Selektive Edelmetall-beschichtungen

Technik/Oberflächen und Kanten

Gold und Silber sind in der Elektronik beliebt auf Kontakten. Gold, weil es nicht korrodiert, und Silber, weil es extrem gut leitet. Leider sind diese Edelmetalle teuer, während Kontakte ›nichts‹ kosten dürfen. Also heißt es sparen.

02. Oktober 2018
© Metoba
Bild 1: Selektive Edelmetall-beschichtungen (© Metoba)

Schichten aus Gold und Silber finden vor allem auf Kontaktbauelementen Verwendung. Durch einen stetig steigenden Einsatz elektronischer Geräte mit Steckverbindungen ist eine Vielzahl an Kontakt- und Schnittstellen erforderlich, an denen Informationen in Form kleinster Ströme übertragen werden. Es bestehen sehr hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Verbindungen, die sich zumeist nur mit einer höherpreisigen Edelmetallschicht erfüllen lassen. 

Aufgrund fehlender Alternativen und schwankender Edelmetallkurse ist daher eine Reduzierung des zu beschichtenden Bereichs auf den Bauteilen eine gute Möglichkeit, Gold und Silber einzusparen und damit die Herstellkosten attraktiver zu gestalten. Dem Thema der Edelmetallreduzierung hat sich Metoba intensiv gewidmet und bietet hierfür verschiedene Techniken, sowohl für Schüttgut als auch für die Veredelung von Kontakten am Band, an.

Selektivtechnologie für Schüttgutkontakte

Mit der Metoba-Selektivtechnologie (MST) lassen sich Tulpenkontakte mit kleinen Geometrien partiell beschichten. Der Edelmetallelektrolytspiegel wird bei der MST selektiv auf das variabel geführte und kontaktierte Kontaktteil eingestellt. Hierdurch ergibt sich eine Vielzahl an Applikationen, bei denen ein hohes Maß an Edelmetalleinsparpotenzial möglich wird.

Statt die Kontaktteile in rotierenden Trommelkörpern von einem Beschichtungsbad zum nächsten zu transportieren, werden bei der MST-Anlagentechnik die Prozesslösung und der Edelmetallelektrolyt zu mehreren aufeinanderfolgenden, selektiv einstellbaren Beschichtungszellen gefördert, in denen die Kontakte durch eine auf die jeweilige Artikelgruppe spezifisch abgestimmte Anoden- und Abblendtechnik partiell vergoldet werden.

Aus dem Vorratstank wird der Edelmetallelektrolyt in das aufwendig konstruierte Flüssigkeitsverteilsystem gefördert. Auf dieser Grundlage wird ein millimetergenaues Maß an Selektivität der Beschichtung garantiert. Es können Schichtdicken von 0,2 bis 3 Mikrometer partiell aufgebracht werden.

Selektivtechnologien für die Bandveredelung

Im Bereich der Halbzeugbeschichtung und auch der vorgestanzten Bänder nimmt die selektive Veredelung mit Edelmetallen eine zunehmend wichtige Position ein. Hierfür stehen Techniken bei Metoba zur Verfügung, die an dieser Stelle kurz vorgestellt werden:

• Selektive Veredelung von Bandmaterial per

  Tauchtiefeverfahren: Hier wird das zu beschichtende Material

  nach entsprechender Vorbehandlung nur bis zu einer

  definierten Tiefe durch die edelmetallhaltigen Elektrolyte

  geführt und in dem gewünschten Materialbereich mit Gold

  oder Silber beschichtet. Gegenüber der nachfolgend

  beschriebenen Brush- und Spottertechnologie liegt der

  Vorteil in dieser Technologie in den geringeren

  Rüst- und Fertigungskosten.

• Selektive Goldbeschichtung von Bandmaterial per

  Brush-Technik: Bei der Beschichtung per Brush-Technik

  wird die Veredelungszone des vorgestanzten Bandartikels

  mit speziellen Führungen über ein Vlies geführt, das mit

  einem goldhaltigen Elektrolyten getränkt ist. Dabei wird

  die gewünschte Kontaktfläche einseitig vergoldet.

  Die Brush-Technik ist sehr gut einsetzbar für die selektive

  Veredelung an den Kontaktkuppen profilierter Bandartikel.

  Beste Ergebnisse mit geringstem Edelmetallverbrauch

  werden bei einer minimalen Ausstellung des Kontaktes

  von 0,8 Millimetern erzielt.

Selektive Silberbeschichtung per Spottertechnik

Mit Hilfe von Spottermasken, die speziell für die einzelnen Kundenartikel angefertigt werden, besteht die Möglichkeit, Vollbänder und Stanzgitter kostengünstig mit einem oder mehreren Silberstreifen oder sogar nur punktuell mit einer Silberschicht zu versehen. Bei diesem Verfahren wird das Material ebenfalls durch die Galvanikanlage entsprechend vorbehandelt und durch separate Galvanikzellen geführt, in denen der Silberelektrolyt über die Maskenräder einseitig an das Bandmaterial geführt wird. Bei dieser Technik werden nur funktionsnotwendige Bereiche der Kontakte mit Silber beschichtet.

Edelmetalleinsparungen durch den Einsatz von Pulse-Plating

Ergänzend zu den vorgenannten technischen Möglichkeiten kann durch die Verwendung des Pulse-Plating-Verfahrens eine weitere Reduzierung des Edelmetallverbrauchs erreicht werden. Grundsätzlich wird für die Metallbeschichtung mit einem artikelabhängigen, jedoch konstanten Gleichstrom gearbeitet, der dazu führt, dass die zur Beschichtung notwendigen Edelmetallionen von den Anoden polarisiert und durch den Elektrolyten zur Kathode – dem eigentlichen Werkstück – geleitet werden.

Beim Pulse-Plating-Verfahren wird jedoch dieser Gleichstrom bewusst und genau kalkuliert im Millisekundenbereich unterbrochen, angehoben und gesenkt. Zu diesem Prozess kommen gegebenenfalls noch exakt berechnete Polaritätswendungen, die kurzfristig dazu führen, dass die Anode zur Kathode und umgekehrt, die Kathode – das Werkstück– zur Anode umfunktioniert wird.

Die Unterbrechungen des Stromflusses, Anhebungen und Senkungen der Stromdichten sowie die gegebenenfalls stattfindende Polaritätsumkehrung dienen dazu, die Abscheidung der Metallionen in Abhängigkeit zur angewendeten Stromdichte und Werkstückgeometrie so weit zu beeinflussen, dass eine homogene Abscheidung auf dem gesamten Werkstück und in allen Stromdichtebereichen erfolgt.

Insbesondere der durch die Verdichtung von Stromfeldlinien hervorgerufene ›Hundeknocheneffekt‹ an Spitzen und Kanten eines Werkstückes kann hierbei deutlich reduziert werden. Im Ergebnis bedeutet dies, dass erhöhte Edelmetallabscheidungen an den Kanten des zu veredelnden Produkts minimiert und somit eine deutliche Kostenersparnis erzielt werden können.

Erfahrung vonnöten

Dieses Verfahren erfordert jedoch ein hohes Maß an Erfahrung im Bereich der Edelmetallbeschichtung, den physikalisch-chemischen Abläufen der galvanischen Metallabscheidung und der verwendeten Anlagentechnik, da für jeden Artikel ein speziell abgestimmtes Pulsmuster in der Software der Beschichtungsanlage programmiert werden muss.

Erschienen in Ausgabe: 06/2018