JPH04322016A - 封入接点材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は封入接点材料に関し、更
に詳しくは、初期接触抵抗が安定していて、開閉動作回
数が増加しても接点としての性能低下が少ないので動作
寿命が長く、また安価に製造することができる封入接点
材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、封入接点の材料としては、Ｒｈ，
Ｒｕなどが一般に用いられている。これは、Ｒｈ，Ｒｕ
などは、導電性が優れ、硬度や融点も高い材料であるか
らである。しかしながら、Ｒｈ，Ｒｕなどは、Ａｇ，Ｐ
ｔに比べてもその価格が高いという問題がある。また、
接点の製造に当たっては、ＦｅＮｉ合金などから成る接
点基材への拡散防止や接点基材との密着性向上を目的と
して、接点基材の表面にＡｕ，Ａｇ，Ｃｕなどをめっき
してこれらのめっき層を形成し、更にその上に上記Ｒｈ
，Ｒｕなどをめっきすることが行われている。そのため
、接点製造のための工程は複雑になり、結局、製造コス
トが大幅に上昇してしまう。

【０００３】このため接点の基材としてＣｕ，Ｃｕ合金
，Ｆｅ合金，Ｎｉ合金のような安価な材料を用い、この
基材の表面を、直接、耐腐食性，耐酸化性が優れ、かつ
導電性を有するＴｉＮやＺｒＮのような化合物（セラミ
ックス）で被覆した構造の接点が提案されている（特開
昭５６−１５２１１５号公報，特開昭５６−１５９０１
７号公報，特開昭５６−１５９０２８号公報などを参照
）。

【０００４】また、国際公開ＷＯ９０／１３６８５号公
報では、接点基材の表面に、周期律表ＩＶａ，Ｖａ，Ｖ
Ｉａ族に属するいずれかの元素の炭化物，窒化物，ホウ
化物，ケイ化物，アルミ化物の層を、プラズマＣＶＤ法
，スパッタリング法，イオンアシスト蒸着法，イオンプ
レーティング法などで成膜したものが開示されている。 そして、同公報では、更に、上記各セラミックス層と接
点基材との間に層厚方向にその組成を変化させることに
より傾斜組成をもたせたセラミックスや、また軟質金属
の中間層を介在させることにより、接点層と基材との密
着性を高めた接点材料が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たセラミックスの被覆層を有する接点材料の場合、それ
をガラス製の封入容器に封入するときに、その被覆層の
表層部の酸化が進み、その結果、製作した封入接点にお
いて、その初期接触抵抗のばらつきが大きくなる。

【０００６】また、開閉動作回数が増加する、すなわち
接点としての使用回数が増加するにつれて、接点部にお
ける発熱量が増大して接点部の移転が起こるようになり
、封入接点としての動作寿命が比較的短いという問題が
ある。本発明は、前記国際公開ＷＯ９０／１３６８５号
公報で開示されている接点材料における上記問題を解決
し、接点被覆層の表層部の酸化を防止することにより、
初期接触抵抗のばらつきが小さく、また動作寿命も長い
封入接点材料の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、接点基材と、前記接点基材
の表面を被覆して形成され、周期律表ＩＶａ，Ｖａ，Ｖ
Ｉａ族に属するいずれかの元素の炭化物，窒化物，ホウ
化物，ケイ化物，アルミ化物の群から選ばれる少なくと
も１種を主成分とする厚み０．０３〜１００μｍの接点
被覆層と、前記接点被覆層の表面を被覆して形成される
厚み０．０１μｍ以上の難酸化性導電薄層とを必須とし
て成ることを特徴とする封入接点材料が提供され、また
、前記接点基材と前記接点被覆層との間に、前記接点基
材との接合界面から前記接点被覆層との接合界面までそ
の組成が連続的に変化し、かつ、次式：ＸＹｚ（式中、
Ｘは周期律表ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族に属するいずれか
の元素，ＹはＣ，Ｎ，Ｂ，Ｓｉ，Ａｌのいずれかの元素
を表し、ｚは、ＹがＣまたはＮの場合には１≦ｚ≦１，
ＹがＢまたはＳｉの場合は９０≦ｚ≦２，ＹがＡｌの場
合は０≦ｚ≦３をそれぞれ満足する数を表す）で示され
る化合物の層であって、前記接点基材との接合界面では
ｚ＝０で示される組成であり、また、前記接点被覆層と
の接合界面ではＹの種類に応じてｚ＝１，２または３で
示される組成になっている厚み０．１μｍ以上の中間層
が介在していることを特徴とする封入接点材料が提供さ
れ、更に、前記接点基材と前記接点被覆層との間に、厚
み０．０１μｍ以上の軟質金属層が介在していることを
特徴とする封入接点材料が提供される。

【０００８】まず、本発明の接点材料において、その接
点基材には、Ｃｕ，Ｃｕ合金，Ｆｅ合金またはＮｉ合金
など、その価格が比較的安価である材料が用いられる。 第１の接点材料においては、この接点基材の表面に、直
接、接点被覆層が形成され、更にその上に難酸化性導電
薄層が形成されている。ここで、接点被覆層は、周期律
表ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族に属するいずれかの元素とＣ
，Ｎ，Ｂ，Ｓｉ，Ａｌのいずれかとの炭化物，窒化物，
ホウ化物，ケイ化物，アルミ化物のいずれかのセラミッ
クスを主成分にして構成されている。これらの材料は、
いずれも、導電性を有する材料である。そして、その厚
みは、０．０３〜１００μｍに設定される。

【０００９】この接点被覆層の厚みが０．０３μｍ未満
の場合は、接点材料として求められる良好な導電性が得
られないため接触抵抗の増大を招き、同時に耐摩耗性も
不充分であるため、接点として満足すべき動作寿命が得
られない。また逆に、厚みが１００μｍを超える場合は
、後述するこの層の成膜時に上記セラミックスの結晶が
粗大化して成膜層の表層部に表面荒れを生ずるようにな
り、接触抵抗の増大を招いて動作時に温度上昇が生じ、
同時に、安定な熱伝導性が得られなくなる。

【００１０】この接点被覆層は次のようにして形成され
る。すなわち、まず接点基材の表面を平滑に研磨加工し
、更に、電解研磨などによって精密研磨し、つづけて、
この研磨表面に、イオンボンバード，電子シャワーなど
を浴びせて表面洗浄を行ったのち、ここに、プラズマＣ
ＶＤ法，スパッタリング法，イオンアシスト蒸着法，イ
オンプレーディング法など、常用の成膜技術を適用して
所望組成，所望厚みの上記セラミックス層を形成する。

【００１１】この接点被覆層は、硬度や融点が高く、移
転消耗が少なく耐摩耗性が優れているので、接点の動作
寿命を高めて接点の信頼性を高める作用をする。なお、
この接点被覆層は、接点基材の表面に１層だけ形成され
ていてもよいが、同種または異種の上記セラミックスを
積層して複数層にすると、成膜時に発生する層内ピンホ
ール数を低減でき、また各層が全体の被覆層において互
いに特性を補完するようになって有効である。

【００１２】つぎに、この接点被覆層の表面は後述する
難酸化性導電薄層で被覆されている。この難酸化性導電
薄層を備えていることが、本発明の接点材料における最
大の特徴であって、この難酸化性導電薄層が前記した接
点被覆層の酸化を防止し、もって接点としての初期接触
抵抗のばらつきを小さくする。

【００１３】この難酸化性導電薄層は、大気中で酸化し
にくく、しかも導電性を有する材料で構成されている。 具体的には、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐ
ｔ，Ａｕの１種または２種以上の難酸化性金属，ＳｎＯ
２　，Ｉｎ２　Ｏ３　，ＰｂＯ，ＰｂＯ２　，ＣｄＯ，
Ｃｄ２　ＳｎＯ４　，Ｉｎ−Ｓｎ酸化物（ＩＴＯ），Ｖ
２　Ｏ３　，ＦｅＯ，Ｆｅ３　Ｏ４　，ＲｕＯ２　，Ｒ
ｈ２　Ｏ３　，ＲｈＯ２　，ＲｅＯ２　，ＲｅＯ３　，
ＩｒＯ２　，ＴｉＯ，Ｔｉ２　Ｏ３　の１種または２種
以上の導電性酸化物で構成されている。これらのうち、
Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒは、接点の動作時に自ら
が酸化することによってブラウンパウダーの発生を防止
し、しかもその酸化物の導電性は良好であるという性質
を備えているので、好適な材料である。そして、その厚
みは０．０１μｍ以上に設定される。

【００１４】この厚みが０．０１μｍ未満の場合は、こ
の薄層の接触抵抗が高くなるとともに、成膜時のピンホ
ールの影響が露呈して接点被覆層の酸化防止膜としての
機能を喪失する。この難酸化性導電薄層は、接点被覆層
の場合と同様に、プラズマＣＶＤ法，スパッタリング法
，イオンアシスト蒸着法，イオンプレーティング法など
で形成してもよく、また、導電性であるということから
して、電解めっき法で形成してもよい。

【００１５】本発明の第２の接点材料は、上記した第１
の接点材料において、接点基材と接点被覆層の間に後述
する傾斜組成を有する中間層を介在させたものである。 この中間層は、接点基材と接点被覆層との間の密着性を
高め、また両者間の熱膨張差に基づく応力発生を緩和し
て両者間の剥離を防止するとともに、接点被覆層内にお
けるクラック発生を防止する働きをする。

【００１６】この中間層は、次式：ＸＹｚ（式中、Ｘは
周期律表ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族に属するいずれかの元
素，ＹはＣ，Ｎ，Ｂ，Ｓｉ，Ａｌのいずれかの元素を表
し、ｚは指数である）で示される化合物で構成されてい
る。 この場合、中間層の組成は、接点基材との接合界面から
接点被覆層との接合界面にかけて層厚方向で変化してい
ることを特徴としている。接点基材との接合界面では、
ｚ＝０の組成の化合物，すなわち、上記したＸ（金属元
素）そのものになっているが、層厚が増すにつれて、そ
の層部分を構成する化合物は、０＜ｚの数で示される上
記組成の化合物になっていて、接点被覆層との接合界面
では、Ｙに応じて定まるｚの最大値で示される化合物に
なっている。

【００１７】すなわち、ＹがＣ，Ｎの場合には、０≦ｚ
≦１の範囲で増加していく数を示し、中間層は、Ｘ→Ｘ
（Ｃ，Ｎ）へとその組成が変化している。また、ＹがＢ
，Ｓｉの場合には、ｚは０≦ｚ≦２の範囲で増加してい
く数を表し、そのときの中間層は、Ｘ→Ｘ（Ｂ，Ｓｉ）
２へとその組成が変化している。更に、ＹがＡｌの場合
には、０≦ｚ≦３の範囲で増加していく数を表し、その
ときの中間層は、Ｘ→ＸＡｌ３　へとその組成が変化し
ている。

【００１８】中間層を上記した構成にすることによって
、接点基材と中間層との接合は金属元素相互の接合であ
るため両者の密着性は向上し、また、接点被覆層と中間
層との接合は、接点被覆層を構成する化合物相互の接合
であるため両者の密着性は同じく向上し、しかも中間層
の組成は上記したように傾斜組成になっているので、接
点被覆層内の応力が緩和され、また接点基材と接点被覆
層との熱膨張差も小さくなりその応力が小さくなるので
、接点被覆層のクラックや接点基材からの剥離は抑制さ
れる。

【００１９】また、この中間層が介在していることによ
り、製造された接点材料におけるピンホールの発生が抑
制される。この中間層の構成材料は、接点被覆層と同じ
ように、導電性も良好で耐熱性も優れている。そして、
この中間層の構成材料は軟質な材料であるため、接点材
料としての実質硬度を下げ、また接触抵抗も低下させる
ので、回路閉時において接点部に加わる運動エネルギー
を緩和してチャタリングの減少に資する。そして、チャ
タリングの減少に伴い、チャタリングアークの発生回数
も減少するので、接点部における動作寿命は長くなる。 しかも、投入誤動作が著しく減少して、接点としての信
頼性の向上に資する。

【００２０】また、中間層が形成されることにより、こ
の表面に成膜される接点被覆層は平滑になり、更にこの
上に成膜されている難酸化性導電薄層は一層平滑になる
ため、得られた封入接点の接触抵抗は安定化する。この
中間層は、接点被覆層の場合と同じように、プラズマＣ
ＶＤ法，スパッタリング法，イオンアシスト蒸着法，イ
オンプレーティング法などの成膜技術を適用して、次の
ように成膜される。

【００２１】すなわち、まず、接点基材の表面にｚ＝０
に相当する組成の上記ＸＹｚを成膜し、つぎに、Ｙ源を
順次経時的に増量しながら成膜操作を続け、最後に目的
とする接点被覆層と同一組成となるような条件下で成膜
する。層厚方向に接点被覆層の組成へとその組成が傾斜
していく層が順次積層されて、目的とする中間層が成膜
される。

【００２２】このとき、中間層の厚みは、全体で０．１
μｍ以上に設定される。この厚みが０．１μｍ未満の場
合は、上記した傾斜組成を有する層の成膜が困難となり
、前記中間層の効果は減殺されるからである。また、中
間層の厚みの上限は、製造コストや、目的とする封入接
点のサイズと接点間距離との関係から適宜に決めればよ
い。

【００２３】本発明の第３の接点材料は、上記第２の接
点材料における中間層を上記ＸＹｚ化合物で形成するの
ではなく、後述する軟質金属で形成したものである。こ
の軟質金属層も、第２の接点材料における中間層の場合
と同様の効果を発揮する。この軟質金属層は、Ａｇ，Ａ
ｌ，Ａｕ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ
，Ｓｒ，Ｃｒ，周期律表ＩＶａ，Ｖａ族に属するいずれ
かの元素の１種または２種以上で構成されている。

【００２４】この軟質金属層の厚みは０．０１μｍ以上
に設定される。この厚みが０．０１μｍ未満の場合には
、ピンホールが多数発生してしまい、このピンホールか
らの腐食が進行して接触抵抗が上昇するからである。ま
た、中間層の厚みの上限は、製造コストや、目的とする
封入接点のサイズと接点間距離との関係から適宜に決め
ればよい。

【００２５】この軟質金属層は、前記した難酸化性導電
薄層の場合と同様に、プラズマＣＶＤ法，スパッタリン
グ法，イオンアシスト蒸着法，イオンプレーティング法
などで形成してもよく、また、電解めっき法で形成して
もよい。なお、この軟質金属層は、上記した方法で成膜
したのち、更に熱処理することにより接点基材との間で
拡散処理を施すと、接点基材との密着性が一層向上する
ので有効である。

【００２６】

【実施例】

実施例１ ５２％Ｎｉ−Ｆｅ合金から成り、有機洗剤による洗浄，
更に電解研磨によって表面を清浄にしたリードスイッチ
接点の基材を真空槽にセットして槽内を真空排気したの
ちＡｒイオンによってイオンボンバード処理を行なって
基材表面を洗浄した。

【００２７】ついで、基材温度を７２０℃に昇温保持し
、槽内にＡｒ／Ｎ２が約１／２である混合ガスを導入し
て１×１０−４Ｔｏｒｒの真空度にし、電子ビーム蒸発
源からＺｒを蒸発させた。同時にイオン源から窒素イオ
ンを基材表面に照射して、堆積速度約５０Å／秒で厚み
１．０μｍのＺｒＮ層をイオンアシスト蒸着法で形成し
た。その後、基材温度を３００度にまで降温保持し、こ
の状態で電子ビーム蒸発源からＰｂを蒸発させながら、
同時にイオン源から酸素イオンを照射して、堆積速度２
０Å／秒で厚み０．１μｍのＰｂＯ層を上記ＺｒＮ層の
上に形成した。

【００２８】実施例２ ＺｒＮ層の厚みを１０μｍにしたことを除いては実施例
１と同様の方法で２層被覆の接点材料を製造した。 実施例３ ＺｒＮ層の厚みを８０μｍにしたことを除いては実施例
１と同様の方法で２層被覆の接点材料を製造した。

【００２９】比較例１ ＺｒＮ層の厚みを０．００２μｍにしたことを除いては
実施例１と同様の方法で２層被覆の接点材料を製造した
。 比較例２ ＺｒＮ層の厚みを１３０μｍにしたことを除いては実施
例１と同様の方法で２層被覆の接点材料を製造した。

【００３０】実施例４ ＰｂＯ層の厚みを０．０１μｍにしたことを除いては実
施例１と同様の方法で２層被覆の接点材料を製造した。 実施例５ ＰｂＯ層の厚みを１．０μｍにしたことを除いては実施
例１と同様の方法で２層被覆の接点材料を製造した。

【００３１】比較例３ ＰｂＯ層の厚みを０．００５μｍにしたことを除いては
実施例１と同様の方法で２層被覆の接点材料を製造した
。 実施例６ Ａｒによるイオンボンバード処理を施さなかったことを
除いては、実施例１と同様にして２層構造の接点材料を
製造した。

【００３２】実施例７ 実施例１と同様にＡｒのイオンボンバードによって基材
表面を洗浄したのち基材温度を６００℃に昇温し、誘導
コイルから成るイオン化機構によりイオン化したＡｒガ
ス中を通過する過程で蒸発元素のイオン化を進めるイオ
ンプレーティング法によって、基材表面に厚み２．０μ
ｍのＴｉＢ２　層を成膜して、更にこのＴｉＢ２　層の
上に同じくイオンプレーティング法で厚み０．１μｍの
Ａｕ層を成膜した。

【００３３】実施例８ 実施例１と同様にして、５２％Ｎｉ−Ｆｅ合金の基材を
Ａｒのイオンボンバード処理によって表面を洗浄し、つ
ぎに、槽内に水素ガス（キャリアガス）を３０ｍｌ／秒
の流速で導入し、更に窒素ガス，四塩化チタンガスをそ
れぞれ１．５ｍｌ／秒，０．４ｍｌ／秒の流速で導入し
て槽内の圧力を０．４Ｔｏｒｒに保持し、基材の温度を
６００℃にして、出力１．５ＫＷ，１３．５６ＭＨＺの
高周波によってプラズマを発生させ、プラズマＣＶＤ法
によって基材の表面に厚み３．０μｍのＴｉＮ層を成膜
した。

【００３４】ついで、槽内の雰囲気を、酸素分圧：２．
５×１−４ＴｏｒｒのＡｒと酸素の混合ガス雰囲気（全
圧力：３０ｍＴｏｒｒ）に変え、純Ｒｅをターゲットに
して、０．５ＫＷの直流マグネトロンスパッタリング法
により、上記ＴｉＮ層の上に厚み０．１μｍのＲｅＯ２
　層を成膜した。 実施例９ 実施例１と同様にして、基材をＡｒでイオンボンバード
処理して表面を洗浄したのち、槽内のＡｒガス圧を１０
ｍＴｏｒｒにして基材温度を７５０℃まで昇温し、Ｚｒ
Ｂ２　をターゲットにした出力０．５ＫＷの直流マグネ
トロンスパッタリング法によって基材表面に厚み５．０
μｍＺｒＢ２　層を成膜した。

【００３５】ついで、基材温度を７００℃に降温保持し
、槽内の雰囲気を酸素分圧：９．０×１−４Ｔｏｒｒの
Ａｒと酸素の混合ガス雰囲気（全圧力：５０ｍＴｏｒｒ
）に変え、純Ｖをターゲットにした０．５ＫＷの上記直
流マグネトロンスパッタリング法により、上記ＺｒＢ２
　層の上に厚み０．１μｍのＶ２　Ｏ３　層を成膜した
。 実施例１０ 実施例１と同様にして、基材をＡｒでイオンボンバード
処理して表面を洗浄したのち、槽内のＡｒガス圧を５ｍ
Ｔｏｒｒにして基材温度を８００℃まで昇温し、ＴａＣ
をターゲットにした出力０．５ＫＷの直流マグネトロン
スパッタリング法によって基材表面に厚み２．０μｍＴ
ａＣ層を成膜した。

【００３６】ついで、基材温度を３００℃に降温保持し
、槽内の雰囲気をＡｒ雰囲気に変え、純Ｒｕをターゲッ
トにした０．３ＫＷの直流マグネトロンスパッタリング
法により、上記ＴａＣ層の上に厚み０．１μｍのＲｕ層
を成膜した。 実施例１１ まず、実施例８と同様にして、プラズマＣＶＤ法によっ
て基材の表面に厚み０．５μｍのＴｉＮ層を成膜し、つ
いで実施例８と同様にしてこのＴｉＮ層の上に直流マグ
ネトロンスパッタリング法で厚み０．５μｍのＺｒＢ２
　層を成膜した。更に、基材温度を２００℃に降温保持
し、槽内のＡｒガス圧を５ｍＴｏｒｒとし、純Ａｕをタ
ーゲットとする０．２ＫＷの直流マグネトロンスパッタ
リング法によって、上記ＺｒＢ２　層の上に厚み０．１
μｍのＡｕ層を成膜した。

【００３７】実施例１２ 実施例１と同様にして、イオンアシスト蒸着法により基
材の表面に厚み２．０μｍＺｒＮ層を成膜し、ついで、
実施例８におけるプラズマＣＶＤ法によって、このＺｒ
Ｎ層の上に厚み３．０μｍのＴｉＮ層を成膜した。つい
で、基材温度を３００℃に降温保持し、槽内の雰囲気を
５ｍＴｏｒｒのＡｒ雰囲気に変え、純Ｒｈをターゲット
にする０．４ＫＷの直流マグネトロンスパッタリング法
により、上記ＴｉＮ層の上に厚み０．１μｍのＲｈ層を
成膜したのち、全体を大気中において、４５０℃，３０
分間熱処理した。

【００３８】従来例１ ＰｂＯ層を成膜せず、実施例１と同じ条件で基材表面に
厚み１．０μｍのＺｒＮ層のみをイオンアシスト蒸着法
で成膜した。 従来例２ Ｖ２　Ｏ３　層を成膜せず、実施例９と同じ条件で基材
表面に厚み２．０μｍのＺｒＢ２　層のみを直流マグネ
トロンスパッタリング法で成膜した。

【００３９】従来例３ Ｒｕ層を成膜せず、実施例１０と同じ条件で基材表面に
厚み２．０μｍのＴａＣ層のみを直流マグネトロンスパ
ッタリング法で成膜した。 従来例４ 有機洗剤による洗浄，電解研磨を順次行なって表面を清
浄にした５２％Ｎｉ−Ｆｅ合金の基材の片面に、化学め
っき法によって厚み３００μｍのＡｇ−３０％Ｐｄ合金
めっき層を形成した。

【００４０】従来例５ 基材の片面に、化学めっき法により、厚み１．０μｍの
Ａｕ層を形成し、更にその上に、同じく化学めっき法に
よって厚み２．０μｍのＲｈ層を形成した。以上２０種
類の接点材料をガラス封入してリードスイッチＳとし、
このリードスイッチＳを、図１で示したように、ケーブ
ルＣと抵抗Ｒ（５００Ω），電流計Ａを介して電源Ｅ（
５０Ｖ）に接続して回路を構成し、この回路に１００ｍ
Ａの電流を流してスイッチの開閉動作を行ない、閉時の
接触抵抗とスイッチ温度上昇を測定した。また、接点部
の溶着や粘着に伴う累積故障率が５０％以上となる動作
回数を調べた。

【００４１】またガラス封入する前の接点材料に、室温
←→４００℃の加熱−冷却のヒートサイクルを１００回
加えて、そのときに、接点表面の外観割れを観察するヒ
ートサイクル試験を行った。外観の変化なし：◎，割れ
が発生：○，多少割れが発生：△として評価した。更に
、ガラス封入前の各接点材料を４５０℃の大気中に５０
時間放置したのちそれをガラス封入して接点とし、その
接点の上記条件における接触抵抗を測定して耐酸化性を
調べた。

【００４２】また、ガラス封入前の各接点材料を、ベン
ゼンの飽和蒸気を充満させたデシケータの中に２４時間
放置したのちそれをガラス封入して接点とし、その接点
の上記条件における接点抵抗を測定して耐有機ガス腐食
性を調べた。以上の結果を一括して表１に示した。なお
、参考のため、材料コスト，層形成に要する時間，加工
に要するコストを加味して全体的なコストの高低も併記
した。

【００４３】

【表１】

【００４４】実施例１３ ５２％Ｎｉ−Ｆｅ合金から成り、有機洗剤による洗浄と
電解研磨によって表面を清浄にしたリードスイッチ接点
の基材を真空槽内にセットしたのち槽内を真空排気し、
Ａｒでイオンボンバードして基材表面の洗浄を行った。 ついで、基材温度を７２０℃に昇温し、槽内を１×１０
−６Ｔｏｒｒの真空雰囲気として電子ビーム蒸発源から
堆積速度５０Å／秒でＺｒを基材に蒸着した。その後、
上記条件によるＺｒの蒸発を継続しながら、イオン源か
らの窒素イオンの照射量を経時的に増量してＺｒからＺ
ｒＮまでの傾斜組成を有する厚み０．５μｍの中間層を
イオンアシスト蒸着法で成膜した。この中間層の最上層
はＺｒＮになっている。

【００４５】ついで、この中間層の上に厚み１．０μｍ
のＺｒＮ層をイオンアシスト蒸着法で成膜したのち、基
材温度を３００℃に降温保持し、電子ビーム蒸発源から
Ｐｂを堆積速度２０Å／秒で蒸発させながら、イオン源
から酸素イオンを照射して、上記ＺｒＮ層の上に厚み０
．１μｍのＰｂＯ層を成膜した。 実施例１４ 中間層の厚みが５．０μｍであたことを除いては、実施
例１３と同様にして接点材料を製造した。

【００４６】実施例１５ 中間層の厚みが５０μｍであたことを除いては、実施例
１３と同様にして接点材料を製造した。 実施例１６ ＺｒＮ層の厚みが１０．０μｍであたことを除いては、
実施例１４と同様にして接点材料を製造した。

【００４７】実施例１７ ＺｒＮ層の厚みが８０μｍであたことを除いては、実施
例１４と同様にして接点材料を製造した。 比較例４ 中間層の厚みが０．０５μｍであたことを除いては、実
施例１３と同様にして接点材料を製造した。

【００４８】比較例５ ＺｒＮ層の厚みが０．０２μｍであたことを除いては、
実施例１４と同様にして接点材料を製造した。 比較例６ ＺｒＮ層の厚みが１３０μｍであたことを除いては、実
施例１４と同様にして接点材料を製造した。

【００４９】実施例１８ 実施例１３と同様にＡｒのイオンボンバードによって基
材表面を洗浄したのち基材温度を７５０℃に昇温し、Ａ
ｒガス中のイオンプレーティング法によって、まず最初
にＢ蒸発量をゼロにしＺｒのみを蒸発してＺｒを基材表
面に堆積し、ついでＢ蒸発量を経時的に増加して最終的
に組成がＺｒＢ２　となるように２元蒸着でＺｒからＺ
ｒＢ２　までの傾斜組成を有する厚み１．０μｍの中間
層を基材表面に成膜した。

【００５０】その後、この中間層の上に厚み３．０μｍ
のＺｒＢ２　層を成膜し、更に、Ｖを蒸発させながらイ
オン源から酸素イオンを照射して前記ＺｒＢ２　層の上
に厚み０．１μｍのＶ２　Ｏ３　層を成膜した。 実施例１９ 基材温度を６５０℃とし、実施例１８と同じような成膜
操作により、ＴｉからＴｉＢ２　までの傾斜組成を有す
る厚み２．０μｍの中間層，厚み１．０μｍのＴｉＢ２
　層，厚み０．１μｍのＶ２Ｏ３　を順次成膜した。

【００５１】実施例２０ 実施例１８と同様にして基材表面を洗浄した。槽内のＡ
ｒガス圧を５ｍＴｏｒｒにして基材温度を７５０℃まで
昇温し、純Ｚｒをターゲットとする直流マグネトロンス
パッタリング法によって、まず最初に、基材表面にＺｒ
を成膜し、ついで、ＺｒとＣの２元ターゲットを用い、
経時的にＣのスパッタ量を増加することにより最終的に
組成がＺｒＣとなるような傾斜組成を有する厚み３．０
μｍの中間層を成膜した。

【００５２】その後、この中間層の上に厚み０．５μｍ
のＺｒＣ層を成膜したのち基材温度を２００℃に降温保
持し、Ｐｔをスパッタして上記ＺｒＣ層の上に厚み０．
２μｍのＰｔ層を成膜した。 実施例２１ 実施例１３と同じようにして表面洗浄した温度６５０℃
の基材表面に同じく実施例１３と同様のイオンプレディ
ング法でＴｉからＴｉＮまでの傾斜組成を有する厚み０
．５μｍの中間層を成膜したのち、この中間層の上に厚
み０．５μｍのＴｉＮ層を成膜し、基材温度を７００℃
に昇温して更にこのＴｉＮ層の上に厚み０．５μｍのＴ
ｉＢ２　層を成膜した。

【００５３】その後、基材温度を６００℃に降温保持し
、槽内の雰囲気を酸素分圧：２．５×１０−４Ｔｏｒｒ
のＡｒと酸素の混合ガス雰囲気（全圧力３０ｍＴｏｒｒ
）に変え、純Ｒｅをターゲットにした０．５ＫＷの直流
マグネトロンスパッタリング法により、上記ＴｉＢ２　
層の上に厚み０．１μｍのＲｅＯ２　層を成膜した。 実施例２２ 実施例１３と同様のイオンアシスト蒸着法により、基材
表面にＺｒからＺｒＮまでの傾斜組成を有する厚み２．
０μｍの中間層を成膜し、この上に更に厚み１．０μｍ
のＺｒＮ層を成膜した。

【００５４】ついで、このＺｒＮ層の上に、Ａｒガス圧
１０ｍＴｏｒｒ，基材温度７５０℃において、ＺｒＢ２
　をターゲットとする直流マグネトロンスパッタリング
法で厚み１．０μｍのＺｒＢ２　層を成膜したのち、基
材温度を２００℃に降温保持し、Ａｒガス圧５ｍＴｏｒ
ｒ，純Ａｕをターゲットとする０．２ＫＷの直流マグネ
トロンスパッタリング法によって上記ＺｒＢ２　層の上
に厚み０．１μｍのＡｕ層を成膜した。

【００５５】従来例５ ＰｂＯ層を成膜せず、実施例１３と同じ条件で基材表面
に厚み０．５μｍの中間層，厚み１．０μｍのＺｒＮ層
のみを順次成膜した。 従来例６ 実施例１８において、Ｖ２　Ｏ３　層を成膜しない接点
材料を製造した。

【００５６】以上１５種類の接点材料につき、実施例１
〜１２の場合と同じようにして、それぞれの接点特性を
調べた。その結果を一括して表２に示した。

【００５７】

【表２】

【００５８】実施例２３ ５２％Ｎｉ−Ｆｅ合金から成り、有機洗剤による洗浄と
電解研磨によって表面を清浄にしたリードスイッチ接点
の基材を真空槽内にセットしたのち槽内を真空排気し、
Ａｒでイオンボンバードして基材表面の洗浄を行った。 基材温度を３００℃にし、イオンアシスト蒸着法により
、Ａｇを基材表面に堆積しながらイオン源からＡｒイオ
ンを照射してＡｇから成る厚み１．０μｍの中間層を成
膜し、更に基材温度を７２０℃にし、Ｚｒを蒸発させな
がらイオン源から窒素イオンを照射して上記中間層の上
に厚み１．０μｍのＺｒＮ層を成膜した。ついで、基材
温度を３００℃に降温し、Ｐｂを蒸発させながらイオン
源から酸素イオンを照射して、上記ＺｒＮ層の上に厚み
０．１μｍのＰｂＯ層を成膜した。

【００５９】実施例２４ Ａｇ中間層の厚みが１０μｍであったことを除いては実
施例２３と同様にして接点材料を製造した。 実施例２５ Ａｇ中間層の厚みが５０μｍであったことを除いては実
施例２３と同様にして接点材料を製造した。

【００６０】実施例２６ ＺｒＮ層の厚みが１０μｍであったことを除いては実施
例２３と同様にして接点材料を製造した。 実施例２７ ＺｒＮ層の厚みが８０μｍであったことを除いては実施
例２３と同様にして接点材料を製造した。

【００６１】比較例７ Ａｇ中間層の厚みが０．００５μｍであったことを除い
ては実施例２３と同様にして接点材料を製造した。 比較例８ ＺｒＮ層の厚みが１３０μｍであったことを除いては実
施例２３と同様にして接点材料を製造した。

【００６２】実施例２８ 実施例２３と同様にして基材表面をＡｒによるイオンボ
ンバードで洗浄したのち、基材温度２００℃で、真空蒸
着法によりＡｕから成る厚み１．０μｍの中間層を成膜
した。つぎに、槽内に水素ガス（キャリアガス）を３０
ｍｌ／秒の流速で導入し、更に窒素ガス，四塩化チタン
ガスをそれぞれ１．５ｍｌ／秒，０．４ｍｌ／秒の流速
で導入して槽内の圧力を０．４Ｔｏｒｒに保持し、基材
の温度を６５０℃に昇温して、出力１．５ＫＷ，１３．
５６ＭＨＺの高周波によってプラズマを発生させ、プラ
ズマＣＶＤ法で上記Ａｕ中間層の上に厚み１．０μｍの
ＴｉＮ層を成膜した。

【００６３】ついで、槽内の雰囲気を、酸素分圧：９．
０×１−４ＴｏｒｒのＡｒと酸素の混合ガス雰囲気（全
圧力：５０ｍＴｏｒｒ）に変え、純Ｖをターゲットにし
た０．５ＫＷの直流マグネトロンスパッタリング法によ
り、上記ＴｉＮ層の上に厚み０．１μｍのＶ２　Ｏ３　
層を成膜した。 実施例２９ 実施例２３と同様にして基材表面を洗浄し、槽内のＡｒ
ガス圧を５ｍＴｏｒｒにして基材温度を３００℃に昇温
し、純Ａｇをターゲットにした０．３ＫＷの直流マグネ
トロンスパッタリング法によって、基材表面に厚み１．
０μｍのＡｇ層を成膜し、更に純Ｃｕをターゲットにし
て上記Ａｇ層の上に厚み１．０μｍのＣｕ層を積層して
、Ａｇ層とＣｕ層とから成る厚み２．０μｍの中間層を
成膜した。

【００６４】ついで、基材温度を６５０℃に昇温保持し
、Ａｒガス圧１０ｍＴｏｒｒにおいて、ＴｉＢ２　をタ
ーゲットにした０．５ＫＷの直流マグネトロンスパッタ
リング法によって、厚み１．０μｍのＴｉＢ２層を成膜
したのち、槽内を全圧力３０ｍＴｏｒｒのＡｒと酸素の
混合ガス雰囲気（酸素分圧：２．５×１０−４Ｔｏｒｒ
）とし、純Ｒｅをターゲットにした０．５ＫＷの直流マ
グネトロンスパッタリング法によって、厚み０．１μｍ
のＲｅＯ２　層を成膜した。

【００６５】その後、全体に、窒素雰囲気下において５
００℃で１時間の熱処理を施した。 実施例３０ 実施例２３と同様にして基材表面を洗浄し、槽内のＡｒ
ガス圧を５ｍＴｏｒｒにして基材温度を５００℃に昇温
し、純Ｎｉをターゲットにした０．５ＫＷの直流マグネ
トロンスパッタリング法によって、基材表面にＮｉから
成る厚み１．０μｍの中間層を成膜した。

【００６６】ついで、基材温度を７５０℃に昇温保持し
、Ａｒガス圧１０ｍＴｏｒｒにおいて、ＺｒＢ２　をタ
ーゲットにした０．５ＫＷの直流マグネトロンスパッタ
リング法によって、厚み１．０μｍのＺｒＢ２層を成膜
したのち、基材温度を７２０℃に降温保持して、イオン
アシスト蒸着法により、上記ＺｒＢ２　層の上に厚み１
．０μｍのＺｒＮ層を成膜した。

【００６７】その後、基材温度を２００℃に降温保持し
、純Ａｕをターゲットにした出力０．３ＫＷの直流マグ
ネトロンスパッタリング法によって、上記ＺｒＮ層の上
に厚み０．１μｍのＡｕ層を成膜した。 実施例３１ 実施例２３と同様にして基材表面を洗浄し、槽内を真空
排気し、基材温度を６００℃に昇温保持した状態で、真
空蒸着法によって基材表面に厚み０．５μｍのＣｕ層を
成膜し、ついで、上記Ｃｕ層の上に厚み１．０μｍのＮ
ｉ層を積層して、Ｃｕ層とＮｉ層とから成る厚み１．５
μｍの中間層を成膜した。

【００６８】ついで、基材温度を６５０℃に昇温保持し
、ＴｉＢ２　をターゲットにした直流マグネトロンスパ
ッタリング法によって厚み１．０μｍのＴｉＢ２　層を
成膜し、更に基材温度を７５０℃に昇温保持し、ＴａＣ
をターゲットにした直流マグネトロンスパッタリング法
によって厚み０．５μｍのＴａＣ層を上記ＴｉＢ２　層
の上に成膜した。

【００６９】その後、基材温度を３００℃に降温保持し
、Ａｒガスを槽内に導入してＡｒガス圧１ｍＴｏｒｒと
し、純Ｒｕをターゲットにした出力０．３ＫＷの直流マ
グネトロンスパッタリング法によって、上記ＴａＣ層の
上に厚み０．１μｍのＲｕ層を成膜した。 実施例３２ 実施例２３と同様にして基材表面を洗浄し、槽内を真空
排気し、基材温度を６５０℃に昇温保持した状態で、真
空蒸着法によって、基材表面にＴｉから成る厚み１．０
μｍの中間層を成膜し、ついで、イオンアシスト蒸着法
により上記Ｔｉ中間層の上に厚み１．０μｍのＴｉＮ層
を成膜した。

【００７０】基材温度を３００℃に降温保持し、真空蒸
着法により、上記ＴｉＮ層の上に厚み０．１μｍのＰｔ
層，厚み０．１μｍのＡｕ層を順次成膜した。以上１２
種類の接点材料につき、実施例１〜１２の場合と同じ様
にして、それぞれの接点特性を調べた。その結果を一括
して表３に示した。

【００７１】

【表３】

【００７２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
接点材料は、接点部における表面酸化が接点被覆層の上
に成膜されている最外層の難酸化性導電薄層の働きによ
って有効に防止される。そのため、接触抵抗のばらつき
は小さくなり、温度上昇も低く、動作寿命は非常に長く
なる。

【００７３】また、実施例１３〜３２の特性結果から明
らかなように、接点基材と接点被覆層との間に、傾斜組
成を有する化合物や軟質金属から成る中間層を介在せし
めると、接点基材と接点被覆層との密着性が良好になり
、接点寿命は一層長くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スイッチの接触抵抗の測定に用いる回路の概略
図である。

【符号の説明】

Ｓ　　スイッチ Ｃ　　ケーブル Ｒ　　抵抗 Ｅ　　電源 Ａ　　電流計

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　接点基材と、前記接点基材の表面を被
   覆して形成され、周期律表ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族に属
   するいずれかの元素の炭化物，窒化物，ホウ化物，ケイ
   化物，アルミ化物の群から選ばれる少なくとも１種を主
   成分とする厚み０．０３〜１００μｍの接点被覆層と、
   前記接点被覆層の表面を被覆して形成される厚み０．０
   １μｍ以上の難酸化性導電薄層とを必須として成ること
   を特徴とする封入接点材料。
2. 【請求項２】　　前記接点被覆層が複数の層から成る請
   求項１の封入接点材料。
3. 【請求項３】　　前記難酸化性導電薄層が、Ｒｕ，Ｒｈ
   ，Ｐｄ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，ＳｎＯ２　，
   Ｉｎ２　Ｏ３　，ＰｂＯ，ＰｂＯ２　，ＣｄＯ，Ｃｄ２
   　ＳｎＯ４　，Ｉｎ−Ｓｎ酸化物，Ｖ２　Ｏ３　，Ｆｅ
   Ｏ，Ｆｅ３　Ｏ４　，ＲｕＯ２　，Ｒｈ２　Ｏ３　，Ｒ
   ｈＯ２　，ＲｅＯ２　，ＲｅＯ３　，ＩｒＯ２　，Ｔｉ
   Ｏ，Ｔｉ２　Ｏ３　の群から選ばれる少なくとも１種を
   主成分としてなる請求項１の封入接点材料。
4. 【請求項４】　　請求項１の封入接点材料において、前
   記接点基材と前記接点被覆層との間に、前記接点基材と
   の接合界面から前記接点被覆層との接合界面までその組
   成が連続的に変化し、かつ、次式：ＸＹｚ（式中、Ｘは
   周期律表ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族に属するいずれかの元
   素，ＹはＣ，Ｎ，Ｂ，Ｓｉ，Ａｌのいずれかの元素を表
   し、ｚは、ＹがＣまたはＮの場合には０≦ｚ≦１，Ｙが
   ＢまたはＳｉの場合は０≦ｚ≦２，ＹがＡｌの場合は０
   ≦ｚ≦３をそれぞれ満足する数を表す）で示される化合
   物の層であって、前記接点基材との接合界面ではｚ＝０
   で示される組成であり、また、前記接点被覆層との接合
   界面ではＹの種類に応じてｚ＝１，２または３で示され
   る組成になっている厚み０．１μｍ以上の中間層が介在
   していることを特徴とする封入接点材料。
5. 【請求項５】　　請求項１の封入接点材料において、前
   記接点基材と前記接点被覆層との間に、厚み０．０１μ
   ｍ以上の軟質金属層が介在していることを特徴とする封
   入接点材料。
6. 【請求項６】　　前記軟質金属層が、Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ
   ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｓｒ，
   Ｃｒ，周期律表ＩＶａ，Ｖａ族に属するいずれかの元素
   の群から選ばれる少なくとも１種から成る請求項５の封
   入接点材料。