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Galvanisch und chemisch abgeschiedene Nickelschichten mit und ohne Hartstoffeinlagerungen, Teil 1

1 Einleitung

Metalloberflächen veredeln heißt Oberflächen von Bauteilen aus Metallen so zu verändern, daß sie den gestellten Aufgaben und Anforderungen besser genügen. Häufig wird hierbei ein Verbundwerkstoffsystem erzeugt. Das Bauteil besteht dann aus einem Grundwerkstoff mit Stützfunktion und einem Oberflächenwerkstoff mit Schutzfunktion. Die Schutzfunktion beinhaltet dabei nicht nur den direkten Schutz des Bauteils vor Verschleiß, Korrosion usw., sondern auch z. B. die Verbesserung der Dauerfestigkeitseigenschaften durch Eigenspannungen in der Schicht.

Die ersten Schritte des Jahres sind getan, der Alltag für die nächsten Wochen und Monate festgelegt. Ist es notwendig, darüber hinaus an Erweiterung zu denken, Investitionen zu planen? Wie wird die Branche in der Zukunft aussehen? Das Wort von der strukturellen Krise in der Galvanotechnik geht um. Ist auch hier eine „Wende“ notwendig, kommt sie oder wäre es gut, wenn sie käme?

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Neues Produktionsgebäude in Betrieb genommen

Wenn heute ein Unternehmer der Leiterplattenbranche eine neue Produktionsstätte in Betrieb nimmt und damit seine Kapazität verdoppelt, so ist das einerseits ein Indiz dafür, daß das Unternehmen erfolgreich gearbeitet hat, andererseits aber auch ein Ausdruck des Vertrauens in die weitere wirtschaftliche Entwicklung. Als verhältnismäßig junges Unternehmen der Branche, Gründungsjahr 1979, hat die Schiemann GmbH den Schritt zur Kapazitätsverdoppelung, zur Installation neuer, auch qualitativ leistungsfähigerer Anlagen und zur Ausweitung des Produktionsprogrammes rechtzeitig und konsequent vollzogen. Dabei wurde nicht nur in Gebäude, Maschinen und Anlagen investiert, auch die Anzahl der Mitarbeiter wuchs um über 30 Prozent.

Spezieller Bericht zu diesem Thema von der Nepcon ’85 (26. bis 28. Februar 1985 in Anaheim/USA)*

Eine vollständige Fertigungslinie zur Herstellung und Bestückung von Multilayerleiterplatten war als besondere Attraktion auf der diesjährigen Nepcon in Betrieb, im Bereich Leiterplattenherstellung (P. C. Boardwalk) lag der Schwerpunkt eindeutig auf dem Gebiet der voll automatisierten Prozesse, im Bereich Bestückung (In Surf) auf SMD-Verarbeitung. Damit zeigte P.C. Boardwalk/Insurf genau das, was auch auf der gesamten Ausstellung Schwerpunkt war.
Insgesamt waren mehr als 90 Firmen an dieser über 100 m langen Produktionslinie beteiligt. Da alle Prozeßschritte vom Unterlagenerstellen bis zum Incircuit-Test einschließlich beispielsweise der Kupferabscheidung gezeigt wurden, war das Interesse groß. Über 35 000 der insgesamt etwa 45 000 Ausstellungsbesucher besichtigten an den drei Messetagen die 41 Stationen dieser Fertigungslinie, was zu zeitweise großem Gedränge führte.

Bericht über eine Veranstaltung am 25. Juni 1985 in Schwäbisch Gmünd

Auch das zweite Leitron-Symposion war ein Erfolg. Sowohl das Vortragsprogramm mit dem Themenschwerpunkt „Oberflächenmontierte Bauteiletechnik – von der Leiterplatte zur Baugruppe“, als auch die gelungene Organisation und der gewählte Rahmen trugen dazu bei, daß über hundert Teilnehmer ihr Kommen nicht zu bereuen brauchten.
War der erste Veranstaltungstag dem Symposion Vorbehalten, konnte am zweiten Tag das Leitron- Werk und die dortige Produktion von Mehrlagenleiterplatten, starr-flexiblen Schaltungen und der neuesten Leiterplattengeneration für die Chip-Carrier-Technik besichtigt werden.

1.1 Entwicklung monolytischer Schaltungen

Wie allgemein bekannt, hat die Anzahl der einzelnen Bauteile (Transistoren) pro Siliziumchip schnell und stetig zugenommen. Die Technik, die es erlaubte, die einzelnen Transistoren bei wachsender elektrischer Leistung zu verkleinern, führte vorteil- hafterweise gleichzeitig zu einer Verringerung der abgegebenen Wärme, da sonst eine einzelne integrierte Schaltung genug Wärme zum Beheizen eines Wohnhauses liefern würde. Mit der Verringerung der Schaltkreisgröße und größerer Packungsdichte, was zu immer kleineren Bauteilen führt, geht eine Verbesserung des Wärmeaustausches einher. Gleichzeitig wächst die verwendete Leistung durch Ansteigen der Schaltgeschwindigkeit. Das Verhältnis von emittierter Leistung zur Schaltgeschwindigkeit, der Leistungsfaktor, bildet die Grundlage dieser Technologie.

1985 war für die Leiterplattenbranche zweifellos ein erfolgreiches Jahr. Die gute Auftragslage und der befriedigende Ertrag führten dazu, daß viele Betriebe expandierten und investierten. Auffallend war, daß trotzdem mit Fertigungserweiterungen verbundenen Streß und persönlichem Zeitaufwand beachtlich viele Leiterplattenhersteller an Weiterbildungsveranstaltungen teilnahmen. So waren beispielsweise die nationalen und internationalen Fachtagungen des EIPC durchweg gut besucht, und auch Firmenseminare, wie das Leiterplatten-Seminar und ähnliche Symposien, fanden einen regen Zuspruch.

Verkupfern von Erstlingsschuhen


Frage: In der letzten Zeit kommen oft Leute in unsere Lohngalvanik und fragen, ob wir Baby-Schuhe verkupfern und vergolden können, da dies jetzt sehr in Mode gekommen sei. Wir überlegen, ob wir so eine Erzeugung einrichten sollen und ob dies lohnt. Können Sie uns kurz beschreiben, wie man so etwas eigentlich macht?

 Bericht von Ing. W. Alberth über ein Seminar an der Technischen Akademie Esslingen am 23./24. September 1985

Die galvanische Oberflächenveredlung schließt eine Vielzahl von Schichtfunktionen ein. Außer Verschleiß- und Korrosionsschutz werden optische Eigenschaften wie Reflexion oder Lichtabsorption, weiter Oxidationsschutz, Kontakteigenschaften, gute Lötfähigkeit bei integrierten Schaltkreisen u.ä. verlangt.

Bericht über ein Seminar der Technischen Akademie Wuppertal vom 3. bis 4. Oktober 1985 in Zürich/Schweiz

Das Seminar fand unter der Leitung von Heinz Erich Hinz (Walther Trowal, Wuppertal) statt. Ein weiterer Referent war Professor Dr.-Ing. P. Schmidt (Universität Gesamthochschule Essen).
Die Anfänge der Gleitschlifftechnik liegen in den Tagen des bekannten „Rommel- und Trommelverfahrens". Im Laufe der Jahre wurden moderne und vor allem automatisierbare Verfahren entwickelt, um Stanz-, Fräs-, Druck- u.ä. -Werkstücke zu entgraten und bis zur Galvanikreife zu bearbeiten. In den hierfür entwickelten Vibratoren, Fliehkraft- und Schleppschleifanlagen lassen sich die unter- schiedlichsten Bearbeitungen ausführen: Grob- schleifen, Gußputzen, Schleifen, Kantenverrunden, Glätten, Glänzen, Polieren, Entfetten und Entzundern. Die hierzu geeigneten Werkstücke reichen von der Stecknadel bis zu ganzen Motorblöcken, die zu bearbeitenden Metalle von Fe-, Zn-, Cu- und Al-Legierungen bis zu Kunststoffen, Holz und Keramik.

Bericht von Christian Gg. Enke)* über neue Anlagen und Geräte für die Oberflächenbehandlung und Leiterplatten-Technik

Auch die Leipziger Herbstmesse 1985 (1. bis 7. September) ließ ihre Bedeutung für allen Ost-West-Handel deutlich erkennen; wie hoch der innerdeutsche Handel eingestuft wird, kann daraus abgeleitet werden, daß der DDR-Staatsratsvorsitzende Honecker ein ausführliches Gespräch am Stande der Hoechst AG führte. Allein die Geschäftsbeziehungen zwischen Hoechst und der DDR haben sich 1984 wie auch im bisherigen Verlauf dieses Jahres weiter positiv entwickelt; das Volumen des gegenseitigen Warenaustausches betrug 1984 etwa 250 Mio.DM, und im Vergleich zu den Vorjahren war bereits in den ersten sieben Monaten 1985 eine überdurchschnittliche Zunahme des Geschäfts zu verzeichnen. Während die Schwerpunkte bei den Lieferungen von Hoechst Kunststoffe, organische Chemikalien und Fasern sind, werden aus der DDR vor allem chemische Vor- und Zwischenprodukte wie Rohmontanwachs und technische Produkte – überwiegend der metallverarbeitenden Industrie – bezogen.

Galvanotechnik – Umweltbewußte Technologie

Bericht über die 23. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Galvanotechnik e. V. am 26. und 27. September 1985 in Bad Kissingen

Als die Deutsche Gesellschaft für Galvanotechnik Bad Kissingen schon zum dritten Mal in ihrer Geschichte zum Veranstaltungsort ihrer Jahrestagung wählte, hatte sie vielen aus dem Herzen gesprochen, die mit diesem ausgezeichneten Tagungsort beste Erinnerungen verbinden. Kurze Wege zwischen Tagungsstätte, Hotel und Restaurant, eine liebliche und gepflegte Umgebung, bequeme, große Vortragssäle und als Zugabe ein herrlicher „Altweibersommer“ bildeten gemeinsam mit der hervorragenden Organisation den Rahmen einer interessanten Fachtagung und vieler fachlicher, gesellschaftlicher und persönlicher Begegnungen.

Qualitätsüberwachte Betriebe

Mehrere Betriebe sind jetzt in der Qualitätsüberwachung nach der Nationalen Norm für Qualitätssysteme, die von der British Standards Institution (BSI) ins Leben gerufen wurde, registriert. Die Mitgliedschaft in diesem System, das durch die Norm BS5750 definiert ist, bedeutet, daß die Betriebe vom BSI überwacht werden und bei allen ihren Erzeugnissen automatisch vorausgesetzt wird, daß diese den Anforderungen der einschlägigen Norm entsprechen.
Die eingetragenen Firmen müssen sich strengen Maßnahmen unterwerfen, die mit dem Wareneingang beginnen und erst dann beendet sind, wenn das fertige Produkt den Betrieb verlassen hat. Es muß nicht nur über alles genau Buch geführt wer- den, nachweisbar müssen auch ungeeignete Verarbeitungsverfahren gestoppt und Fehler in den Fertigungsinstruktionen ausgebessert werden. Gleiche Forderungen werden an Dienstleistungen, Teile, Werkstoffe und Produkte gestellt, die von Zulieferanten bezogen werden.

1 Einleitung

Die Leiterplattenfertigung muß heute zunehmend unter dem Gesichtspunkt der Qualitätsanforderungen gesehen werden. Insbesondere die Eigenschaften der galvanisch aufgebauten Kupferschicht rückt in diesem Zusammenhang immer mehr ins allgemeine Interesse. So sind Parameter wie Duktilität, Mikro- und Makrostreuung, Eigenspannungen und Lötbarkeit neben dem Aussehen des Kupferüberzuges und eine Reihe weiterer Eigenschaften in engen Grenzen zu halten. Dieser Forderung kann nur mit einer gut entwickelten Badanalytik entsprochen werden.

Teil 11: Steuerung gemeinsamer Unterprogramme

Ein Beitrag für die Praxis der Galvanotechnik von Dipl.-Ing. Hans Zwach, D-5650 Solingen

Fortsetzung aus den Heften 5 und 11/83; 5, 6.11 und 12/84; 3,5, 8 und 10/85

ln der Praxis kommt es häufig vor, daß mehrere Programme ein gemeinsames Unterprogramm benötigen. Um Speicherplatz zu sparen, werden solche Programme unter einem gemeinsamen Hauptprogramm gruppiert. In dieser Folge kommt es darauf an, auf welche Weise solche Großprogramme gesteuert werden.

Problematik und praktische Beispiele

1 Einführung


Die Qualität eines oberflächenveredelten Teils wird entscheidend von seiner fachgerechten Beschichtung beeinflußt. Nur dadurch kann eine Übereinstimmung zwischen dem sich in der Praxis zeigenden Verhalten und den – z. B. durch Spezifikationen – geforderten Eigenschaften erreicht werden. Eine möglichst genaue Kenntnis der Größe der Oberfläche ist für die Anwendung der richtigen Behandlungsparameter ein entscheidender Faktor, der unter anderem die Behandlungszeiten der Teile und somit auch die Wirtschaftlichkeit einer Fertigung mitbestimmt.

Entscheidungskriterien, Investitions- und Folgekosten*)

1 Einleitung


Zur galvanischen Beschichtung von Metallen wie von Nichtmetallen gibt es zahlreiche Möglichkeiten. Je nach Art des abzuscheidenden Metalles, des angewandten Verfahrens und der geforderten Qualität ist der not- wendige Aufwand unterschiedlich; er umfaßt etwa den Bereich zwischen einer galvanischen Verzinkung für den Korrosionsschutz mit Herstellkosten von ca. 30 bis 40 DM/m^2 und einer für bestimmte Funktionen erforderlichen Goldschicht, für die allein der Materialwert für eine 1 ym dicke Schicht etwa 700 DM/m^2 beträgt. Die beiden wesentlichen Faktoren, die über die Verfahrensauswahl entscheiden, sind die erforderliche Beschichtungsqualität und die maximal vertretbaren Kosten.

1 Historische Entwicklung


Im Jahre 1805 berichtete der italienische Professor der Chemie, Brugnatelli, vom vermutlich ersten erfolgreichen Experiment der galvanischen Abscheidung von Gold. Es dauerte weitere 35 Jahre Forschungsarbeit, bis schließlich 1841 für Werner von Siemens ein galvanisches Goldbad patentiert wurde.

Die galvanische Vergoldung hatte damals im wesentlichen dekorativen Charakter und wurde vor allem beim Ausschmücken von Kirchen und beim Vergolden von Ikonen an- gewandt. Der Hauptgrund der Anwendung war die Schönheit der Goldoberfläche sowie deren chemische Beständigkeit, aber auch die historische Verbindung zwischen Geld und Gold als Wertanlage.

Im ersten Heft dieses Jahrganges stellten wir uns die Frage, ob die Galvanotechnik genug umweltbewußt sei. Wir glaubten eine positive Antwort vertreten zu können, waren aber der Meinung, man solle dies öffentlich besser herausstellen.