CN107851529B - 电开关触点 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电开关触点，其具有触点载体(1)和触点垫片(2)，触点垫片具有触点材料(5)，并且本发明涉及一种用于制造开关触点的方法。本发明的特征在于：为了将触点材料(5)与触点载体(1)连接，在触点材料(5)与触点载体(1)之间布置有能烧结的层(6)。

Description

电开关触点
技术领域
本发明涉及一种电开关触点，其具有触点载体和触点垫片，触点垫片具有触点材料，以及涉及一种用于制造电开关触点的方法和一种具有该电开关触点的开关设备。
背景技术
开关触点基本上由触点载体和至少一个接触件构成。接触件在材料特性方面承受高要求。属于该要求的例如是低的接触电阻和高的电弧烧损抗性。触点载体和接触件通常通过钎焊和/或熔焊和/或铆接和/或螺接和/或热缩或通过这些方法的组合相连接。在此，不利的是：用于制造成套开关触点的制造耗费很高。因此，例如对于具有两个对置的接触件的双断开关触点来说必须将五个组件彼此连接，其中，用于避免位置偏差的耗费变高。同样要考虑的是：不是所有期望的在触点载体与接触件之间的材料组合都能够进行熔焊和/或钎焊。
电开关件用于断开和闭合电路。在质量要求高的触点、即例如在继电器、电流接触器或低压技术的功率开关中使用的触点中，开关件由银含量高的材料制成的触点垫片构成，触点垫片与载体材料连接。根据功能和制造，开关件由有效层、纯银层、焊料层和载体材料构成，有效层由触点材料制成，纯银层用作为可延展的缓冲部。
制造开关件时的主要步骤是制造触点材料、施加纯银层、施加焊料层以及将触点垫片钎焊到载体上。纯银层通过连接挤压机、滚压电镀或在触点材料的烧结过程中施加。焊料层通过电镀或液态焊接产生。在此，钎焊通过在高于600℃的温度中的硬焊来进行。
现有技术中已知的、用于电开关触点的制造方法的缺点一方面在于高耗费的工艺流程，并且另一方面在于高工艺温度。
发明内容
因此，本发明的目的在于：提供一种电开关触点，其以降低的工艺耗费来制造，以及提出一种用于制造电开关触点的方法。
根据本发明，该目的通过一种电开关触点实现，其具有触点载体和触点垫片，触点垫片具有触点材料。在此，本发明的特征在于：为了将触点材料与触点载体连接，在触点材料与触点载体之间布置有能烧结的层。
该能烧结的层使得不必再使用专门的焊料层。触点材料经由烧结的层与载体直接连接，这意味着仅还有三个层，其中，能烧结的层直接定位在触点材料处或直接定位在触点载体处。工艺流程主要是：在触点垫片与载体之间施加由能烧结的材料制成的层，随后在压力和温度的作用下烧结该结构。在此，将银粉末作为能烧结的材料证实为是尤其有利的。银具有在显著低于硬焊工艺的温度下就已经能够进行烧结的特征。因此，在所描述的过程中，在250与300℃之间的范围中的温度下和在0至30MPa的压力下能够制造传导极其良好的且可机械地保持的连接。
在本发明的一个尤其有利的设计方案中能够提出：能烧结的层包含银。银具有如下特性，即在显著低于硬焊工艺的温度下已经能够进行烧结。在此，用于将触点材料与触点载体连接的工艺温度在250与500℃之间、优选地在250和300℃之间选择。
该设计的根据本发明的改进能够在于：能烧结的层设计为粉末状的。烧结是用于制造或改变材料的方法。在此，主要在提高的压力下加热细粒状的陶瓷或金属材料，然而其中，温度保持低于主成分的熔化温度，从而维持了工件的造型。在此通常造成收缩，因为原始材料的颗粒被压实并且填充了孔隙空间。通过温度处理，从细粒的或粗粒的、在之前的工艺步骤中成形的基体变成固态工件。通过温度处理，烧结产物才获得其在相应的使用中必需的最终特性，如硬度、强度或导热性。
在根据本发明的设计的另一特殊改进方案中能够提出：能够在250至300℃的温度范围中执行烧结过程。在制造过程中使用的温度因此显著低于在熔焊或硬焊时的温度。在过程期间的较小的热输入使得载体的材料软化程度更低。
在根据本发明的设计的另一特殊改进方案中能够提出：能够在0至30MPa的压力范围内执行烧结过程。通过压力提高，产生收缩，其中原始材料的颗粒被压实并且填充了孔隙空间。
该设计的根据本发明的改进方案能够在于：借助于电阻焊和/或感应钎焊和/或超声焊和/或借助于热冲压(Heizstempel)和/或借助于热气和/或借助于辐射热或用于热量引入的方法的组合，在电开关触点中引起热量产生。通过借助于银烧结技术的新型连接技术，现在不再需要在高于600℃的温度下进行硬焊。
本发明的根据本发明的目的还通过一种用于制造电开关触点的方法来实现，电开关触点具有触点载体和触点垫片，触点垫片具有触点材料，其中，触点材料与触点载体经由在触点材料与触点载体之间的能烧结的层相连接。因此，不再需要专门的焊料层。触点材料经由烧结层、尤其是银层与载体连接。工艺流程在此主要在于：在触点垫片与载体之间施加由能烧结的材料制成的层，随后在压力和温度作用下烧结该结构。
在此证实为有利的是：借助于电阻焊和/或感应钎焊和/或超声焊和/或借助于热冲压和/或借助于热气和/或借助于辐射热或用于热量引入的方法的组合，在电开关触点中实现热量产生。
该设计的根据本发明的改进方案能够提出：在250至300℃的温度范围中执行烧结过程。该温度范围显著低于在硬焊时达到的温度。
此外，根据本发明的方法能够提出：在0至30MPa的压力范围内执行烧结过程。
此外对应于根据本发明的设计的发展方案，将根据上述方法描述的电开关触点使用在开关设备、尤其接触器或功率开关中。
根据本发明的电开关触点具有触点载体和触点垫片，其中，触点垫片包含触点材料，触点材料经由能烧结的层、尤其是银层与触点载体分开。因此，能烧结的层布置在触点材料与触点载体之间。因此弃用在触点载体与银层之间的常用的焊料层。
根据本发明的电开关触点的特征在于简化的层结构，因为不再需要焊料层。这以如下方式减少工艺流程，即能烧结的层的施加同时也能够用作为与载体的连接过程。还有利的是：通过减少层厚度能够减少银的整体使用量。该过程能够在比熔焊或硬焊时显著更低的温度下进行。将更小的热量输入到构件中使得载体的材料软化程度更低。此外，连接层具有比类似的焊料层更高的导电性。最后要补充的是，减少了在连接过程之后的部件清洁过程。
附图说明
本发明的其他的优点和实施方案在下文中根据实施例以及根据附图来详细阐述。
在此示出：
图1示出电开关触点的立体图；
图2示出现有技术中的电开关触点的结构的示意图；
图3示出根据本发明的电开关触点的结构的示意图；
图4示出用于电开关触点的根据本发明的烧结过程的示意图；
图5示出通过电开关触点中的电流直接的电阻变热的示意图；
图6示出通过电开关触点中的电流间接的电阻变热的示意图；
图7示出通过电开关触点中的电流电感加热的示意图。
具体实施方式
图1示出具有触点载体1的电开关触点，在触点载体上在上侧布置有触点垫片2。
在图2中示出现有技术中的电开关触点的结构。在此，触点载体1由触点载体材料制成。触点垫片2包括三个层，即银焊料层3、银层4和由触点材料5制成的层。在此，银焊料层3直接地构造在触点载体1的上侧上。银层4构造在银焊料层3上，最后在银层上涂覆触点材料5。
图3示出根据本发明的电开关触点的结构。在触点载体1与触点材料5之间，能烧结的层6布置在触点载体1的上侧上。能烧结的层6优选地是粉末状的银层。
在图4中示出对于电开关触点的根据本发明的烧结过程。触点载体1连同由能烧结的层6和触点材料5组成的触点垫片2一起定位在两个工具7之间，工具从上方和从下方借助于压力8压到由触点载体1和触点垫片2构成的构件上。此外，例如以冲压(Stemple)的形式将热量9引入到构件中。
在图5中示出由电触点中的电流引起的直接电阻加热。在直接电阻加热时，电流直接流经过由触点载体1和触点垫片2组成的构件。
图6示出间接电阻加热，其中电流间接地流经过由触点载体1和触点垫片2组成的构件。
在图7中示出由在触点载体1和触点垫片2中的磁场引起的感应加热。
根据本发明的电开关触点的特征在于简化的层结构，因为不再需要焊料层。这以如下方式减少工艺流程，即能烧结的层的施加同时也能够用作为与载体的连接过程。还有利的是：通过减少层厚能够减少银的整体使用量。该过程能够在比熔焊或硬焊的情况下显著更低的温度下进行。将更小的热量输入到构件中使得载体的材料软化程度更低。此外，连接层具有比类似的焊料层更高的导电性。最后要补充的是：减少了在连接过程之后的部件清洁过程。
附图标记列表
1 触点载体
2 触点垫片
3 银焊料层
4 触点材料
6 能烧结的层
7 工具
8 压力
9 热量。

Claims (9)

1.一种电开关触点，具有触点载体(1)和触点垫片(2)，所述触点垫片具有触点材料(5)，其特征在于，为了将所述触点材料(5)与所述触点载体(1)连接，在所述触点材料(5)与所述触点载体(1)之间仅布置有能烧结的层(6)，所述能烧结的层(6)包含银，其中，能够在250℃至300℃的温度范围中执行烧结过程。
2.根据权利要求1所述的电开关触点，其特征在于，所述能烧结的层(6)构成为粉末状的。
3.根据权利要求1或2所述的电开关触点，其特征在于，能够在0MPa至30MPa的压力范围内执行烧结过程。
4.根据权利要求1或2所述的电开关触点，其特征在于，借助于电阻焊和/或感应钎焊和/或超声焊和/或借助于热冲压和/或借助于热气和/或借助于辐射热或用于引入热量的这些方法的组合，在所述电开关触点中引起热量产生。
5.根据权利要求3所述的电开关触点，其特征在于，借助于电阻焊和/或感应钎焊和/或超声焊和/或借助于热冲压和/或借助于热气和/或借助于辐射热或用于引入热量的这些方法的组合，在所述电开关触点中引起热量产生。
6.一种用于制造电开关触点的方法，所述电开关触点具有触点载体(1)和触点垫片(2)，所述触点垫片具有触点材料(5)，其特征在于，所述触点材料(5)与所述触点载体(1)仅经由在所述触点材料(5)与所述触点载体(1)之间的能烧结的层(6)相连接，所述能烧结的层(6)包含银，其中，在250℃至300℃的温度范围内执行烧结过程。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，借助于电阻焊和/或感应钎焊和/或超声焊和/或借助于热冲压和/或借助于热气和/或借助于辐射热或用于引入热量的这些方法的组合，在所述电开关触点中实现了热量产生。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在0MPa至30MPa的压力范围内执行烧结过程。
9.一种开关设备，具有根据权利要求1至5中任一项所述的电开关触点，所述电开关触点根据权利要求6至8中任一项所述的方法制造。
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