Fachwörter-Lexikon
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Kupferschichten – Einsatz in der Elektrotechnik
Für den Einsatz in der Elektrotechnik ist in der Regel eine hohe elektrische Leitfähigkeit gefordert. Diese wird insbesondere bei einer hohen Reinheit des abgeschiedenen Kupfers erreicht. Dazu kommen Elektrolyte auf Basis von Kupfersulfat zum Einsatz, aus denen beispielsweise Kupferfolien für Leiterplatten hergestellt werden. Ebenfalls reines Kupfer wird auf ICs abgeschieden. Hierbei wird neben der guten Leitfähigkeit die sehr gute Streufähigkeit von Kupferelektrolyten genutzt, um die feinen Leiter durch Füllen der strukturierten Siliziumoberfläche herzustellen.
Chemische Metallabscheidung – allgemein
Als chemische Metallabscheidung wird die Umwandlung von gelöstem Metall in den festen Metallzustand ohne den Einsatz eines äußeren Stromkreises bezeichnet. Prinzipiell werden auch bei der chemischen Metallabscheidungen in einer (meist) wässrigen Lösungen gelöste Metallionen an einer Festkörperoberfläche in den metallischen Zustand überführt und damit eine Metallschicht auf dem Festkörper erzeugt. Die elektrischen Ladungen stammen in diesem Fall aus einem sogenannten Reduktionsmittel, das ebenfalls in der wässrigen Lösung gelöst ist und hierbei oxidiert wird, während die Metallionen durch die Aufnahme der elektrischen Ladungen zu Metall reduziert werden. Die Reduktion der Metallionen läuft an der Oberfläche des zu beschichtenden Festkörpers ab und führt zur Entstehung einer Metallschicht. Die Metallreduktion läuft an allen Bereichen des zu beschichtenden Festkörpers gleich schnell ab, so lange ausreichende Mengen an Metallionen und Reduktionsmittel vorhanden sind, d.h. so lange die Festkörperoberfläche von der wässrigen Lösung (Elektrolyt) umspült wird. Durch chemische Metallabscheidung werden insbesondere Schichten aus Nickel beziehungsweise Nickel-Phosphor, Kupfer und Gold hergestellt. Die Abscheidegeschwindigkeiten sind bei der chemische Metallabscheidung mit etwa 10 Mikrometer/Stunde bis 20 Mikrometer/Stunde deutlich langsamer als bei der galvanischen Metallabscheidung. Dafür ist die Schichtdicke über den gesamten zu beschichtenden Festkörper gleichmäßig dick und damit absolut konturtreu. Aufgrund der langsameren Abscheidegeschwindigkeit lässt sich die Dicke der Metallschicht in sehr engen Grenzen genau steuern. Damit eignet sich die chemische Metallabscheidung zur passgenauen Beschichtung von Oberflächen mit engsten Toleranzen.
Prinzip der Chemischen Metallabscheidung
Kupfer-Zink-Legierungen (Messing)
Sie sind nach DIN EN 12163 in Knetlegierungen und nach DIN EN 1982 in Gusslegierungen genormt Die gebräuchlichsten Legierungen enthalten außer Kupfer etwa 5 % bis 45 % Zink. Zur Verbesserung der Zerspanbarkeit wird mitunter noch bis zu 3,5 % Blei zulegiert. Den Kupfer-Zink-Legierungen können weitere Legierungselemente wie Aluminium, Eisen, Mangan, Nickel, Silizium oder Zinn zur Verbesserung der Festigkeit, der Gleiteigenschaften oder der Korrosionsbeständigkeit zugegeben werden. Diese Sorten wurden früher als Sondermessing bezeichnet. Kennzeichnende Eigenschaften dieser Legierungen sind ihre gute Kaltumformbarkeit, Zerspanbarkeit, Polierbarkeit, Gießbarkeit und Korrosionsbeständigkeit.