Die Metallabscheider BElektrochemieV - Wiley Online Library

640 BMagazinV Elektrochemie
Abb. 4. Vollständig mit Kupfer gefüllte Sacklochbohrung; diese
Blind Microvias ermöglichen eine Steigerung der Integrationsdichte
und somit eine weitere Miniaturisierung der Leiterplatte.
(Foto: Dr.-Ing. Max Schlötter)
ner Verfahrensschritte aus der
Kunststofftechnik und der Galvanotechnik
führt zu neuen Designelementen,
beispielsweise hinterleuchteten
Bedienelementen im
Innenbereich der Automobile (Abbildung
1, S. 636).
Galvanoformung
S Mit Galvanoformung entstehen
galvanische Erzeugnisse durch Abscheidung
dicker Schichten auf einer
Negativform. Zu Beginn des
20. Jahrhunderts stellte die Galvanoplastische
Kunstanstalt des
Haushaltswarenunternehmens
WMF in Geislingen an der Steige
Großplastiken her. Ein spektakuläres
Beispiel ist eine originalgetreue
Kopie der 4 mal 6 Meter großen
Paradiestür des Baptisteriums in
Florenz von Lorenzo Ghiberti (Abbildung
2, S. 638). Die heutigen
Anwendungen der Galvanoformung
sind zwar weniger spektakulär,
aber dennoch in vielen Anwendungen
präsent. So werden beispielsweise
Scherfolien für Rasierapparate
durch Galvanoformung
hergestellt.
Durch Galvanoformung lassen
sich Mikrostrukturen mit hoher
Genauigkeit abbilden. Im Automobilbau
werden so Komponenten
mit lederartig genarbter Oberfläche
in Spritzgussprozessen hergestellt,
deren Formen durch Galvanoformung
von echten Lederoberflächen
abgenommen wurden (Abbil-
dung 3, S. 638). Die Galvanoformung
von Mastern ergibt hochpräzise
Werkzeuge, womit sich preiswert
Bauteile in hoher Stückzahl,
beispielsweise für die Mikrosystemtechnik,
herstellen lassen.
Verschleißschutz, Tribologie
S Galvanisch oder außenstromlos
abgeschiedene Schichten verbessern
auch die tribologischen Eigenschaften
von Oberflächen und verlängern
so die Lebensdauer von
Produkten. Die Reibung zwischen
beweglichen Bauteilen zu vermindern,
verringert den Energieverbrauch
und schont Ressourcen
durch die verlängerte Lebensdauer
der Komponenten. Galvanisch abgeschiedene
Chromschichten werden
beispielsweise als Oberflächen
für Hydraulikzylinder oder Druckwalzen
verwendet.
Auch in die galvanisch abgeschiedenen
Schichten eingelagerte
Feststoffpartikel verbessern die tribologischen
Eigenschaften. Diese
Möglichkeit wird besonders bei der
elektrolytischen oder außenstromlosen
Nickelabscheidung praktiziert.
Um die Reibung zu vermindern,
werden Trockenschmierstoffe
wie Polytetrafluorethen (PTFE),
Graphit, hexagonales Bornitrid
oder Molybdändisulfid eingesetzt.
Die Mitabscheidung von Hartstoffpartikeln
wie Diamant, Carbiden,
Nitriden und Oxiden von Chrom,
Silicium oder Aluminium verbessert
die Härte und Abriebbeständigkeit.
Elektrotechnik und Elektronik
S Für elektronische Baugruppen
dient das Weichlöten als Verbindungstechnik.
Voraussetzung dafür
ist eine gute Weichlötbarkeit der zu
verbindenden Bauteile. Kupfer als
wesentlicher Werkstoff für elektronische
Baugruppen oxidiert sehr
leicht und ist in dieser Form nur
noch mit aggressiven Flussmitteln
zu löten. Da diese wegen ihres korrosiven
Charakters nicht einsetzbar
sind, müssen die Komponenten
mit einem Überzug versehen wer-
den, der sie auch nach einer Lagerzeit
von mehreren Jahren weichlötbar
macht. Früher wurden die Bauteile
daher mit einem elektrolytisch
abgeschiedenen Zinnbleiüberzug
beschichtet. Der Gesetzgeber hat
die Verwendung von Blei in Form
von Bleizinnlot oder galvanischen
Zinnbleiüberzügen stark eingeschränkt;
heute werden deshalb
hauptsächlich Reinzinnbeschichtungen
eingesetzt.
Die Kupferabscheidung aus
schwefelsauren Elektrolyten ist ein
wesentlicher Prozessschritt bei der
Produktion von Leiterplatten.
Elektrolyte der neuesten Generation
scheiden Kupfer dabei bevorzugt
in sehr kleinen Sacklochbohrungen
(Blind Microvias) ab. Vollständig
mit Kupfer gefüllte Blind
Microvias (Abbildung 4) steigern
die Integrationsdichte und ermöglichen
somit eine weitere Miniaturisierung
der Leiterplatte. So sind
in der Mobilelektronik immer kleinere,
leichtere und trotzdem leistungsfähigere
Geräte wie Smart -
phones möglich.
Quellen und Anmerkungen
1) IKB Branchenreport Oberflächentechnik
2005.
2) Umweltbundesamt: „Galvanische Oberflächenbeschichtung“,
Internet, Stand
2.3.2011 (www.umweltbundesamt.de/
nachhaltige-produktion-anlagen
sicherheit/nachhaltige-produktion/
galvanik.htm.
3) www.aluminal.de/home.html
4) Karl S. Ryder, „Aluminium Electroplating
in Ionic Liquids“, IONMET DGO, München,
März 2009.
Manfred Jordan, Jahrgang
1949, studierte Chemie an
der Universität Mainz. Der
promovierte Chemiker ist
seit dem Jahr 1980 Mitarbeiter
der Fachfirma für
Galvanotechnik Dr.-Ing. Max Schlötter in
Geislingen an der Steige, seit 2005 leitet er die
Abteilung Forschung und Entwicklung.
jordan@schloetter.de
Michael Dietterle, Jahrgang
1966, studierte Chemie
an der Universität
Ulm. Der promovierte Chemiker
ist seit dem Jahr
1997 Mitarbeiter der Forschung
und Entwicklung bei Schlötter, seit
2005 als stellvertretender Forschungsleiter.
Nachrichten aus der Chemie| 60 | Juni 2012 | www.gdch.de/nachrichten