专利名称：滑动接触组件的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于低电流应用的滑动接触组件。
背景技术：
本发明更具体地涉及在车辆中(例如在车辆的转向柱上布置的柱集成模块(CIM) 中)实现的用于开关设备的电连接的滑动接触组件。数十年来，汽车供应商使用具有镀金焊盘作为用于低电流滑动接触部的直接接触界面的印刷电路板。市场上有几种镀金工艺可用，提供各种磨损(wear)行为。硬金水电镀的(galvanic hard gold electroplated)PCB为低电流应用提供性能和接触可靠性，但是硬金水电镀也是最昂贵的技术。由于需要的金的数量以及也由于工艺复杂性，这类镀敷产生额外的成本。在成本驱动的工业中，需要使用更便宜的解决方案，其使用标准的低成本PCB同时仍然提供高可靠性和良好性能。为了制造具有接触焊盘的标准的低成本PCB，在市场上有几种镀金工艺可用，包括化镍浸金(ENIG)和电解图案闪金(electrolytic pattern flash gold)，这两个工艺提供非常薄的金层，一般低于0，150 μ m。这两种类型的镀金工艺将在下面的描述中被指定在一般术语“闪金工艺”下，以及包括根据闪金工艺沉积的金的保护层的 PCB将被命名为闪金PCB。闪金PCB —般被设计用于为PCB上的接触焊盘提供氧化/腐蚀保护，以保证电子部件的安全焊接。它最初并不被设计为接触界面。由于沉积在接触表面上的金的非常低的厚度，在没有额外保护的情况下，闪金层不足以提供长期可靠的接触电阻。所述闪金层是多孔的，并且通过孔呈现下面的镍层。它可以生成氧化物并且增大接触电阻。为了避免镍的腐蚀或氧化，使用具有特定的保护性质的接触润滑脂(grease)。利用闪金PCB的主要问题是即使当用钴或镍加固时磨损行为具有极度的对金的敏感性。到目前为止，用在滑动接触组件中的接触滑块由基于青铜的接触弹簧制成，所述接触弹簧电镀有镍底层和金钴保护层。当在闪金PCB上使用这样的镀金接触滑块时，寿命太短并且可能发生一些可靠性问题。为了增大滑动接触组件的寿命，有必要使用在粗糙度方面具有很高的要求的闪金PCB，以便最小化在接触界面处的摩擦。这样的粗糙度要求是很难满足的并且它增大了 PCB成本。
发明内容
本发明的目的是通过提供一种用于建立滑动接触组件的可靠且低成本的解决方案来解决上述问题。为了这个目的，本发明提出一种用于低电流应用的滑动接触组件，包括
-印刷电路板，其包括衬底，在该衬底上布置有由几个层制成的至少一个接触焊盘，该几个层包括基本上由金制成的薄的外层，所述金层通过闪金类型的工艺沉积，
-可移动接触元件，其包括具有接触表面的支撑构件，该接触表面设有保护涂层，当可移动接触元件相对于所述接触焊盘移动时，所述接触表面偏置到(biased against)所述接触焊盘上。 所述滑动接触组件的特征在于所述保护涂层包括钯合金层。根据本发明的其它特征
“所述接触焊盘金层具有0. 15 μ m或更小的厚度； “所述接触焊盘金层根据化镍浸金工艺沉积； -所述钯合金包括至少60%的钯；
-所述钯合金包括基本上70%和90%之间的钯和30%和10%之间的镍； -所述钯合金层具有1 Pm和3 μm之间的厚度； -所述保护涂层包括其上沉积所述钯合金层的镍底层； -所述保护涂层包括通过闪金类型的工艺沉积在所述钯合金层上的金层； -所述支撑构件由铜合金制成；
-润滑脂材料的膜沉积在所述接触焊盘之上以便使得所述接触表面在所述接触焊盘上的滑动容易。本发明还提出一种用于低电流应用的滑动接触组件的制造方法，包括以下步骤 “提供具有至少一个接触焊盘的PCB衬底，其中上外层基本上由通过闪金类型的工艺
沉积的金制成，
“提供包括支撑构件的可移动接触元件，所述支撑构件具有被偏置到所述接触焊盘上的接触表面，
“用保护涂层涂覆所述接触表面，
-在所述接触焊盘和所述可移动接触元件之间的接触界面处提供润滑脂材料的膜。所述制造方法的特征在于所述涂覆步骤包括形成钯合金层。
现在参考附图以举例方式描述本发明，其中
-图1是示出根据本发明的包括可移动接触元件的滑动接触组件的示意图； -图2是示出图1的可移动接触元件的接触表面的一部分的放大的横截面图。
具体实施例方式图1示出根据本发明的优选实施例建立的用于低电流应用的滑动接触组件10。所述滑动接触组件10包括可移动接触元件12，其沿着纵向方向X相对于印刷电路板14是可移动的。所述印刷电路板14包括衬底16，在该衬底上布置有由几个层制成的至少一个接触焊盘18。根据图1所示的实施例，所述接触焊盘18由以下层构成，从衬底的上表面开始向上
-铜的基底层20，例如35 μ m厚，
-镍的中间层22，优选地3至IJ 6 μ m厚，
-基本上由金制成的外层24，优选地0. 15 μ m厚或更小。
如可以看出的，金的所述外层24与其它两个层相比制得非常薄。它可以由利用钴加固的金合金(AuCo)或利用镍加固的金合金(AuNi)制成。有利地，所述外层24通过闪金工艺沉积，优选地通过化镍浸金工艺。可替换地，它根据电解图案镀敷工艺沉积。所述可移动接触元件12或滑块包括以弹簧刀片为形状的支撑构件26，该支撑构件26具有接触表面28，接触表面28设有保护涂层30，如图2所示。由于支撑构件26的弹簧刀片形状，当可移动接 触元件12相对于所述接触焊盘18移动时，所述接触表面28被偏置到PCB 14的接触焊盘18上。所述支撑构件26优选地由青铜(铜锡合金CuSn)制成。可替换地，它可以由诸如铜铍合金或铜镍合金之类的另一种铜合金制成。有利地，润滑脂材料的膜32在接触焊盘18和接触表面28之间的接触界面处沉积在所述接触焊盘18之上，以便使得所述接触表面28在所述接触焊盘18上的滑动容易。选择润滑脂以便为镍底层22提供良好的氧化保护并且允许在下至-40° C的温度处的接触功能。润滑脂材料优选地是基于全氟聚酯(perfluopolyester，PFPE)的润滑脂。根据本发明，接触表面28上的所述保护涂层30包括钯合金的层34，该钯合金包括至少60%的钯。有利地，所述钯合金基本上由80%的钯和20%的镍组成。优选地，所述钯合金的层34具有2 μπι和3 μ m之间的厚度，并且它通过电解工艺沉积。根据优选实施例，所述保护涂层30包括镍的底层36，在该镍的底层36上沉积所述钯合金的层34。可选地，所述保护涂层28包括通过闪金类型的工艺沉积在所述钯合金的层34上的金的附加层38。所述附加层38优选地是0.05 μπι到0.1 μ m厚，并且具有美化目的以及氧化保护目的。已经对根据本发明制造的滑动接触组件10实施了耐久性试验，并且与将金而不是钯合金用于保护涂层的滑动接触组件相比较，它们已经显示了在耐磨性方面的显著改进。在给定的PCB上，滑动接触组件的寿命增大了 200倍。现在将描述根据本发明的用于制造滑动接触组件的方法。所述方法包括以下步骤
提供具有至少一个接触焊盘的PCB衬底，其中上外层基本上由通过闪金类型的工艺沉积的金制成，
-提供包括支撑构件的可移动接触元件，所述支撑构件具有被偏置到所述接触焊盘上的接触表面，
-用保护涂层涂覆所述接触表面，
-在所述接触焊盘和所述可移动接触元件之间的接触界面处提供润滑脂材料的膜。根据本发明，所述涂覆步骤包括以下步骤 “用镍的底层镀敷所述接触表面，
“用钯合金的层镀敷所述镍的底层。可选地，它可以包括附加的步骤通过闪金类型的工艺用金的附加层镀敷所述钯的层。
权利要求
1.用于低电流应用的滑动接触组件(10)，包括-印刷电路板(14)，其包括衬底(16)，在该衬底上布置有由几个层制成的至少一个接触焊盘(18)，该几个层包括基本上由金制成的薄的外层(24)，所述金层(24)通过闪金类型的工艺沉积，-可移动接触元件(12 )，其包括具有接触表面(28 )的支撑构件(26 )，所述接触表面设有保护涂层(30)，当该可移动接触元件(12)相对于所述接触焊盘(18)移动时，所述接触表面(28 )被偏置到所述接触焊盘(18 )上，其特征在于所述保护涂层(30 )包括钯合金层(34 )。
2.根据权利要求1所述的组件(10)，其特征在于所述接触焊盘金层(24)具有0.15 μ m或更小的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的组件(10)，其特征在于所述接触焊盘金层(24)根据化镍浸金工艺沉积。
4.根据前述权利要求中的任何一个所述的组件(10)，其特征在于所述钯合金包括至少60%的钯。
5.根据权利要求4所述的组件(10)，其特征在于所述钯合金包括基本上70%和90%之间的钯以及30%和10%之间的镍。
6.根据前述权利要求中的任何一个所述的组件(10)，其特征在于所述钯合金层(34)具有2 μπι和3 μ m之间的厚度。
7.根据前述权利要求中的任何一个所述的组件(10)，其特征在于所述保护涂层(30 )包括镍底层，在该镍底层上沉积所述钯合金层(34 )。
8.根据前述权利要求中的任何一个所述的组件(10)，其特征在于所述保护涂层(30)包括金层(38)，所述金层(38)通过闪金类型的工艺沉积在所述钯合金层(34)上。
9.根据前述权利要求中的任何一个所述的组件(10)，其特征在于所述支撑构件(26)由铜合金制成。
10.根据前述权利要求中的任何一个所述的组件(10)，其特征在于在所述接触焊盘 (18)之上沉积润滑脂材料的膜(32)，以便使得所述接触表面(28)在所述接触焊盘(18)上的滑动容易。
11.用于低电流应用的滑动接触组件(10)的制造方法，包括以下步骤-提供具有至少一个接触焊盘(18)的PCB衬底(16)，其中上外层(24)基本上由通过闪金类型的工艺沉积的金制成，-提供包括支撑构件(26 )的可移动接触元件(12)，所述支撑构件具有被偏置到所述接触焊盘(18)上的接触表面(28)，-用保护涂层(30 )涂覆所述接触表面(28 )，-在所述接触焊盘(18)和所述可移动接触元件(12)之间的接触界面处提供润滑脂材料的膜(32)，其特征在于所述涂覆步骤包括形成钯合金层(34 )。
全文摘要
用于低电流应用的滑动接触组件(10)，包括印刷电路板(14)，其包括衬底(16)，在该衬底上布置有由几个层制成的至少一个接触焊盘(18)，该几个层包括基本上由金制成的薄的外层(24)，所述金层(24)通过闪金类型的工艺沉积；可移动接触元件(12)，其包括具有接触表面(28)的支撑构件(26)，所述接触表面设有保护涂层(30)，当该可移动接触元件(12)相对于所述接触焊盘(18)移动时，所述接触表面(28)被偏置到所述接触焊盘(18)上，特征在于所述保护涂层(30)包括钯合金层(34)。
文档编号H01H1/40GK102308352SQ201080006607
公开日2012年1月4日 申请日期2010年2月2日 优先权日2009年2月5日
发明者勒 索勒 J-P. 申请人:德尔菲技术公司