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Teil 2: Polysiloxanbeschichtung durch Hydrolyse siliciumorganischer Verbindungen

Fortsetzung aus Heft 6/89 der „Galvanotechnik“

1 Einleitung


Durch Hydrolyse siliciumorganischer Verbindungen lassen sich dünne, wasserabstoßende und bis zu einem gewissen Grade auch korrosionsschützende Überzüge zusätzlich auf Metalloberflächen ausbilden, die eine hydrophile Deckschicht aufweisen. Solche Deckschichten können oxidischer Natur sein oder beispielsweise in Form einer Phosphatierungs- oder Chromatierungsschicht einen ersten Korrosionsschutzüberzug darstellen. Voraussetzung für die chemische Reaktion mit der siliciumorganischen Verbindung ist lediglich die Anwesenheit von OH- Gruppen, sei es in hydroxischer Bindung auf oder in der Deckschicht, sei es als adsorptiv gebundenes Wasser. Prinzipiell kann dabei die reaktive Siliciumverbindung sowohl in flüssigem, gelöstem oder gasförmigem Aggregatzustand eingesetzt werden, jedoch nicht in wäßriger Lösung, da in diesem Falle eine vorzeitige Hydrolysereaktion ablaufen würde. Insofern ergänzt die Silanisierung oder Silylierung, wie die im folgenden beschriebenen Reaktionen auch genannt werden, ähnliche Oberflächenbehandlungen aus wäßriger Phase [1-1Oj.

1 Historische Stadien und Entwicklung im 19. Jahrhundert

Zu jeder Zeit waren Galvanotechnik und naturwissenschaftlicher Fortschritt eng miteinander verbunden. Hierzu umspannt die erfaßbare Geschichte der Galvanotechnik gerade zwei Jahrhunderte. So waren bereits die Berachtungen von Antoine Laurent Lavosier und Pierre Laplace, Paris, um 1781/1782 über das Verhalten von Metallen in Säurelösungen und dabei erkannte elektrische Ströme aufschlußreich.
Luigi Galvani (1737-1798), Professor der Anatomie in Bologna, entdeckte 1789 bei seinen Versuchen mit Froschschenkeln galvanische Ströme, wonach der Begriff „Galvanismus“ geprägt und die Galvanotechnik benannt worden ist. Gleichzeitig beobachtete Galvani die unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit von Metallen, z. B. von Au, Ag, Fe, Pb.
Die Periode nach Galvanis Entdeckungen brachte weitere bedeutende naturwissenschaftliche Erkenntnisse, besonders auch zum Entstehen und Wirken elektrischer Ströme, die wesentliche Grundlagen für die Weiterentwicklung der Galvanotechnik bildeten.

Der galvanische Betrieb hat in den letzten Jahrzehnten erstaunliche Veränderungen durchgemacht. Wo noch vor dreißig Jahren Galvaniseure in Gummischürze und -stiefeln die Ware mühsam von Bad zu Bad schleppten und der Meister den Strom auf- und abdrehte, befindet sich heute ein sauberer, fast menschenleerer Raum. Wagen fahren die Ware automatisch zu den im Verfahrensablauf vorgesehenen Behältern, Warenträger tauchen die Gestelle ein und aus. Der rauhe Betrieb wurde durch eine sehr subtile Behandlung der Ware abgelöst.
Die Freude am automatischen Betrieb, der nicht nur schwere Arbeit, sondern weitgehend auch den „menschlichen Fehlerfaktor“ vermeiden hilft, wird aber durch den Wermutstropfen der wesentlich höheren Anforderungen an die Qualität des Endprodukts getrübt. Sie erfordern nicht nur ständiges Überprüfen der Produktion und der Elektrolyte, sondern stellen den modernen Galvanotechniker oft vor schwerwiegende Probleme.

Für eine galvanische Beschichtung unlegierter Stähle wird den unberuhigt vergossenen Güten der Vorzug vor den beruhigt vergossenen gegeben. Das hat seinen guten Grund. Beruhigte Stähle enthalten in mehr oder weniger gleichmäßiger Verteilung, jedenfalls auch in der Oberfläche, als Desoxidationsprodukte oxidische und/oder silikatische Einschlüsse, die im Gegensatz zu der sie umgebenden gut leitenden Eisenmatrix Isolatoren sind. So beträgt die elektrische Leitfähigkeit der Tonerde (AI2O3) bei 20°Crd.10^-12 S/m[1], die des Eisens dagegen 10^ S/m [2]. Die Leitfähigkeit sulfidischer Einschlüsse (MnS) liegt mit rd. 10“^ S/m [3] dazwischen.

1 Einleitung


Die Spannungsrißkorrosion (SpRK) äußert sich darin, daß verformte Legierungen unter der Einwirkung bestimmter Chemikalien ohne scheinbare äußere Einwirkung reißen. Dies ist ein vor allem in der Messing- und Edelmetallindustrie lange bekanntes Problem. Neben der Zerstörung von verformtem Messing [1] spielt diese Erscheinung auch bei Aluminiumlegierungen und zinkhaltigen, niederkarätigen Goldlegierungen für Schmuckzwecke eine Rolle. Die wesentlichen auslösenden Faktoren (Spannungszustände, Legierungszusammensetzung, Chemikalien) sind weitgehend bekannt. Aus technischen und wirtschaftlichen Überlegungen ist es häufig sehr schwierig, diese Faktoren zu beseitigen. So iäßt sich ein spannungsfrei geglühter Draht aus zinkhaltiger 333/000-Goidlegierung praktisch nicht zu Ketten verarbeiten. Teilweise genügen auch die beim Biegen eines Drahtes bei der Kettenherstellung auftretenden Verformungen, um SpRK auszulösen.


Forschung und Entwicklung dürfen nicht stagnieren, sondern müssen neue Ideen aufzeigen und intensiv betrieben werden, wenn eine Technologie zukunftsträchtig sein oder - dem heutigen Sprachgebrauch nach - zur “High und nicht zur “Lowtech"-Gruppe gezählt werden will. Den Einblick, wie dies in der Galvanotechnik aussieht, ermöglichen jeweils die wichtigsten Jahresereignisse, das Ulmer Gespräch und die DGO-Jahrestagung. In diesem Jahr sind beide schon gelaufen und haben ein hoffnungsvolles Bild hinterlassen.

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Die konventionelle Kontrolle von Lötverbindungen findet immer erst dann statt, wenn die Lötverbindung bereits hergestellt ist. Das gilt gleichermaßen für visuelle, automatisierte optische und elektrische Prüfverfahren.
In diesem Aufsatz wird ein Verfahren beschrieben, mit dessen Hilfe eine SMD-Lötverbindung sozusagen “in statu nascendi” kontrolliert und beurteilt werden kann.
Das neue Konzept beruht darauf, daß das Lot mittels Laser bis zum Schmelzen erwärmt und mit einem Infrarotdetektor überwacht wird. Beim Erreichen des Schmelzpunktes wird über den Detektor der Laser abgeschaltet, so daß die Lötstelle nicht unnötig erhitzt wird. Aus der Erwärmungskurve der Lötstelle lassen sich Rückschlüsse auf deren Zuverlässigkeit ziehen. Aus zahlreichen genauen Messungen geht hervor, daß sich die Erwärmungskurven vergleichbarer Lötstellen durchaus unterscheiden können.

Die dieser Übersicht zugrunde liegenden Preisdaten wurden auf dem gesamten west-europäischen Festland gesammelt. Die Daten wurden analysiert und aufgegliedert in europäische Durchschnittspreise und Leiterplattenpreise für die deutschsprachigen Länder, Frankreich und die Beneluxstaaten so- wie Italien. Die Durchschnittspreise sind in europäischen Währungseinheiten (ECU) angegeben. 1 ECU entspricht 1,138 US-Dollar. In Tabelle 1 ist die Parität des ECU zu den wichtigsten europäischen Währungen angegeben.

Die Isola-WerkeAG, Düren – größter Basismaterialhersteller für Leiterplatten in Europa – informierte die Öffentlichkeit über die Entwicklung des Unternehmens im vergangenen Geschäftsjahr und gab den getätigten Investitionsumfang sowie andere unternehmensspezifische Kenndaten bekannt.
Der Umsatz der Dürener Gesellschaft stieg um elf Prozent auf 340 Millionen DM. Der konsolidierte Außenumsatz der Isola-Gruppe einschließlich der Tochtergesellschaften in Frankreich, Schottland und USA lag bei 390 Millionen DM, wobei überproportionale Steigerungen in den USA und auch in Großbritannien erzielt wurden. Der Auslandsumsatz der ISOLA-Gesellschaft betrug 233 Millionen DM, das sind 60 % des Gesamtumsatzes.

Zur Analyse und Überwachung der Druckverteilung auf einer gedruckten Schaltung

Ein Preßprobe-Test bietet eine schnelle, ein- fache und genaue in-house Prozedur, um Hoch- und Niedrigdruckzonen, die aufgrund von Preßplattenfluchtungsfehlern oder der Struktur der Leiterplatte entstehen können, festzustellen. Drücke, die ungleichmäßig verteilt werden, können zu Problemen bei der Leiterplattenherstellung führen und Ausschuß verursachen verbunden mit folgenden Faktoren:
- „Schwimmen“ oder Verschiebung der einzelnen Lagen 

- Abweichung der dielektrischen Dicke 

- Lufteinschlüsse aufgrund von schlechtem Harz-fluß 

- Verschiebung der Folien und Decklagen aufgrund von mechanisch eingefügten Glasfiber 
Webmustern 

- Andere auf unterschiedliche Druckauswirkun-gen zurückzuführende Belastungen, die in Ausschuß resultieren. 


PacoPlus-System spart Kosten

Für viele ist der Flex-Schichtungsprozeß eine dubiose Angelegenheit wegen der zahllosen Variablen, die das Ergebnis der fertigen Schichtungen entscheidend beeinflußen können. Das verformbare Polster spielt eine bedeutende Rolle, da es helfen kann, die Variablen zu kontrollieren, um bessere, vorhersehbare und verläßliche Ergebnisse zu erreichen. Seien es laminating base stock, ein- oder zweispaltige Deckschichten, flexible oder starre Schaltungen, die Make-up Materialien können entweder erfolgreiche oder mißlungene Schaltungen bedeuten.
Die primäre Funktion des verformbaren Polster-Make-ups sollte sein, eine hydraulische Kraft zu erzeugen, die die zu schichtenden Komponenten in eine feste Verbundenheit miteinander bringt. Um dies zu erreichen, muß es den Pressendruck auf die gesamte Fläche gleichmäßig verteilen, die Komponenten „einschließen“, um deren Bewegung zu verhindern und den Adhesivfiuß zu kontrollieren.

Bericht von M. Scharnier über ein Symposium der Piad S.p.a. im April 1989 in Venedig

Auf Einladung der Piad S.p.a./Mailand trafen sich Anfang April 1989 Geschäftsführer, Fertigungs- und Marketing-Manager der größten, europäischen Leiterplattenhersteller zu einem Erfahrungsaustausch in Venedig.
Anlaß und Hintergrund des Treffens waren zum einen die sich abzeichnenden Auswirkungen des gemeinsamen, europäischen Marktes sowie zum anderen der in diesem Zusammenhang häufig geäußerte Wunsch einer ebenso europäischen Diskussion der allen gemeinsamen Fragen auf Geschäftsleitungsebene: und so standen denn auch vorwiegend Referate und Fragen aus den Bereichen Managementtechniken, Automation, Produktverbesserungen und Kostenreduzierungen im Mittelpunkt des Interesses.

Die diesjährige Leipziger Frühjahrsmesse (12. bis 18. März) stand unter dem Leitthema „Flexible Automatisierung“ und ließ an einer Vielzahl der ausgestellten Exponate deutlich erkennen, daß die 4200 Kombinate der DDR sowie die Aussteller aus anderen RGW-Staaten vielfältige Anstrengungen unternehmen, durch verbesserte Exportstrukturen und qualitativ hochwertige, marktgerechte Erzeugnisse ihre Absatzchancen auf den westlichen Märkten zu erhöhen. Gegenwärtig ist der An- teil der zehn sozialistischen Länder am Welthandel mit etwa 10% viel zu gering und eine der Hauptursachen hierfür ist, daß diese Staaten jahrzehntelang die westlichen Märkte vernachlässigt und sich in zu starkem Maße auf den Warenaustausch innerhalb des RGW konzentriert haben. Auch der Handel zwischen der Bundesrepublik Deutschland und der DDR hat in den letzten drei Jahren beträchtliche Umsatzeinbußen zu verzeichnen; 1988 wurde beispielsweise mit 14,2 Milliarden Verrechnungseinheiten (VE) ein Ergebnis erreicht, das noch magerer ausfiel als im Jahr zuvor und im Vergleich zu 1985 einen RückgangimWarenaustauschum2,5Milliar- den VE bedeutet.

Resiste für Mikroelektronik und Leiterplattentechnik

In einem Round Table-Gespräch mit der Fachpresse stellte Jürgen Anschütz, Geschäftsführer von Dynachem Deutschland, bewährte und neue Produkte für die Photollthographie in der Mikroelektronik und für die High-Tech-Leiterplattenfertigung vor.
Einem Videofilm über das Stammhaus des Unternehmens in Justin, Kalifornien, folgte eine ausführliche Darstellung der Produkteigenschaften, die schnell in eine technische Diskussion mit den versierten Fachjournalisten einmündete. Die Beschreibung der Produkte und der technologische Hintergrund sind in den folgenden Abschnitten zu finden.

Bericht von M. Huschka über eine britische Elektronikmesse

Die alljährliche ’’British Electronics Week” fand dieses Jahr vom 25. - 27. April 1989 wie- der im Olympia-Ausstellungsgelände des Londoner Stadtteiles Kensington statt. Über 30 000 Besucher sahen die diesjährige Messe - > 6000 (20%!) weniger als 1988. Diese britische Mischung aus Productronica und Electronica ist in 12 Sektoren unterteilt, wobei die ’’Circuit Technology” für uns am Interessantesten ist.

Einleitung


Mit zunehmender Integration der Leiterplatten werden an das Dimensionsverhalten der Basismaterialien ständig höhere Anforderungen gestellt.
Die zu betrachtenden Dimensionsänderungen beziehen sich auf die thermische Ausdehnung, die reversibel und in verschiedenen Bereichen linear ist sowie der Schrumpfung, die irreversibel ist. Beide Dimensionsänderungsarten werden von der Glasübergangstemperatur und dem Verhältnis Trägermaterial zu Harzgehalt wesentlich beeinflußt (Tabelle 1).

Neben der ständigen Suche der Leiterplattenproduzenten nach neuen Verfahren zur Herstellung hochwertiger Leiterplatten bei gleichzeitiger Verbesserung der Qualität und der Produktivität, besteht die Forderung nach Methoden, die die Fertigungsdurchlaufzeit erhöhen und so die Einführung von Just-in- time Strategien ermöglichen sowie die Möglichkeit verbessern, Layoutänderungen schnell und einfach in den Fertigungsprozeß einzubringen.
Ein Ansatz zur Erreichung dieser Ziele besteht in der zunehmenden Computerisierung und Automatisierung der Leiterplattenherstellung. Obwohl die sich stark verbreitenden CAM (Computer-aided-manufacturing) Arbeitsstationen die Herstellung hochwertiger, den Anforderungen der Fertigung angepaßten Photowerkzeugen stark unterstützen, so haben sie jedoch keinen Einfluß auf die Fehler von im Prozeß befindlichen Photowerkzeugen und den Bildübertragungsvorgang in der Fertigung selbst.

Einführung


Die Miniaturisierung von Geräten bzw. Baugruppen bei gleichzeitiger Kostensenkung und Leistungs- sowie Qualitätssteigerung ist heute ein Muß für jeden Elektronikgerätehersteller. Nur mit modernster Technik (beispielsweise mit hochintegrierten Bauelementen, Mehrlagenleiterplatten mit Feinleiterstrukturen und einer weitgehend automatisierten Baugruppenfertigung) lassen sich derartige Produkte realisieren. Dies gilt vor allem für Produkte des Hochtechnologiebereichs, wozu beispielsweise die Computer-, die Nachrichten- und die Meßtechnik zählen. Die SMT (Oberflächenmontagetechnik) ist eine (Hochtechnologie-)Technik, die nicht nur den genannten Anforderungen gerecht wird, sondern weitere Vorteile bietet (beispielsweise günstigere HF-Eigenschaften). Sie gewinnt deshalb zunehmend an Bedeutung. Der SMD-Marktanteil in Europa wird sich bis 1990 voraussichtlich auf etwa 50 % erhöhen [1].

1 Einleitung


Im Bereich der Elektronik- und Fotoindustrie wird in großem Umfang rotes Blutlaugensalz als Ätzmittel eingesetzt. Es wird ohne die oxidative Wirkung von K3Fe(CN)6, rotes Blutlaugensalz, zum K4Fe(CN)g, gelbes Blutlaugensalz, genutzt.
Hexacyanoferrate sind Durchdringungskompexe und zählen mit zu den stabilsten Komplexen (KD:10e-36). Untersuchungen haben gezeigt, daß in Gewässern durch den UV-Anteil des Sonnenlichts die Cyanoferratkomplexe trotzdem teilweise gespalten werden [1]. Dabei werden toxische Cyanide freigesetzt. Da diese Komplexe nicht biologisch abbaubar sind, läuft dieser Prozeß in hohen Verdünnungen nach Passieren der Kläranlage im Vorfiuter ab.
Es erscheint deshalb notwendig, Hexacyanoferrate in speziellen Behandlungsverfahren zu entgiften.