專利名稱：滑動接觸組件的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及用于低電流應用的滑動接觸組件。
背景技術：
本發明更具體地涉及在車輛中(例如在車輛的轉向柱上布置的柱集成模塊(CIM) 中)實現的用于開關設備的電連接的滑動接觸組件。數十年來，汽車供應商使用具有鍍金焊盤作為用于低電流滑動接觸部的直接接觸界面的印刷電路板。市場上有幾種鍍金工藝可用，提供各種磨損(wear)行為。硬金水電鍍的(galvanic hard gold electroplated)PCB為低電流應用提供性能和接觸可靠性，但是硬金水電鍍也是最昂貴的技術。由于需要的金的數量以及也由于工藝復雜性，這類鍍敷產生額外的成本。在成本驅動的工業中，需要使用更便宜的解決方案，其使用標準的低成本PCB同時仍然提供高可靠性和良好性能。為了制造具有接觸焊盤的標準的低成本PCB，在市場上有幾種鍍金工藝可用，包括化鎳浸金(ENIG)和電解圖案閃金(electrolytic pattern flash gold)，這兩個工藝提供非常薄的金層，一般低于0，150 μ m。這兩種類型的鍍金工藝將在下面的描述中被指定在一般術語“閃金工藝”下，以及包括根據閃金工藝沉積的金的保護層的 PCB將被命名為閃金PCB。閃金PCB —般被設計用于為PCB上的接觸焊盤提供氧化/腐蝕保護，以保證電子部件的安全焊接。它最初并不被設計為接觸界面。由于沉積在接觸表面上的金的非常低的厚度，在沒有額外保護的情況下，閃金層不足以提供長期可靠的接觸電阻。所述閃金層是多孔的，并且通過孔呈現下面的鎳層。它可以生成氧化物并且增大接觸電阻。為了避免鎳的腐蝕或氧化，使用具有特定的保護性質的接觸潤滑脂(grease)。利用閃金PCB的主要問題是即使當用鈷或鎳加固時磨損行為具有極度的對金的敏感性。到目前為止，用在滑動接觸組件中的接觸滑塊由基于青銅的接觸彈簧制成，所述接觸彈簧電鍍有鎳底層和金鈷保護層。當在閃金PCB上使用這樣的鍍金接觸滑塊時，壽命太短并且可能發生一些可靠性問題。為了增大滑動接觸組件的壽命，有必要使用在粗糙度方面具有很高的要求的閃金PCB，以便最小化在接觸界面處的摩擦。這樣的粗糙度要求是很難滿足的并且它增大了 PCB成本。
發明內容
本發明的目的是通過提供一種用于建立滑動接觸組件的可靠且低成本的解決方案來解決上述問題。為了這個目的，本發明提出一種用于低電流應用的滑動接觸組件，包括
-印刷電路板，其包括襯底，在該襯底上布置有由幾個層制成的至少一個接觸焊盤，該幾個層包括基本上由金制成的薄的外層，所述金層通過閃金類型的工藝沉積，
-可移動接觸元件，其包括具有接觸表面的支撐構件，該接觸表面設有保護涂層，當可移動接觸元件相對于所述接觸焊盤移動時，所述接觸表面偏置到(biased against)所述接觸焊盤上。 所述滑動接觸組件的特征在于所述保護涂層包括鈀合金層。根據本發明的其它特征
“所述接觸焊盤金層具有0. 15 μ m或更小的厚度； “所述接觸焊盤金層根據化鎳浸金工藝沉積； -所述鈀合金包括至少60%的鈀；
-所述鈀合金包括基本上70%和90%之間的鈀和30%和10%之間的鎳； -所述鈀合金層具有1 Pm和3 μm之間的厚度； -所述保護涂層包括其上沉積所述鈀合金層的鎳底層； -所述保護涂層包括通過閃金類型的工藝沉積在所述鈀合金層上的金層； -所述支撐構件由銅合金制成；
-潤滑脂材料的膜沉積在所述接觸焊盤之上以便使得所述接觸表面在所述接觸焊盤上的滑動容易。本發明還提出一種用于低電流應用的滑動接觸組件的制造方法，包括以下步驟 “提供具有至少一個接觸焊盤的PCB襯底，其中上外層基本上由通過閃金類型的工藝
沉積的金制成，
“提供包括支撐構件的可移動接觸元件，所述支撐構件具有被偏置到所述接觸焊盤上的接觸表面，
“用保護涂層涂覆所述接觸表面，
-在所述接觸焊盤和所述可移動接觸元件之間的接觸界面處提供潤滑脂材料的膜。所述制造方法的特征在于所述涂覆步驟包括形成鈀合金層。
現在參考附圖以舉例方式描述本發明，其中
-圖1是示出根據本發明的包括可移動接觸元件的滑動接觸組件的示意圖； -圖2是示出圖1的可移動接觸元件的接觸表面的一部分的放大的橫截面圖。
具體實施例方式圖1示出根據本發明的優選實施例建立的用于低電流應用的滑動接觸組件10。所述滑動接觸組件10包括可移動接觸元件12，其沿著縱向方向X相對于印刷電路板14是可移動的。所述印刷電路板14包括襯底16，在該襯底上布置有由幾個層制成的至少一個接觸焊盤18。根據圖1所示的實施例，所述接觸焊盤18由以下層構成，從襯底的上表面開始向上
-銅的基底層20，例如35 μ m厚，
-鎳的中間層22，優選地3至IJ 6 μ m厚，
-基本上由金制成的外層24，優選地0. 15 μ m厚或更小。
如可以看出的，金的所述外層24與其它兩個層相比制得非常薄。它可以由利用鈷加固的金合金(AuCo)或利用鎳加固的金合金(AuNi)制成。有利地，所述外層24通過閃金工藝沉積，優選地通過化鎳浸金工藝。可替換地，它根據電解圖案鍍敷工藝沉積。所述可移動接觸元件12或滑塊包括以彈簧刀片為形狀的支撐構件26，該支撐構件26具有接觸表面28，接觸表面28設有保護涂層30，如圖2所示。由于支撐構件26的彈簧刀片形狀，當可移動接 觸元件12相對于所述接觸焊盤18移動時，所述接觸表面28被偏置到PCB 14的接觸焊盤18上。所述支撐構件26優選地由青銅(銅錫合金CuSn)制成。可替換地，它可以由諸如銅鈹合金或銅鎳合金之類的另一種銅合金制成。有利地，潤滑脂材料的膜32在接觸焊盤18和接觸表面28之間的接觸界面處沉積在所述接觸焊盤18之上，以便使得所述接觸表面28在所述接觸焊盤18上的滑動容易。選擇潤滑脂以便為鎳底層22提供良好的氧化保護并且允許在下至-40° C的溫度處的接觸功能。潤滑脂材料優選地是基于全氟聚酯(perfluopolyester，PFPE)的潤滑脂。根據本發明，接觸表面28上的所述保護涂層30包括鈀合金的層34，該鈀合金包括至少60%的鈀。有利地，所述鈀合金基本上由80%的鈀和20%的鎳組成。優選地，所述鈀合金的層34具有2 μπι和3 μ m之間的厚度，并且它通過電解工藝沉積。根據優選實施例，所述保護涂層30包括鎳的底層36，在該鎳的底層36上沉積所述鈀合金的層34。可選地，所述保護涂層28包括通過閃金類型的工藝沉積在所述鈀合金的層34上的金的附加層38。所述附加層38優選地是0.05 μπι到0.1 μ m厚，并且具有美化目的以及氧化保護目的。已經對根據本發明制造的滑動接觸組件10實施了耐久性試驗，并且與將金而不是鈀合金用于保護涂層的滑動接觸組件相比較，它們已經顯示了在耐磨性方面的顯著改進。在給定的PCB上，滑動接觸組件的壽命增大了 200倍。現在將描述根據本發明的用于制造滑動接觸組件的方法。所述方法包括以下步驟
提供具有至少一個接觸焊盤的PCB襯底，其中上外層基本上由通過閃金類型的工藝沉積的金制成，
-提供包括支撐構件的可移動接觸元件，所述支撐構件具有被偏置到所述接觸焊盤上的接觸表面，
-用保護涂層涂覆所述接觸表面，
-在所述接觸焊盤和所述可移動接觸元件之間的接觸界面處提供潤滑脂材料的膜。根據本發明，所述涂覆步驟包括以下步驟 “用鎳的底層鍍敷所述接觸表面，
“用鈀合金的層鍍敷所述鎳的底層。可選地，它可以包括附加的步驟通過閃金類型的工藝用金的附加層鍍敷所述鈀的層。
權利要求
1.用于低電流應用的滑動接觸組件(10)，包括-印刷電路板(14)，其包括襯底(16)，在該襯底上布置有由幾個層制成的至少一個接觸焊盤(18)，該幾個層包括基本上由金制成的薄的外層(24)，所述金層(24)通過閃金類型的工藝沉積，-可移動接觸元件(12 )，其包括具有接觸表面(28 )的支撐構件(26 )，所述接觸表面設有保護涂層(30)，當該可移動接觸元件(12)相對于所述接觸焊盤(18)移動時，所述接觸表面(28 )被偏置到所述接觸焊盤(18 )上，其特征在于所述保護涂層(30 )包括鈀合金層(34 )。
2.根據權利要求1所述的組件(10)，其特征在于所述接觸焊盤金層(24)具有0.15 μ m或更小的厚度。
3.根據權利要求1或2所述的組件(10)，其特征在于所述接觸焊盤金層(24)根據化鎳浸金工藝沉積。
4.根據前述權利要求中的任何一個所述的組件(10)，其特征在于所述鈀合金包括至少60%的鈀。
5.根據權利要求4所述的組件(10)，其特征在于所述鈀合金包括基本上70%和90%之間的鈀以及30%和10%之間的鎳。
6.根據前述權利要求中的任何一個所述的組件(10)，其特征在于所述鈀合金層(34)具有2 μπι和3 μ m之間的厚度。
7.根據前述權利要求中的任何一個所述的組件(10)，其特征在于所述保護涂層(30 )包括鎳底層，在該鎳底層上沉積所述鈀合金層(34 )。
8.根據前述權利要求中的任何一個所述的組件(10)，其特征在于所述保護涂層(30)包括金層(38)，所述金層(38)通過閃金類型的工藝沉積在所述鈀合金層(34)上。
9.根據前述權利要求中的任何一個所述的組件(10)，其特征在于所述支撐構件(26)由銅合金制成。
10.根據前述權利要求中的任何一個所述的組件(10)，其特征在于在所述接觸焊盤 (18)之上沉積潤滑脂材料的膜(32)，以便使得所述接觸表面(28)在所述接觸焊盤(18)上的滑動容易。
11.用于低電流應用的滑動接觸組件(10)的制造方法，包括以下步驟-提供具有至少一個接觸焊盤(18)的PCB襯底(16)，其中上外層(24)基本上由通過閃金類型的工藝沉積的金制成，-提供包括支撐構件(26 )的可移動接觸元件(12)，所述支撐構件具有被偏置到所述接觸焊盤(18)上的接觸表面(28)，-用保護涂層(30 )涂覆所述接觸表面(28 )，-在所述接觸焊盤(18)和所述可移動接觸元件(12)之間的接觸界面處提供潤滑脂材料的膜(32)，其特征在于所述涂覆步驟包括形成鈀合金層(34 )。
全文摘要
用于低電流應用的滑動接觸組件(10)，包括印刷電路板(14)，其包括襯底(16)，在該襯底上布置有由幾個層制成的至少一個接觸焊盤(18)，該幾個層包括基本上由金制成的薄的外層(24)，所述金層(24)通過閃金類型的工藝沉積；可移動接觸元件(12)，其包括具有接觸表面(28)的支撐構件(26)，所述接觸表面設有保護涂層(30)，當該可移動接觸元件(12)相對于所述接觸焊盤(18)移動時，所述接觸表面(28)被偏置到所述接觸焊盤(18)上，特征在于所述保護涂層(30)包括鈀合金層(34)。
文檔編號H01H1/40GK102308352SQ201080006607
公開日2012年1月4日 申請日期2010年2月2日 優先權日2009年2月5日
發明者勒 索勒 J-P. 申請人:德爾菲技術公司