電接觸部件的制作方法
【專(zhuān)利摘要】電接觸部件包括：接觸點(diǎn)部，配置為通過(guò)接觸提供電連接；以及安裝部，配置為通過(guò)焊料接合提供外部電連接。在接觸點(diǎn)部的表面上選擇性地形成包含碳納米管或碳黑的鍍層。在安裝部上形成具有比包含碳納米管或炭黑的鍍層高的焊料浸潤(rùn)性的鍍層。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電接觸部件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電接觸部件，用作諸如繼電器(例如，電動(dòng)車(chē)的功率繼電器)、開(kāi)關(guān)、連接器或斷路器之類(lèi)的電子部件的接觸點(diǎn)部件(接觸點(diǎn)材料)。
【背景技術(shù)】
[0002]迄今為止，已經(jīng)提出了例如在日本專(zhuān)利公開(kāi)N0.4032116中描述的電子部件。該電子部件具有配線圖案。
[0003]在電接觸部件中，具有優(yōu)秀導(dǎo)電性的諸如Au、Ag、Pt、Rh、Ru、Ir或Pd等制成的昂貴的貴金屬層通常形成于接觸點(diǎn)部的最外表面上，以便確保接觸可靠性和可安裝性。因?yàn)锳u或Ag是軟材料，所以Au或Ag常用作合金或復(fù)合材料，例如Au-Co、Au-N1、Ag_W、Ag-WC,Ag-Cu、Ag-Mo、Ag-CdO、Ag-Au、Ag-SnO、Ag-Pd、Ag-Ni 或 Ag-ZnO,以便增加其硬度。Au 或 Ag通常也在貴金屬鍍之后經(jīng)歷密封處理以便確?？刮g性。
[0004]然而，因?yàn)橘F金屬是昂貴的，所以當(dāng)大量使用貴金屬時(shí)，不利地增加了電接觸部件的成本。因?yàn)榛亓髦笤诮佑|點(diǎn)部的表面上形成易于阻止電連接的氧化物，所以增加了低接觸壓力區(qū)域(當(dāng)在接觸點(diǎn)部的表面上形成基于金合金的鍍層時(shí)，9.8X 10_3N(lgf)以下的接觸能力)的接觸電阻，不利地引起了低接觸可靠性。于是，考慮精細(xì)地管理鍍層的共析量，使得不會(huì)劣化接觸可靠性。然而，這不利地引起了復(fù)雜的工藝管理。另外，當(dāng)執(zhí)行密封處理時(shí)，絕緣油狀成分用作潤(rùn)滑成分，不利地劣化了接觸可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]于是，本發(fā)明的目的是提供一種具有優(yōu)秀接觸可靠性和可安裝性的電接觸部件。
[0006]本發(fā)明的電接觸部件包括:接觸點(diǎn)部，配置為通過(guò)接觸提供電連接；以及安裝部，配置為通過(guò)焊料接合提供外部電連接。在接觸點(diǎn)部的表面或者接觸點(diǎn)部通過(guò)滑動(dòng)磨損以及打開(kāi)/關(guān)閉等而露出的表面上選擇性地形成含碳納米管(下文中，CNT)或碳黑(下文中，CB)的鍍層。在安裝部上形成具有比含CNT或CB的鍍層高的焊料浸潤(rùn)性的鍍層。這種構(gòu)造提供了一種具有優(yōu)秀接觸可靠性和可安裝性的電接觸部件。
[0007]在這種構(gòu)造中，優(yōu)選地CNT或CB從含CNT或CB的鍍層的表面突出。
[0008]在這種構(gòu)造中，優(yōu)選地通過(guò)電解鍍或者非電解鍍形成含CNT或CB的鍍層。
[0009]在這種構(gòu)造中，優(yōu)選地CNT包括多壁CNT (下文中，MWCNT)。
[0010]在這種構(gòu)造中，優(yōu)選地含CNT的鍍層包含基于總量的0.02至2.0 (質(zhì)量)%的CNT。
[0011]在這種構(gòu)造中，優(yōu)選地含CB的鍍層包含基于總量的0.02至2.0(質(zhì)量)％的CB。
[0012]在這種構(gòu)造中，優(yōu)選地含CNT或CB的鍍層是非晶鍍層，并且CNT或CB從非晶鍍層的表面露出。
[0013]在這種構(gòu)造中，優(yōu)選地非晶鍍層是N1-P合金鍍膜。
[0014]本發(fā)明的電接觸部件具有其上形成有非晶鍍層的表面。非晶鍍層包含從非晶鍍層的表面露出的納米碳材料。這種構(gòu)造具有優(yōu)秀的接觸可靠性和抗蝕性。此外，可以廉價(jià)地制造這種構(gòu)造。
[0015]在這種構(gòu)造中，優(yōu)選地電接觸部件包含:接觸點(diǎn)部，配置為通過(guò)接觸提供電連接；以及安裝部，配置為通過(guò)焊料接合提供電連接；接觸點(diǎn)部具有其上形成有非晶鍍層的表面；以及安裝部上形成有鍍層，所述鍍層具有比非晶鍍層高的焊料浸潤(rùn)性。
[0016]在這種構(gòu)造中，優(yōu)選地納米碳材料包括MWCNT。
[0017]在這種構(gòu)造中，優(yōu)選地納米碳材料包括CB。
[0018]在這種構(gòu)造中，優(yōu)選地非晶鍍層包含基于總量的0.02至2.0 (質(zhì)量的納米碳材料。
[0019]在這種構(gòu)造中，優(yōu)選地通過(guò)電解鍍或非電解鍍形成非晶鍍層。
[0020]在這種構(gòu)造中，優(yōu)選地非晶鍍層是N1-P合金鍍膜。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021 ] 將進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。為了更好地理解本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合附圖給出以下詳細(xì)描述:
[0022]圖1A是本發(fā)明第一實(shí)施方式的電接觸部件的示意性側(cè)視圖；
[0023]圖1B是本發(fā)明第一實(shí)施方式的電接觸部件的部分截面圖；
[0024]圖1C是本發(fā)明第一實(shí)施方式的電接觸部件的部分截面圖；
[0025]圖2A是示出了本發(fā)明第一實(shí)施方式的電接觸部件的頂蓋示例的透視圖；
[0026]圖2B是示出了本發(fā)明第一實(shí)施方式的電接觸部件的插座示例的透視圖；
[0027]圖3是示出了本發(fā)明第一實(shí)施方式的用于形成CNT鍍層的方法示例的示意圖；
[0028]圖4是示出了本發(fā)明第一實(shí)施方式的用于形成CNT鍍層的方法的另一示例的示意圖；
[0029]圖5是示出了本發(fā)明第一實(shí)施方式的用于形成CNT鍍層的方法的再一示例的示意圖；
[0030]圖6A是示出了本發(fā)明第一實(shí)施方式的用于形成CNT鍍層的方法的又一示例的示意圖；
[0031]圖6B是示出了本發(fā)明第一實(shí)施方式的用于形成CNT鍍層的方法的還一示例的示意圖；
[0032]圖7A示出了在本發(fā)明第一實(shí)施方式的實(shí)施例1中產(chǎn)生的CNT復(fù)合鍍膜的表面SEM照片(xlOOO倍)；
[0033]圖7B示出了在本發(fā)明第一實(shí)施方式的實(shí)施例1中產(chǎn)生的CNT符合鍍膜的表面SEM照片(x5000倍)；
[0034]圖8是示出了本發(fā)明第一實(shí)施方式中用于評(píng)估接觸可靠性和可安裝性的回流溫度分布的曲線；
[0035]圖9是示出了本發(fā)明第一實(shí)施方式中評(píng)估接觸可靠性的曲線；
[0036]圖10是示出了本發(fā)明第一實(shí)施方式的電接觸部件的另一示例的部分截面圖；
[0037]圖11是在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的實(shí)施例3中形成的CB鍍層的表面SEM照片；
[0038]圖12A是本發(fā)明第二實(shí)施方式的電接觸部件的部分截面圖；
[0039]圖12B是本發(fā)明第二實(shí)施方式的 電接觸部件的部分截面圖；[0040]圖13A是本發(fā)明第二實(shí)施方式的用于形成含納米碳材料的非晶鍍層的方法的另一示例的示意圖；
[0041]圖13B是本發(fā)明第二實(shí)施方式的用于形成含納米碳材料的非晶鍍層的方法的又一示例的示意圖；
[0042]圖14A是本發(fā)明第二實(shí)施方式的實(shí)施例4的接觸點(diǎn)部的表面SEM照片(x5000倍)；
[0043]圖14B是本發(fā)明第二實(shí)施方式的實(shí)施例5的接觸點(diǎn)部的表面SEM照片(xlOOOO倍)；
[0044]圖15是示出了本發(fā)明第二實(shí)施方式的實(shí)施例例中用于評(píng)估接觸可靠性的回流溫度分布的曲線；
[0045]圖16是示出了本發(fā)明第二實(shí)施方式的實(shí)施例中接觸可靠性的評(píng)估的曲線；
[0046]圖17是示出了本發(fā)明第二實(shí)施方式的實(shí)施例中抗蝕性的評(píng)估的照片；以及
[0047]圖18是示出了本發(fā)明第二實(shí)施方式的安裝部的示例的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048](第一實(shí)施方式)
[0049]下文中將描述本發(fā)明的第一實(shí)施方式。
[0050]電接觸部件A用作連接器的端子部、諸如開(kāi)關(guān)或繼電器之類(lèi)的移動(dòng)接觸點(diǎn)和固定接觸點(diǎn)等等。具體地，電接觸部件A適用于低接觸壓力區(qū)域。
[0051]使用電接觸部件A的連接器的示例包括具有圖2A所示的頂蓋(header)H和圖2B所示的插座(socket) S的連接器。頂蓋H包括頂蓋本體30和多個(gè)頂蓋接觸40。頂蓋本體30由諸如合成樹(shù)脂之類(lèi)的絕緣材料制成。頂蓋接觸40由導(dǎo)電材料制成。例如，頂蓋接觸40根據(jù)嵌件成型(insert molding)由頂蓋本體30保持。插座S包括插座本體50和多個(gè)插座接觸60。插座本體50由諸如合成樹(shù)脂之類(lèi)的絕緣材料制成，并且配置有連接凹部20。插座接觸60由具有導(dǎo)電性和彈性的材料制成。插座接觸60由插座本體50保持，使得當(dāng)將頂蓋H插入到連接凹部20中時(shí)，在連接凹部20內(nèi)側(cè)插座接觸60按照與頂蓋接觸40——對(duì)應(yīng)的關(guān)系與頂蓋接觸40相接觸并導(dǎo)通。本發(fā)明的電接觸部件A可以用作頂蓋接觸40和插座接觸60。
[0052]如圖1A所示，頂蓋接觸40包括第一接觸部41、第二接觸部42和端子部43。第一接觸部41從頂蓋本體30的左右外側(cè)表面露出，并且與插座接觸60的第一接觸部64接觸。第二接觸部42與第一接觸部41 一起形成為夾著內(nèi)凹部19的左右邊緣的U形。第二接觸部42朝著內(nèi)凹部19的內(nèi)側(cè)露出，并且與插座接觸60的第二接觸部66接觸。端子部43從第二接觸部42的上端沿橫向向外延伸，并且穿過(guò)內(nèi)凹部19的底面。端子部43沿頂蓋本體30的上端面(圖2A中的下端面)橫向突出，并且用于進(jìn)行安裝。
[0053]插座接觸60包括端子部61、被保持部62、第一連接部63、第一接觸部64、第二連接部65和第二接觸部66。端子部61從插座本體50突出使得端子部的厚度方向沿豎直方向，并且用于進(jìn)行安裝。被保持部62與端子部61的左右端部中向內(nèi)的端部相連，并且向上延伸。被保持部62由插座本體50保持。第一連接部63具有與被保持部62的上端相連的一端，并且沿左右方向中遠(yuǎn)離端子部61的方向延伸。第一接觸部64具有與第一連接部63的另一端相連的一端，并且向下延伸。第一接觸部64與頂蓋接觸40相接觸。第二連接部65具有與第一接觸部64的下端相連的一端,并且沿左右方向中遠(yuǎn)離保持部62的方向延伸。第二接觸部66具有與第二連接部65的另一端相連的下端，并且沿從連接凹部20取出頂蓋H的方向延伸。第二接觸部66將頂蓋接觸40彈性地夾在第一接觸部64和第二接觸部66之間。
[0054]頂蓋接觸40的第一接觸部41和第二接觸部42以及插座接觸60的第一接觸部64和第二接觸部66與諸如電路或其他電接觸部件之類(lèi)的導(dǎo)電件相接觸，并且形成為通過(guò)接觸提供電連接的接觸點(diǎn)部I。頂蓋接觸40的端子部43和插座接觸60的端子部61形成為安裝部2，所述安裝部2用于通過(guò)焊料接合提供與諸如電路之類(lèi)的外部(其他部件)的導(dǎo)電件的電連接。
[0055]通過(guò)在電接觸部件A的基底材料3的表面上提供含碳納米管(下文中，CNT)的鍍層(下文中稱(chēng)作“CNT鍍層”)4來(lái)形成接觸點(diǎn)部I。通過(guò)在基底材料3的表面上提供具有比CNT鍍層4高的焊料浸潤(rùn)性的鍍層(下文中稱(chēng)作“焊料接合鍍層”)5來(lái)形成安裝部2。在圖1A中，通過(guò)交叉陰影線示出了接觸點(diǎn)部1，并且通過(guò)對(duì)角線圖案示出了安裝部2。
[0056]根據(jù)電接觸部件A的預(yù)期用途將基底材料3成型為所需形狀?；撞牧?可以由用于電接觸部件的已知金屬材料制成，例如銅或銅合金。銅合金的示例包括Cu-T1、Cu-T1-Fe、Cu-Be、Cu-Sn-P 系、Cu-Zn 系、Cu-N1-Zn 系、Cu-N1-Si 系和 Cu-Fe-P 系合金。
[0057]如圖1B所示，通過(guò)附著到基底材料3表面的金屬鍍膜4a以及在金屬鍍膜4a中散布并結(jié)合的CNT4b的復(fù)合鍍層形成了 CNT鍍層4。
[0058]可以考慮金屬鍍膜4a與基底材料3的附著性、保持CNT4b的性能以及金屬鍍膜4a的硬度，來(lái)確定金屬鍍膜4a的材料和厚度等。例如，金屬鍍膜4a可以由諸如Cu或Ni之類(lèi)的材料形成。Ni鍍膜是優(yōu)選的。這是因?yàn)镹i鍍膜是具有優(yōu)秀抗蝕性、耐磨性和耐化學(xué)性的金屬膜，具有良好的可加工性 ，并且提供相對(duì)低的處理成本。金屬鍍膜4a優(yōu)選地具有0.1至10 μ m的厚度,更優(yōu)選地I至5 μ m。
[0059]CNT4b是碳材料，其在化學(xué)上穩(wěn)定并且具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性、滑動(dòng)性和機(jī)械強(qiáng)度。具有10至200nm直徑和I至20 μ m長(zhǎng)度的CNT用作CNT4b。CNT4b的示例包括通過(guò)筒狀滾動(dòng)作為一層的石墨片獲得的單壁CNT以及通過(guò)滾動(dòng)作為多層的兩個(gè)或更多石墨片獲得的多壁CNT。多壁CNT具有比單壁CNT更加優(yōu)秀的大規(guī)模生產(chǎn)率，并且可以相對(duì)廉價(jià)地獲得。因此，多壁CNT可以減小成本，是優(yōu)選的。
[0060]在CNT鍍層4中，優(yōu)選地，將CNT4b形成為從金屬鍍膜4a的表面突出。也就是說(shuō)，如圖1B所示，金屬鍍膜4a中包含的一些CNT4b或者所有CNT4b部分地突出到金屬鍍膜4a表面的外部。當(dāng)金屬氧化膜形成于金屬鍍膜4a的表面上時(shí),優(yōu)選地，CNT4b與位于金屬鍍膜4a的表面上形成的金屬氧化膜4c內(nèi)部(深部)的非氧化部分接觸。從而，CNT4b穿過(guò)在焊料回流工藝等中在金屬鍍膜4a的表面上形成的金屬氧化膜4c，并且存在于CNT鍍層4的表面上。因此，其他導(dǎo)電件通過(guò)導(dǎo)電性比低導(dǎo)電性金屬氧化膜4c高的CNT4b，與位于金屬鍍膜4a內(nèi)部(深部)的金屬直接電連接。結(jié)果，獲得了穩(wěn)定的低接觸電阻。認(rèn)為由于在CNT鍍層4的表面上存在CNT4b而不太可能發(fā)生金屬鍍膜4a和其他金屬導(dǎo)電件的粘附和磨損現(xiàn)象，可以改進(jìn)抗粘性。
[0061]CNT鍍層4優(yōu)選地包含基于總量的0.02至2.0 (質(zhì)量)％的CNT4b。當(dāng)CNT4b的含量小于0.02(質(zhì)量)％時(shí)，存在CNT4b對(duì)CNT鍍層4的接觸可靠性的改進(jìn)不足的可能性。當(dāng)CNT4b的含量大于2.0 (質(zhì)量)％時(shí)，存在鍍液中CNT4b的分散性劣化或者CNT鍍層4與基底材料3的附著性劣化的可能性。也就是說(shuō)，當(dāng)CNT4b的含量在上述范圍內(nèi)時(shí)，CNT4b對(duì)CNT鍍層4的接觸可靠性充分改進(jìn)，并且可以充分確保鍍液中CNT4b的分散性以及CNT鍍層4與基底材料3的附著性。
[0062]焊料結(jié)合鍍層5具有比CNT鍍層4高的焊料浸潤(rùn)性。因?yàn)镃NT本身具有疏水性并且CNT鍍層4具有較大的表面粗糙度，所以焊料不太可能在CNT鍍層4上擴(kuò)展并且緊固地附著到CNT鍍層4上。因此，如果將CNT鍍層4應(yīng)用到安裝部2上，則存在降低電接觸部件A與其他導(dǎo)電件的接合強(qiáng)度或者花費(fèi)更多的時(shí)間和精力來(lái)接合電接觸部件A的可能性，這劣化了可安裝性。因此，在安裝部2上形成具有比CNT鍍層4更加優(yōu)秀的焊料浸潤(rùn)性的焊料接合鍍層5。例如,可以使用具有優(yōu)秀導(dǎo)電性的Au、Ag、Pt、Rh、Ru、Ir、Pd或其合金等制成的貴金屬鍍膜，在基底材料3的表面上直接形成焊料接合鍍層5。如圖1C所示，基底鍍層6可以插入到焊料接合鍍層5和基底材料3的表面之間。在這種情況下，具有與基底材料3的優(yōu)秀附著性的Ni鍍膜可以用作基底鍍層6。具有優(yōu)秀導(dǎo)電性的Au鍍膜和Au-Pd合金鍍膜等可以用作層疊在基底鍍層6的表面上的焊料接合鍍層5。基底鍍層6的厚度優(yōu)選地是0.5至2 μ m。焊料接合鍍層5的厚度優(yōu)選地是0.01至5 μ m，更優(yōu)選地是0.1至0.5 μ m。
[0063] 可以通過(guò)在按照所需形狀形成的基底材料3中將要形成接觸點(diǎn)部I的部分上選擇性地形成CNT鍍膜4、并且在基底材料3中將要形成安裝部2的部分上選擇性地形成焊料接合鍍層5，來(lái)制造上述電接觸部件A。
[0064]當(dāng)選擇性地形成CNT鍍層4時(shí)，可以采用多種方法。例如，當(dāng)采用點(diǎn)鍍(spotplating)方法時(shí)，如圖3所示，可以通過(guò)從噴嘴10將鍍液11部分地噴涂到基底材料3的表面上形成CNT鍍層4的位置上，來(lái)形成CNT鍍層4。鍍液11包含用于形成金屬鍍膜4a的金屬成分和CNT4b。此外，也可以使用噴淋器來(lái)部分地鍍覆基底材料3的表面。
[0065]也可以通過(guò)掩模鍍覆方法來(lái)選擇性地形成CNT鍍層4。在這種情況下，如圖4所示，用掩模12覆蓋基底材料3的表面上除了形成CNT鍍層4的位置之外的部分(例如，將要成為安裝部2的位置)。然后，將其上設(shè)置了掩模12的基底材料3浸沒(méi)到鍍液中?？梢酝ㄟ^(guò)電解鍍或非電解鍍?cè)诨撞牧?未被掩模12覆蓋的位置上形成CNT鍍層4。
[0066]也可以通過(guò)抗蝕劑鍍覆方法來(lái)選擇性地形成CNT鍍層4。在這種情況下，如圖5所示，用抗蝕劑膜13(由圖5中的陰影表示)覆蓋基底材料3的表面上除了形成CNT鍍層4的位置之外的部分(例如，將要成為安裝部2的位置)。然后，將其上設(shè)置了抗蝕劑膜13的基底材料3浸沒(méi)到鍍液中?？梢酝ㄟ^(guò)電解鍍或非電解鍍?cè)诨撞牧?未被抗蝕劑膜13覆蓋的位置上形成CNT鍍層4。
[0067]也可以通過(guò)催化鍍覆方法來(lái)選擇性地形成CNT鍍層4。在這種情況下，如圖6A所示，鍍覆催化劑(圖6A的陰影部分)14附著到基底材料3的表面上形成CNT鍍層4的位置。然后，將其上設(shè)置了鍍覆催化劑14的基底材料3浸沒(méi)到鍍液中。如圖6B所示，可以通過(guò)非電解鍍?cè)诨撞牧?附著了鍍覆催化劑14的位置上形成CNT鍍層(圖6B的點(diǎn)狀圖案)。
[0068]也可以通過(guò)諸如噴鍍、部分浸沒(méi)、氈鍍(felt plating)或點(diǎn)鍍之類(lèi)的已知鍍覆方法或者與CNT鍍層4相同的鍍覆方法來(lái)選擇性地形成焊料接合鍍層5和基底鍍層6。
[0069]在上述電接觸部件A的接觸點(diǎn)部I上形成CNT鍍層4。因此，即使在低接觸壓力下，接觸點(diǎn)部I也可以通過(guò)CNT4b確保在接觸點(diǎn)部I與其他導(dǎo)電件相接觸的狀態(tài)下提供電連接。電接觸部件A即使在焊料回流之后也可以確保低接觸壓力區(qū)域中的接觸可靠性。CNT4b插入到CNT鍍層4的金屬鍍膜4a和其他導(dǎo)電件之間。因此，可以減小金屬鍍膜4a和其他導(dǎo)電件之間的粘附和磨損，并且可以改進(jìn)抗粘性。另外，CNT鍍層4可以具有比僅由金屬制成的鍍層小的滑動(dòng)磨損和高的硬度，從而可以實(shí)現(xiàn)電接觸部件A的壽命改進(jìn)。因此，當(dāng)將上述電接觸部件A用作諸如具有高打開(kāi)和關(guān)閉頻率的開(kāi)關(guān)或繼電器之類(lèi)的接觸點(diǎn)部件(接觸點(diǎn)材料)時(shí)，不太可能發(fā)生粘滯現(xiàn)象，并且可以容易地實(shí)現(xiàn)電接觸部件A的壽命改進(jìn)，因此是優(yōu)選的。諸如鍍Au之類(lèi)的貴金屬鍍沒(méi)有用于接觸點(diǎn)部I，從而可以低成本地提供具有高可靠性的電接觸部件A。同時(shí)，在安裝部2上形成具有比CNT鍍層4高的焊料浸潤(rùn)性且由Au等制成的焊料接合鍍層5，從而可以確保高可安裝性。因此，上述電接觸部件A可以實(shí)現(xiàn)接觸可靠性和可安裝性?xún)烧?。[0070]在圖10中示出了另一實(shí)施方式。在這種電接觸部件A中，通過(guò)在電接觸部件A的基底材料3的表面上提供含炭黑(下文稱(chēng)作“CB”)的鍍層(下文中稱(chēng)作“CB鍍層”)7來(lái)形成接觸點(diǎn)部I。其他構(gòu)造與上述實(shí)施方式的構(gòu)造相同。通過(guò)如圖1C在基底材料3的表面上形成具有比CB鍍層7高的焊料浸潤(rùn)性的焊料接合鍍層5來(lái)形成安裝部2?；撞牧?可以按照上述相同的方式由諸如銅或銅合金之類(lèi)用于電接觸部件的已知金屬材料制成。[0071]CB鍍層7包含CB7b來(lái)代替CNT鍍層4中包含的CNT4b。也就是說(shuō)，如圖10所示，通過(guò)附著到基底材料3表面的金屬鍍膜7a以及在金屬鍍膜7a中散布并結(jié)合的CB7b的復(fù)合鍛層來(lái)形成CB鍛層7。[0072]可以按照與上述相同的方式，考慮金屬鍍膜7a與基底材料3的附著性、保持CB7b的性能以及金屬鍍膜7a的硬度，來(lái)確定金屬鍍膜7a的材料和厚度等。例如，金屬鍍膜7a可以由諸如Cu或Ni之類(lèi)的材料形成。Ni鍍膜是優(yōu)選的。這是因?yàn)镹i鍍膜是具有優(yōu)秀抗蝕性、耐磨性和耐化學(xué)性的金屬膜，具有良好的可加工性，并且提供相對(duì)低的處理成本。金屬鍍膜7a優(yōu)選地具有I至5 μ m的厚度。[0073]CB7b是碳材料，其在化學(xué)上穩(wěn)定并且具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性、滑動(dòng)性和機(jī)械強(qiáng)度。顆粒CB可以用作CB7b。優(yōu)選地，使用通過(guò)激光衍射測(cè)量等測(cè)量的幾nm至IOOnm顆粒直徑的顆粒CB。CB7b是具有優(yōu)秀導(dǎo)電性的品種。CB7b具有比CNT4b更加優(yōu)秀的大規(guī)模生產(chǎn)率，并且可以相對(duì)廉價(jià)地獲得。因此，CB7b可以減小成本，這是優(yōu)選的。[0074]在CB鍍層7中，優(yōu)選地，將CB7b形成為從金屬鍍膜7a的表面突出。也就是說(shuō)，如圖10所示，金屬鍍膜7a中包含的一些CB7b或者所有CB7b部分地突出到金屬鍍膜7a表面的外部。當(dāng)金屬氧化膜形成于金屬鍍膜7a的表面上時(shí),優(yōu)選地,一部分CB7b與位于金屬鍍膜7a的表面上形成的金屬氧化膜7c內(nèi)部(深部)的非氧化部分接觸。從而，CB7b穿過(guò)在焊料回流工藝等中在金屬鍍膜7a的表面上形成的金屬氧化膜7c，并且存在于CB鍍層7的表面上。因此，其他導(dǎo)電件通過(guò)導(dǎo)電性比低導(dǎo)電性金屬氧化膜7c高的CB7b，與位于金屬鍍膜7a內(nèi)部(深部)的金屬直接電連接。結(jié)果，獲得了穩(wěn)定的低接觸電阻。認(rèn)為由于在CB鍍層7的表面上存在CB7b而不太可能發(fā)生金屬鍍膜7a和其他金屬導(dǎo)電件的粘附和磨損現(xiàn)象，可以改進(jìn)抗粘性。[0075]CB鍍層7優(yōu)選地包含基于總量的0.02至2.0(質(zhì)量)％的CB7b，并且更優(yōu)選地0.02至1.0 (質(zhì)量)％。當(dāng)CB7b的含量在上述范圍內(nèi)時(shí)，CB7b對(duì)CB鍍層7的接觸可靠性充分改進(jìn)，并且可以充分確保鍍液中CB7b的分散性以及CB鍍層7與基底材料3的附著性。
[0076]焊料結(jié)合鍍層5如上所述具有比CB鍍層7高的焊料浸潤(rùn)性。因?yàn)镃B本身具有疏水性并且CB鍍層7具有較大的表面粗糙度，所以焊料不太可能擴(kuò)展并且緊固地附著到CB鍍層7上。因此，如果將CB鍍層7應(yīng)用到安裝部2上，則存在降低電接觸部件A與其他導(dǎo)電件的接合強(qiáng)度或者花費(fèi)更多的時(shí)間和精力來(lái)接合電接觸部件A的可能性，這劣化了可安裝性。因此，在安裝部2上形成具有比CB鍍層7更加優(yōu)秀的焊料浸潤(rùn)性的焊料接合鍍層5。例如，可以按照與上述相同的方式使用具有優(yōu)秀導(dǎo)電性的由Au等制成的貴金屬鍍膜，在基底材料3的表面上直接形成焊料接合鍍層5。與上述相同的基底鍍層6可以插入到焊料接合鍍層5和基底材料3的表面之間。
[0077]可以通過(guò)在按照所需形狀形成的基底材料3中將要形成接觸點(diǎn)部I的部分上選擇性地形成CB鍍層7、并且在上述基底材料3中將要形成安裝部2的部分上選擇性地形成焊料接合鍍層5，來(lái)制造上述電接觸部件A。
[0078]在選擇性地形成CB鍍層7時(shí)，可以采用與上述相同的多種方法。在這種情況下，可以將CB7b結(jié)合到鍍液等中代替CNT4b。也可以通過(guò)與上述相同的多種方法來(lái)選擇性地形成焊料接合鍍層5和基底鍍層6。
[0079]與使用CNT4b的情況相同，使用CB7b時(shí)，也可以確保低接觸壓力區(qū)域中的接觸可靠性。另外，不太可能發(fā)生粘滯現(xiàn)象，并且可以容易地實(shí)現(xiàn)電接觸部件的壽命改進(jìn)。在安裝部2上形成具有比CB鍍層7高的焊料浸潤(rùn)性且由Au等制成的焊料接合鍍層5，從而可以確保高可安裝性。因此，上述電接觸部件A可以實(shí)現(xiàn)接觸可靠性和可安裝性?xún)烧摺?br> [0080]下文中，將參考實(shí)施例1至3及比較例I和2具體地描述本發(fā)明的第一實(shí)施方式。
[0081](實(shí)施例1)
[0082]諸如磷青銅或鈦 銅之類(lèi)的Cu合金用作基底材料3的材料。將Cu合金成型為應(yīng)用于開(kāi)關(guān)的銅片或接觸點(diǎn)材料的形狀。
[0083]通過(guò)電解鍍方法形成接觸點(diǎn)部I的CNT鍍層4。在這種情況下，使用含CNT4b的Ni鍍液。使用昭和電工(株)(Showa Denko K.K.)制造的VGCF作為CNT4b。CNT4b使用單壁CNT和多壁CNT的混合物。Ni鍍液包含CNT4b，每一個(gè)CNT具有100至200nm的直徑(外徑)和10至20 μ m的長(zhǎng)度。Ni鍍液包含具有硫酸鎳(lmol / dm3)、二氯化鎳(0.2mol /dm3)、硼(0.5mol / dm3)和作為分散劑的分子量為5000的多聚羧酸(2Xl(T5mol / dm3)。將CNT4b的混合量設(shè)置為2g / dm3。包含CNT4b的鎳鍍液用作鍍?cè)?。?5°C的浴溫和I至5A / dm2的電流密度的電鍍條件下執(zhí)行電鍍。形成CNT鍍層4，所述CNT鍍層具有金屬鍍膜4a，所述金屬鍍膜具有5 μ m的厚度并且包含0.02 (質(zhì)量)％的CNT4b。
[0084]在基底材料3的表面上形成的基底鍍層6的表面上層疊并形成安裝部2的焊料接合鍍層5?；族儗?是具有0.5至2 μ m厚度的Ni鍍膜。在硫酸鎳(450g / I)、二氯化鎳(3g / I)、硼酸(30g / I)、添加劑(適量)、抗凹劑(適量)、pH = 3.0至4.5以及浴溫40至50°C的電鍍條件下執(zhí)行電解電鍍I分鐘。焊料接合鍍層5是具有0.2μπι厚度的Au鍍膜。在Au氰化鉀(8至IOg / I)、檸檬酸(60至90g / I)、鈷(IOOmg / 1)、25至35°C的處理溫度以及0.5至1.5A / dm2的電流密度的電鍍條件下執(zhí)行電解電鍍30秒。
[0085](實(shí)施例2)
[0086]按照與實(shí)施例1相 同的方式執(zhí)行實(shí)施例2,不同之處在于形成CNT鍍層4,所述CNT鍍層具有20 μ m厚度的金屬鍍膜4a。
[0087](實(shí)施例3)
[0088]按照與實(shí)施例1相同的方式執(zhí)行實(shí)施例3，不同之處在于:使用CB7來(lái)代替CNT4b，并且將金屬鍍膜4a的厚度設(shè)置為2 μ m，以形成CB鍍層7?？ú毓?CabotCorporation)制造的伍爾坎(Vulcan) XC-72 用作 CB7b。CB 具有 20 至 IOOnm (或 20 至 40nm)的直徑(顆粒直徑)。
[0089](比較例I)
[0090]按照與實(shí)施例1相同的方式執(zhí)行比較例1，不同之處在于:在接觸點(diǎn)部I上形成不含CNT并且具有20 μ m厚度的鎳鍍膜來(lái)代替CNT鍍層4。
[0091](比較例2)
[0092]按照與實(shí)施例1相同的方式執(zhí)行比較例2，不同之處在于:在接觸點(diǎn)部I上形成不含CNT并且具有0.2 μ m厚度的Au-Co鍍膜來(lái)代替CNT鍍層4。
[0093](CNT鍍層4和CB鍍層7的表面紋理觀察)
[0094]在掃描電子顯微鏡(SEM)照片(參見(jiàn)圖7A和7B)中觀察實(shí)施例1中形成的CNT鍍層4的表面紋理。白色線狀或針狀部分是CNT。在掃描電子顯微鏡(SEM)照片(參見(jiàn)圖11)中觀察實(shí)施例3中形成的CB鍍層7的表面紋理。
[0095](接觸可靠性的評(píng)估)
[0096]針對(duì)實(shí)施例1至3及 比較例I和2測(cè)量熱處理之后接觸點(diǎn)部I的接觸電阻值。在圖8中示出了加熱處理期間的溫度分布。假設(shè)使用無(wú)鉛焊料的空氣回流安裝。執(zhí)行三個(gè)周期的熱處理。
[0097]使用(株)山崎精機(jī)研究所(Yamazak1-Seiki C0.,Ltd.)公司制造的電接觸點(diǎn)仿真器(型號(hào):CRS-113-AU型)測(cè)量接觸電阻值。在使用交流四端子方法的測(cè)量中，測(cè)量值不包括例如引線或連接器部的固有電阻值?？梢詼y(cè)量在改變接觸負(fù)載時(shí)的接觸電阻值?？梢酝ㄟ^(guò)電氣臺(tái)在固定負(fù)載下掃描接觸位置，并且也可以執(zhí)行假設(shè)在開(kāi)關(guān)或繼電器接觸點(diǎn)中摩擦接觸的測(cè)量。在0.2N的接觸力下測(cè)量接觸電阻值。在圖9中示出了結(jié)果。
[0098]結(jié)果表明，與比較例I和2相比，可以說(shuō)實(shí)施例1至3具有小接觸電阻值并且在低接觸壓力區(qū)域中具有高接觸可靠性。
[0099](可安裝性的評(píng)估)
[0100]針對(duì)實(shí)施例2和3以及比較例2評(píng)估了無(wú)鉛焊膏的焊料浸潤(rùn)性。
[0101]使用具有0.12mm厚度的掩模絲網(wǎng)將無(wú)鉛焊膏涂覆到CNT鍍層或CB鍍層的表面上，使得無(wú)鉛焊膏具有4.5mm直徑的圓形形狀。使用千住金屬工業(yè)(株)(Senju MetalIndustry C0.，Ltd)制造的M705-221BM5-32-11.2K作為焊膏。安裝條件為在大氣氛圍下使用圖8的溫度分布的回流。測(cè)量回流之后的焊料球直徑，并且計(jì)算回流之后和回流之前焊料球直徑的比率，以估計(jì)焊料球浸潤(rùn)性。在表1中示出了評(píng)估結(jié)果。
[0102][表1]
【權(quán)利要求】
1.一種電接觸部件，包括: 接觸點(diǎn)部，配置為通過(guò)接觸提供電連接，所述接觸點(diǎn)部具有其上選擇性地形成有鍍層的表面，所述鍍層包含碳納米管或碳黑；以及 安裝部，配置為通過(guò)焊料接合提供外部電連接，所述安裝部上形成有鍍層，所述鍍層具有比包含碳納米管或碳黑的鍍層高的焊料浸潤(rùn)性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電接觸部件，其中所述碳納米管或碳黑從包含碳納米管或碳黑的鍍層的表面突出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電接觸部件，其中通過(guò)電解鍍或者非電解鍍形成包含碳納米管或碳黑的鍍層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電接觸部件，其中所述碳納米管包括多壁碳納米管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電接觸部件，其中包含碳納米管的鍍層包括基于總量的0.02至2.0 (質(zhì)量)％的碳納米管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 至3中任一項(xiàng)所述的電接觸部件，其中包含碳黑的鍍層包括基于總量的0.02至2.0 (質(zhì)量)％的碳黑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的電接觸部件，其中包含碳納米管或碳黑的鍍層是非晶鍍層，并且碳納米管或碳黑從非晶鍍層的表面露出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電接觸部件，其中所述非晶鍍層是N1-P合金鍍膜。
9.一種電接觸部件，具有其上形成有非晶鍍層的表面， 其中所述非晶鍍層包含從非晶鍍層的表面露出的納米碳材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電接觸部件，其中所述電接觸部件包括:接觸點(diǎn)部，配置為通過(guò)接觸提供電連接；以及安裝部，配置為通過(guò)焊料接合提供電連接； 所述接觸點(diǎn)部具有其上形成有所述非晶鍍層的表面；以及 所述安裝部上形成有鍍層，所述鍍層具有比非晶鍍層高的焊料浸潤(rùn)性。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的電接觸部件，其中所述納米碳材料包括多壁碳納米管。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的電接觸部件，其中所述納米碳材料包括碳黑。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的電接觸部件，其中所述非晶鍍層包括基于總量的0.02至2.0 (質(zhì)量)％的納米碳材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)所述的電接觸部件，其中通過(guò)電解鍍或非電解鍍形成所述非晶鍍層。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14中任一項(xiàng)所述的電接觸部件，其中所述非晶鍍層是N1-P合金鍍膜。
【文檔編號(hào)】C25D15/02GK103582722SQ201280027373
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月3日
【發(fā)明者】關(guān)直貴, 山田勝信, 內(nèi)田雄一, 新井進(jìn) 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社