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Bericht vom European Congress on in situ STM/AFM am 15. bis 16. Februar 1994 in Kopenhagen

Der europäische Kongreß über „in situ“ -Rastertunnelmikroskopie (RTM) und Rasterkraftmikroskopie (AFM) wurde gemeinsam vom Zentrum für Galvanotechnik der Technischen Universität von Dänemark (CAG) und der Europäischen Akademie für Oberflächentechnik (EAST) veranstaltet. Vor etwa 70 Teilnehmern wurden Vorträge und Posterdarstellungen über neueste Untersuchungen zur elektrolytischen Kristallkeimbildung, zum Kristallwachstum sowie zur Modifikation von Oberflächen unter „in situ“-Bedingungen und mit atomarer Auflösung gehalten und ausgiebig diskutiert.

BMW kauft Rover


BMW genießt bei den Briten ein hohes Ansehen; die Marke wird noch vor Mercedes-Benz eingestuft. Daher wurde der Verkauf von Rover an BMW eher gebilligt als an irgendeinen anderen Interessenten. Honda - mit dieser Firma hatte Rover in den vergangenen Jahren in vielerlei Hinsicht zusammengearbeitet - war über den Deal verärgert, der in so kurzer Zeit mit BMW zustande kam. Honda wollte zu 50 % bei Rover ein- steigen. Zweifellos hat der Erwerb von Rover durch BMW einen bedeutenden Einfluß, sowohl auf die Produktion in Deutschland als auch in Großbritannien. Experten sagen voraus, daß
BMW-Motoren (allen voran der hervorragende Dieselmotor) bald in Rover-Modellen zu finden sein werden.

1 Einleitung

Verdampfen und Zerstäuben (Sputtern) sind die Grundprozesse der Vakuumbeschichtung durch physikalische Dampfabscheidung (PVD). In beiden Fällen wird das Beschichtungsmaterial durch Energiezufuhr in die Dampfphase überführt und anschließend auf einem Substrat abgeschieden. Beim Verdampfen erfolgt die Erzeugung des Teilchenstromes durch Erhitzen des Beschichtungsmaterials, beim Zerstäuben durch Beschuß mit schweren Edelgasionen. Die verschiedenen physikalischen Wirkprinzipien, die zur Teilchenerzeugung genutzt werden, haben bezüglich der Beschichtungsrate verfahrens- bedingte Obergrenzen. Der Begriff des Hochratebeschichtens hat folglich relative Bedeutung. Aus Abb. 1 ist zu entnehmen, daß durch Verdampfen mit dem Elektronen- strahl die höchsten Beschichtungsraten er- zielt werden können. Außerdem lassen sich praktisch uneingeschränkt Elemente, Legierungen und Verbindungen auf geeignete Verdampfungstemperaturen bringen, wobei auch hochschmelzende Materialien keine Ausnahme bilden. Diese Eigenschaften kennzeichnen die potentiell hohe Universalität des Hochratebeschichtens mittels Elektronenstrahlverdampfung.

Nickel ist wegen seiner ausgezeichneten funktionellen Eigenschaften in vielen Gegenständen enthalten. Es kann als Legierungsbestandteil oder getrennt z.B. als galvanische Schicht auftreten. Ein gleichwertiger Ersatz ist oft nur schwer möglich. Zum Schutz des Verbrauchers vor vermeidbarem Kontakt mit allergieauslösendem Nickel unterliegen nickelhaltige Gegenstände seit dem 1.7.1993 nach der Lebensmittelbedarfsgegenständeverordnungeiner Kennzeichnungspflicht, wenn sie zwei Voraussetzungen erfüllen:
- Die Teile haben von ihrer Verwendung her nicht nur vorübergehend Kontakt mit dem Körper
- Die Nickelabgabe liegt über einem Grenzwert von 0,5 pg/cm^2/Woche. Dieser gilt als überschritten, wenn nach dem sogenannten Wattebauschtest eine Rotfärbung auftritt.

Nach den Erfahrungen mit diesem Wattebauschtest soll eine einfache Vorprüfung auf die Anwesenheit von Nickel vorgestellt und weitere Probleme angesprochen werden.

-Funktionsflächen für die Luft- und Raumfahrt-

Einleitung

Die chemische Vernickelung hat als Beschichtungsverfahren für hochbelastete Bauteile in nahezu alle Industriebereiche Eingang gefunden. Das rührt nicht zuletzt daher, daß die Eigenschaften von Chemisch-Nickel- (NiP)-Schichten durch eine Wärmebehandlung in bestimmten Grenzen in ihrer Härte oder Verschleißbeständigkeit den Anforderungen angepaßt werden können [1],
Für spezielle Einsatzgebiete, bei denen es z. B. auf extreme Beständigkeit gegen abrasiven Verschleiß oder besonders gute Gleitfähigkeit bei gleichzeitig hoher Härte ankommt, sind jedoch auch NiP-Schichten überfordert. Derartige Problemfälle können oft besonders erfolgreich durch Dispersionsschichten gelöst werden. Schichten also, die durch gezielten Einbau von Feststoffpartikeln In geeignete Metallmatrices hergestellt werden.

Der Grundsatz, daß jede Beschichtung nur so gut wie die Vorbehandlung sein kann, sagt leider Gottes nichts darüber aus, wo die Vorbehandlung beginnt. Es ist sicher falsch zu meinen, daß unter der Vorbehandlung nur die Entfettung und Reinigung der Oberfläche gemeint ist. Viel mehr gilt, daß jede Oberflächenbeschichtung nur so gut sein kann, wie das Beschichtungssystem auf den Werkstoff und die Bearbeitung desselben abgestimmt ist.
Am Beispiel einer Hartverchromung soll dies verdeutlicht werden.
Bei der mechanischen Bearbeitung von Stahlwerkstoffen ergeben sich in Abhängigkeit des verwendeten Werkstoffes und des Bearbeitungswerkzeuges höchst unter- schiedliche Oberflächenstrukturen, die auf die nachfolgende Beschichtung ganz entscheidenden Einfluß nehmen können. D. h., daß der Lohnveredler über die erfolgte mechanische Bearbeitung genau Bescheid wissen muß und die qualitätssichernden Vereinbarungen zwischen dem Veredler und dem Kunden die mechanische Bearbeitung genau definieren. Erhält man beim Drehen von Stahloberflächen im Regelfall eine geordnete Rilligkeit, so kann es hier auch Vorkommen, daß durch zu hohe Schneidleistung und damit auftretenden hohen Temperaturen In homogenitäten im Oberflächenbereich des Gefüges auftreten.

1 Einführung

Die elektrolytische Goldabscheidung wird in der Industrie eingesetzt, um gefertigten Bauteilen charakteristische Eigenschaften zu verleihen. Vorwiegend wird dieses Verfahren wegen der guten elektrischen Eigenschaften und der Korrosionsbeständigkeit bevorzugt. Reines Gold hat eine geringere Abriebbeständigkeit. Dieses Problem wurde in den fünfziger Jahren behoben, als sich herausstellte, daß Kalium-Goldcyanid bei einem pH-Wert von 3,5 stabil bleibt. Ein Gold-Elektro- lyt mit einem pH-Wert von 3,5-5,0 ermöglicht ei- ne Gesamtabscheidung von Elektrolytmetallen (z.B. Co oder Fe). Das erhöht die Härte der Gold- schichten, wobei die elektrischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit erhalten bleiben. Diese Verbesserung führte in der elektrolytischen Abscheidung zu vermehrtem Einsatz von Goldbädern, die wir heute als „Saure Goldbäder“ kennen.

1 Einleitung


Die galvanische Abscheidung von edelstahlähnlichen Legierungsschichten ist in den vergangenen 30 Jahren von verschiedenen Arbeits- gruppen untersucht und in zahlreichen Original- arbeiten und Übersichtsartikeln [1-4] beschrieben worden. Trotzdem ist es bis heute nicht gelungen, einen kommerziell nutzbaren Prozeß zu entwickeln. Mit der zunehmenden Verknappung und Verteuerung der Rohstoffe, insbesondere des Chroms [5], wächst allerdings die Bedeutung von Oberflächenveredelungsverfahren. Hinzu kommen ökologische und arbeitsmedizinische Aspekte, die den Einsatz der konventionellen Chromsäurebäder durch andere, weniger toxische Bäder angezeigt erscheinen lassen.

Hauptmotiv für die technologische Entwicklung einer effektiven Hochleistungsmessingstrecke war nicht so sehr ein kostengünstiges Vermessingen als vielmehr das Bestreben, mit einem leistungsstarken Messingelektrolyten die in der Münze angewendete Gelbbrenntechnologie von rotfarbenen Kupfer-Zinklegierungen zu substituieren. Voraussetzung war dabei die Zielstellung, den Durchsatz des Materials über galvanisches Messing dem des Gelbbrennens soweit wie möglich anzunähern.

Die Berufsausbildung in Deutschland kann auf eine lange Tradition zurückblicken und hat ihre Wurzeln im Handwerk. Durch die handwerkliche Gepflogenheit, junge Leute in den einzelnen Zünften auszubilden und nach einer gewissen Reife zur Vervollständigung ihres Könnens und Wissens auf die Walz zu schicken, wurde erreicht, daß das hohe handwerkliche Können im Rahmen eines Generationenvertrages ständig weitergegeben, vervollkommnet und ergänzt wurde und dadurch auch langfristig bewahrt wurde. Durch diese Handlungsweise wurde die Grundlage für unseren heutigen hochentwickelten Industriestaat gelegt.

Ausgangspunkt für die Neuentwicklung


Die elektrolytische Verzinkung hat sich spätestens im letzten Jahrzehnt zum wichtigsten Verfahren aller galvanischen Prozesse entwickelt. Obwohl in jüngster Zeit, vor allem was die Zahl der Publikationen betrifft, das Interesse in Richtung Zinklegierungsabscheidungen zu gehen scheint, ist reines Zink immer noch die wesentliche Abscheidung zum Korrosionsschutz von Stahl.

1 Thematik

Die beste Vorsorge zur Reduzierung der Kosten und zur Vermeidung einer unnötigen Umweltbelastung ist der verschleppungsarme Warentransport. Eine diesbezügliche Forderung ist auch Bestandteil des Wasserhaushalts-Gesetzes. Bei Trommelanlagen ist die Verschleppung besonders hoch und bildet deshalb einen Schwerpunkt bei der Anwendung von „Vermeidungstechnologien“. Bemühungen, die Trommelgalvanisierung in bezug auf das Verschleppungsproblem optimaler zu gestalten, sind nicht neu. Die Erfolge mit den bisher üblichen Methoden reichen aber nicht aus, um der Entstehung von Abfällen, die Luft, Wasser und Deponien belasten, effektiv entgegenzuwirken. Zur Lösung dieses „Kernproblems“ bietet sich die Trommeldränage-Technik an.

Die Galvanotechnik verwendet Produktionsmethoden, die sich durch ihre Vielschichtigkeit auszeichnen. Aufgrund der hohen Komplexität von Anlagen und Peripherie sind stark unterschiedliche Arbeiten durchzuführen, die aus dem Zusammenwirken von Elektrotechnik, Mechanik und Elektrochemie resultieren. Was liegt also näher, als bestimmte Tätigkeiten, die starke Spezialisierung erfordern und gleichzeitig hohe Fixkosten verursachen, in fremde Hände zu geben, wenn sie dort preisgünstiger und von Spezialisten erledigt werden können?

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Rückblick 1993 und Vorausschau

Bericht über die TMRC-Konferenz vom 8. bis 10. Dezember 1993 in New Orleans

Vom 8. bis zum 10. Dezember 1993 fand im Intercontinental Hotel in New Orleans die zweieinhalbtägige TMRC-Konferenz statt. Das Technology and Market Research Council (TMRC) wird vom IRC geleitet. TMRC-Konferenzen finden zweimal im Jahr statt, im Juni und im Dezember. Zur Juni-Tagung wird gewöhnlich ein Überblick über die weltweite Leiterplattenproduktion gegeben, während im Dezember der Schwerpunkt auf der amerikanischen Leiterplattenindustrie liegt. Es wird ein vorläufiger Überblick über das abgelaufene und ein Ausblick auf das kommende Geschäftsjahr gegeben.

Um die Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern, ist in der verarbeitenden Industrie die Automatisierung und Rationalisierung ein wichtiges Thema. Kleine Losgrößen und hohe Teilnummernvielfalt erfordern ein Höchstmaß an Flexibilität in der Fertigung.
Produktionsplanungssysteme helfen, die notwendigen Auftragsdaten zu generieren, zu verwalten und der Fertigung zur Verfügung zu stellen. Material- und Datenflüsse müssen miteinander gekoppelt werden. Das geht nur, wen die noch zu bearbeitenden und die schon fertig bearbeiteten Produkte sicher und schnell identifiziert werden können.
Das Sindelfinger IBM-Werk hat in seiner Leiterplattenlinie ein durchgängiges Produkt-Indentifikationssystem realisiert, das im folgen- den näher beschrieben wird.

Das Symposium „Qualität in der Elektronik“ mit den beiden Themenblöcken „Elektronik und Umweltverträglichkeit“ und „Elektronik - Nur noch mit Zertifikat?“ fand am 11. November 1993, dem diesjährigen Weltqualitätstag, statt. Es war das 10. Symposium „Qualität in der Elektronik“, das von der Deutschen Gesellschaft für Qualität e.V. (DGQ) und dem Fachverband Bauelemente der Elektronik Im ZVEI e.V. zusammen mit der Messe München GmbH veranstaltet wurde. \N. Junghans, der Vorsitzende des Symposiumsbeirats eröffnete die Veranstaltung mit der Forderung nach einem Umdenken aller Menschen. „Qualität beginnt im Kopf“ war seine Kernaussage. Denn das wichtigste Qualitätselement ist der Mensch. Das Qualitätsbewußtsein muß verbessert werden. Daß das insbesondere für den Managementbereich gilt, spiegelte sich in der Teilnehmerzahl wider. Diese Jubiläumsveranstaltung hatte weniger Teilnehmer als ihre Vorgänger. Dr H. Lang, VDE, Frankfurt am Main, ging in seinem Schlußwort sogar soweit, daß er dazu anregte, darüber nachzudenken, ob dieses Symposium zur „Qualität in der Elektronik“ fortgeführt wird.

Welchen Wert stellen Leiterplatten in elektronischen Geräten dar?

Der japanische Leiterplattenverband JPCA führt jedes Jahr eine eingehende Untersuchung zur Situation der Leiterplattenindustrie in Japan durch. Der vorjährige Bericht wurde im Mai 1993 veröffentlicht und trägt den Titel „Langzeitprognose für die japanische Leiterplattenindustrie“. Die 544 Seiten umfassende Untersuchung enthält interessante Informationen über die verschiedensten Gebiete, von Verpackungstrends bis zu Managementfragen.

Neben Kostenreduzierung ist für den Leiterplattenhersteller gleichbleibende, hohe Qua-lität seiner Produkte von ausschlaggebender Bedeutung für seine Wettbewerbsfähigkeit. Um fehlerfreie Leiterplatten ausliefern zu können, muß aufwendig inspiziert, getestet und repariert werden. Obwohl die Methoden zur Fehlererkennung (wie z.B. elektrischer Test, AOI) sehr weit entwickelt sind, rutschen noch ca. 1 % fehlerbehaftete Produkte durch die Kontrolle, die beim Kunden zum Ausfall führen.
Es kann nun nicht das Ziel sein, die ohnehin schon teuren Inspektionen auszuweiten. Vielmehr geht es darum, Fehler gar nicht erst entstehen zu lassen.

Am 10. November 1993 trafen sich im Rahmen der Productronica ’93 auf Einladung des Fachverbandes Elektronik-Design e.V. (FED) Leiterplattendesigner und -hersteller, um zu diskutieren, wie die VDI/VDE 3709 (Fertigungsunterlagen für die Herstellung von Leiterplatten) überarbeitet werden kann. Vor kurzem wurde dazu ein gemeinsamer Arbeits- kreis von FED und der VDI/VDE-Gesellschaft Mikro- und Feinwerktechnik gegründet (vgl. Bericht in Heft 10/93 Seite 3520). Lutz Treutler, der die Leitung dieses Arbeitskreises übernommen hat, begrüßte die Teilnehmer und stellte zunächst den FED sowie dessen Aktivitäten vor.