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Schwere Zeiten für neue Techniken


Neue Techniken zu entwickeln wird zwar in der Regel unter „besonders attraktiv“ eingestuft – sie dagegen zu realisieren, bringt meist viel weniger ein als die Herstellung von Ziegelsteinen, Zigaretten oder Bier. Zwei Beispiele der letzten Wochen haben dies wieder deutlich gemacht.
Es ist den deutschen Zeppelinwerken zu danken, daß Luftschiffe im ersten Drittel unseres Jahrhunderts zur kommerziellen Realität wurden. Nach der Katastrophe der „Hindenburg“ in den USA starb die Idee allerdings und, abgesehen von den Luftschiffen der US- Navy, gab es in den folgenden dreißig Jahren auf diesem Gebiet keinerlei nennenswerte Aktivitäten. Erst etwa um 1980 begann man sich, unter Federführung der britischen Luftfahrtindustrie, wieder für das Problem Luft- schiff zu interessieren. Diesmal ging es allerdings nicht um Wasserstoff-, sondern um heliumgefüllte.

Konversionsschichten wie Zinkchromat- schichten werden allgemein angewandt, um den Korrosionswiderstand von Zink zu erhöhen. Die Konversionsschichten sind meistens basische
Salze, die in einem Lösungs-/Fällungsprozeß gebildet werden. In der ersten Phase des Prozesses löst sich Zink und es werden Zinkionen gebildet (Abb. 1). Die Elektronen werden in einer kathodischen Teilreaktion aufgenommen um Wasserstoffgas zu bilden. Diese Reaktion führt in der Diffusionsschicht zu einer lokalen pH-Erhöhung, wodurch sich basisches Zinkchromat niederschlägt. Die Konversionsschichtbildung stoppt, sobald das Zinkmetall voll- ständig mit der basischen Chromatschicht bedeckt ist.


Einführung

Die Substitution von Sauerstoff-entwickelnden Elektroden durch Wasserstoffgasdiffusionsanoden in der Metallgewinnung, die Einführung von Wasserstoffgasdiffusionsanoden in Recyclingprozesse und in die Galvanotechnik als inerte Elektrode ist unter folgenden Aspekten zu diskutieren:
- Höherer Energiewirkungsgrad

- Elektrolytische Gewinnung von Metallen mit höherer Reinheit

- Abscheidung von Legierungsschichten auf galvanotechnischem Wege

- Recycling von Beizbädern, Ätzlösungen und verbrauchten Galvanikbädern

- Einfachere und effektivere Prozeßführung verschiedener elektrochemischer Verfahren.

Zur direkten Metallgewinnung aus wäßrigen Lösungen der entsprechenden Salze werden praktisch überwiegend elektrochemische Verfahren angewendet. Das trifft besonders für Zink, Nickel, Cadmium und die Reinigung von Kupfer zu. Die Metallgewinnungselektrolysen nehmen gegenwärtig an Bedeutung zu, weil neuartige Laugungsverfahren von armen Erzen zwangsläufig mit dem Anfall von wäßrigen Metallsalzlösungen verbunden, thermometallurgische Prozesse mit einer Reihe von Umweltproblemen belastet sind und oft der Gesamtenergieaufwand elektrochemischer Verfahren niedriger ist.

Von den Endprodukten wird

- ein guter Korrosionsschutz

- ein gutes optisches Aussehen

- ein anspruchsvoller Farbeffekt u. natürlich
- ein ökonomischer Preis
erwartet.

Eine Möglichkeit für die Erfüllung dieser Forderungen stellt die galvanische Verzinkung dar, wobei sich hier eine Reihe unter- schiedlicher Verfahren anbieten (Abb. 1).
Der gute Korrosionsschutz, die gute Optik und die Wirtschaftlichkeit sind bei dieser Technik bzw. Technologie unumstritten. Sie nimmt auch in den verschiedensten Anwendungsbereichen weltweit stark zu.

1 Einführung


Der Umstand, daß die Korrosionsprodukte von Zinn für den menschlichen Organismus unschädlich sind, führt dazu, daß Behältnisse und Gegenstände, die bei der Vorbereitung, dem Transport und der Aufbewahrung von Lebensmitteln eingesetzt sind, durch Zinnüberzüge geschützt werden. Die Lebensmittelindustrie verbraucht heute 30-40 % der gesamten Zinnproduktion. Da Zinn auch leicht lötbar ist, finden Zinnüberzüge darüber hinaus in der Elektronik und in der Elektrotechnik allgemein Einsatz. In diesen und vielen anderen Bereichen der menschlichen Tätigkeit fallen daher jährlich große Mengen verzinnter Teile als Schrott an und der Abfall gelangt in die Umwelt.

1 Einleitung

Galvanisierte Bauteile steilen Stoffverbunde aus Grundwerkstoff und Überzug dar. Dabei liegt eine Aufgabenteilung vor:


- Der Grundwerkstoff stellt die Formtreue, die Festigkeit und die Steifigkeit des Bauteils sicher;

- der Überzug sichert die Oberflächeneigenschaften wie Glanz, Glätte. Härte, elektrische Leitfähigkeit, Kontaktdurchgangswiderstand, magnetische Eigenschaften, Lötbarkeit, Widerstand gegen Korrosion und Verschleiß, konstante Reibungszahl.

Grundwerkstoff und Überzugswerkstoff weisen jeder für sich ganz spezifische und in der Regel in weiten Grenzen einstellbare Eigenschaften auf, die Oftmals im einzelnen bestimmt werden können und somit bekannt sind. Für die Funktion des Bauteils im Betrieb sind jedoch nicht nur diese Einzeleigenschaften von Bedeutung, sondern mehr noch die sich aus Wechselwirkungen zwischen Überzug und Grundwerkstoff ergebenden Bauteileigenschaften. Beispielsweise kann eine bestimmte geforderte Oberflächeneigenschaft mit Hilfe eines entsprechend abgestimmten Überzugs zwar erfüllt werden, trotzdem kann das Bauten im Betrieb versagen, weil es durch den Überzug in seiner Verformbarkeit beeinträchtigt wird.

Problemstellung

Beim Ausheben der Warenträger mit der behandelten Ware aus einem Elektrolytbad wird zwangsläufig eine bestimmte Elektrolytmenge aus diesen Bad ausgeschleppt. Die im anhaftenden Oberflächenfilm von Ware und Warenträger vorliegende Elektrolytkonzentration muß in nachfolgenden Spülstufen soweit verringert werden, daß die weiteren Verfahrensstufen nicht beeinträchtigt werden. Das dabei anfallende Spülwasser macht, ordnungsgemäße Prozeßführung vorausgesetzt, in vielen oberflächenbehandelnden Betrieben den Hauptanteil der in der Abwasserbehandlung aufzuarbeitenden flüssigen Abprodukte aus. Die Minimierung der Ausschleppverluste ist demzufolge die einfachste und wirksamste Maßnahme zur Wertstoffrückgewinnung bei gleichzeitiger Aufwandsminimierung für Spülprozeß und Abwasserbehandlung („Vermeidungstechnologie“).

Teil 3: Die chemische Bindung

Fortsetzung aus den Heften 9 und 10/90

Seit vielen Jahrzehnten waren die Anstrengungen der Chemiker darauf gerichtet, zu klären, weshalb Atome sich zu stabilen Verbindungen vereinigen, weshalb Moleküle in bestimmten Strukturen entstehen und wie das eigenartige Verhalten von komplexen Gebilden erklärt werden könnte. Modelle und Theorien wurden aufgestellt und modifiziert, da die experimentelle Bestätigung oft ausblieb. Die vielseitigen Wechselwirkungen von Elektronen mit den Kernen und der Elektronen bzw. Kerne gegenseitig erschwerten die Interpretation.

Das Ziel der modernen Oberflächentechnik ist die Erzeugung funktioneller Oberflächen. Dies erfordert insbesondere die Übernahme der Gewährleistung für optimale Oberflächeneigenschaften, optimale Haftung der abgeschiedenen Schichten, Vermeidung von negativen Einflüssen auf den Grundwerkstoff und somit die Mitverantwortung für die Qualität des gesamten behandelten Bauteiles. Gemäß der alten Erkenntnis, daß Qualität nicht erprüft werden kann, sondern erzeugt werden muß, ist dies nur durch eine entsprechende Prozeßüberwachung und -kontrolle möglich. Grundsätzlich bezieht sich dies selbstverständlich auf alle Stufen des Fertigungsablaufes eines funktionell beschichteten Teils und nicht, wie häufig praktiziert, nur auf die natürlich sehr wichtige Elektrolytüberwachung. Abb. 1 zeigt hierzu die einzelnen Stufen des Fertigungsablaufes, die alle mehr oder weniger Einfluß auf die Qualität des Endproduktes haben.

Das Problem der abfallfreien Entsorgung von Gebrauchtwagen hat die Automobilindustrie jetzt offensichtlich selbst aufgegriffen. Sie schließt sich damit dem Trend an, den Hersteller mit der Entsorgung seiner Produkte zu befassen. Eine von einem großen Automobil- und einem ebensolchen Stahlhersteller ins Leben gerufene Studiengesellschaft soll ein entsprechendes Konzept erarbeiten.

Fachzeitschriften aus aller Welt... für Sie gesichtet!

Die optische Inspektion von Leiterplatten, Multilayer-lnnenlagen, Arbeitsfilmen, Glasmastern und CAD-generierten Plotterergebnissen stellt heute selbst in mittelständischen Leiterplattenfertigungen ein Problem dar, das nicht mehr durch visuelle Kontrolle - sondern nur durch computerunterstützte Technologie gelöst werden kann.
Weltweit haben namhafte Unternehmen komplexe rechnergestützte optische Inspektionssysteme konzipiert. Die finanziellen und kapazitiven Anforderungen dieser Systeme sind jedoch für viele mittelständischen Unternehmen sowie für Unternehmen mit geringen Einzelkapazitäten und Schnell- dienst-Ausrichtung weder vertretbar noch erschwinglich.

atg electronic gründet eigene Niederlassung in England

Die atg electronic, bekannt durch ihre High-Tech-Produkte für die Qualitätssicherung in der Elektronikindustrie, gründet mit einem englischen Partner in Worcester zur hautnahen Betreuung der englischen Leiterplatten- und Elektronikhersteller eine eigene Niederlassung.
Nach längeren intensiven Vorbereitungen wurde vor kurzem die englische Dependance des Testgeräte-Herstellers aus Reicholzheim bei Wertheim eröffnet. Der Schritt nach England ist die logische Folge des vom Unternehmen selbst energisch geforderten Primats der Kundennähe. Mit der Gründung versprühen Brian Stanley und afg-Geschäftsführer Bernd Schäfer deshalb viel Optimismus: „Mit diesem Schritt bringen wir auch den englischen Leiterplattenherstellern Qualitätssicherungssysteme für unbestückte Leiterplatten direkt vor die Haustür“.

Firmenporträt der KaWe electro GmbH &Co. KG, D-4796 Salzkotten

Die Firma K.H. Wendisch wurde am 1. Januar 1979 als Einzelunternehmen gegründet. Das Unternehmensziel war es, hochwertige Leiterplatten herzustellen. Heute, nach elf Jahren beständigen Wachstums, wurde aus der Firma K.H. Wendisch nicht nur die Firma KaWe electro GmbH &Co. KG, sondern auch eine der erfolgreichsten Leiterplattenherstellungen der Bundesrepublik Deutschland und Europas. Auf ca. 10000 m^2 Produktionsfläche fertigt KaWe electro heute neben ein- und doppelseitigen Schaltungen auch Multilayer bis zu 16 Lagen. Neben dem reinen Leiterplattengeschäft gehört seit 1984 auch die Fabrikation hochwertiger selbstentwickelter Bedienfelder mit zur Fertigungspalette. Die gefertigten Produkte entsprechen höchsten Ansprüchen und gehen vor allem in die Bereiche Kommunikations-, Wehr-, Luftfahrt- und Medizintechnik.

Bericht über die National Electronic Packaging and Production Conference in Anaheim, Kalifornien/USA (1990)

Das Konferenzprogramm der Nepcon West ’90 war wiederum deutlich umfangreicher als im Vorjahr. Es setzte sich aus insgesamt 93 Einzelveranstaltungen zusammen: 49 Vortragsveranstaltungen, 19 Seminaren, 15 Weiterbildungskursen und zehn spezielle Veranstaltungen für Manager.
Aktuelle Themen aus den Bereichen Design, Produktion, Montage, Gehäusegestaltung, Prüftechnik und Management wurden behandelt, wobei sich folgende Schwerpunkte zeigten:

- Verfahren und Materialien für die 90er Jahre,

- zukünftige SMT (TAB- und Feinrasterbauelemente),

- fertigungs-, montage- und prüfgerechtes Design,

- Multichip-Packaging,

- Wärmedesign von elektronischen Schaltungen,
- neue Herausforderungen und Strategien für Unternehmen.


Über einige interessante Vorträge wird nach- folgend kurz berichtet.

1 Technologievergleich

Die einzige gemeinsame Grundlage bei der diskontinuierlichen und kontinuierlichen Laminatverpressung ist die Ausgangsbasis „Prepregs“.
Betrachten wir kurz den Stand der Technik in der Prepregherstellung - unabhängig vom Glasgewebetyp oder einzustellenden Eigenschaften wie Harzgehalt, Fluß und Restgelzeit.
 Abb. 1 zeigt die Ablaufstation des „gefinishten“ Glasgewebes, das über bzw. durch die Imprägnierstationen geführt wird und dann vertikal die verschiedenen Trockenstufen druchläuft. Danach - und hier ist das erste Unterscheidungsmerkmal - wird für Etagenpressen das Prepreg auf entsprechende Formate/Bögen geschnitten und für das kontinuierliche Verfahren wird die Prepregbahn aufgerollt.


Einführung


Zur Erzeugung von Feinstleiterzügen und Durchkontaktierungen mit hohem Aspektverhältnis (Dicke Leiterplatte/Bohrlochdurchmesser) nach dem Volladditiv-Verfahren wird ein außenstromloser Kupferelektrolyt eingesetzt. Normalerweise liegt die Metallabscheidegeschwindigkeit der auf EDTA-Basis beruhenden Bäder zwischen 1 um/h bis 3 um/h [1-6].
Bei einer zu erzielenden Kupferdicke auf dem Produkt, die je nach Anforderung in der Größenordnung von 30 um und mehr liegen kann, bedeutet dies für die Produktionsteile Expositionszeiten von 10 Stunden und länger in einem aggressiven Umfeld (Temperatur, alkalisches Medium).
Eine signifikante Erhöhung der Abscheiderate in solchen Elektrolyten würde also eine Reihe von Vorteilen mit sich bringen.

Die strukturelle und thermale Leiterplattenanalyse stellte lange Zeit ein anspruchsvolles Problem für Elektrotechniker dar. Weil enorm viel Zeit und Ausbildung benötigt wurde, um die thermale und strukturelle Leiterplattenanalyse mit konventioneller Mehrzweck-Finite Element (FE)-Software durchzuführen, hat man diese Methode selten in der Praxis verwendet. Dies führte in dieser Disziplin zu sehr approximativen Handkalkulationen und zu zeitraubenden und teuren Montage- und Testverfahren. Seit kurzem ist eine neue Generation von Sonderzweck-FE-Analysewerkzeugen erschienen, die speziell für Leiterplattenanalyse entworfen worden sind. Diese Methoden vereinfachen die strukturelle und thermale Leiterplattenanalyse, so daß diese Technik jetzt für fast alle Anwendungen geeignet ist.

1 Einleitung

Lösungen auf Basis Wasserstoffperoxid und Schwefelsäure werden in der Leiterplattenfertigung seit langem zum Gestellentmetallisieren, Aktivieren und Mikroätzen von kupferkaschiertem Basismaterial eingesetzt.
Der Vorteil dieser Lösungen ist, daß sie einfach zu regenerieren sind, über einen weiten Kupferkonzentrationsbereich eine konstante Atzrate aufweisen und, da sie frei von starken Komplexbildnern sind, einfach entsorgt werden können.
Zum Ätzen der Leiterbilder von Innen- und Außenanlagen eignen sich neben den bekannten ammoniakalischen und salzsauren Ätzmedien auch Lösungen auf Basis Wasserstoffperoxid und Schwefelsäure. Durch die Entwicklung geeigneter Stabilisatorsysteme und eines kontinuierlich arbeitenden Rückgewinnungssystems ist es möglich, diese Lösungen nicht nur im Tank, sondern auch für Sprühanwendungen in Durchlaufanlagen einzusetzen. Anlagen dieser Art arbeiten voll- automatisch im Dreischichtbetrieb.