WO2017125330A1 - Mehrschichtsystem mit auf zinn basierenden schichten - Google Patents

Mehrschichtsystem mit auf zinn basierenden schichten Download PDF

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WO2017125330A1
WO2017125330A1 PCT/EP2017/050744 EP2017050744W WO2017125330A1 WO 2017125330 A1 WO2017125330 A1 WO 2017125330A1 EP 2017050744 W EP2017050744 W EP 2017050744W WO 2017125330 A1 WO2017125330 A1 WO 2017125330A1
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layer
layers
tin
multilayer system
contact element
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Application number
PCT/EP2017/050744
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Jian Song
Savio Fabretti
Eugen Silbernagel
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Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg
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Publication date
Application filed by Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg filed Critical Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/027—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material including at least one metal matrix material comprising a mixture of at least two metals or metal phases or metal matrix composites, e.g. metal matrix with embedded inorganic hard particles, CERMET, MMC.
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
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    • C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • C25D5/12—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated

Definitions

  • the present invention relates to various aspects
  • Multilayer system in particular for an electrical contact element, an electrical contact element, an electrical, in particular detachable
  • Tin is the most commonly used
  • the contact zones offset relative to each other.
  • the protective oxide layer on the non-precious surface is broken and the underlying metal is oxidized. This process is repeated at each cycle of motion and results in the formation of a thick, high-resistance oxide layer on the surfaces and, ultimately, a large increase in contact resistance.
  • tin is susceptible to fretting corrosion, which is ultimately reflected in cyclically-exposed contacts in a small number of cycles of a few hundred cycles.
  • German Patent Application DE 197 47 756 A1 describes a clamp material which comprises a multilayer system on a carrier material.
  • a tin surface layer is provided.
  • a nickel layer and / or copper layer may be provided between the tin surface layer and the substrate.
  • a gold surface layer may be provided instead of the tin surface layer.
  • the invention has the object, a multilayer system, an electrical contact element, an electrical connector and a method for producing an electrical
  • Multilayer system in particular for an electrical contact element, solved, wherein the multi-layer system comprises an at least partially alternating and at least three layers comprehensive layer sequence with at least two tin-based layers on the one hand and with one or more others
  • the frictional wear resistance can be increased by providing an at least partially tin-based layer and one or more further metallic separating layers alternating layers. It is particularly surprising that it has been found that the multilayer system according to the invention, even if it has, for example, no nanoparticles, exhibits an unexpectedly high resistance to fretting corrosion. It is believed that the high fretting corrosion resistance can be attributed to the fact that the alternating contacting of the tin-based layer and the further metal separation layer disturbs the growth kinetics of a tin oxide layer, so that the fretting corrosion of the tin-based layer is retarded. At the same time, the presence of the tin-based layer in turn ensures the surface protection of the further metallic separating layer against corrosion. Since in the multi-layer system also no metals we gold or
  • a tin-based layer is understood in particular to mean that the layer consists of tin or a tin alloy.
  • the one or more further metallic separating layers are in particular no layers of tin or a tin alloy, but of another metal or another metal alloy.
  • the layer sequence preferably has only two different types of layers. That is the metallic one
  • Separating layers are preferably made of the same material (in particular copper or a copper alloy). However, it is also conceivable to provide separating layers of different materials.
  • the tin-based layers are separated from one another by the one or more further metallic separating layers. Since the at least partially alternating layer sequence comprises at least three layers with at least two tin-based layers and at least one further metallic separating layer, the layer sequence has at least the order: tin-based layer - further metallic separating layer - tin-based layer.
  • the layer sequence is at least partially alternating in some areas, is understood in particular that in addition to alternating area and non-alternating areas may be present. In addition, that can
  • Layer sequence also include other layers. It is also conceivable that layers may also be present between the tin-based layers and the one or more further metal layers. Likewise, the multilayer system can also consist exclusively of the at least partially alternating layer sequence.
  • the layer sequence comprises the same number of tin-based layers and of further metallic separating layers.
  • the layer sequence comprises more tin-based layers than further metallic separating layers.
  • the at least partially alternating layer sequence comprises at least three tin-based layers. If the number of tin-based layers is increased to at least three, the total thickness of the tin-based layers can be increased, and thus a further increased fretting corrosion resistance can be achieved.
  • the at least partially alternating layer sequence comprises at least two, preferably at least three further metallic separating layers.
  • the one or more further metallic ones are based
  • Separation layers can be achieved a high Reibkorrosionsbe pretechnik because copper-based metallic release layers even a lesser
  • copper-based release layers are in particular
  • the layer sequence alternating at least in some regions is a strictly alternating layer sequence. It has been found that this corrosion resistance can be effectively and inexpensively increased.
  • a strictly alternating layer sequence is understood in particular to mean that a tin-based layer and a further metallic separating layer are always provided in direct contact with each other and in alternation. Nevertheless, it is possible for the multi-layer system to comprise further layers above or below the alternating layer sequence.
  • the multi-layer system comprises at least one intermediate layer, in particular based on nickel.
  • the intermediate layer is arranged in particular between the at least partially alternating layer sequence and the substrate.
  • the intermediate layer has in particular nickel or a nickel alloy.
  • An intermediate layer based on nickel can be one
  • the at least partially alternating layer sequence comprises at least four, preferably at least five, more preferably at least six layers. If at least four layers (altogether two tin-based layers and two metallic separating layers in each case alternating) are provided in the alternating layer sequence, one for most
  • the tin-based layers each have a layer thickness of at least 0.1 ⁇ and / or at most 5 ⁇ . Inn area of this
  • Multilayer system requires too much space and material.
  • the layers of the multilayer system comprise introduced nanoparticles, the nanoparticles preferably comprising ceramic and / or metallic nanoparticles.
  • Nanoparticles are understood in particular to mean particles whose size is in the range from 1 to 200 nm.
  • all layers of the at least partially alternating layer sequence or else all layers of the multilayer system have corresponding nanoparticles. It has been shown that, depending on the nature of the particles, the introduced nanoparticles can be used to improve the wear resistance and / or the electrical properties, ie in particular a better electrical connection or a better surface protection.
  • the alternating layer sequence could now relevant to multi-layer systems with tin-based layers. Namely, as described, the nanoparticles deposit mainly at the periphery of the tin-based layers. Due to the alternating layer sequence can now relevant
  • the multi-layer system and at the same time a sufficient total thickness of the tin-based layers can be achieved.
  • the multi-layer system can alternatively also be provided free of nanoparticles since it has been recognized that even without the nanoparticle concentrations, an almost similar amount is already present
  • Friction corrosion resistance can be achieved.
  • the layers of the multilayer system are applied at least partially by electroplating. This allows the layers of the
  • Multilayer system and in particular the layer sequence are applied individually layer by layer.
  • very thin layer thicknesses can be achieved with low material consumption.
  • the object is achieved by an electric
  • Contact element solved comprising a particular copper-based substrate and arranged on the substrate multilayer system according to the first aspect. Due to the multi-layer system can advantageously a
  • the copper-based substrate consists in particular of copper or a copper alloy.
  • the electrical contact element may in particular be part of a detachable electrical connector.
  • the layer of the multilayer system facing away from the substrate is a tin-based layer.
  • the layer of the multilayer system facing away from the substrate is understood in particular to be the topmost layer (surface layer) of the multilayer system. This is for example exposed to the environment and / or comes primarily in contact with a mating contact. In principle, however, it is also possible that one of the further metallic separating layers represents the layer of the multi-layer system facing away from the substrate.
  • the layer facing the substrate of the Multilayer system is understood in particular to mean the layer which is in direct contact with the substrate.
  • the choice of the layer facing the substrate can in particular be made dependent on the respective substrate and optimized thereon.
  • the object mentioned is achieved by an electrical, in particular releasable connector comprising an electrical contact element according to the second aspect.
  • an electrical, in particular releasable connector comprising an electrical contact element according to the second aspect.
  • the object mentioned at the outset is achieved by a method for producing an electrical contact element comprising a multilayer system, in particular according to the first aspect, comprising the steps of: providing a substrate; and applying at least one
  • Layer sequence with at least two tin-based layers on the one hand and with one or more further metallic separating layer on the other hand on the substrate.
  • the layer sequence is at least partially electroplated
  • Multilayer system and in particular the layer sequence are applied individually layer by layer.
  • very thin layer thicknesses can be achieved with low material consumption.
  • nanoparticles are introduced at least into a part of the layers of the multilayer system.
  • the introduced nanoparticles can be used to improve the wear resistance and / or the electrical properties, that is to say in particular a better electrical connection at the onset of the oxidation.
  • the electrical contact element is part of an electrical, in particular releasable connector. So if the process for producing a
  • the electrical connector can thus be produced economically and has an improved Reibkorrosionsbe Onemaschine. As already described, this is particularly advantageous when the electrical connector is used in an environment in which it is exposed to a regular, in particular cyclic movement. With regard to further advantageous embodiments of the different aspects, reference is made in particular to the description of the first aspect and its advantages.
  • FIG. 1 shows three exemplary embodiments of an electrical contact element according to the second aspect, each with a multilayer system according to the first aspect
  • Fig. 2 shows an embodiment of a method according to the fourth
  • FIG. 1 initially shows three exemplary embodiments of an electrical contact according to the second aspect, each with a multilayer system according to the first aspect.
  • an embodiment of an electrical contact element is shown in cross section, which may for example be part of an embodiment of a releasable electrical connector according to the third aspect.
  • the electrical contact element comprises a multilayer system 1 and a substrate 2, which in this case consists of copper or a copper alloy.
  • the multilayer system 1 is applied to the substrate.
  • the multilayer system 1 comprises an alternating layer sequence 4 comprising three layers 6, 7, 8 with two tin-based layers 6, 8 and a further metallic one
  • the further metallic separating layer 7 is based on copper, ie it consists for example of copper or a copper alloy.
  • a layer sequence 4 which results in an alternating layer sequence 4 on tin based on the one hand and a copper-based layer 7 on the other hand.
  • the uppermost layer of the multilayer system 1 facing away from the substrate 2 is the tin-based layer 8.
  • the layer of the substrate 2 in direct contact with the substrate 2
  • Multilayer system 1 is the tin-based layer 6.
  • a second embodiment of an electrical contact element is shown in cross section.
  • the electrical contact element of FIG. 1 b is similar to that of FIG. 1 a, so that reference can be made to the embodiment of FIG. 1 a.
  • the electrical contact element of FIG. 1 b comprises another multilayer system 1 'with a different layer sequence 4', which is applied to the substrate 2 '.
  • the multi-layer system V comprises an alternating layer sequence 4 "comprising five layers 6, 7, 8, 9, 10 comprising five tin-based layers 6, 8, 10 and two further metallic separating layers 7, 9.
  • a layer sequence 4 ' which on the other hand comprises an alternating layer sequence of tin-based layers 6, 8, 10 on the one hand and copper-based layers 7, 9.
  • Multilayer system V in this case is the tin-based layer 10.
  • the layer of the multilayer system 1 which is in direct contact with the substrate 2 'and faces the substrate 2' is in turn the tin-based layer 6.
  • a third embodiment of an electrical contact element is shown in cross section.
  • the electrical contact element of FIG. 1 c is similar to that of FIG. 1 b, so that reference may first be made to the embodiment of FIG. 1 b.
  • the electrical contact element of Fig. 1c comprises another multilayer system 1 "with a different layer sequence 4" applied to the substrate 2 ", in which case the multilayer system V comprises one Intermediate layer 3 "and an alternating and six layers 5, 6, 7, 8, 9, 10 comprising layer sequence 4" with three tin-based layers 6, 8, 10 and three further metal separation layers 5, 7, 9.
  • the intermediate layer 3 " is between the substrate 2 "and
  • the alternating layer sequence 4 " is based on nickel, ie it consists for example of nickel or a nickel alloy. Also in this case, the further metallic separating layers 5, 7, 9 are based on copper. This results in a layer sequence 4 ", which is an alternating
  • Layer sequence of tin-based layers 6, 8, 10 on the one hand and on copper-based layers 5, 7, 9 on the other hand comprises.
  • the topmost layer of the multilayer system 1 "facing away from the substrate 2 is again the tin-based layer 10.
  • the layer of the multilayer system 1" which is in direct contact with the substrate 2 "and faces the substrate 2" is in this case nickel based layer 3 ".
  • a mating contact 12 is indicated, which can contact the electrical contact element via the multilayer system.
  • the layer sequences 4, 4 ', 4 are each strictly alternating layer sequences, in which always a tin-based layer and another metallic
  • the individual layers 3 ", 5, 6, 7, 8, 9, 10 of the multilayer systems 1, 1 ', 1" each have a layer thickness of between 0.1 ⁇ m and 5 ⁇ m.
  • nanoparticles for example metallic or ceramic
  • the individual layers 3", 5, 6, 7, 8, 9, 10 are also advantageously applied by electroplating (see Fig. 2).
  • the alternating layer sequences 4, 4 ', 4 " the layers of which consist alternately of a tin-based layer and one or more further metallic separating layers, the
  • FIG. 2 now shows an exemplary embodiment of a method according to the fourth aspect, with which, for example, the electrical contact elements of FIG. 1 can be produced. 2 shows a flow diagram 100.
  • a nickel-based layer for example layer 3 "of FIG. 1 c
  • a substrate for example layer 3 "of FIG. 1 c
  • a copper-based layer (for example, layer 5 of FIG. 1 c) is applied.
  • step 130 a tin-based layer is applied (for example, layer 6 of FIG. 1 a, b, c) applied.
  • step 140 a copper-based layer is deposited (eg, layer 7 of FIGS. 1a, b, c).
  • step 150 a tin-based layer is again applied (for example, layer 8 of FIGS. 1a, b, c).
  • the application of the layers is completed or the steps 140, 150 are repeated once (for applying the layers 9, 10 of FIG. 1 b, c) or repeatedly for applying further layers.
  • the layers are preferably applied by means of electroplating in order to be able to apply the layers of the multilayer system individually, layer by layer, and to be able to realize them thinly.

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Abstract

Die Erfindung betrifft unter anderem ein Mehrschichtsystem, insbesondere für ein elektrisches Kontaktelement. Die Aufgabe, auf kostengünstige Weise die Reibkorrosionsbeständigkeit zu verbessern, wird dadurch gelöst, dass das Mehrschichtsystem (1, 1', 1'') eine zumindest bereichsweise alternierende und zumindest drei Schichten umfassende Schichtenfolge (4, 4', 4'') mit zumindest zwei auf Zinn basierenden Schichten (6, 8, 10) einerseits und mit einer oder mehreren weiteren metallischen Trennschichten (5, 7, 9) andererseits umfasst. Die Erfindung betrifft weiterhin ein elektrisches Kontaktelement, einen elektrischen, insbesondere lösbaren Steckverbinder und ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktelements.

Description

Mehrschichtsystem mit auf Zinn basierenden Schichten
Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß unterschiedlicher Aspekte ein
Mehrschichtsystem, insbesondere für ein elektrisches Kontaktelement, ein elektrisches Kontaktelement, einen elektrischen, insbesondere lösbaren
Steckverbinder und ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen
Kontaktelements.
Im Gebiet der lösbaren elektrischen Verbindungstechnik werden die
Kontaktoberflächen von Steckverbindern und anderen elektrischen Kontakten häufig mit einer Oberflächenschutzschicht versehen. Dabei bestimmt das
Anforderungsprofil an einen elektrischen Steckverbinder die benötigten
Oberflächeneigenschaften. Zinn ist dabei das am häufigsten eingesetzte
Oberflächenmaterial für Steckverbinder und elektrische Kontakte.
Bei der Verwendung eines solchen beschichteten Steckverbinders entsteht zunächst durch die plastische Deformation des weichen Zinns beim Kontaktieren in der Regel eine gasdichte Kontaktstelle. Beim ersten Kontakt des Zinns mit Luft reagiert das Zinn mit dem Sauerstoff und bildet umgehend eine harte, ca. 1 ,5nm dicke Oxidschicht, bestehend aus Zinn(ll)-Oxid (SnO) und Zinn(IV)-Oxid (SnO2). Im Laufe der Zeit nimmt die Wachstumsgeschwindigkeit der Schicht exponentiell ab, da mit zunehmender Dicke immer weniger Sauerstoffatome zu den freien Zinn- Ionen diffundieren. Das Wachstum der Oxidschicht verlangsamt sich schnell und erreicht, je nach Umgebungsbedingungen, bei rund 10nm bis 30nm die Sättigung. Diese zunächst gebildete dünne Oxidschicht bricht beim Kontaktieren durch die Kontaktnormalkraft auf, wodurch ein Stromfluss zugelassen wird.
Durch dieses Verhalten weist eine derartige auf Zinn basierende
Oberflächenschutzschicht allerdings eine sehr starke Neigung zur Reibkorrosion auf. Das heißt, dass Mikrobewegungen, beispielsweise zwischen den elektrischen Kontakten, zu einer starken Oxidation im Bereich der Kontaktzone und dadurch zum Ausfall der elektrischen Verbindung führen können. Dies ist darauf
zurückzuführen, dass Mikrobewegungen, die beispielsweise durch Vibration, Schock oder unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten erzeugt werden, die Kontaktzonen relativ zu einander versetzten. Bei jeder Mikrobewegung der Kontaktpaare wird die schützende Oxidschicht auf der unedlen Oberfläche durchbrochen und das darunterliegende Metall oxidiert. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jedem Bewegungszyklus und führt zur Bildung einer dicken, hochohmigen Oxidschicht auf den Oberflächen und letztendlich zu einem starken Anstieg des Kontaktwiderstandes. Aus diesen Gründen ist Zinn anfällig gegen Reibkorrosion, was sich letztendlich bei einer zyklischen Bewegung ausgesetzten Kontakten in einer geringen Zykluszahl von ein paar hundert Zyklen wiederspiegelt.
Für den Fall, dass die Relativbewegung nicht auszuschließen ist, ist es möglich die Reibkorrosionsanfälligkeit dadurch zu reduzieren, dass Edelmetalle wie Silber oder Gold eingesetzt werden. Daher werden bei Anwendungen, welche anspruchsvoll hinsichtlich Lebensdauer, Zuverlässigkeit und Bedienbarkeit sind, oft Silber- oder Goldoberflächen verwendet. Diese Oberflächen bilden keine Oxidschichten, sodass keine Reibkorrosion entsteht. Erst wenn die Edelmetallschicht verschlissen ist kommt es zu einer Oxidation des Basismaterial beziehungswiese der
Diffusionsbarriere. Dadurch erreichen diese Schichtsystem Lebensdauern von mehreren 10.000 Zyklen. Aufgrund des hohen Preises für Edelmetalle sind anteilige Kosten für ein solches Vorgehen allerdings sehr hoch.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 197 47 756 A1 beschreibt beispielsweise ein Klemmenmaterial, welches ein Mehrschichtsystem auf einem Trägermaterial umfasst. Dabei ist eine Zinn-Oberflächenschicht vorgesehen. Zusätzlich kann eine Nickelschicht und/oder Kupferschicht zwischen der Zinn-Oberflächenschicht und dem Trägermaterial vorgesehen sein. Ebenfalls kann anstelle der Zinn- Oberflächenschicht eine Gold-Oberflächenschicht vorgesehen sein.
Eine Möglichkeit die Reibverschleiß- und Reibkorrosionseigenschaften noch weiter zu verbessern, besteht darin, Nanopartikel in den Goldoberflächenschichten vorzusehen. Es hat sich allerdings gezeigt, dass sich diese Vorteile nicht ohne weiteres auf Zinn-Oberflächen übertragen lassen, da sich die Nanopartikel schwierig in die Zinn-Schicht einbauen lassen. Lediglich im Bereich nahe des Basismaterials (Substrat) sind Nanopartikel zu finden. Mit wachsender Dicke der Zinn-Schicht sinkt der Nanopartikelanteil jedoch drastisch.
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich der Erfindung die Aufgabe, ein Mehrschichtsystem, ein elektrisches Kontaktelement, einen elektrischen Steckverbinder und ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen
Kontaktelements anzugeben, wobei auf kostengünstige Weise die
Reibkorrosionsbeständigkeit verbessert werden soll. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein
Mehrschichtsystem, insbesondere für ein elektrisches Kontaktelement, gelöst, wobei das Mehrschichtsystem eine zumindest bereichsweise alternierende und zumindest drei Schichten umfassende Schichtenfolge mit zumindest zwei auf Zinn basierenden Schichten einerseits und mit einer oder mehreren weiteren
metallischen Trennschichten andererseits umfasst.
Es hat sich überraschender Weise gezeigt, dass durch das Vorsehen einer zumindest bereichsweise zwischen auf Zinn basierenden Schichten und einer oder mehreren weiteren metallischen Trennschichten alternierenden Schichtenfolge die Reibverschleißbeständigkeit erhöht werden kann. Überraschend ist dabei insbesondere, dass sich herausgestellt hat, dass durch das erfindungsgemäße Mehrschichtsystem, auch wenn es beispielsweise keine Nanopartikel aufweist, eine unerwartet hohe Reibkorrosionsbeständigkeit aufweist. Man geht davon aus, dass die hohe Reibkorrosionsbeständigkeit damit begründet werden kann, dass die abwechselnde Kontaktierung der auf Zinn basierenden Schicht und der weiteren metallischen Trennschicht die Wachstumskinetik einer Zinn-Oxidschicht stört, sodass die Reibkorrosion der auf Zinn basierenden Schicht verzögert wird. Gleichzeitig gewährleistet das Vorhandensein der auf Zinn basierenden Schicht wiederum den Oberflächenschutz der weiteren metallischen Trennschicht gegen Korrosion. Da bei dem Mehrschichtsystem zudem keine Metalle wir Gold oder
Silber verwendet werden müssen, kann das Mehrschichtsystem sehr wirtschaftlich hergestellt werden. Im Ergebnis wird somit ein kostengünstiges Mehrschichtsystem zur Bildung einer effektiven Oberflächenschutzschicht ermöglicht. Unter einer auf Zinn basierenden Schicht wird insbesondere verstanden, dass die Schicht aus Zinn oder einer Zinnlegierung besteht. Die eine oder mehreren weiteren metallischen Trennschichten sind dabei insbesondere keine Schichten aus Zinn oder einer Zinnlegierung, sondern aus einem anderen Metall oder einer anderen Metalllegierung. Bevorzugt weist die Schichtenfolge lediglich zwei unterschiedliche Arten von Schichten auf. Das heißt die metallischen
Trennschichten sind bevorzugt aus dem gleichen Material (insbesondere Kupfer oder einer Kupferlegierung). Es ist jedoch auch denkbar Trennschichten aus unterschiedlichen Materialien vorzusehen.
Dadurch, dass die Schichtenfolge zumindest bereichsweise alternierend ist, werden durch die eine oder mehreren weiteren metallischen Trennschichten die auf Zinn basierenden Schichten voneinander getrennt. Da die zumindest bereichsweise alternierende Schichtenfolge zumindest drei Schichten umfasst mit zumindest zwei auf Zinn basierenden Schichten und mit zumindest einer weiteren metallischen Trennschicht, weist die Schichtenfolge zumindest die Reihenfolge auf: auf Zinn basierende Schicht - weiteren metallische Trennschicht - auf Zinn basierende Schicht.
Darunter, dass die Schichtenfolge jedenfalls bereichsweise alternierend ist, wird insbesondere verstanden, dass neben alternierenden Bereich auch nicht alternierende Bereiche vorhanden sein können. Zudem kann das
Mehrschichtsystem neben der zumindest bereichsweise alternierenden
Schichtenfolge auch noch weitere Schichten umfassen. Ebenfalls ist denkbar, dass auch Schichten zwischen den auf Zinn basierenden Schichten und der einen oder den mehreren weiteren Metallschichten vorhanden sein können. Ebenfalls kann das Mehrschichtsystem auch ausschließlich aus der zumindest bereichsweise alternierenden Schichtenfolge bestehen.
Beispielsweise umfasst die Schichtenfolge die gleiche Anzahl von auf Zinn basierenden Schichten und von weiteren metallischen Trennschichten. Beispielsweise umfasst die Schichtenfolge mehr auf Zinn basierende Schichten als weitere metallische Trennschichten.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Mehrschichtsystems gemäß dem ersten Aspekt umfasst die zumindest bereichsweise alternierende Schichtenfolge zumindest drei auf Zinn basierende Schichten. Wird die Anzahl an auf Zinn basierenden Schichten auf mindestens drei erhöht, kann die Gesamtdicke der auf Zinn basierenden Schichten erhöht werden und somit eine weiterhin erhöhte Reibkorrosionsbeständigkeit erreicht werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Mehrschichtsystems gemäß dem ersten Aspekt umfasst die zumindest bereichsweise alternierende Schichtenfolge zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei weitere metallische Trennschichten. Durch eine erhöhte Anzahl von metallischen Trennschichten können entsprechend viele auf Zinn basierende Schichten vorgesehen werden und die Wachstumskinetik von Zinn-Oxidschichten kann gestört werden, sodass die Reibkorrosion der auf Zinn basierenden Schicht verzögert wird.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Mehrschichtsystems gemäß dem ersten Aspekt basieren die eine oder mehreren weiteren metallischen
Trennschichten auf Kupfer. Durch auf Kupfer basierende metallische
Trennschichten kann eine hohe Reibkorrosionsbeständigkeit erreicht werden, da auf Kupfer basierende metallische Trennschichten selbst eine geringere
Reibkorrosionsneigung im Vergleich zu auf Zinn basierenden Schichten
aufweisen.
Unter auf Kupfer basierenden Trennschichten werden insbesondere
Trennschichten aus Kupfer oder einer Kupferlegierung (z.B. Messing) verstanden. Sind mehr als eine metallischen Trennschichte vorgesehen, basieren diese zumindest teilweise, vorzugsweise alle auf Kupfer. Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Mehrschichtsystems gemäß dem ersten Aspekt ist die zumindest bereichsweise alternierende Schichtenfolge eine streng alternierende Schichtenfolge. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch die Korrosionsbeständigkeit effektiv und kostengünstig gesteigert werden kann. Unter einer streng alternierenden Schichtfolge wird insbesondere verstanden, dass stets eine auf Zinn basierende Schicht und eine weitere metallische Trennschicht in direktem Kontakt miteinander und im Wechsel vorgesehen sind. Nichtsdestotrotz ist es möglich, dass das Mehrschichtsystem oberhalb oder unterhalb der alternierenden Schichtenfolge weitere Schichten umfasst.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Mehrschichtsystems gemäß dem ersten Aspekt umfasst das Mehrschichtsystem zumindest eine Zwischenschicht, insbesondere basierend auf Nickel. Die Zwischenschicht ist insbesondere zwischen den zumindest bereichsweise alternierenden Schichtenfolge und dem Substrat angeordnet. Die Zwischenschicht weist insbesondere Nickel oder eine Nickellegierung auf. Eine Zwischenschicht basierend auf Nickel kann eine
Diffusionssperre ausbilden, die eine Bildung einer intermetallischen Phase verhindern bzw. verlangsamen kann. Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Mehrschichtsystems gemäß dem ersten Aspekt umfasst die zumindest bereichsweise alternierende Schichtenfolge zumindest vier, vorzugsweise zumindest fünf, weiter vorzugsweise zumindest sechs Schichten. Werden zumindest vier Schichten (insgesamt zwei auf Zinn basierende Schichten und zwei metallische Trennschichten jeweils im Wechsel) in der alternierenden Schichtenfolge vorgesehen, kann ein für die meisten
Anwendungen ausreichende Reibkorrosionsbeständigkeit erreicht werden. Es hat sich gezeigt, dass sich insbesondere mit bis zu zehn Schichten (insgesamt fünf auf Zinn basierende Schichten und fünf metallische Trennschichten jeweils im
Wechsel) eine vorteilhafte Reibkorrosionsbeständigkeit wirtschaftlich erreichen lässt.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Mehrschichtsystems gemäß dem ersten Aspekt weisen die auf Zinn basierenden Schichten jeweils eine Schichtdicke von mindestens 0,1 μηη und/oder höchstens 5 μηη auf. Inn Bereich dieser
Schichtdicke wird ein ausreichender Oberflächenschutz erzielt, ohne dass das Mehrschichtsystem zu viel Platz und Material benötigt. Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Mehrschichtsystems gemäß dem ersten Aspekt weisen die eine oder mehreren weiteren metallischen
Trennschichten jeweils eine Schichtdicke von mindestens 0,1 μιτι und/oder höchstens 5 μιτι auf. Wie bereits ausgeführt kann im Bereich dieser Schichtdicke ein ausreichender Oberflächenschutz erzielt werden, ohne dass das
Mehrschichtsystem zu viel Platz und Material benötigt.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Mehrschichtsystems gemäß dem ersten Aspekt weist zumindest ein Teil der Schichten des Mehrschichtsystems eingebrachte Nanopartikel auf, wobei die Nanopartikel vorzugsweise keramische und/oder metallische Nanopartikel umfassen. Unter Nanopartikeln werden insbesondere Partikel verstanden deren Größe im Bereich von 1 bis 200nm liegt. Bevorzugt weisen alle Schichten der zumindest bereichsweise alternierenden Schichtenfolge oder auch alle Schichten des Mehrschichtsystems entsprechende Nanopartikel auf. Es hat sich gezeigt, dass durch die eingebrachten Nanopartikel je nach Art der Partikel eine Verbesserung der Verschleißbeständigkeit und/oder der elektrischen Eigenschaften, das heißt insbesondere eine bessere elektrische Verbindung bzw. ein besserer Oberflächenschutz erreicht werden kann.
Erst durch das Vorsehen der alternierenden Schichtenfolge konnten die positiven Effekte der Nanopartikel auch auf Mehrschichtsysteme mit auf Zinn basierenden Schichten übertragen werden. Wie beschrieben lagern sich die Nanopartikel nämlich hauptsächlich im Randbereich der auf Zinn basierenden Schichten ab. Durch die alternierende Schichtenfolge können nun relevante
Nanopartikelkonzentrationen im Wesentlichen über das gesamte
Mehrschichtsystem und gleichzeitig eine ausreichende Gesamtdicke der auf Zinn basierenden Schichten erreicht werden. Wie bereits beschrieben kann das Mehrschichtsystenn alternativ auch frei von Nanopartikeln vorgesehen werden, da erkannt wurde, dass auch ohne die Nanopartikelkonzentrationen bereits eine nahezu ähnlich hohe
Reibkorrosionsbeständigkeit erreicht werden kann.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Mehrschichtsystems gemäß dem ersten Aspekt sind die Schichten des Mehrschichtsystems zumindest teilweise durch Galvanisieren aufgebracht. Hierdurch können die Schichten des
Mehrschichtsystems und insbesondere der Schichtenfolge einzeln Schicht für Schicht aufgetragen werden. Zudem lassen sich sehr dünne Schichtdicken bei geringem Materialverbrauch realisieren.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch ein elektrisches
Kontaktelement gelöst, umfassend ein insbesondere auf Kupfer basierendes Substrat und ein auf dem Substrat angeordnetes Mehrschichtsystem gemäß dem ersten Aspekt. Durch das Mehrschichtsystem kann vorteilhaft eine
Oberflächenschutzschicht für das elektrische Kontaktelement bereitgestellt werden. Das auf Kupfer basierende Substrat besteht insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Das elektrische Kontaktelement kann insbesondere Teil eines lösbaren elektrischen Steckverbinders sein.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des elektrischen Kontaktelements gemäß dem zweiten Aspekt, ist die vom Substrat abgewandte Schicht des Mehrschichtsystems eine auf Zinn basierende Schicht. Unter der vom Substrat abgewandten Schicht des Mehrschichtensystems wird insbesondere die oberste Schicht (Oberflächenschicht) des Mehrschichtensystems verstanden. Diese ist beispielsweise der Umgebung ausgesetzt und/oder kommt primär in Kontakt mit einem Gegenkontakt. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass eine der weiteren metallischen Trennschichten die vom Substrat abgewandte Schicht des Mehrschichtsystems darstellt.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des elektrischen Kontaktelements gemäß dem zweiten Aspekt ist die dem Substrat zugewandte Schicht des Mehrschichtsystems eine auf Zinn basierende Schicht, eine weitere metallische Trennschicht oder eine Zwischenschicht. Unter der dem Substrat zugewandten Schicht des Mehrschichtsystems wird insbesondere die Schicht verstanden, welche in direktem Kontakt mit dem Substrat steht. Die Wahl der dem Substrat zugewandten Schicht kann insbesondere abhängig von dem jeweiligen Substrat gemacht werden und hierauf optimiert werden.
Gemäß einem dritten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch einen elektrischen, insbesondere lösbaren Steckverbinder umfassend ein elektrisches Kontaktelement gemäß dem zweiten Aspekt. Durch die Verwendung des Kontaktelements gemäß dem zweiten Aspekt bzw. des Mehrschichtsystems gemäß dem ersten Aspekt ist der elektrische Steckverbinder wirtschaftlich herzustellen und weist eine verbesserte Reibkorrosionsbeständigkeit auf. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der elektrische Steckverbinder in einer Umgebung eingesetzt wird, in der er einer regelmäßigen, insbesondere zyklischen Bewegung ausgesetzt ist. Bezogen auf die Zykluszahl kann die Lebensdauer des elektrischen Steckverbinders deutlich gesteigert werden.
Gemäß einem vierten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktelements umfassend ein Mehrschichtsystem, insbesondere gemäß dem ersten Aspekt, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Substrats; und Aufbringen einer zumindest
bereichsweise alternierenden und zumindest drei Schichten umfassenden
Schichtenfolge mit zumindest zwei auf Zinn basierenden Schichten einerseits und mit einer oder mehreren weiteren metallischen Trennschicht andererseits auf das Substrat.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Verfahrens gemäß dem vierten Aspekt wird die Schichtenfolge zumindest teilweise durch Galvanisieren
aufgebracht. Wie bereits ausgeführt, können hierdurch die Schichten des
Mehrschichtsystems und insbesondere der Schichtenfolge einzeln Schicht für Schicht aufgetragen werden. Zudem lassen sich sehr dünne Schichtdicken bei geringem Materialverbrauch realisieren. Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Verfahrens gemäß dem vierten Aspekt werden zumindest in einen Teil der Schichten des Mehrschichtsystems Nanopartikel eingebracht. Wie bereits ausgeführt hat sich gezeigt, dass durch die eingebrachten Nanopartikel je nach Art der Partikel eine Verbesserung der Verschleißbeständigkeit und/oder der elektrischen Eigenschaften, das heißt insbesondere eine bessere elektrische Verbindung bei Einsetzen der Oxidation, erreicht werden kann. Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Verfahrens gemäß dem vierten Aspekt ist das elektrische Kontaktelement Teil eines elektrischen, insbesondere lösbaren Steckverbinders. Wird also das Verfahren zur Herstellung eines
Kontaktelements eines elektrischen Steckverbinders verwendet, kann der elektrische Steckverbinder damit wirtschaftlich hergestellt werden und weist eine verbesserte Reibkorrosionsbeständigkeit auf. Wie bereits beschrieben, ist dies besonders vorteilhaft, wenn der elektrische Steckverbinder in einer Umgebung eingesetzt wird, in der er einer regelmäßigen, insbesondere zyklischen Bewegung ausgesetzt ist. Bezüglich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der unterschiedlichen Aspekte wird insbesondere auf die Beschreibung des ersten Aspekts und deren Vorteile verwiesen.
Insbesondere sollen durch die vorherige oder folgende Beschreibung von
Ausgestaltungen der unterschiedlichen Aspekte insbesondere auch vorteilhafte Ausgestaltungenden der jeweils anderen Aspekte (insbesondere auch
Verfahrensschritte gemäß bevorzugten Ausführungsformen des vierten Aspekts) offenbart sein. Weitere beispielhafte Ausgestaltungen der unterschiedlichen Aspekte der Erfindung sind der folgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, insbesondere in Verbindung mit den Figuren, zu entnehmen. Die der Anmeldung beiliegenden Figuren sollen jedoch nur dem Zwecke der Verdeutlichung, nicht aber zur Bestimmung des Schutzbereiches der Erfindung dienen. Die beiliegenden Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und sollen lediglich das allgemeine Konzept der vorliegenden Erfindung beispielhaft widerspiegeln. Insbesondere sollen Merkmale, die in den Figuren enthalten sind, keineswegs als notwendiger Bestandteil der vorliegenden Erfindung erachtet werden. Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 drei Ausführungsbeispiele eines elektrischen Kontaktelments gemäß dem zweiten Aspekt jeweils mit einem Mehrschichtsystem gemäß dem ersten Aspekt; und
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß dem vierten
Aspekt.
Fig. 1 zeigt zunächst drei Ausführungsbeispiele eines elektrischen Kontakts gemäß dem zweiten Aspekt jeweils mit einem Mehrschichtsystem gemäß dem ersten Aspekt.
In Fig. 1 a ist ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Kontaktelements im Querschnitt dargestellt, welches beispielsweise Teil eines Ausführungsbeispiels eines lösbaren elektrischen Steckverbinders gemäß dem dritten Aspekt sein kann. Das elektrische Kontaktelement umfasst ein Mehrschichtsystem 1 und ein Substrat 2, welches in diesem Fall aus Kupfer oder eine Kupferlegierung besteht. Das Mehrschichtsystem 1 ist auf das Substrat aufgebracht. Das Mehrschichtsystem 1 umfasst eine alternierende und drei Schichten 6, 7, 8 umfassende Schichtenfolge 4 mit zwei auf Zinn basierenden Schichten 6, 8 und einer weiteren metallischen
Trennschicht 7. Die weitere metallische Trennschicht 7 basiert auf Kupfer, besteht also beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Somit ergibt sich eine Schichtenfolge 4, welche eine alternierende Schichtenfolge 4 aus auf Zinn basierenden Schichten 6, 8 einerseits und einer auf Kupfer basierenden Schicht 7 anderseits umfasst. Dabei ist die vom Substrat 2 abgewandte, oberste Schicht des Mehrschichtsystems 1 die auf Zinn basierende Schicht 8. Die mit dem Substrat 2 in direktem Kontakt stehende und dem Substrat 2 zugewandte Schicht des
Mehrschichtsystems 1 ist die auf Zinn basierende Schicht 6.
In Fig. 1 b ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines elektrischen Kontaktelements im Querschnitt dargestellt. Das elektrische Kontaktelement der Fig. 1 b ist ähnlich dem aus Fig. 1 a, sodass auf die Ausführung zu Fig. 1 a verwiesen werden kann. Im Unterschied zu dem in Fig. 1 a dargestellten Beispiel umfasst das elektrische Kontaktelement der Fig. 1 b jedoch eine anderes Mehrschichtsystem 1 ' mit einer anderen Schichtenfolge 4', welche auf das Substrat 2' aufgebracht ist. In diesem Fall umfasst das Mehrschichtsystem V eine alternierende und fünf Schichten 6, 7, 8, 9, 10 umfassende Schichtenfolge 4" mit drei auf Zinn basierenden Schichten 6, 8, 10 und zwei weiteren metallischen Trennschichten 7, 9. Auch in diesem Fall basieren die weiteren metallischen Trennschichten auf Kupfer. Somit ergibt sich eine Schichtenfolge 4', welche eine alternierende Schichtenfolge aus auf Zinn basierenden Schichten 6, 8, 10 einerseits und auf Kupfer basierenden Schichten 7, 9 anderseits umfasst. Die vom Substrat 2 abgewandte, oberste Schicht des
Mehrschichtsystems V ist in diesen Fall die auf Zinn basierende Schicht 10. Die mit dem Substrat 2' in direktem Kontakt stehende und dem Substrat 2' zugewandte Schicht des Mehrschichtsystems 1 ist wiederum die auf Zinn basierende Schicht 6.
In Fig. 1 c ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines elektrischen Kontaktelements im Querschnitt dargestellt. Das elektrische Kontaktelement der Fig. 1 c ist ähnlich dem aus Fig. 1 b, sodass zunächst auf die Ausführung zu Fig. 1 b verwiesen werden kann. Im Unterschied zu dem in Fig. 1 b dargestellten Beispiel umfasst das elektrische Kontaktelement der Fig. 1 c jedoch eine anderes Mehrschichtsystem 1 " mit einer anderen Schichtenfolge 4", welche auf das Substrat 2" aufgebracht ist. In diesem Fall umfasst das Mehrschichtsystem V eine Zwischenschicht 3" und eine alternierende und sechs Schichten 5, 6, 7, 8, 9, 10 umfassende Schichtenfolge 4" mit drei auf Zinn basierenden Schichten 6, 8, 10 und drei weiteren metallischen Trennschichten 5, 7, 9. Die Zwischenschicht 3" ist zwischen dem Substrat 2" und der alternierenden Schichtenfolge 4" angeordnet. Die Zwischenschicht 3" basiert auf Nickel, besteht also beispielsweise aus Nickel oder einer Nickellegierung. Auch in diesem Fall basieren die weiteren metallischen Trennschichten 5, 7, 9 auf Kupfer. Somit ergibt sich eine Schichtenfolge 4", welche eine alternierende
Schichtenfolge aus auf Zinn basierenden Schichten 6, 8, 10 einerseits und auf Kupfer basierenden Schichten 5, 7, 9 anderseits umfasst. Die vom Substrat 2" abgewandte, oberste Schicht des Mehrschichtsystems 1 " ist wiederum die auf Zinn basierende Schicht 10. Die mit dem Substrat 2" in direktem Kontakt stehende und dem Substrat 2" zugewandte Schicht des Mehrschichtsystems 1 " ist in diesem Fall die auf Nickel basierende Schicht 3".
Zudem ist in Fig. 1 c ein Gegenkontakt 12 angedeutet, welcher das elektrische Kontaktelement über das Mehrschichtsystem kontaktieren kann. Die Schichtenfolgen 4, 4', 4" sind jeweils streng alternierenden Schichtfolgen, bei denen stets eine auf Zinn basierende Schicht und eine weitere metallische
Trennschicht im Wechsel und in direktem Kontakt miteinander vorgesehen sind. Die einzelnen Schichten 3", 5, 6, 7, 8, 9, 10 der Mehrschichtsysteme 1 , 1 ', 1 " weisen jeweils eine Schichtdicke zwischen 0,1 μιτι und 5 μιτι auf. In einzelne oder alle der Schichten 3", 5, 6, 7, 8, 9, 10 können zudem (beispielsweise metallische oder keramische) Nanopartikel eingebracht sein. Die einzelnen Schichten 3", 5, 6, 7, 8, 9, 10 sind zudem vorteilhaft durch galvanisieren aufgebracht (siehe hierzu Fig. 2). Insbesondere durch die alternierende Schichtenfolgen 4, 4', 4", dessen Schichten abwechselnd aus einer auf Zinn basierenden Schicht und einer oder mehreren weiteren metallischen Trennschichten bestehen, kann die
Reibverschleißbeständigkeit vorteilhaft erhöht werden. Die Reibverschleißfestigkeit kann insbesondere auch bereits ohne den Einsatz von Metallen wie Silber oder Gold oder den zusätzlichen Einsatz von Nanopartikeln deutlich gesteigert werden. Fig. 2 zeigt nun ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß dem vierten Aspekt, mit welchem beispielsweise die elektrischen Kontaktelemente der Fig. 1 hergestellt werden können. Hierzu zeigt Fig. 2 ein Ablaufdiagramm 100. Zunächst wird in einem optionalen ersten Schritt 1 10 eine auf Nickel basierende Schicht (beispielsweise Schicht 3" der Fig. 1 c) auf ein Substrat aufgebracht.
Als ebenfalls optionaler Schritt 120 wird eine auf Kupfer basierende Schicht (beispielsweise Schicht 5 der Fig. 1 c) aufgebracht.
Anschließend wird in Schritt 130 eine auf Zinn basierende Schicht aufgebracht (beispielsweise Schicht 6 der Fig. 1 a, b, c) aufgebracht. Daraufhin wird in Schritt 140 eine auf Kupfer basierende Schicht aufgebracht (beispielsweise Schicht 7 der Fig. 1 a, b, c).
Schließlich wird in Schritt 150 wieder eine auf Zinn basierende Schicht aufgebracht (beispielsweise Schicht 8 der Fig. 1 a, b, c).
Anschließend wird das Aufbringen der Schichten abgeschlossen oder die Schritte 140, 150 werden einmal (zum Aufbringen der Schichten 9, 10 der Fig. 1 b, c) oder mehrfach zum Aufbringen weiterer Schichten wiederholt.
Das Aufbringen der Schichten erfolgt bevorzugt mittels Galvanisieren, um die Schichten des Mehrschichtsystems einzeln Schicht für Schicht auftragen und dünn realisieren zu können.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . Mehrschichtsystem, insbesondere für ein elektrisches Kontaktelement,
wobei das Mehrschichtsystem (1 , 1 ', 1 ") eine zumindest bereichsweise alternierende und zumindest drei Schichten umfassende Schichtenfolge (4, 4' 4") mit zumindest zwei auf Zinn basierenden Schichten (6, 8, 10) einerseits und mit einer oder mehreren weiteren metallischen Trennschichten (5, 7, 9) andererseits umfasst.
2. Mehrschichtsystem nach Anspruch 1 ,
wobei die zumindest bereichsweise alternierende Schichtenfolge (4, 4', 4") zumindest drei auf Zinn basierende Schichten (6, 8, 10) umfasst.
3. Mehrschichtsystem nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die zumindest bereichsweise alternierende Schichtenfolge (4, 4', 4") zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei weitere metallische
Trennschichten (5, 7, 9) umfasst.
4. Mehrschichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ,
wobei die eine oder mehreren weiteren metallischen Trennschichten (5, 7, 9) auf Kupfer basieren.
5. Mehrschichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei die zumindest bereichsweise alternierende Schichtenfolge (4, 4', 4") eine streng alternierende Schichtenfolge ist.
6. Mehrschichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei das Mehrschichtsystem (1 , V, 1 ") zumindest eine Zwischenschicht (3") insbesondere basierend auf Nickel, umfasst.
7. Mehrschichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zumindest bereichsweise alternierende Schichtenfolge (4, 4', 4") zumindest vier, vorzugsweise zumindest fünf, weiter vorzugsweise zumindest sechs Schichten (5, 6, 7, 8, 9, 10) umfasst. 8. Mehrschichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei die auf Zinn basierenden Schichten (6, 8, 10) jeweils eine Schichtdicke von mindestens 0,1 μιτι und/oder höchstens 5 μιτι aufweisen.
9. Mehrschichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei die eine oder mehreren weiteren metallischen Trennschichten (5, 7, 9) jeweils eine Schichtdicke von mindestens 0,1 μιτι und/oder höchstens 5 μιτι aufweisen.
10. Mehrschichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
wobei zumindest ein Teil der Schichten des Mehrschichtsystems (1 , 1 ', 1 ") eingebrachte Nanopartikel aufweist, wobei die Nanopartikel vorzugsweise keramische und/oder metallische Nanopartikel umfassen.
1 1 . Mehrschichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
wobei die Schichten (3", 5, 6, 7, 8, 9, 10) des Mehrschichtsystems (1 , 1 ', 1 ") zumindest teilweise durch Galvanisieren aufgebracht sind.
12. Elektrisches Kontaktelement umfassend
- ein insbesondere auf Kupfer basierendes Substrat (2, 2', 2") und
- ein auf dem Substrat (2, 2', 2") angeordnetes Mehrschichtsystem (1 , 1 ', 1 ") nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 .
13. Elektrisches Kontaktelement nach Anspruch 12,
wobei die vom Substrat (2, 2', 2") abgewandte Schicht des
Mehrschichtsystems (1 , 1 ', 1 ") eine auf Zinn basierende Schicht (8, 10) ist.
14. Elektrisches Kontaktelement nach Anspruch 12 oder 13, wobei die dem Substrat (2, 2', 2") zugewandte Schicht des
Mehrschichtsystems (1 , 1 ', 1 ") eine auf Zinn basierende Schicht (6, 8, 10), eine weitere metallische Trennschicht (5, 7, 9) oder eine Zwischenschicht (3") ist.
Elektrischer, insbesondere lösbarer Steckverbinder umfassend ein
elektrisches Kontaktelement nach einem der Ansprüche 12 bis 14.
Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktelements umfassend ein Mehrschichtsystem (1 , 1 ', 1 "), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , umfassend die Schritte:
Bereitstellen eines Substrats (2, 2', 2"); und
Aufbringen einer zumindest bereichsweise alternierenden und zumindest drei Schichten umfassenden Schichtenfolge (4, 4', 4") mit zumindest zwei auf Zinn basierenden Schichten (6, 8, 10) einerseits und mit einer oder mehreren weiteren metallischen Trennschicht (5, 7, 9) andererseits auf das Substrat (2, 2', 2").
Verfahren nach Anspruch 16,
wobei die Schichtenfolge (4, 4', 4") zumindest teilweise durch Galvanisieren aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17,
wobei zumindest in einen Teil der Schichten des Mehrschichtsystems (1 , 1 ") Nanopartikel eingebracht werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18,
wobei das elektrische Kontaktelement Teil eines elektrischen, insbesondere lösbaren Steckverbinders ist.
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