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Abscheidung von Diamantschichten

Ein Verfahren zur Abscheidung von Diamantschichten für technische Zwecke hat die Fa. Pilkington Electro-optic Materials in Dumbarton, Schottland, eine Tochterfirma der bekannten Pilkington Glass Manufacturing Company, entwickelt. Obwohl es schon seit Jahren diamantartige Beschichtungen gibt, liegen deren Eigenschaften nach Angaben von Pilkington immer im Zwischenbereich von Diamant und Graphit.
Die eigentliche mikrokristalline Diamantoberfläche hat jedoch eine zwei- bis fünffach größere Abriebfestigkeit. Die Schicht weist nur geringe Spannungen auf, so daß sie auch dicker oder sogar selbsttragend aufgebaut werden kann.
Herkömmliche Verfahren zur Herstellung künstlicher Diamanten arbeiten mit sehr hohen Temperaturen und Drucken; sie imitieren die Bedingungen, unter denen die natürlichen Diamaten entstanden sind. Das neue Verfahren ist hingegen mehr auf die Herstellung technischer Beschichtungen als auf künstliche Diamanten ausgerichtet.

Einleitung

Supraleiter sind durch die Verleihung der Physiknobelpreise an A. Müller und K. Bednorz für die Entdekkung einer neuen Klasse von Supraleitern im System La-Sr-Cu-0 mit Übergangstemperaturen T(, > 30 K [1] sehr bekannt geworden. Nicht zuletzt wegen der Herstellung der sogenannten 1-2-3-Verbindung YBa2Cu307.5, einer perowskitähnlichen Verbindung mit orthorombischer Struktur und einer Sprungtemperatur (Tc > 90 K) weit ober- halb des Siedepunktes von flüssigem Stickstoff, durch Chu et al. [2] verbindet man viele Hoffnungen mit der Erreichung der Fertigungsreife dieser Supraleiter.

Teil 4: Anwendungen in der Automobilindustrie

Fortsetzung aus den Heften 10/88,1/89 und 5/89

Einführung


In der erschienenen Aufsatzserie über „Das Tampongalvanisieren“ befanden sich Abschnitte über die Anwendung dieses Verfahrens in den verschiedensten Industriezweigen. Unter anderem wurde über gedruckte Schaltungen, Luftfahrt, Niederschläge auf Aluminium (einschl. des Tamponanodisierens), Gabelstapler, Schifffahrt, Kunststofformen, Druckerei, Papier und Zellulose, Bergbau, Bahnschienen, Schwermaschinenbau sowie dekorative Anwendungen berichtet. Kapitel über vollautomatische Verfahren und neueste Entwicklungen auf diesem Gebiet vervollständigten die Serie.
Die nächsten drei Artikel – dieser Artikel eingeschlossen – werden sich mit der Automobilindustrie, der Anwendung des Umkehrstroms sowie mit verschiedenen neueren, sich ausweitenden Anwendungen aus den bereits erwähnten Industriezweigen befassen.

Die Technik der naß- chemischen Versilberung wird in der Schallplattenindustrie schon seit etwa 60 Jahren eingesetzt. Zunächst nur auf das Versilbern von Schneidfolien beschränkt, hat sie in jüngster Zeit neue Anwendungen bei der Herstellung von Video- platten und Compact Discs gefunden. Im Ablauf der Massenhatstellung von Ton- oder Bildträgern stellt die naßchemische Versilberung ein Bindeglied zwischen dem auf physikalischem oder photochemischem Weg erzeugten Master und der nachfolgenden galvanischen Matrizenherstellung dar. Sie hat die Aufgabe, die für den galvanischen Prozeß notwendige Leitfähigkeit der Masteroberfläche sicherzustellen und gleichzeitig für eine detailgetreue Abbildung zu sorgen.

200 Jahre fortschreitend mit dem wissenschaftlichen Erkenntnisstand (Teil 2)

Fortsetzung aus Heft Nr. 8/89

4.2 Zur Galvanotechnik um 1900 bis 1930

Um 1900 hatte die Galvanotechnik einen beachtenswerten Stand erreicht: Zur Vorbehandlung gelangten bereits Schleif- und Poliermaschinen mit Riemenantrieb, später mit Einbaumotor, Beizverfahren und Entfettungsmittel zum Einsatz; die Bedeutung metallisch reiner, aktiver Oberflächen zum Erzielen guter Haftung galvanisch abgeschiedener Schichten war erkannt [28],
Gekennzeichnet wurde diese Epoche vor allem durch folgende Fortschritte:
- Das Abscheiden von Ag- und Au-Schichten 
wurde gut beherrscht und verbreitet angewendet 

- Die Kupfergalvanoplastik war im Druck- und 
Kunstgewerbe weit vorgedrungen. Galvanisches Abscheiden der Cu-Legierung Messing war bereits so vorteilhaft gelöst, daß sich eine Anwendung ständig erweiterte. Trotzdem strebte die Entwicklung der Messingelektrolyte nach weiterer Vervollkommnung, z.B. durch Field (1909), Bennet (1913), Fergusson (1920) u.a.

- Mit der kostengünstigen galvanischen Vernicklung war ein Durchbruch für Halbzeuge und Bauteile der metallverarbeitenden Industrie erzielt, der in vielen Fällen den Ersatz der teuren dekorativen Versilberung und Vergoldung ermöglichte 

- Verfahren zum galvanischen Abscheiden brauchbarer Zn-Schichten zeichneten sich nach einer langen Anlaufperiode (1852-1985) ab [29].

Unter dem Druck zunehmender ökonomischer und insbesondere ökologischer Zwänge (verschärfte Abwassereinleitungs- und Deponiebedingungen) kommt der Wiedergewinnung von Wertstoffen und der gefahrlosen Beseitigung von Schadstoffen wachsende Bedeutung zu. Eine Vorzugsstellung nimmt dabei die Rückführung kompletter Elektrolytsysteme aus Spülwässern („Inneres Recycling“) ein. Die entsprechenden Verfahren, die durch eine angepaßte Spültechnologie realisiert werden, sind an zwei Voraussetzungen gebunden (Abb. 1):

1. Volumenverminderung im Prozeßbad (natürliche/künstliche Verdunstung bzw. Verdampfung)

2. Elektrolytregenerierung.

In kaum einem anderen Land - von Japan und den USA einmal abgesehen - hat der Fahrzeugbau eine solche Bedeutung wie in Deutschland.
Im gleichen Maße, wie der Anteil der korrosionsschützend galvanisierten, dekorativen Teile an den Fahrzeugen in den letzten ca. zehn Jahren zurückging, verstärkten sich die Bemühungen von Fachfirmen, Lohnveredlern und Endverbrauchern (Fahrzeugindustrie) um die Weiter- und Neuentwicklung von Technologien mit eindeutigem Schwerpunkt „Funktionalität“. Immer umfangreichere Garantieleistungen der Hersteller waren dafür sicherlich ein zusätzlicher Motor.


Teil 7: Methoden zur Ermittlung der inneren Spannungen von galvanischen Schichten

Fortsetzung aus den Heften 1/88, 3/88, 4/88, 7/88, 11/88 und 1/89

Bei der elektrolytischen Abscheidung entstehen in den Metallschichten mechanische Spannungen, die vom Abscheidungsmechanismus abhängen. Wenn die nachfolgenden Schichten mehr Platz beanspruchen als die vorher abgeschiedenen, entstehen, wie beispielsweise in Zinküberzügen, Druckspannungen. Benötigen die nachfolgenden Schichten dagegen weniger Raum als die vorangegangenen, hat man es mit dem Entstehen von Zugspannungen zu tun. Im erst- genannten Falle können bei ungenügender Haftung Blasen entstehen, im zweiten besteht die Möglichkeit der Rißbildung in spröden Überzügen. Die letzteren entstehen schon im Verlaufe der Abscheidung und die Teile kommen daher schon mit rissiger Oberfläche aus dem Elektrolyten. Bei Nickei- und Goldschichten kann so etwas eintreten [1]. Da sich Art und Größe der inneren Spannungen in Abhängigkeit vom Alter des Elektrolyten ändern, ist es sehr wichtig, sie regelmäßig zu messen.

Fehlermöglichkeiten bei der Analyse von Messing

1 Einleitung

Die Atom-Absorptionsspektroskopie (AAS) ist zur Zeit wohl die gebräuchlichste instrumentelle Analysenmethode für die quantitative Bestimmung von Metallen und Halb- metallen. Wie allgemein bekannt sein dürfte, ist die AAS eine Relativmethode, die keine Absolutwerte liefert, sondern nur durch Vergleich mit Proben bekannten Gehaltes ein quantitatives Ergebnis bringt. Je nach den analytischen Gegebenheiten und den Anforderungen an Präzision und/oder Geschwindigkeit bieten sich verschiedene Verfahren an. Die einfachste und schnellste Analysenmethode ist der direkte Vergleich mit Eichlösungen bekannten Gehaltes, das sogenannte Routineverfahren.
Der vorliegende Aufsatz beschäftigt sich ausschließlich mit Fehlermöglichkeiten sowie der Genauigkeit der Kupfermessung bei der Analyse von Messingschichten auf Stahl im Routineverfahren.

Um die Forderungen eines Herstellers, der seine Teile galvanisch beschichtenläßt, zu befriedigen, müssen Überzüge hoher Qualität zu angemessenen Preisen und zum vereinbarten Termin geliefert werden. Das dazu benötigte Knowhow liegt zum einen Teil beim galvanischen Betrieb und zum anderen bei der galvanotechnischen Fachfirma. Beide müssen deshalb eng Zusammenarbeiten, laufend neue und intensivere Wege des Austausches und der gegenseitigen Ergänzung suchen.

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Teil 1: Fachmesse

Bericht von G. Keller über die
SMT (Surface Mount Technologies)/ASIC (Application Specific IC) 1989 vom 9. bis 11. Mai 1989 in Nürnberg

Die Messeerwartungen, die sowohl Besucher als auch Aussteller in die SMT/ASIC 1989 - nach Veranstalteraussage die weltweit größte SMT-Spezialmesse - setzen, haben sich voll erfüllt. Der Standortwechsel vom früheren, zu kleinen Messeplatz Sindelfingen nach Nürnberg zeigte allerdings noch keine größeren Auswirkungen auf die Besucher- oder Ausstellerzahl. Ein großes Plus in den Augen vieler Messeteilnehmer war, daß die frühere Enge und das damit verbundende Gedränge mit dem neuen Messestandort überwunden ist.
Auch dieses Jahr wurden wieder eine Menge Neuigkeiten auf den Gebieten SMT und Leiterplatten vorgestellt. Über die interessantesten Exponate und wichtigsten Informationen wird nachfolgend kurz berichtet.

Bericht über die Exacta Circuits Ltd, Selkirk TD7 5EJ, Schottland

Der schottische Leiterplatten-Hersteller
Exacta Circuits Ltd. ist als einer der Pioniere der Leiterplattenindustrie bekannt. Um etwas mehr über die Firma selbst zu erfahren, sprachen wir mit dem Marketing Director und Mitinhaber Ernie Jamieson.

Bericht von Dipl.-Ing. U. Vogt über den Internationalen Kongreß mit Fachausstellung
zum Thema „Innovative Technologien in der Leiterplattenfertigung und Oberflächenmontage“ vom 19. bis 21. April 1989 in Ludwigsburg

Mit annähernd 200 Teilnehmern war dieser zum zweiten Mal stattfindende Kongreß gut besucht und bot den anwesenden Fachleuten aus der Leiterplattenbranche neben einigen wirklich neuen Vortragsinhalten vor allem auch die Möglichkeit zum gegenseitigen Austausch.
Der Kongreß war wie im Vorjahr aufgeteilt in Vormittags- und Nachmittagsprogramm, wo- bei sich ersteres mit der Leiterplattenfertigung und das Zweite mit der SMD-Technik befaßte.

Fragen an Basismaterial- und Multilayerhersteller in der Bundesrepublik Deutschland (Teil 1)

Die Dimensionsstabilität von Basismaterial in der Leiterplattenfertigung wird ein immer wichtigeres Thema, je komplexer die einzelnen Schaltungsdesigns werden. Feinleitertechnik, SMT, hochlagige Multilayer, große Fertigungsformate, usw. sind ein paar Schlagworte, mit denen sich sowohl die Basismaterialhersteller wie auch die Leiterplattenhersteller befassen müssen. Das Ausmaß der auf dem Markt vorhandenen Information ist jedoch häufig etwas widersprüchlich, sobald es um konkrete Daten geht.
Firmenspezifikationen sowie nationale und internationale Normen befassen sich u.a. auch mit der Dimensionsstabilität dünner Epoxid/Glas-Laminate, um etwas Licht in die ganze Angelegenheit zu bringen. Als Vergleichsnormen für eine Umfrage bieten sich die Militärspezifikationen an, da sowohl Anforderungen an das Basismaterial (MIL-P- 13949G) wie auch an die fertige Leiterplatte (MIL-P-55110D) gestellt werden, und zumindest dem Namen nach darin die härtesten Anforderungen gestellt werden.

Die Bedeutung der Druckform im Siebdruckprozeß sowie die permanent steigenden Anforderungen an dieses überaus universelle Druckverfahren, verlangt dringend die Optimierung von Kopiermaterial- und -technik, unter besonderer Berücksichtigung der umfassenden, individuellen Erfordernisse an die Bildauflösung und die originalgetreue Detailwiedergabe, die Reproduzierbarkeit des Schablonenfertigungsablaufes, die mögliche Steuerung des Farbauftrages durch entsprechenden Beschichtungsaufbau, die Auflagenbeständigkeit/Standfestigkeit und nicht zu vergessen, die hohe Maß-Stabilität. Darüber hinaus werden heute vom Druckformenhersteller oder Verarbeiter sehr viel mehr detaillierte Fach- und Werkstoffkenntnisse verlangt.

Zusammenfassung

Die Reinigung von SMD-Baugruppen in Wasser oder in wäßrigen Lösungen wird, zumindest in Europa, selten durchgeführt. Dieser Beitrag beschreibt derartige Reinigungsverfahren, mit denen sehr gute Ergebnisse bei hohen Zuverlässigkeitsanforderungen erzielt werden. Die Verwendung wasserlöslicher Fluxmittel ist problembehaftet, es sei denn, man weiß genau, was sich dabei abspielt, und man steuert den Prozeß sehr sorgfältig. Bei der Entfernung von Kolophoniumfluxmitteln arbeitet man mit Verseifung. Eines der Erfolgsgeheimnisse beim Reinigen, nämlich wie man eine maximale Spülung unter den Komponenten erreicht, wird hier beschrieben. Zur Erzielung nahezu perfekter Ergebnisse wird die kombinierte Reinigung, auch hier wieder unter strikter Prozeßkontrolle, empfohlen.

Die Europäer müssen alles daran setzen, um das enorme Defizit in der Mikroelektronik-Entwicklung schnellstmöglich auszugleichen. Sonst besteht die Gefahr, daß die Japaner, insbesondere die Firmen Hitachi, NEC und Toshiba, den für das Jahr 2000 geschätzten 150- Miiliarden-Dollar-Markt völlig beherrschen. Die Folge wäre die Abhängigkeit von Fernost, da die Mikroelektronik als Schlüsselbereich für viele Industriezweige anzusehen ist, auf denen die exportorientierten Europäer derzeit noch führend sind.

Vor etwa zehn Jahren wurde das Laser-Schneiden zunehmend im Bereich der Blechverarbeitung eingeführt. Gegenüber dem herkömmlichen Stanzen (Abb. 1A) hat der Laser den Vorzug, daß teure Werkzeuge insbesondere bei kleinen Stückzahlen entfallen; darüber hinaus fällt beim Lasereinsatz die teilweise erhebliche Geräuschentwicklung, die beim Stanzen entsteht, weg. insofern ist der Laser ein umweltfreundliches und wirtschaftliches Fertigungsverfahren in zahlreichen Fällen.