Oberflächen von Metallteilen

Ein Gehäuse besteht hauptsächlich aus Stahl oder Eisen-Nickel-Legierungen. Zusätzlich zur Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion verlangen unsere Kunden, dass diese Komponenten weitere funktionale Charakteristika besitzen, so zum Beispiel die Eignung zum Schweißen und Löten. Um diese Eigenschaften zu erzielen, wird nach der Glaseinschmelzung eine chemische oder galvanische Beschichtung erforderlich.

Beschichtung

SCHOTT Electronic Packaging bietet chemische und galvanische Beschichtungen für alle Arten von Metallteilen und Speziallegierungen an. Zusätzlich haben wir uns auf die Bearbeitung elektronischer Teile für die besonders anspruchsvolle Automobilindustrie spezialisiert. Dies umfasst die folgenden Verfahren und Oberflächen:

Galvanisch Nickel

Abb. 19 zeigt das Grundprinzip des galvanischen Prozesses am Beispiel der Nickelabscheidung. Bei der Auflösung von Nickelsalzen in Wasser bilden sich Nickel-Ionen. Nickelabscheidung findet statt, wenn eine DC Spannung zwischen Kathode und Anode angelegt wird. An der Anode wird Nickel aufgelöst, während an der Kathode metallisches Nickel abgeschieden wird.

Um sicher zu stellen, dass die Reaktionen immer in der gleichen Richtung ablaufen, muss Gleichstrom verwendet werden. Die einzelnen Prozesse an der Anode und der Kathode erfolgen immer gleichzeitig. Parameter wie zum Beispiel der Metallsalz-Typ, die Konzentration der Beschichtungslösung, Temperatur, Stromdichte und der pH-Wert beeinflussen den Prozessablauf an der Anode und der Kathode und bestimmen so die Eigenschaften der Beschichtung.

Chemische oder stromlose Nickel-Beschichtung

Die chemische oder stromlose Beschichtung erfolgt durch Ladungsaustausch zwischen dem Basis-Metall und der Lösung aus Metallsalz ohne externe Stromquelle. Chemische Beschichtung erfordert, dass die für die Reduktion der Metall-Ionen benötigten Elektronen von einer Reduktionssubstanz in der Beschichtungslösung geliefert werden. Dieser Zusatz ist in der Beschichtungslösung enthalten und setzt während der Oxidation Elektronen frei. Dieser Vorgang und die funktionalen Eigenschaften der Nickel-Beschichtung, z.B. Phosphor in der Nickelbeschichtung, werden von der Reduktionssubstanz sowie anderen Bestandteilen im chemischen Nickelbad gesteuert. Die Charakteristika der chemischen Nickelbeschichtung sind:

Gleichmäßige Nickelschicht auch auf geometrisch komplexen Teilen
Niedrige Schichtdickenschwankungen
Hervorragende Eignung zum Löten, Bonden und Schweißen
Korrosionsbeständigkeit

Goldbeschichtung

Man erhält gleichmäßige Metallschichten mit Beschichtungslösungen in denen Goldionen als Komplex vorhanden sind. Die Goldbeschichtungen enthalten heute im Allgemeinen einen Kalium-Gold-Cyanid K[Cu(CN)2]-Komplex. Zur Verbesserung der Haftung werden dünne Vorgold-Schichten erfolgreich verwendet. Die Vorgold-Beschichtung muss mit der Hauptgoldbeschichtung kompatibel sein. Hartgold-Beschichtungen für Steckerverbindungen erhält man durch zusätzliche Verwendung von Kobalt oder Nickel.

Kombinierte Beschichtung & Funktionale Eigenschaften der Metallbeschichtung

Figure 20

Kombinierte Beschichtung

Gut angepasste Beschichtungskombinationen können verwendet werden, um die funktionalen Eigenschaften der Metalloberfläche zu verändern. So ist es möglich, unerwünschte Diffusion zu verringern und die Haftung und Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion zu verbessern. Abbildung 20 zeigt typische Verbundbeschichtungen von SCHOTT.

Funktionale Eigenschaften der Metallbeschichtungen

Die Tabelle der Beschichtungen gibt Ihnen eine Übersicht über die verschiedenartigen Metallbeschichtungen und die sich daraus ergebenden Eigenschaften der funktionalen Oberfläche. Die Dicke der Beschichtung ist von entscheidender Bedeutung und ein wesentliches Kriterium für die nachfolgende Anwendung.

Beschichtungstabelle

Oberfläche	Dicke	Funktionale Eigenschaften
Chemische Nickel	2 - 8 µm	Guter Korrosionsschutz Gutes Drahtbonden Gute Lötbarkeit mit Flußmittel Gleichmäßige Dicke Gute Schweißbarkeit Au/Substrat Sperrschicht Lötmetall/Goldschicht Sperrschicht
Galvanisch Nickel	3 - 12 µm	Guter Korrosionsschutz Gute Lötbarkeit mit Flußmittel Au/Substrat-Sperrschicht Lötmetall/Goldschicht-Sperrschicht
Reinstes Hauchgold	0.05 - 0.3 µm	Verbesserte Lötbarkeit Schutzschicht gegen Beschlag/Oxidation
Reinstes Gold	0.5 - 2.5 µm	Gute Legierung der Halbleiter Einwandfreies Bonden der Leiter (Bonddraht Au oder Al) Sehr gute Lötbarkeit ohne aggressives Flußmittel
Hartgold	0.1 - 2.0 µm	Verschleißschutz: Kontakte, Steckverbinder
Silber	4 -12 µm	Sehr gute Lötbarkeit ohne aggressives Flußmittel. Hohe elektrische Leitfähigkeit
Zinn, Zinn / Blei	6 -18 µm	Verbesserter Korrosionsschutz, sehr gute Lötbarkeit ohne aggressives Flußmittel