电接触元件及其产生方法技术

本发明专利技术涉及产生电接触元件的方法，其中多层结构通过将扩散阻隔层施加到基材并将由金属形成的至少一个金属层施加到扩散层而形成，由锡形成的至少一个层施加作为金属层。本发明专利技术还涉及具有导电基材和形成在导电基材的至少一部分上的涂层的电接触元件，该涂层具有形成在基材上的扩散阻隔层，该外层包含锡。为了防止当利用电连接器元件时形成须线，作为与方法相关问题的解决方案，本发明专利技术提出将多层结构进行热处理以使得位于多层结构的外层下面的层的至少一种元素扩散到所述外层中并且所述热处理过的外层包括锡。为了解决本发明专利技术的与装置相关的问题，提出涂层的外层为通过将锡和至少一个其它金属元素进行扩散而彻底合金化的层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及产生如权利要求1的前序部分所述的电接触元件的方法。本专利技术还涉及如权利要求9的前序部分所述的电接触元件。
技术介绍
电接触元件的要求是很多的并且是不同的。这样，接触元件可以例如用作插入式 触头。在这种情形下，电接触元件要求能够通过尽可能小的插入力来重复地插入和拔出，而 没有明显的接触电阻改变。首先，用于产生电气系统的电接触元件，例如防抱死制动系统 (ABS)需要可靠地保证电接触并防止误连接。从DE 10349584A1知晓一种接触元件。在其中公开的接触元件包括挤压配合触 头，并且该文献提出通过提供具有层厚在0. 1和0. 8 μ m之间的外层的电接触元件来防止将 挤压配合的管脚压入凹槽中时形成破损(chip)。已知一种电接触元件，其具有由例如纯锡形成的接触表面，该电接触元件具有形 成锡须的倾向。锡须会在电气组件中引起故障。但是，减小层厚并不总是能防止须线的形成。仅仅是轻微的磨损和磨损的锡的累 积都会引起产生须线。
技术实现思路
基于上述的已知的问题，本专利技术的一个目的是提供一种方法，通过该方法锡须的 形成得以避免。本专利技术的另一目的是提供一种接触元件，该接触元件没有形成锡须的任何 风险。本专利技术的方法方面是通过权利要求1所述的方法实现的，其特征在于多层结构的 热处理，该热处理使得位于多层结构的外层下面的层的至少一种元素扩散到所述外层中， 并且所述热处理外层包括锡。根据本专利技术，扩散阻隔层施加到基材上，从而防止基材扩散到 外层中。根据本专利技术的扩散阻隔层相应地用作扩散阻隔并防止外层与基材的元素形成合 金。至少一个金属层施加到扩散阻隔层，由锡形成的至少一个层施加作为金属层。相应地， 例如，要么仅纯锡层施加到扩散阻隔层，要么纯锡层和另一金属层被施加到扩散阻隔层。根据本专利技术，多层结构包括扩散阻隔层，并且至少一个金属层被热处理，也就是优 选地通过回火方法进行处理。多层结构的这种热处理使得至少一种元素扩散到外层中。作 为根据本专利技术的热处理的结果，多层结构的外层实际完全被其下的层的至少一种元素渗透 并因此形成至少两种金属元素。外层优选地进行热处理以使得其单独形成或者实际上仅形 成至少两种金属元素，也就是，作为扩散的结果，位于外层下面的层中的元素完全或者基本 完全渗透外层直达该层的表面。作为至少两种金属元素的相关的混合的结果，可靠地防止 形成锡须。在外层上形成合金通过适当的合金组分额外地提供增大连接器元件的表面的耐 磨性的可能性。热处理的温度和持续时间依赖于用于形成金属层的金属和待实现的层厚。扩散到外层中的元素可以例如来自扩散阻隔层。优选地，获得在整个多层结构中的热促进扩散。这样，热处理外层得以形成，其包 括具有锡和至少一种其它金属元素的混合物。热处理外层相应地不是纯锡层，从而有效地 防止形成锡须的危险。根据本专利技术的方法的优选的示例性实施例，外层完全与至少一种元素形成合金直 达表面。热处理优选地进行为使得存在于下层中的元素扩散直达外层的表面，也就是在外 层的整个厚度之上。生成的锡合金层可以由混杂晶体、混晶或者金属间化合物组成。根据该本专利技术的方法的一个进一步优选的改进方式具有至少两个金属层，其由施 加到扩散阻隔层的不同金属形成，并且层的元素通过扩散混合在一起。除了锡层之外，根 据该优选的实施例，另一金属层相应地施加到扩散阻隔层。锡层不必被施加作为外层。关 键的因素仅仅在于，热处理外层包括锡和至少一种其它的金属元素。各金属层分别施加到 扩散阻隔层。这可以是作为物理气相淀积(PVD)、化学汽相淀积(CVD)、周期性反向电镀等 的结果发生。各个层优选地形成为具有相互平行的平层的夹心结构。交替施加的不同金属 层的数量由期望的意在的应用或者期望的层厚确定。通过随后的热处理，金属层优选地被 完全合金化，以便通过混合锡和至少一个其它的金属元素而提供形成在扩散阻隔层上的外 层。取决于所用的元素，中间层可以例如形成在获得的外层和扩散阻隔层之间，该中间层由 金属层的元素和扩散阻隔层的元素的混合物形成。根据一个优选实施例，外层由锡形成。施加的锡外层特别地纯锡外层通过热处理 的影响而通过扩散与至少一种其它元素混合。作为热处理的结果，锡层完全与至少一种其 它元素合金化，由此不是由纯锡构成的外层得以获得，其没有形成须线的倾向。根据另一优选的改进方式，形成在外层之下的至少一个金属层是由银、金、铋、铁、 铟、锌、镉、钯和/或锡组成。例如，锡/银层的组合被施加到扩散阻隔层，其中多个锡层和 多个银层可以彼此交替地施加彼此之上，以便在合理处理时间的热处理后获得相对大厚度 的均一外层。这样，可以产生具有大于2μπι的相对大的层厚的外层。这特别地带来如下优 点接触表面可以被提供用于连接器触头，其具有有利的摩擦学特征。取决于需要符合的要求，磷层也可以与例如锡或银层组合施加，以使得通过热处 理磷扩散到邻接层中。本专利技术所基于的与装置相关的问题通过根据权利要求9所述的电接触元件解决， 其特征在于，涂层的外层是通过将锡和至少一种其它金属元素扩散而混合的层。外层特别 地优选为至少两种不同元素的基本完全的混合物。用于描述本专利技术的目的，接触元件可以 是例如挤压配合的管脚端子或者连接器触头。根据本专利技术的完全合金化的外层被至少提供 在一接触元件与另一接触元件接触的区域中。例如，完全合金化的外层形成挤压配合管脚 等的连接器接触的基础表面。根据一特定实施例，外层是完全合金化的层，也就是被锡和至少一种其它元素完全渗透的层。这些元素被特定混合在一起直达外层的表面。附图说明本专利技术的进一步的细节、优点和特征将从下面对示例性实施例以及附图的描述而 变得明显，其中图Ia和Ib是根据本专利技术的电连接器元件的多层结构的一个示例性实施例在热处理前后的第一示意性截面图；图2示出对比例，其示出不是根据本专利技术的连接器元件的多层结构；以及图3a_3d示出根据本专利技术的连接器元件的另一示例性实施例。具体实施例方式图Ia示出挤压配合管脚的多层结构2，其中由镍形成的扩散阻隔层4已经被施加到基材6。由锡形成的2 μ m厚的外层8形成在镍扩散阻隔层4上。在施加镍扩散阻隔层4和作为纯锡层的外层8之后，多层结构2在90°C下热处理 4小时。热处理的持续时间和温度取决于所用材料和期望的层厚。但是，因为外层8是由 锡形成，所以热处理温度不应超过锡的熔点，即232°C。一旦热处理完成，生成的热处理多层结构2a包括热处理过的再结晶外层8a (参照 图lb)。该层8a由锡和镍元素的混合物组成。由于执行了热处理，镍元素已经从扩散阻隔 层4扩散出来进入位于其上的外层8中。如从图Ib清楚看出的，执行的热处理已经使得外 层8完全彻底地混合。热处理过的外层8a包括锡和镍两种元素。特别地，热处理已经具有 一定效果，即镍元素扩散直达外层8的表面10，从而保证热处理过的外层8a在靠近表面10 处不包含任何纯锡。这样，可以提供具有接触表面的挤压配合的管脚，其没有形成锡须的任 何风险。与根据本专利技术的上述示例性实施例相反，图2示出对比例，其中热处理过的外层 8b是纯锡层。由于不完全的热处理，根据图2所示的对比例的外层8b不是包括锡和镍元素的混 合物的彻底合金化层。特别地，由于不完全的热处理，镍元素没有扩散直达外层8b的表面 10。尽管已经实现锡和镍本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生电接触元件的方法，其中多层结构（２）通过将扩散阻隔层（４）施加到基材（６）以及将由金属形成的至少一个金属层（１４）施加到所述扩散阻隔层（４）而形成，由锡形成的至少一个层被作为所述金属层施加，其特征在于，热处理所述多层结构（２）以使得位于所述多层结构（２）的外层（８）下面的所述层（１４）的至少一种元素扩散到所述外层（８）中并且所述热处理过的外层（８ａ）包括锡。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约切恩霍恩，沃尔特米勒，赫尔格施米特，汉尼斯温德林，
申请(专利权)人：泰科电子AMP有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]