolfram oder Molybdän bestehende Kontakt werkstoff-Band auf der aufzuschweißenden Seite eine dünne Lötschicht aufweist. Tragender Teil des Profils ist dort al­ lerdings der harte und spröde Kontaktwerkstoff selbst.DE-C2-34 17 762 includes a contact profile known for welding onto a carrier tape, which at  for example, contact made of tungsten or molybdenum material band on the side to be welded a thin Has solder layer. The supporting part of the profile is al but the hard and brittle contact material itself.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kontaktprofil in Form eines Metallbandes anzugeben, bei dem neben den er­ forderlichen Kontaktschichten zur Erzeugung der Profilstabi­ lität und zur Gewährleistung einer guten Schweißbarkeit mög­ lichst wenig Materialien verwendet werden, wobei die Her­ stellung des Profils auf möglichst einfache Weise erfolgen soll. Zugleich soll die Weiterverarbeitung, also das Auf­ schweißen derartiger Kontaktstücke möglichst einfach und zu­ verlässig möglich sein.The object of the present invention is a contact profile in the form of a metal tape, in addition to which he required contact layers to generate the profile stabilization quality and to ensure good weldability Lich few materials are used, the Her position of the profile in the simplest possible way should. At the same time, the further processing, i.e. the opening welding such contact pieces as simply and as possible be reliably possible.

Erfindungsgemäß wird dies durch ein Kontaktprofil in Form eines beschichteten Metallbandes erreicht, bei dem die Un­ terlage aus einem Hartlot-Material besteht. Dabei können üb­ liche Hartlote verwendet werden, wie z. B. Silber-Phosphor- Hartlot (Ag15P) oder eine Silber-Kupfer-Legierung (AgCu28). Dieser Hartlot-Draht als Unterlage wird im Durchlaufverfah­ ren galvanotechnisch mit geeigneten Kontaktschichten verse­ hen.According to the invention, this is in the form of a contact profile of a coated metal strip, in which the Un is made of a hard solder material. Thereby can Liche brazing alloys are used, such as. B. silver phosphorus Braze (Ag15P) or a silver-copper alloy (AgCu28). This brazing wire as a base is processed continuously Ren galvanically with suitable contact layers hen.

Durch die Verwendung des Hartlotes als Unterlage für das Kontaktprofil entfällt die sonst übliche Unterlage aus einer Kupferlegierung, die durch zusätzliche Maßnahmen, wie Schweißwarzen oder eine zusätzliche dünne Lötschicht, erst schweißfähig gemacht werden mußte. Die aus Hartlot beste­ hende Unterlage kann selbst auch ohne Anformung besonderer Schweißwarzen mit dem Kontaktträger auf einfache Weise ver­ schweißt werden. By using the braze as a base for the Contact profile eliminates the usual document from a Copper alloy by additional measures, such as Sweat warts or an additional thin solder layer, first had to be made weldable. The best made of braze The underlay can be special even without molding Ver warts with the contact carrier in a simple manner be welded.  

Die eigentlichen Kontaktschichten werden je nach Anwendungs­ fall von geeigneten Edelmetallen bzw. Legierungen gebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform wird dabei auf der Un­ terlage eine erste Kontaktschicht aus einer Palladium-Legie­ rung mit einer Dicke von 20 bis 50 µm und darüber eine zwei­ te Kontaktschicht aus einer Gold-Legierung mit einer Dicke bis zu 5 µm vorgesehen. Als dritte Schicht kann dann in be­ kannter Weise eine Schutzschicht aus Rhodium aufgebracht werden, die in der Regel weniger als 1 µm dick ist. Wesent­ lich ist dabei, daß auch dickere Kontaktschichten, wie etwa Palladium-Legierungen mit einer Dicke bis zu 50 µm, durch Galvanotechnik (Jet-Plating) erzeugt werden, was bisher je­ denfalls für derart dicke Schichten nicht üblich ist. Gegen­ über dem Walzplattieren erhält man dabei folgende Vorteile:The actual contact layers will vary depending on the application case of suitable precious metals or alloys. In a preferred embodiment, the Un a first contact layer made of a palladium alloy tion with a thickness of 20 to 50 µm and above a two Contact layer made of a gold alloy with a thickness down to 5 µm. The third layer can then be in known a protective layer of rhodium applied which is usually less than 1 µm thick. Essential Lich is that thicker contact layers, such as Palladium alloys with a thickness of up to 50 µm Electroplating (jet plating) can be generated, which has ever been the case is not usual for such thick layers. Against The advantages of roll cladding are as follows:

  • - Die Schichtdicken sind bis unter 1 µm sehr exakt steuer­ bar;- The layer thicknesses are very precisely controllable down to less than 1 µm bar;
  • - die Oberflächenhärte kann gut eingestellt werden, was wichtig ist gegen Kaltschweißen;- The surface hardness can be adjusted well is important against cold welding;
  • - es sind keine nachträglichen Temperaturbehandlungen er­ forderlich, welche mit der Gefahr einer Härtereduktion verbunden sind;- There are no subsequent temperature treatments required, which with the risk of a reduction in hardness are connected;
  • - es können Sandwichaufbauten von Kontaktprofilen mit ver­ schiedensten, auch harten Legierungsschichten oder Ele­ menten wie Rhodium und Ruthenium, erzeugt werden;- It can sandwich structures of contact profiles with ver various, even hard alloy layers or ele elements such as rhodium and ruthenium can be produced;
  • - man erzielt eine hohe Oberflächensauberkeit, die nicht durch drastische mechanische Bearbeitung gefährdet wird;- You get a high surface cleanliness that does not endangered by drastic mechanical processing;
  • - Waschvorgänge sind nicht erforderlich;- Washing processes are not necessary;
  • - die anwendbare spezielle Galvanotechnik kommt mit gerin­ gen, gesteuerten Mengen von Chemikalien aus und ist da­ mit umweltfreundlich.- The applicable special electroplating technology comes with gerin controlled, controlled quantities of chemicals and is there with environmentally friendly.

Ein bevorzugtes Verfahren zum Aufbringen von Kontaktstücken mit einem erfindungsgemäßen Schichtaufbau auf einem Kontakt­ träger umfaßt die folgenden Schritte:A preferred method of applying contact pieces with a layer structure according to the invention on a contact Carrier comprises the following steps:

  • - Das Kontaktstück wird auf die Vorderseite des Kontakt­ trägers aufgelegt und angedrückt und- The contact piece is on the front of the contact supported and pressed on and
  • - über eine gezielte Wärmeeinwirkung von der Rückseite des Kontaktträgers wird die aus Hartlot bestehende Unterlage punktförmig aufgeschweißt.- via targeted heat from the back of the The contact carrier is the hard solder pad spot welded.

Dabei kann je nach den Umständen das Kontaktstück vor oder nach dem Aufschweißen von dem Profilband bzw. -draht abge­ trennt werden. Zur Wärmeerzeugung wird vorzugsweise ein La­ serstrahl verwendet, der von der Rückseite durch den Kon­ taktträger hindurch die Schweißung bewerkstelligt. Dieses Verfahren ist somit berührungslos für die Kontaktstelle, so daß eine Verunreinigung der Kontaktoberflächen durch eine Kupferelektrode nicht zu befürchten ist. Ein beim Aufschwei­ ßen benutzter Niederhalter kann dabei so gestaltet werden, daß er das Kontaktstück nur in Randbereichen berührt; über­ dies kann er mit Edelmetall, beispielsweise Rhodium, be­ schichtet sein, so daß jedenfalls eine Verunreinigung der Kontaktoberfläche mit Kupfer ausscheidet.Depending on the circumstances, the contact piece in front of or abge after welding from the profile tape or wire be separated. A La is preferably used to generate heat serstrahl used from the back through the Kon the carrier carries out the welding. This The method is therefore contactless for the contact point, so that contamination of the contact surfaces by a Copper electrode is not to be feared. A while welding The hold-down device used can be designed that he only touches the contact piece in peripheral areas; about he can be with precious metal, such as rhodium be stratified so that in any case contamination of the Contact surface with copper is eliminated.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen an­ hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention is based on exemplary embodiments hand of the drawing explained in more detail. It shows

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß gestal­ tetes Kontaktprofil, Fig. 1 shows a cross section through an inventively decor with dark tetes contact profile,

Fig. 2 eine schematisierte Anordnung zum Aufschweißen eines Kontaktstücks auf einen Träger und Fig. 2 is a schematic arrangement for welding a contact piece to a carrier and

Fig. 3 eine Anordnung wie in Fig. 2, jedoch mit einem leicht abgewandelten Kontaktträger. Fig. 3 shows an arrangement as in Fig. 2, but with a slightly modified contact carrier.

Das in Fig. 1 im Schnitt dargestellte Kontaktprofil besitzt eine Unterlage 1, welche aus Hartlot, beispielsweise Ag15P- Silphos, besteht und deren Dicke etwa in der Größenordnung von 50 µm liegen kann. Auf diesen Draht bzw. auf dieses Band 1 wird galvanotechnisch eine verschleißfeste erste Kontakt­ schicht 2 aufgebracht, die beispielsweise aus Palladium- Nickel oder Palladium-Silber oder auch aus einer übereinan­ derliegenden Aufteilung dieser beiden Legierungen bestehen kann. Diese galvanisch aufgebrachte Schicht besitzt bei­ spielsweise eine Dicke von mehr als 20 µm bis zu etwa 50 µm.The contact profile shown in section in FIG. 1 has a base 1 , which consists of hard solder, for example Ag15P-Silphos, and the thickness of which may be of the order of 50 μm. On this wire or on this band 1 , a wear-resistant first contact layer 2 is applied by electroplating, which can consist, for example, of palladium-nickel or palladium-silver or also of an overlapping distribution of these two alloys. This galvanically applied layer has, for example, a thickness of more than 20 µm up to about 50 µm.

Darüber liegt eine zweite Kontaktschicht 3, die für Schalt­ anwendungen mit geringem Kontaktverschleiß gedacht ist und vorzugsweise aus AuAg8 (eventuell mit Sn-Dotierung), AuPd oder AuNi besteht. Als dritte Schicht 4 kann zum Schutz ge­ gen Kaltschweißen eine Rhodium- oder Ruthenium-Schicht von weniger als 1 µm Dicke aufgebracht werden.Above this is a second contact layer 3 , which is intended for switching applications with low contact wear and preferably consists of AuAg8 (possibly with Sn doping), AuPd or AuNi. As a third layer 4 , a rhodium or ruthenium layer of less than 1 μm thickness can be applied to protect against cold welding.

In Fig. 2 ist schematisch das Aufschweißen eines Kontakt­ stücks mit einem Profil gemäß Fig. 1 auf einem Träger 5 ge­ zeigt. Dabei wird der Kontaktträger, der eine Kontaktfeder oder eine Kontaktplatine sein kann, in einer Aufnahme 6 mit ihren Randbereichen gehalten. Eine Ausnehmung 7 der Aufnahme gewährleistet, daß der Mittelbereich des Kontaktträgers 5 von der Unterseite her zugänglich bleibt. Ein von einem Pro­ filband gemäß Fig. 1 abgetrenntes oder später abzutrennen­ des Kontaktstück 10 wird mit seiner Unterlage 1 auf die Oberseite des Kontaktträgers 5 aufgelegt und mit einem Nie­ derhalter 8 in Richtung des Pfeiles 9 angedrückt. Das An­ drücken des Niederhalters 8 ist dabei mit einer kalottenför­ migen Ausnehmung 14 derart versehen, daß nur die Randberei­ che 11 die Kontaktoberfläche der Kontaktschicht 3 bzw. 4 be­ rühren. Der Niederhalter ist im Bereich der Ausnehmung 14 außerdem mit Rhodium beschichtet.In Fig. 2 is schematically the welding of a contact piece with a profile according to FIG. 1 on a carrier 5 shows ge. The contact carrier, which can be a contact spring or a contact board, is held in a receptacle 6 with its edge regions. A recess 7 of the receptacle ensures that the central region of the contact carrier 5 remains accessible from the underside. A of a per filband of FIG. 1 or separated later separate the contact piece 10 is placed with its base 1 on the upper side of the contact support 5 and pressed with a Nie derhalter 8 in the direction of the arrow 9. The press on the hold-down 8 is provided with a kalottenför shaped recess 14 such that only the peripheral areas 11 touch the contact surface of the contact layer 3 or 4 be. The hold-down device is also coated with rhodium in the area of the recess 14 .

Mit einem schematisch angedeuteten Laserstrahl 12, der von der Unterseite her den Kontaktträger 5 durchdringt, wird nun ein kleiner Bereich der aus Hartlot bestehenden Unterlage 1 aufgeschmolzen und mit dem Kontaktträger 5 verschweißt. Die dabei entstehende Schmelzzone 13 ist gestrichelt angedeutet.With a schematically indicated laser beam 12 which penetrates the contact carrier 5 from the underside, a small area of the base 1 made of hard solder is melted and welded to the contact carrier 5 . The resulting melting zone 13 is indicated by dashed lines.

Bei Kontaktträgern in Form von dickeren Platinen sollte an der Stelle der Schmelzzone 13 ein Loch in der Platine das Schweißen erleichtern. Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Die Platine 15 besitzt hier im Mittelbereich ein Loch 16, durch die der Laserstrahl 12 unmittelbar auf die Unterlage 1 des Kontaktstücks trifft. Dieses Schweißen durch ein Loch im Träger ist an sich bereits aus der EP-A-0 118 859 bekannt.In the case of contact carriers in the form of thicker boards, a hole in the board should facilitate welding at the location of the melting zone 13 . This is shown in FIG. 3. The circuit board 15 has a hole 16 in the central region through which the laser beam 12 strikes the base 1 of the contact piece. This welding through a hole in the carrier is known per se from EP-A-0 118 859.

Claims (8)

1. Beschichtetes Metallband als Halbzeug für elektrische Kontaktstücke mit einer drahtförmigen oder bandförmigen Un­ terlage (1), auf welcher einseitig mindestens eine Kontakt­ schicht (2, 3, 4) aus Edelmetall oder einer Edelmetall-Le­ gierung galvanisch erzeugt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage (1) aus einem Hartlot-Material besteht.1. Coated metal strip as a semifinished product for electrical contact pieces with a wire-shaped or band-shaped Un underlay ( 1 ), on which on one side at least one contact layer ( 2 , 3 , 4 ) made of precious metal or a precious metal alloy is electroplated, characterized in that the pad ( 1 ) consists of a brazing material. 2. Metallband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterlage (1) eine erste Kontaktschicht (2) aus ei­ ner Palladium-Legierung und darüber eine zweite Kontakt­ schicht (3) aus einer Gold-Legierung vorgesehen sind.2. Metal strip according to claim 1, characterized in that on the base ( 1 ) a first contact layer ( 2 ) made of egg ner palladium alloy and above it a second contact layer ( 3 ) made of a gold alloy are provided. 3. Metallband nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kontaktschicht (2) eine Dicke zwischen 20 und 50 µm und die zweite Kontaktschicht eine Dicke von 1 bis 5 µm besitzen.3. Metal strip according to claim 2, characterized in that the first contact layer ( 2 ) has a thickness between 20 and 50 µm and the second contact layer has a thickness of 1 to 5 µm. 4. Metallband nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf der zweiten Kontaktschicht (3) eine Schutzschicht aus Rhodium mit einer Dicke von weniger als 1 µm liegt.4. Metal strip according to one of claims 1 to 3, characterized in that on the second contact layer ( 3 ) is a protective layer of rhodium with a thickness of less than 1 micron. 5. Metallband nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Kontaktschicht (2) aus Palla­ dium-Nickel oder Palladium-Silber oder aus zwei Teilschich­ ten dieser Legierungen gebildet ist.5. Metal strip according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first contact layer ( 2 ) is formed from palladium-nickel or palladium-silver or from two partial layers of these alloys. 6. Verfahren zum Aufbringen von Kontaktstücken mit einer Be­ schichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 auf einem Kon­ taktträger, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
  • - das Kontaktstück (10) wird mit ihrer Unterlage (1) auf die Vorderseite des Kontaktträgers (5; 15) aufgelegt und angedrückt;
  • - über eine gezielte Wärmeeinwirkung (12) von der Rück­ seite des Kontaktträgers (5; 15) wird die aus Hartlot bestehende Unterlage (1) punktförmig aufgeschweißt.
6. A method for applying contact pieces with a coating according to one of claims 1 to 5 on a contact carrier, characterized by the following steps:
  • - The contact piece ( 10 ) is placed with its base ( 1 ) on the front of the contact carrier ( 5 ; 15 ) and pressed;
  • - About a targeted heat ( 12 ) from the rear side of the contact carrier ( 5 ; 15 ), the base ( 1 ) consisting of hard solder is welded in a spot .
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schweiß-Energiestrahl durch ein im Kontaktträger (15) vorgesehenes Loch (16) direkt auf die Unterlage (1) des Kon­ taktstückes gerichtet wird.7. The method according to claim 6, characterized in that a welding energy beam through a in the contact carrier ( 15 ) provided hole ( 16 ) is directed directly onto the base ( 1 ) of the contact piece. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktstück (10) beim Schweißen mit einem Nieder­ halter (8) auf den Kontaktträger (5; 15) gedrückt wird, der im wesentlichen nur einen Randbereich des Kontaktstücks be­ rührt.8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the contact piece ( 10 ) is pressed during welding with a hold-down ( 8 ) on the contact carrier ( 5 ; 15 ), which essentially only touches an edge region of the contact piece.
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