JPH05314846A

JPH05314846A - 接点

Info

Publication number: JPH05314846A
Application number: JP28675092A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hasegawa; 誠長谷川; Shinichi Hashizume; 伸一橋詰
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1992-01-27
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 1993-11-26

Abstract

(57)【要約】【目的】導電接触性に優れ、ピンホール腐食や粘着が
発生しにくく、かつメッキ処理が不要な接点を提供す
る。【構成】白金族あるいは白金族合金でなる接点母材１
上に、窒素のイオン、不活性ガスのイオン、もしくは、
Ｉ族元素のイオンのうち少なくとも１種以上のイオン２
を注入し、接点母材１の表面及び浅層部にイオン注入層
３を形成する。こうすることで、Ａｕ等によるメッキ処
理なしに電子軌道のホールを埋めることができ、触媒作
用を抑制することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リレー、スイッチ、コ
ネクタ等の電気・電子機器に用いられる接点に係り、特
に接点表面の改質技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、Ｐｄ、Ｐｔ等の白金族金属あ
るいはその合金を母材とした接点は、耐腐食性に優れ、
導電性、加工性も良いことから、リレーやスイッチを始
めとする電気・電子機器の接点に広く使用されている。
一方、コネクタ用接点としては、下地金属上にＮｉメッ
キ層を形成した接点が一般に用いられている。

【０００３】さらには、従来から、リレーやスイッチ等
のパワー負荷領域に用いられる接点として、Ａｇあるい
はＡｇ合金を母材とした接点が広く用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
白金族金属あるいはその合金、又は、Ｎｉメッキ層の接
点は、電子軌道にホールが存在するため、接触表面に粉
末状の生成物が生成される。このため、接触抵抗が増加
し、接触信頼性が低下する。すなわち、白金族金属にお
いては、触媒作用が生じ、このため、接点が有機ガス雰
囲気中で作動された場合、有機物ポリマ（ブラウンパウ
ダ）が生成され、接触信頼性が低下する。一方、Ｎｉメ
ッキ層を形成した接点においては、Ｎｉ電子軌道に存在
するホールが酸化作用をもたらし、接点部分の微小振動
によって粉末状のＮｉ酸化物が生成されて接触抵抗が増
加するといったフレッティングコロージョン現象によ
り、接触信頼性が低下する。

【０００５】この問題を改善するために、ＡｕやＡｕ系
合金層をメッキ、クラッドなどで設けることが一般に行
なわれている。例えば、図１０に示すように、接点母材
５１上に、Ｎｉ下地メッキを行い、Ｎｉメッキ層５２を
形成し、さらに、その上にＡｕメッキまたはＰｄメッキ
等による表面処理層５３を形成している。しかし、十分
な保護効果を得るためには、Ａｕメッキ層を厚くしなけ
ればならないが、メッキ処理にコストがかかり、その
上、Ａｕメッキの場合、粘着障害により接触信頼性が低
下する。一方、コストを下げるためにＡｕメッキ厚を薄
くすると、ピンホールが増加して耐腐食性が悪化するの
みならず、アーク放電や摩耗などでＡｕ層が失われる可
能性があるといった問題がある。

【０００６】また、ＡｇもしくはＡｇ合金からなる接点
にあっては、接点の開閉動作時に接点間に生じるアーク
あるいは接触点に生じるジュール熱によって、接点材料
の溶融、消耗、移転等が発生し、耐アーク性、耐溶着性
の点で未だ十分な性能を有するに至っていない。なお、
優れた耐アーク性、耐溶着性を有している接点として、
Ｗ，Ｍｏ，Ｃ等の高融点接点材料があるが、これらは酸
化し易く接触抵抗が著しく高くなるため、リレーやスイ
ッチ等には適用されていない。

【０００７】本発明は、上述した問題点に着目してなさ
れたもので、導電接触性に優れ、ピンホール腐食や粘着
が発生しにくく、かつメッキ処理が少なくて済むか、不
要で低コストに製造することができる接点を提供するこ
とを目的とする。さらに、また、耐アーク性、耐溶着性
に優れてパワー負荷領域に適し、また、高融点材料を用
いながら酸化による接触抵抗の増大を招くことのない接
点を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、白金族（Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏ
ｓ，Ｉｒ，Ｐｔ）あるいは白金族合金の金属層を有する
接点母材の表面に、窒素のイオン、不活性ガスのイオ
ン、もしくはＩ族元素のイオンがイオン注入された接点
である。

【０００９】請求項２の発明は、接点母材の表面にＮｉ
メッキ層が形成され、かつ、このＮｉメッキ層に窒素の
イオン、不活性ガスのイオン、もしくはＩ族元素のイオ
ンがイオン注入された接点である。

【００１０】請求項３の発明は、ＡｇあるいはＡｇ合金
からなる接点母材の表面に、イオン注入蒸着により窒化
物（ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，ＶＮ，ＴａＮ）もしくは
炭化物（ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＶＣ，ＴａＣ）の層
が形成され、さらに、この層に貴金属イオンがイオン注
入された接点である。

【００１１】請求項４の発明は、Ｗ，Ｍｏ，Ｃのいずれ
かからなる接点母材の表面に、貴金属イオンがイオン注
入された接点である。

【００１２】請求項５の発明は、上記イオン注入された
接点母材の表面に、さらに別の層を形成した接点であ
る。

【００１３】請求項６の発明は、接点母材の表面の特定
部分にのみ上記イオン注入がされた接点である。

【００１４】

【作用】上記の構成によれば、白金族金属あるいはその
合金の接点母材の表面に、窒素のイオン、不活性ガスの
イオン、もしくはＩ族元素のイオンをイオン注入するの
で、Ａｕ等によるメッキ処理を施すことなしに電子軌道
のホールを埋めることができる。それ故、電子軌道のホ
ールに起因する触媒作用を抑制することができ、接点が
有機ガス雰囲気中で作動された場合も、有機ポリマ（ブ
ラウンパウダ）が生成されることはなく、接触信頼性が
向上する。また、ＡｕメッキやＡｕクラッド等によるメ
ッキ処理を施さないので、Ａｕメッキ処理したときより
もコストが抑えられ、ピンホールによる腐食も発生しな
くなる。

【００１５】また、接点母材の表面にＮｉ下地メッキを
行い、この上に窒素のイオン、不活性ガスのイオン、も
しくはＩ族元素のイオンをイオン注入するので、Ａｕ等
によるメッキ処理を施すことなしにＮｉ電子軌道に存在
するホールを埋めることができる。それ故、電子軌道の
ホールに起因する酸化作用を抑制することができ、Ａｕ
等のメッキ処理によるコストアップや粘着障害も起こら
ず、接触信頼性が向上し、耐腐食性が増す。

【００１６】また、ＡｇあるいはＡｇ合金からなる接点
母材の表面に、窒化物（ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，Ｖ
Ｎ，ＴａＮ）もしくは炭化物（ＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｈｆ
Ｃ，ＶＣ，ＴａＣ）をイオン注入蒸着すること、または
優れた耐アーク性、耐溶着性を有するＷ，Ｍｏ，Ｃ等の
高融点接点材料からなる接点母材を使用することによ
り、接点は通電および開閉時に溶融、消耗、移転等の少
ない、耐アーク性、耐溶着性に優れたものになる。さら
に、この表面に貴金属イオンをイオン注入することによ
り、接触抵抗の増大を抑えることができる。また、イオ
ン注入された接点母材の表面に、Ａｕメッキ等の別の層
が形成されているので、触媒作用が抑制される。また、
イオン注入が接点表面の特定部分になされることによ
り、該部分を腐食から守ることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。まず、本発明の接点の製造に用いるイオン注
入装置の概略構成について、図１を参照して説明する。
このイオン注入装置は、注入するイオンを含んだプラズ
マを発生させるイオン源１０１と、単一収束レンズで構
成される引き出し電極１０２と、イオンビーム１０３を
分離する電磁石でなるイオンビームアナライザ１０４
と、イオンビーム１０３にエネルギーを与える加速器１
０５と、イオンビーム１０３がイオン打ち込みウエハで
ある接点母材１０８の全面に均一に打ち込めるよう調整
する走査系１０６と、打ち込まれたイオン電流を測定す
るファラデーカップ１０７とから構成されている。接点
母材１０８としては、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金
などの材料が用いられる。この接点母材１０８は接点材
料単体で、もしくは接点バネ等に取り付けられてイオン
注入装置内に装填される。

【００１８】本装置において、イオン源１０１から引き
出し電極１０２によりイオンビーム１０３が引き出され
ると、このイオンビーム１０３は注入するイオンのほか
にも多くの不要なイオンを含んでいるため、これをイオ
ンビームアナライザ１０４により分離する。分離された
イオンビーム１０３は加速器１０５によりエネルギーを
与えられた後、走査系１０６により走査されて、イオン
打ち込みが調整され、高いエネルギーを持つイオンビー
ム１０３は接点母材１０８の表面および浅層部に打ち込
まれる。

【００１９】以下、第１の実施例による接点の構成およ
び製造方法について、図２、図３を参照して説明する。
本実施例では、図２に示すように、白金族（Ｒｕ，Ｒ
ｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ）あるいは白金族合金、又
は、Ｎｉメッキ層でなる接点母材１上に、上述のイオン
注入装置を用いて、窒素のイオン、不活性ガス（Ｈｅ，
Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｒｎ）のイオン、Ｉ族元素
（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｆｒ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａ
ｕ）のイオンのうち少なくとも１種以上のイオン２を注
入し、接点母材１の表面および浅層部にイオン注入層３
を形成する。

【００２０】また、図３に示すように、任意の下地金属
でなる接点母材１４の上に白金族あるいはその合金、又
は、Ｎｉ層でなる金属層１１を何らかの方法で設け、さ
らにその上に、上述と同様にイオン１２を注入し、金属
層１１の表面および浅層部にイオン注入層１３を形成す
る。

【００２１】この第１実施例の接点によれば、電子軌道
のホールが埋められるので、上述した触媒作用、又は、
フレッティングコロージョン現象を抑えることができ、
接触信頼性が向上する。また、図１０で示したように表
面にＡｕメッキ処理をしなくても済み、従来必要であっ
たＡｕを用いた表面処理方法に比べてコストダウンが図
れる。また、Ａｕ処理接点で問題となったピンホール腐
食、粘着などの問題が生じない。

【００２２】次に、第２の実施例による接点を説明す
る。接点の製造途上の第１工程としては、図４に示すよ
うに、ＡｇまたはＡｇ合金からなる接点素材２１の上
に、Ｔｉイオン２２を注入すると同時に、不図示のるつ
ぼにＮ２３を装填し加熱することでＮ２３を蒸発させ、
接点素材２１の上にＮ２３を蒸着させる。その結果、接
点素材２１の上に混合領域２４が、さらにその上に、窒
化物、炭化物の層２５が形成される。さらに、第２工程
として、図５に示すように、上記の層２５の上にＲｕ，
Ｒｈ，Ｐｄ他の貴金属イオン２６を注入する。その結
果、接点素材２１の上に混合領域２４が、さらにその上
に、窒化物、炭化物、貴金属の層２７が形成される。

【００２３】この第２実施例の接点によれば、窒化物も
しくは炭化物をイオン注入蒸着するので、通電および開
閉時に、接点材料の溶融、消耗、移転等が発生しにくく
なり、耐アーク性、耐溶着性に優れたものになる。その
上、貴金属イオンを注入するので、接触抵抗を抑えるこ
とができる。

【００２４】次に、第３の実施例を図６、図７を参照し
て説明する。図６は焼結による高融点金属接点の作成工
程を示す。Ｗ，Ｍｏ，Ｃの粉末（＃２０１）を粒度調整
（＃２０２）した後、混合（＃２０３）し、高温で熱処
理（＃２０４）して成形（＃２０５）する。これを押
出、圧延等の一次加工（＃２０６）、ヘッダ加工等の二
次加工（＃２０７）を施す。以上により、焼結による高
融点金属接点が作成できる。その後、イオン注入によ
り、貴金属層を形成する（＃２０８）。この貴金属イオ
ン注入の状態を図７に示す。Ｗ，Ｍｏ，Ｃのいずれかか
ら形成される接点素材４１の上に、貴金属イオン２６を
注入することにより、混合領域４２と、イオン注入層４
３が形成される。

【００２５】この第３実施例の接点によれば、優れた耐
アーク性、耐溶着性を有するＷ，Ｍｏ，Ｃ等の高融点接
点材料を用いているので、通電および開閉時に、接点材
料の溶融、消耗、移転等が発生しにくくなり、耐アーク
性、耐溶着性に優れたものになる。その上、貴金属イオ
ンを注入するので、接触抵抗を抑えることができる。

【００２６】なお、上記第１乃至第３実施例において、
イオン注入された接点母材の表面に、さらに任意材料の
層、例えばＡｕメッキ層を形成してもよい。例えば、図
８に示すように、接点母材１にイオンが注入され、イオ
ン注入層３が形成され、その上に別の任意材料の層５が
形成されていてもよい。また、イオン注入は接点母材の
表面の全面にわたって施されていなくてもよく、接点母
材の表面の特定部分にのみ施されていてもよい。例え
ば、図９に示すように、接点母材１の表面の特定部分に
イオン注入が施されて、該部分にのみイオン注入層３が
形成されていてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、白金族金
属あるいはその合金の接点母材の表面に、窒素のイオ
ン、不活性ガスのイオン、もしくはＩ族元素のイオンを
イオン注入するので、又は、接点母材上にＮｉ下地メッ
キを行い、この上に窒素のイオン、不活性ガスのイオ
ン、もしくはＩ族元素のイオンをイオン注入するので、
Ａｕ等によるメッキ処理を施すことなしに触媒作用によ
る有機物ポリマ（ブラウンパウダ）やフレッティングコ
ロージョン現象によるＮｉ酸化物の生成を抑制すること
ができ、導電接触性に優れた接点を作成することができ
る。また、ＡｕメッキやＡｕクラッド等によるメッキ処
理を施さないので、Ａｕ等のメッキ処理したときよりコ
ストが抑えられ、ピンホールによる腐食や粘着も発生し
なくなる。それ故、この接点はリレーやスイッチ等の電
気・電子機器に広く適用することができる。

【００２８】また、ＡｇあるいはＡｇ合金からなる接点
母材の表面に、窒化物（ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，Ｖ
Ｎ，ＴａＮ）もしくは炭化物（ＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｈｆ
Ｃ，ＶＣ，ＴａＣ）をイオン注入蒸着すること、又は、
優れた耐アーク性、耐溶着性を有しているＷ，Ｍｏ，Ｃ
等の高融点接点材料からなる接点母材を使用することに
より、通電および開閉時に溶融、消耗、移転等の少な
い、耐アーク性、耐溶着性に優れた接点を作成すること
ができる。その上、貴金属イオンをイオン注入するの
で、酸化による接触抵抗の増大を抑えることができる。
それ故、この接点はリレーやスイッチ等のパワー負荷領
域に適用することができる。

【００２９】さらに、イオン注入された接点母材の表面
に、さらに別の層を形成することにより、上記触媒作用
による有機物ポリマやフレッティングコロージョン現象
によるＮｉ酸化物の生成を確実に抑制することができ、
接点の導電接触性がより向上する。また、イオンを注入
する部分については、接点開閉動作によって動きの激し
い接点母材表面の特定部分にのみイオン注入を施して、
ピンホールによる腐食を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の接点の製造に用いられるイオン注入装
置の一例を示す構成図である。

【図２】第１の実施例による接点の断面図である。

【図３】第１の実施例の一部変更した接点の断面図であ
る。

【図４】第２の実施例による接点の製造の第１工程途上
を示す説明図である。

【図５】第２の実施例による接点の製造の第２工程途上
を示す説明図である。

【図６】第３の実施例による接点の焼結接点工程を含む
製造工程を示す説明図である。

【図７】第３の実施例による接点の製造の工程途上を示
す説明図である。

【図８】変形例による接点の断面図である。

【図９】変形例による接点の断面図である。

【図１０】従来の接点の断面図である。

【符号の説明】

２，１２注入イオン３，１３イオン注入層５別の層２２Ｔｉイオン２３Ｎ２６貴金属イオン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】白金族（Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉ
ｒ，Ｐｔ）あるいは白金族合金の金属層を有する接点母
材の表面に、窒素のイオン、不活性ガスのイオン、もし
くはＩ族元素のイオンがイオン注入されたことを特徴と
する接点。
【請求項２】接点母材の表面にＮｉメッキ層が形成さ
れ、かつ、このＮｉメッキ層に窒素のイオン、不活性ガ
スのイオン、もしくはＩ族元素のイオンがイオン注入さ
れたことを特徴とする接点。
【請求項３】ＡｇあるいはＡｇ合金からなる接点母材
の表面に、イオン注入蒸着により窒化物（ＴｉＮ，Ｚｒ
Ｎ，ＨｆＮ，ＶＮ，ＴａＮ）もしくは炭化物（ＴｉＣ，
ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＶＣ，ＴａＣ）の層が形成され、さら
に、この層に貴金属イオンがイオン注入されたことを特
徴とする接点。
【請求項４】Ｗ，Ｍｏ，Ｃのいずれかからなる接点母
材の表面に、貴金属イオンがイオン注入されたことを特
徴とする接点。
【請求項５】上記イオン注入された接点母材の表面
に、さらに別の層を形成したことを特徴とする請求項
１，２，３または４に記載の接点。
【請求項６】接点母材の表面の特定部分にのみ上記イ
オン注入がされたことを特徴とする請求項１，２，３，
４または５に記載の接点。