[go: up one dir, main page]

DE102011088211A1 - Kontaktelement und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Kontaktelement und Verfahren zu seiner Herstellung Download PDF

Info

Publication number
DE102011088211A1
DE102011088211A1 DE102011088211A DE102011088211A DE102011088211A1 DE 102011088211 A1 DE102011088211 A1 DE 102011088211A1 DE 102011088211 A DE102011088211 A DE 102011088211A DE 102011088211 A DE102011088211 A DE 102011088211A DE 102011088211 A1 DE102011088211 A1 DE 102011088211A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
contact element
contact
surface coating
tin
element according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102011088211A
Other languages
English (en)
Inventor
Manfred Moser
Richard Gueckel
Erik Biehl
Stefan Rysy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102011088211A priority Critical patent/DE102011088211A1/de
Priority to US14/364,397 priority patent/US20140299351A1/en
Priority to JP2014546375A priority patent/JP5840802B2/ja
Priority to EP12779021.0A priority patent/EP2791395A1/de
Priority to PCT/EP2012/070763 priority patent/WO2013087268A1/de
Priority to CN201280060972.9A priority patent/CN103987879B/zh
Priority to KR1020147015797A priority patent/KR20140100958A/ko
Publication of DE102011088211A1 publication Critical patent/DE102011088211A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/0009—Details relating to the conductive cores
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C25D3/60—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of tin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C25D3/64—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of silver
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/023—Alloys based on aluminium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/026—Alloys based on copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/03—Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
  • Contacts (AREA)

Abstract

Es wird ein Kontaktelement für eine lotfreie elektrische Verbindung beschrieben. Das Kontaktelement weist zumindest einen Kontaktabschnitt auf, der ausgebildet ist, einen elektrischen Kontakt durch Schneidklemmen und/oder einen Federkontakt und /oder Crimpen und/oder Nieten und/oder Schrauben und/oder Verstemmung und/oder Falten und/oder Biegen eines Stanzgitters herzustellen. Es ist eine das Kontaktelement zumindest abschnittsweise bedeckende, zinnhaltige Oberflächenbeschichtung beschrieben. Um ein Kontaktelement mit einer bleifreien Oberflächenbeschichtung zur Verfügung zu stellen, welche ein Whiskerwachstum vermeidet oder weitgehend minimiert, enthält die Oberflächenschichtung zwischen 15 und 73 Massenprozent Silber.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement nach Anspruch 1 und ein Verfahren zu seiner Herstellung nach Anspruch 12.
  • Stand der Technik
  • Dauerhafte, lotfreie elektrische Kontakte sind in der Aufbau und Verbindungstechnik weiter verbreitet. Aus dem Stand der Technik sind bleifreie Oberflächenbeschichtungen aus Reinzinn bekannt, die galvanisch oder durch Feuerverzinnen hergestellt werden.
  • Bei bekannten Verbindungstechniken wie dem Schneidklemmen, Crimpen bzw. Bördeln, Federkontakten, Nietkontakten, Schraubkontakten, dem Verstemmen, dem Falten und Biegen von Stanzgittern und/oder der Umspritzung von Metallteilen mit Kunststoff ergeben sich durch die auftretenden Kontaktkräfte und/oder Biegekräfte sehr hohe Flächenpressungen und Schichtspannungen auf bzw. in die Reinzinnoberflächen. Durch diese hohen Belastungen tritt bei galvanisch aufgebrachten Reinzinnoberflächen das Phänomen der Whiskerbildung auf. Whisker sind Zinn-Einkristalle welche aus der Beschichtung herauswachsen und bis zu einigen Millimetern lang werden können. Bei elektrischen Verbindungen kann dies zu Kurzschlüssen führen. Whisker bilden sich oft erst nach Jahren des Betriebs und ein durch einen Whisker verursachter Kurzschluss tritt ohne Vorwarnung auf. Whiskerbildung ist beispielsweise häufig für den plötzlichen Ausfall der Elektronik eines Kraftfahrzeugs verantwortlich.
  • Aus der US 2009/0239398 A1 ist ein Einpresskontakt bekannt, auf welchem zur Vermeidung von Whiskern eine Zinn-Silber-Schicht mit einem Silberanteil von 0,5 bis 15 Massenprozent aufgebracht ist. Es werden verschiedene Verfahren vorgeschlagen, wie diese Schicht aufgebracht werden kann, unter anderem wird das Galvanisieren erwähnt. Es hat sich herausgestellt, dass eine galvanisch aufgetragene Schicht, wie sie in der US 2009/0239398 A1 beschrieben ist, gegenüber einer reinen Zinnbeschichtung zwar ein reduziertes Whiskerwachstum zeigt, dass dieses für viele Anwendungen, insbesondere im Automobilbau, jedoch immer noch inakzeptabel hoch ist.
  • Gegenstand der Erfindung
  • Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass Oberflächen aus Reinzinn oder Oberflächen aus Zinn mit einem geringen Silberanteil bei einer mechanischen Belastung der Oberflächen hinsichtlich der Whiskerbildung ein hohes Risiko darstellen. Es ist somit die Aufgabe der Erfindung das Risiko der Whiskerbildung bei Kontaktelementen, wie sie in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommen, zu minimieren. Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße galvanische Oberflächenbeschichtung gelöst.
  • Im Gegensatz zu bekannten galvanischen Zinn-Silber(SnAg)-Beschichtungen zeichnet sich die erfindungsgemäße Oberflächenbeschichtung durch einen sehr hohen Silber-Anteil der Zinn-Silberlegierung von zwischen 15 und 73 Massenprozent aus. Bevorzugt beträgt der Silberanteil mindestens 30 Massenprozent, besonders bevorzugt zwischen 45 und 60 Massenprozent. Kontaktelemente mit der erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung zeigen gegenüber herkömmlichen Beschichtungen ein deutlich reduziertes Whiskerwachstum.
  • Die erfindungsgemäße Oberflächenbeschichtung wird bei den Verbindungstechniken Schneidklemmen, Federkontakten, Nietkontakten, Schraubkontakten, Crimpverbindungen, Bördelungen, Verstemmung, Falten und Biegen von Stanzgittern, oder bei vollständiger oder teilweiser Umspritzung des metallischen Kontaktelements mit Kunststoff eingesetzt. Bei all diesen Verbindungstechniken werden Kontaktelemente verwendet, beispielsweise um einen elektrischen Kontakt zwischen einer elektrischen Schaltung auf einer Leiterplatte und einem Kontaktdraht herzustellen.
  • All diesen unterschiedlichen Verbindungstechniken ist gemein, dass bei den jeweils eingesetzten Kontaktelementen durch die Kontaktkräfte und oder Biegekräfte sehr hohe Flächenpressungen und Schichtspannungen auf oder in der Oberfläche des Kontaktelements wirken. In den Bereichen hoher mechanischer Belastung ist die Gefahr der Whiskerbildung besonders groß. Durch die erfindungsgemäße Oberflächenbeschichtung mit einer Zinn-Silberlegierung mit einem Silberanteil von 15 bis 73 Massenprozent der Kontaktelemente, die zumindest in den Bereichen vorgesehen ist, in denen die mechanische Belastung bzw. Flächenpressung des Kontaktelements vergleichsweise groß ist, wird die Bildung von Whiskern wirkungsvoll vermieden.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung besteht darin, dass durch einen dosierbaren Anteil der Zulegierung von Silber, die gezielte Optimierung von Kontaktwiderständen und der Stromtragfähigkeit des elektrischen Kontakts möglich wird. Dabei gilt, je höher der Silberanteil in der Oberflächenbeschichtung, desto besser die Leitfähigkeit und Stromtragfähigkeit des elektrischen Kontakts. Dies ist insbesondere bei Steckkontakten vorteilhaft. Weiterhin ist durch die Wahl des Silberanteils die Beeinflussung der Oberflächenhärte und damit das gezielte Einstellen von Steckkräften sowie und der Gleiteigenschaften möglich, und somit auch das gezielte Einstellen der Verschleißfestigkeit. Dabei gilt, je höher der Silberanteil, desto härter und verschleißfester ist die Oberfläche des Kontaktelements. Ein höherer Zinnanteil bewirkt eine gewisse Feststoffschmierung und senkt somit die Steckkräfte. Durch eine der Anwendung angepasste Wahl des Silber- bzw. Zinnanteils in der Oberflächenbeschichtung kann somit die Reiboxidation bei Temperaturwechseln und/oder mechanische Belastungen, die durch Schwingungen im Steckverbinderbereich entstehen, verringert werden.
  • Es ist vorgesehen, dass zumindest Bereiche des jeweiligen Kontaktelements mit der erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung aus einer Zinn-Silberlegierung versehen sind. Es ist auch möglich die Oberfläche des Kontaktelements vollständig oder weitestgehend vollständig zu beschichten. Es ist bevorzugt, die Oberflächenschichtung zumindest in den Bereichen vorzusehen, in denen nach der Herstellung des elektrischen Kontakts, die größten mechanischen Belastungen der Oberfläche des jeweiligen Kontaktelements erwartet werden.
  • Ein erfindungsgemäßes Kontaktelement, das als Schneidklemmelement ausgebildet ist, weist in bekannter Weise eine Drahtaufnahme auf, welche ausgebildet ist, einen Längsabschnitt eines Kontaktdrahtes während eines Einführens in die Drahtaufnahme einschneidend und/oder einpressend zu kontaktieren und festzuhalten. Durch die Verformung ist der Bereich Drahtaufnahme des Schneidklemmelements hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Die erfindungsgemäße Oberflächenbeschichtung, die eine Zinn-Silberlegierung mit einem Silberanteil von 15 bis 73 Massenprozent aufweist, ist demnach bevorzugt zumindest im Bereich der Drahtaufnahme des Schneidklemmelements vorgesehen, um eine Whiskerbildung zu vermeiden.
  • Ein erfindungsgemäßes Kontaktelement das ausgebildet ist, einen elektrischen Kontakt durch Crimpen bzw. Bördeln herzustellen, weist Bereiche auf, die plastisch verformt werden, dadurch in einen Gegenkontakt, wie z.B. einen Draht gedrückt werden und dadurch einen nicht lösbaren elektrischen Kontakt herstellen. Gemäß der Erfindung ist bei einem derartigen Kontaktelement eine Oberflächenbeschichtung, die eine Zinn-Silberlegierung mit einem Silberanteil von 15 bis 73 Massenprozent aufweist, zumindest in den Bereichen vorgesehen, in denen durch das plastische Verformen hohe Flächenpressungen entstehen.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Kontaktelement, das einen Federkontakt aufweist sind die Bereiche, die ausgebildet sind, federnd auf den Gegenkontakt zu drücken und so eine elektrische Kontaktierung zu erreichen, hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt, weshalb ein derartiges Kontaktelement bevorzugt in diesen federnden Kontaktbereichen die erfindungsgemäße Oberflächenbeschichtung aufweist.
  • Kontaktelemente die als Schrauben oder Nieten ausgebildet sind, sind vorzugsweise komplett mit der erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung versehen.
  • Bevorzugt besteht das Kontaktelement im Wesentlichen aus Kupfer, Eisen oder Aluminium oder einer Legierung, die mindestens eines dieser Metalle als wesentlichen Bestandteil aufweist. In einer bevorzugten Ausführung ist das Kontaktelement als Stanzgitter ausgebildet. Darunter wird ein Kontaktelement verstanden, dass durch Stanzen aus einem Metallblech gebildet ist. Es ist bevorzugt eingerichtet, einen elektrischen Kontakt durch Falten und/oder Biegen des Stanzgitters herzustellen. In diesen Bereichen ist das Kontaktelement hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt, weshalb bevorzugt dort die erfindungsgemäße Oberflächenbeschichtung mit einer Zinn-Silberlegierung mit einem Silberanteil von 15 bis 73 Massenprozent eingesetzt wird.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Kontaktelement zumindest teilweise mit Kunststoff umspritzt, etwa um ein Steckerteil darzustellen oder zum Schutz des Kontaktelements. Durch die Umspritzung mit Kunststoff können, beispielsweise aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungsverhalten bei Temperaturänderung, Kräfte auf das Kontaktelement ausgeübt werden, die zu hohen mechanischen Belastungen und damit zu einem Erhöhten Whiskerrisiko führen. Daher wird erfindungsgemäß eine Oberflächenbeschichtung, die eine Zinn-Silberlegierung mit einem Silberanteil von 15 bis 73 Massenprozent aufweist, vorgesehen.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung kann das Kontaktelement vor dem Abscheiden der Zinn-Silber-Oberflächenbeschichtung zumindest teilweise vernickelt sein, also einen Überzug aus Nickel bzw. eine Nickelschicht aufweisen, auf der die erfindungsgemäße Zinn-Silber-Oberflächenbeschichtung aufgebracht ist. Durch die Nickelschicht werden die Oberflächeneigenschaften im Bezug auf Härte und Abriebsfestigkeit verbessert. Weiterhin wird das Kontaktelement so vor Korrosion geschützt.
  • Zum Schutz und/oder zur Verbesserung der Gleiteigenschaften kann die SnAg-Oberflächenbeschichtung von einer Schutzschicht, die insbesondere ein Schmiermittel bzw. einen Lubrikant aufweist, bedeckt sein. Diese Schutzschicht bewirkt weiterhin eine Passivierung der Zinn-Silber-Oberflächenbeschichtung. Als mögliche Materialien für die Schutzschicht kommen beispielsweise Thiol, Parafin oder ein Kontaktöl wie z.B. Optimol® in Frage.
  • Die Oberflächenbeschichtung aus Zinn-Silber wird vorzugsweise galvanisch, insbesondere aus einem sauren oder stark sauren galvanischen Zinn-Silber-Legierungselektrolyten auf dem Kontaktelement abgeschieden. Die galvanische Beschichtung weist den Vorteil auf, dass eine feinkristalline und gleichmäßige Legierung von Zinn und Silber entsteht. Vorzugsweise hat die Beschichtung eine Dicke zwischen 0,1 µm und 12 µm, besonders bevorzugt zwischen 0,20 und 1,8 µm.
  • Die galvanische Beschichtung erfolgt bevorzugt in einer Durchlaufanlage (Bandgalvanikanlage) mit mehreren Zellen. Das Kontaktelement wird dabei durch in Reihe stehenden Zellen geführt, wobei die Zellen mit Methansulfonsäure, in welcher Zinnionen und Silberionen gelöst sind, befüllt sind und wobei der Zellinhalt wird während des Galvanisierens in der Zelle umgepumpt wird.
  • Bevorzugt wird das Kontaktelement in den Zellen mittels Düsen, die innerhalb der Zellen angeordnet sind, mit Methansulfonsäure, in der Zinnionen und Silberionen gelöst sind, angeströmt. Damit wird sichergestellt, dass auch Kontaktelemente mit komplizierten Geometrien zuverlässig beschichtet werden können.
  • Die Beschichtung in einer derartigen Bandgalvanikanlage ist besonders vorteilhaft, wenn das Kontaktelement als Stanzgitterbauteil vorliegt. Das Kontaktelement wird bevorzugt als Teil eines bandförmigen Stanzgitters durch die Zelle bewegt. Nachdem das bandförmige Stanzgitter die Bandgalvanikanlage durchlaufen hat, können die einzelnen Kontaktelemente abgetrennt werden. Dadurch vereinfacht sich die Handhabung.
  • Alternativ kann die erfindungsgemäße Beschichtung von Kontaktelementen auch mittels einer sogenannten Schüttgutgalvanik, auch als Trommelgalvanik bezeichnet, erfolgen. Die Zelle ist trommelartig aufgebaut und, wie mit Methansulfonsäure befüllt, in welcher Zinn und Silberionen gelöst sind. Die Trommel wird mit den zu beschichtenden Bauteilen befüllt und dreht sich langsam. Dieses Beschichtungsverfahren ist besonders für Kontaktelemente geeignet, die nicht als Teil eines Stanzgitters vorliegen, so wie beispielsweise Schrauben oder Nieten.
  • Zusätzlich kann nach oder vor der galvanischen Beschichtung in bekannter Weise eine Reflow- oder Temperbehandlung des Kontaktelements durchgeführt werden, wodurch die Oberflächeneigenschaften nach Bedarf weiter verbessert bzw. der Anwendung angepasst werden.
  • Die Erfindung wird nun anhand von mehreren Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren näher beschrieben.
  • 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kontaktelement zur Verbindung eines Anschlussdrahtes mit einem Kontaktstift.
  • 2 zeigt ein eine Crimpverbindung in räumlicher Ansicht sowie im Querschnitt.
  • 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Kontaktelement für eine Schneidklemmverbindung.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Zelle einer Bandgalvanikanlage.
  • Ausführungen der Erfindung
  • 1 stellt ein erfindungsgemäßes Kontaktelement 10 dar, das einen elektrischen Kontakt zwischen einem Kontaktstift 18, der als Messerkontakt ausgebildet ist und einem Anschlussdraht 50, der als Litzendraht ausgebildet ist, herstellt. Das Kontaktelement weist einen ersten Abschnitt auf, der als Federkontakt 12 mit zwei Schenkeln 13a und 13b ausgebildet ist. Zur Kontaktierung wird die Spitze des Kontaktstifts 18 zwischen die Schenkel 13a und 13b geschoben. Die Schenkel 13a und 13b werden dadurch auseinandergebogen und elastisch und/oder plastisch verformt. Die Schenkel 13a und 13b drücken dadurch von zwei Seiten auf den Kontaktstift 18 und halten diesen fest und stellen einen elektrischen Kontakt her. Um den Anpressdruck dauerhaft bereitzustellen ist in diesem Beispiel ein separates Bauteil 14 aus Edelstahl vorgesehen, das klammerartig über den Federkontakt 12 gestülpt ist und auf die Schenkel 13a und 13b Druck ausübt.
  • Das Kontaktelement 10 weist einen zweiten Abschnitt auf, der als Crimpkontakt 16 ausgebildet ist. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt sind durch einen Zwischenabschnitt 11 verbunden. Wie in 2A im Detail dargestellt ist weist der Abschnitt dazu eine Drahtaufnahme 15 mit im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf, in den ein Draht 50 eingelegt ist. Der Abschnitt 16 weist zwei flügelartige Fortsätze 17a und 17b auf. Die Fortsätze 17a und 17b sind an ihren freien Enden klingenartig angeschrägt. Zu Herstellung des elektrischen Kontakts werden die Fortsätze 17a und 17b durch ein geeignetes Werkzeug umgebogen und schneiden mit ihren freien Enden in den Draht 50.
  • Wie in 2B, die einen Querschnitt durch den Crimpkontakt 16 darstellt, gezeigt ist, wird der Draht 50, der aus einzelnen Litzen 52 besteht dabei zusammengepresst. Dadurch wirkt vor allem in den Bereichen 25 eine sehr hohe Flächenpressung in dem Crimpkontakt 16.
  • Um eine sichere, bleifreie und gasdichte elektrische Verbindung zu erzielen und gleichzeitig das Risiko der Whiskerbildung zu minimieren ist das Kontaktelement 10 zumindest in den Abschnitten 12 und 16 mit einer Oberflächenbeschichtung 30 versehen. Die Schichtdicke dieser Beschichtung beträgt in diesem Beispiel zwischen 0,25 und 0,6 µm. Die Beschichtung besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer Zinn-Silberlegierung mit einem Silberanteil von mehr als 30 Massenprozent, vorzugsweise zwischen 40 und 55 Massenprozent.
  • In 3 ist ein Kontaktelement 20 für einen Schneidklemmkontakt 42 gezeigt. Das Kontaktelement 20 weist ein eine Drahtaufnahme 48 auf, welche ausgebildet ist, einen Längsabschnitt eines Kontaktdrahtes 50 während eines Einführens in die Drahtaufnahme 48 einschneidend und/oder einpressend zu kontaktieren und festzuhalten. Der Draht wird dabei in der durch den Pfeil 22 dargestellten Richtung eingepresst. Eine Drahtaufnahme 48 ist als eine massive oder elastische V-förmige Kerbe ausgebildet und wird auch als Schneidklemme bezeichnet. Diese Schneidklemme 48 und der Draht 50 verformen sich beim Einpressen des Drahtes 50 in die V-förmig konfigurierte Kerbe der Schneidklemme 48 plastisch und elastisch und passen sich hinsichtlich ihrer Kontur aneinander an. Auf diese Weise kontaktiert der Draht 50 direkt die Schneidklemme 48. Durch die Verformung ist der Bereich der Schneidklemme 48 hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Im Bereich der Schneidklemme 48 ist eine Oberflächenbeschichtung 30 aus einer Zinn-Silberlegierung mit einem Silberanteil von vorzugsweise 55 bis 60 Massenprozent vorgesehen.
  • Wie in 4 dargestellt ist, kann der Auftrag der Oberflächenbeschichtung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kontaktelements in einer Bandgalvanikanlage erfolgen. Dabei wird ein bandförmiges Stanzgitter, in welchem die Kontaktelemente in einem noch nicht vollständig ausgestanzten Zustand gehalten sind durch mehrere hintereinander liegende Zellen 200 gezogen. 4 stellt eine derartige Zelle schematisch in Draufsicht dar. Dass bandförmige Stanzgitter (nicht dargestellt) wird auf einem Band 210 in Förderrichtung 230 durch die Zelle 200 gezogen. In der Zelle befindet sich ein Elektrolyt 220. Der Elektrolyt 220 ist in diesem Beispiel eine wässrige Methansulfonsäure, in welcher die Zinn- und die Silberionen gelöst sind. Der Elektrolyt wird in der Zelle in einem Kreislauf gepumpt, wobei die Zuführung in die Zelle 200 über Düsen 260 erfolgt, welche auf das Band 210 zuweisen, jedoch schräg in Richtung der Bewegungsrichtung des Bandes 220, wie durch die Pfeile 270 dargestellt ist.
  • Ein geeignetes Material für die plattenförmigen Anoden 240 ist Reinzinn. Die Silberionen werden vorzugsweise in flüssiger und/oder gelöster Form, die Zinnionen werden vorzugsweise in Form von Zinnmethansulfonat und/oder durch die Löslichkeit der Zinnanoden zugegeben. Die Zusammensetzung der so entstehenden Zinn-Silber-Oberflächenbeschichtung hängt von der Konzentration der Silber- und Zinnionen, sowie von der Stromdichte ab. Erfindungsgemäß werden die Betriebsparameter so eingestellt, dass sich eine Oberflächenbeschichtung ergibt, die einen Silberanteil von 15 bis 73 Massenprozent aufweist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2009/0239398 A1 [0004, 0004]

Claims (15)

  1. Kontaktelement (10, 20) für eine lotfreie elektrische Verbindung, das zumindest einen Kontaktabschnitt (12, 16, 48) aufweist, der ausgebildet ist, einen elektrischen Kontakt durch Schneidklemmen und/oder einen Federkontakt und /oder Crimpen und/oder Bördeln und/oder Nieten und/oder Schrauben und/oder Verstemmung und/oder Falten und/oder Biegen herzustellen, wobei das Kontaktelement (10, 20) zumindest abschnittsweise eine zinnhaltige Oberflächenbeschichtung (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung (30) 15 bis 73 Massenprozent Silber aufweist.
  2. Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement zumindest teilweise von einer Umspritzung aus Kunststoff umgeben ist.
  3. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung (30) galvanisch auf dem Kontaktelement abgeschieden ist.
  4. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung (30) zwischen 30 und 65 Massenprozent Silber aufweist.
  5. Kontaktelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung (30) zwischen 40 und 60 Massenprozent Silber aufweist.
  6. Kontaktelement einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung (30) eine Dicke von mindestens 0,1 µm und höchstens 12 µm aufweist.
  7. Kontaktelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung (30) eine Dicke zwischen 0,2 µm und 1,8 µm aufweist.
  8. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement im Wesentlichen aus Kupfer oder Eisen oder Aluminium oder eine Legierung, die Kupfer oder Eisen oder Aluminium als Wesentlichen Bestandteil umfasst, aufweist.
  9. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement als Stanzgitter ausgebildet ist, wobei der elektrische Kontakt durch Biegen oder Falten des Stanzgitters hergestellt wird.
  10. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement eine Nickelschicht aufweist, wobei die zinnhaltige Oberflächenbeschichtung (30) auf der Nickelschicht abgeschieden ist.
  11. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung (30) zumindest teilweise von einer Schutzschicht, insbesondere einer Lubrikantschicht, bedeckt ist.
  12. Verfahren zur Herstellung eines Kontaktelements nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Zinn und das Silber aus einer sauren, insbesondere methansulfonsauren, Lösung galvanisch auf dem Kontaktelement abgeschieden werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement durch mehrere, in Reihe stehende Zellen (200) geführt wird, wobei die Zellen mit Methansulfonsäure, in welcher Zinnionen und Silberionen gelöst sind, befüllt sind und wobei der Zellinhalt wird während des Galvanisierens in der Zelle umgepumpt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement in den Zellen (200) mittels Düsen (260) mit Methansulfonsäure, in welcher Zinnionen und Silberionen gelöst sind, angeströmt wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement Teil eines bandförmigen Stanzgitters ist, welches durch die Zellen (200) bewegt wird.
DE102011088211A 2011-12-12 2011-12-12 Kontaktelement und Verfahren zu seiner Herstellung Withdrawn DE102011088211A1 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011088211A DE102011088211A1 (de) 2011-12-12 2011-12-12 Kontaktelement und Verfahren zu seiner Herstellung
US14/364,397 US20140299351A1 (en) 2011-12-12 2012-10-19 Contact element and method for the production thereof
JP2014546375A JP5840802B2 (ja) 2011-12-12 2012-10-19 コンタクトエレメント及びコンタクトエレメントの製造方法
EP12779021.0A EP2791395A1 (de) 2011-12-12 2012-10-19 Kontaktelement und verfahren zu seiner herstellung
PCT/EP2012/070763 WO2013087268A1 (de) 2011-12-12 2012-10-19 Kontaktelement und verfahren zu seiner herstellung
CN201280060972.9A CN103987879B (zh) 2011-12-12 2012-10-19 接触元件及其制造方法
KR1020147015797A KR20140100958A (ko) 2011-12-12 2012-10-19 접촉 요소 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011088211A DE102011088211A1 (de) 2011-12-12 2011-12-12 Kontaktelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011088211A1 true DE102011088211A1 (de) 2013-06-13

Family

ID=47088848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011088211A Withdrawn DE102011088211A1 (de) 2011-12-12 2011-12-12 Kontaktelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20140299351A1 (de)
EP (1) EP2791395A1 (de)
JP (1) JP5840802B2 (de)
KR (1) KR20140100958A (de)
CN (1) CN103987879B (de)
DE (1) DE102011088211A1 (de)
WO (1) WO2013087268A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016083198A1 (de) * 2014-11-27 2016-06-02 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Elektrisches kontaktelement, einpressstift, buchse und leadframe
EP3070188A3 (de) * 2015-03-14 2016-12-07 Diehl Metal Applications GmbH Verfahren zur beschichtung eines einpresspins und einpresspin
DE112015005230B4 (de) 2014-11-19 2022-02-10 Autonetworks Technologies, Ltd. Verbinderanschluss

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012016238B4 (de) * 2012-08-16 2020-01-02 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Verfahren zur Beseitigung von elektrischen Kurzschlüssen und Diagnosegerät
US11280014B2 (en) * 2020-06-05 2022-03-22 Macdermid Enthone Inc. Silver/tin electroplating bath and method of using the same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090239398A1 (en) 2008-03-20 2009-09-24 Interplex Nas, Inc. Press fit (compliant) terminal and other connectors with tin-silver compound

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2515022A (en) * 1947-04-02 1950-07-11 Anaconda Wire & Cable Co Method of tinning copper wire
GB1287209A (en) * 1970-12-23 1972-08-31 Mullard Ltd Gunn oscillator
US4581820A (en) * 1983-06-03 1986-04-15 General Staple Company, Inc. Method of making an electrical connector system and a terminal therefore
ES2117995T3 (es) * 1994-02-05 1998-09-01 Heraeus Gmbh W C Baño para deposito galvanico de aleaciones de plata-estaño.
US5624273A (en) * 1995-04-21 1997-04-29 The Whitaker Corporation Insulation displacement contact with strain relief
US5679471A (en) * 1995-10-16 1997-10-21 General Motors Corporation Silver-nickel nano-composite coating for terminals of separable electrical connectors
US5780172A (en) * 1995-12-18 1998-07-14 Olin Corporation Tin coated electrical connector
JP3034213B2 (ja) * 1996-01-30 2000-04-17 長野県 金属錯体形成用水溶液、錫−銀合金めっき浴およびこのめっき浴を用いためっき物の製造方法
WO1997028296A1 (fr) * 1996-01-30 1997-08-07 Naganoken Solutions aqueuses permettant de former des complexes metalliques, bain de metallisation a base d'alliage etain-argent, et processus de production d'un objet metallise faisant appel a ce bain de metallisation
US5667659A (en) * 1996-04-04 1997-09-16 Handy & Harman Low friction solder electrodeposits
JPH10134869A (ja) * 1996-10-30 1998-05-22 Yazaki Corp 端子材料および端子
JP3286560B2 (ja) * 1997-04-28 2002-05-27 株式会社オートネットワーク技術研究所 嵌合型接続端子
JPH11106990A (ja) * 1997-09-30 1999-04-20 Nippon Mining & Metals Co Ltd 長尺金属条ストライプめっき方法及び装置
WO2001004368A1 (en) * 1999-07-07 2001-01-18 Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. Electric contact material for relay to be aboard automobile and relay to be aboard automobile using the same
US6361823B1 (en) * 1999-12-03 2002-03-26 Atotech Deutschland Gmbh Process for whisker-free aqueous electroless tin plating
DE10014852A1 (de) * 2000-03-24 2001-09-27 Enthone Omi Deutschland Gmbh Verfahren zur Abscheidung einer Silber-Zinn-Legierung
DE10129648C2 (de) * 2000-06-20 2003-06-26 Siemens Ag Verfahren und Anordnung zum elektromechanischen Beschichten von Metallelementen
EP1352993B1 (de) * 2001-01-19 2011-05-11 The Furukawa Electric Co., Ltd. Herstellung eines metallplattierten materials
ITTO20010672A1 (it) * 2001-07-10 2003-01-10 Magneti Marelli Climat Srl Metodo per il fissaggio di componenti ad un condotto di circolazione di un fluido facente parte di uno scambiatore di calore, in particolare
US6924044B2 (en) * 2001-08-14 2005-08-02 Snag, Llc Tin-silver coatings
US6878004B2 (en) * 2002-03-04 2005-04-12 Littelfuse, Inc. Multi-element fuse array
DE10245343A1 (de) * 2002-09-27 2004-04-08 Robert Bosch Gmbh Elektrischer Kontakt
CN1221676C (zh) * 2003-04-03 2005-10-05 章景兴 银氧化锡氧化铜合金电触点及其生产工艺
JP4367149B2 (ja) * 2004-01-30 2009-11-18 日立電線株式会社 フラットケーブル用導体及びその製造方法並びにフラットケーブル
DE102005055742A1 (de) * 2005-11-23 2007-05-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen einer kontaktgeeigneten Schicht auf einem Metallelement
US8343326B2 (en) * 2006-10-06 2013-01-01 Basf Corporation Acid mist mitigation agents for electrolyte solutions
JP4834022B2 (ja) * 2007-03-27 2011-12-07 古河電気工業株式会社 可動接点部品用銀被覆材およびその製造方法
JP4834023B2 (ja) * 2007-03-27 2011-12-07 古河電気工業株式会社 可動接点部品用銀被覆材およびその製造方法
JP4795466B2 (ja) * 2007-06-29 2011-10-19 古河電気工業株式会社 金属材料、その製造方法、及びそれを用いた電気電子部品
JPWO2010005088A1 (ja) * 2008-07-11 2012-01-05 第一電子工業株式会社 電子部品およびその製造方法
JP2012140678A (ja) * 2010-12-28 2012-07-26 Kyowa Densen Kk 曲げ加工部のウィスカ発生を防止するめっき被膜部材、これを用いた電気電子部品、並びにめっき被膜部材の製造方法とめっき皮膜部材のウィスカ発生防止方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090239398A1 (en) 2008-03-20 2009-09-24 Interplex Nas, Inc. Press fit (compliant) terminal and other connectors with tin-silver compound

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112015005230B4 (de) 2014-11-19 2022-02-10 Autonetworks Technologies, Ltd. Verbinderanschluss
WO2016083198A1 (de) * 2014-11-27 2016-06-02 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Elektrisches kontaktelement, einpressstift, buchse und leadframe
EP3070188A3 (de) * 2015-03-14 2016-12-07 Diehl Metal Applications GmbH Verfahren zur beschichtung eines einpresspins und einpresspin

Also Published As

Publication number Publication date
JP5840802B2 (ja) 2016-01-06
CN103987879A (zh) 2014-08-13
JP2015505906A (ja) 2015-02-26
KR20140100958A (ko) 2014-08-18
EP2791395A1 (de) 2014-10-22
US20140299351A1 (en) 2014-10-09
WO2013087268A1 (de) 2013-06-20
CN103987879B (zh) 2017-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60221079T3 (de) Zinn-Silberbeschichtungen
DE112015005230B4 (de) Verbinderanschluss
EP1547107B1 (de) Elektrischer kontakt
DE10313775A1 (de) Steckverbindung
DE102009047043A1 (de) Lötfreie elektrische Verbindung
WO2014177563A1 (de) Elektrisches kontaktelement
DE112006000095T5 (de) Presssitzanschluss, Verfahren zur Herstellung hiervon, sowie Verbindungsanordnung zwischen einem Presssitzanschluss und einer Platine
DE102014208226B4 (de) Kontaktelement, Schaltungsanordnung mit einem solchen Kontaktelement und Kupferband zur Herstellung einer Vielzahl von Kontaktelementen
DE102014117410B4 (de) Elektrisches Kontaktelement, Einpressstift, Buchse und Leadframe
DE112016002685B4 (de) Anschlussstück und Verbinder
DE102011088211A1 (de) Kontaktelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102018215025A1 (de) Elektrischer Kontakt zum Zusammenstecken mit einem Gegenkontakt
DE102014005941A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Kontaktelements zur Vermeidung von Zinnwhiskerbildung, und Kontaktelement
DE202018104958U1 (de) Steckverbinder mit Komponenten aus verbessertem Material
DE112017005628T5 (de) Verzinntes Produkt und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102016214330A1 (de) Crimpanschluss und Herstellungsverfahren des selbigen, Drahtanordnung und Kabelbaum
DE102011084174A1 (de) Crimpverbindung
DE102018100440A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines kaltverformbaren Crimpkontakts, Verfahren zum Herstellen einer elektromechanischen Crimpverbindung und Crimpkontakt
EP2596157B1 (de) Einpresspin und verfahren zu seiner herstellung
DE102012208681A1 (de) Zinnbeschichtung, zugehöriges Kontaktelement und Verfahren zum Aufbringen einer Zinnbeschichtung
DE102018208116A1 (de) Kupferband zur Herstellung von elektrischen Kontakten und Verfahren zur Herstellung eines Kupferbandes und Steckverbinder
DE202013004915U1 (de) Verbunddraht und Kontaktelement
EP2758556B1 (de) Klemmkörper für einen elektrischen leiter
EP3270464B1 (de) Verfahren zum anschliessen eines kontaktelements an einen elektrischen leiter
DE102005055742A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer kontaktgeeigneten Schicht auf einem Metallelement

Legal Events

Date Code Title Description
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination