Grundmaterial für elektrische Kontakte ...

Oberflächen 07. 10. 2016
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... eine wichtige Größe für eine optimale Bandbeschichtung

Von Thomas Frey, Vertriebsleiter, IMO Oberflächentechnik GmbH

Zur Herstellung eines qualitativ hochwertigen Kontakts tragen, neben der galvanischen Beschichtung, sehr viele Punkte zum Erfolg bei. Unter anderem ist die Qualität des Rohmaterials und dessen Konstruktion, speziell bei der Bandbeschichtung, ein entscheidender Faktor, welcher oft vernachlässigt wird und die Kosten der galvanischen Bearbeitung erhöht beziehungsweise die Beschichtung oft unmöglich macht. Dazu werden die verschiedenen Anforderungen des Rohmaterials und dessen Konstruktion zur Erlangung galvanisierfähiger Materialien für die Bandbeschichtung dargestellt. Bei der Rohmaterialkonstruktion werden neben den Eigenschaften der Materialoberfläche auch allgemeinen Eigenschaften von Bändern für die Beschichtung, wie zum Beispiel Rollkrümmung, Säbelkrümmung, Torsion, Breite oder Dicke angesprochen. Im Speziellen werden die verschiedenen Selektivtechniken der Bandgalvanik vorgestellt und die konstruktiven Besonderheiten des Rohmaterials in Verbindung mit diesen Techniken beim Galvanisieren von Bändern und deren Toleranzen diskutiert.

Basis Material for Electrical Contacts – an Important Parameter for Optimal Reel-to-Reel Plating

For the manufacture of high-quality electrical contacts, a number of factors are essential apart from the electrodeposition itself. These include the quality of the material being used and its construction, especially in the case of reel-to-reel plating, a fact too often neglected and one which can increase the cost of the electroplating process or even, in some cases, make this impossible. With this in mind, the various requirements in terms of the incoming material and its construction, making it suitable for reel-to-reel plating are set out here. In terms of construction, apart from the properties of the metal surface, other properties of belts used in plating such as for example its coiling properties, camber properties, torsion, width or thickness must all be appropriate. In particular, the various processes used in selective reel-to-reel plating are described together with special constructive aspects of the material used in terms of belt electroplating and the tolerances demanded in a particular case.

1 Qualitätskreis für galvanisch beschichtete Kontakte

Abbildung 1 zeigt einen Qualitätskreis für einen galvanischen Prozess. Jeder Schritt im Gesamtprozess der Herstellung eines qualitativ hochwertigen Produkts in der Galvanotechnik unterliegt Kontrollen und Prozeduren. Jeder Teilprozess bedarf für sich der Optimierung. Dies beginnt bereits bei der Konstruktion. Schon hier sind die Erfahrungen des Galvaniseurs hinsichtlich der Formgebung einzubeziehen. Je später die Einbeziehung des Galvaniseurs in den Produktentstehungsprozess erfolgt, desto vielfältiger können die zu lösenden Probleme der folgenden Teilprozesse werden. Dies wirkt wieder weiter in Richtung Produktkosten aufgrund verringerter Ausbeute (Qualitätsmängel) und späterer Produktausfälle (wegen später erforderlicher Kompromisse in der Kette Konstruktion –Werkstoffauswahl – galvanischer Prozess).

Abb. 1: Qualitätskreis für galvanische Produkte [1]

 

Erst die Qualität aus der Summe der Teilprozesse ergibt die Konstanz des Gesamtprozesses und damit der Produkte.­ Unter Qualität ist in diesem Hinblick folgendes zu verstehen: ein den Anforderungen des Kunden entsprechendes Produkt zu liefern, das sich durch eine hohe Produkt­güte und zuverlässige Funktionalität über die Produktlebensdauer auszeichnet und kostengünstig hergestellt werden kann [1].

Im Folgenden werden die Anforderungen der Konstruktion in der Bandgalvanik diskutiert, die einen entscheidenden Faktor zur Kostenreduzierung der galvanischen Beschichtung darstellt beziehungsweise die Beschichtung erst möglich macht.

2 Anforderungen an das Rohmaterial

2.1 Allgemeine Vorgaben

2.1.1 Galvanisierbare Oberflächen

Vor Beginn des galvanischen Prozesses ist durch eine Prüfung sicherzustellen, dass das Vormaterial eine Oberflächenbeschaffenheit aufweist, die das Beschichten grundsätzlich zulässt. Die Oberflächenbeschaffenheit kann einen entscheidenden Einfluss auf die Galvanisierbarkeit haben und zu späteren Oberflächenfehlern führen. Sie ergibt sich durch das Herstell- und Verarbeitungsverfahren des Vormaterials. Fehler im Herstellprozess können zu Inhomogenitäten der Oberfläche führen (Lunker, Materialüberlappungen, Einschlüsse,­ Kerben). Dazu gehören auch Walz- und Oxidhäute, Rückstände von Lötprozessen, Glasstrahlen sowie schwer entfernbare Öle und Fette [1]. Stanz­öle sollten wässrig entfettbar sein und das Grundmaterial einen geringen Befettungsgrad aufweisen. Zusätzlich sollten die Oberflächen frei von Silizium sein.

2.1.2 Hundeknocheneffekt

Bei der elektrolytischen Metallabscheidung müssen grundsätzlich bestimmte Gesetzmäßigkeiten beachtet werden. Für den Fall der galvanischen Bandbeschichtung ist dies vor allem die Niederschlagsdicke der Abscheidung, die nicht gleichmäßig über die Oberfläche des galvanisierten Werkstücks verteilt ist. Allgemein ist die Kathodenstromdichte und somit die Dicke des Niederschlags an Ecken, Kanten und hervorspringenden Flächen oder Punkten höher, in Vertiefungen sowie in mittleren Zonen großer Flächen niedriger, als die rechnerisch zu erwartende Schichtstärke [2].

Abbildung 2 zeigt schematisch die Verdichtung der Stromfeldlinien und damit die Erhöhung der Stromdichte auf den Ecken eines Werkstücks [3]. Aus dieser höheren Kathodenstromdichte ergibt sich an diesen Stellen eine verstärkte Metallabscheidung, der sogenannte Hundeknochen-Effekt [4]. Dieser spielt speziell beim Design von Messer- und Stiftkontakten, Stanzkanten, gebogenen Teilen, Ecken, Kanten, engen Winkeln sowie bei der Wartung der Stanzwerkzeuge eine wichtige Rolle. Um eine erhöhte Schichtdicke an Kanten aufgrund des Hundeknochen-Effekts zu reduzieren und eine gleichmäßige Abscheidung in engen Winkeln zu gewährleisten, sollten Kontaktspitzen, Ecken, Kanten und Winkel möglichst abgerundet ausgeführt werden.

Abb. 2: Schematische Darstellung des Hundeknochen-Effekts [3]

Abb. 3: Beispiele zur Verbesserung der Schichtverteilung an Stanzkanten (a), an Ecken, Kanten und engen Winkeln (b) sowie an Kontaktspitzen (c) [3, 7]

 

Auch schlecht gewartete Stanzwerkzeuge können zu ausgeprägten Stanzkanten führen, die den Aufbau von Metallen an diesen Stellen fördern. Zur Vermeidung sollten Stanzwerkzeuge deshalb regelmäßig gewartet werden. In Abbildung 3 sind einige Beispiele zur Verbesserung der Schichtverteilung aufgezeigt [3].

2.1.3 Verformbarkeit

Viele Bauteile im Bereich der Steckverbinder werden im Rohzustand oder nach der galvanischen Beschichtung verformt, beispielsweise durch das Abwinkeln von Anschlusspfosten, das Ausbiegen von Kontaktkuppen oder Rollen von Kontaktbuchsen und Steckern. Findet diese Verformung nach der galvanischen Beschichtung statt, beispielsweise bei der Veredelung von Vollbändern oder vorgestanzten Bändern, kann es durch die unterschiedliche Verformbarkeit der Grund- und Schichtwerkstoffe zur Rissbildung in der Oberfläche kommen. Im Grenzfall kann sogar bei guter Haftung und hoher Festigkeit des Schichtwerkstoffs das Grundmaterial mit einreißen. Es besteht die Gefahr eines Bruchs an den Biegestellen, eines Schwingungsrisses und Spannungsrisskorrosion an Federstellen.

Kontaktkorrosion kann auftreten durch den elektrochemischen Potentialunterschied zwischen Grund- und Schichtwerkstoff [1]. Typische Beispiele für die Schichtwerkstoffe sind hierbei Nickel-, Hartgold-, Palladium- und Palladium-Nickel-Legierungsschichten, die bei Verformung zur Rissbildung neigen. Bei Einsatz dieser Schichten oder Schichtsysteme ist es sinnvoll, das Vorstanzen und Biegen von kritischen Stellen vor der Veredelung durchzuführen (z. B. Kontaktkuppen, Prägungen, gerollte Buchsen/Stecker). Abbildung 4 zeigt das Schliffbild einer gerissenen Nickel-Hartgold-Schicht (vor der Präparation wurde Schutzkupfer aufgebracht).

Abb. 4: Schliffbild einer gerissenen Nickel-Hartgold-Schicht (1000-fach mit Schutzkupfer)

 

2.2 Funktionsweise einer Bandanlage

Die Vielfältigkeit des heutigen Bedarfs an Bändern für die Bauteilefertigung erfordert ein Maximum an Flexibilität bei der Konzeption von Bandanlagen. Abbildung 5 zeigt in einer schematischen Darstellung den Aufbau einer Bandgalvanikanlage [1].

Abb. 5: Schematische Darstellung des Aufbaus einer Bandanlage [1]

 

Der beste Fall ist die Anpassung der Bandanlage an ein entsprechendes Produkt. Dies ist jedoch in der Praxis sehr oft nicht möglich, da vor allem im Bereich der Lohnbeschichtung mit den unterschiedlichsten Produkten zu rechnen ist. Grundsätzlich ist alles technisch zu realisieren, jedoch unter dem Gesichtspunkt Kostenaufwand und Wirtschaftlichkeit oft nicht durchführbar.

Tabelle 1 zeigt den Prozessablauf einer Bandanlage anhand des Beschichtungs­beispiels aus galvanischem Vernickeln, Vergolden und Verzinnen [1]. Zwischen den einzelnen Prozessschritten wird jeweils mit deionisiertem Wasser gespült.

 

2.3 Geometrische Anforderungen

Bei der Beschichtung von gestanzten Bändern oder Vollbändern sind allgemein einige spezielle, geometrische Voraussetzungen­ zu beachten, damit eine Bearbeitung mit den bekannten Selektivtechniken wie Tauchen, Brush, Streifen und Spot überhaupt ermöglicht wird. Die maximale Bandbreite beträgt hierbei 150 mm bei einer Banddicke von maximal 1,5 mm, in bestimmten Fällen bis 2 mm (für die Anlagen bei der IMO Oberflächentechnik GmbH). Die geometrische Dicke (3D) eines Stanzbandes (Abb. 6) darf maximal 6 mm betragen, in gewissen Konstruktionen sind bis zu 10 mm möglich. Weiterhin sollte das Bandmaterial frei von Roll- und Säbelkrümmung sein. Torsion oder Drehung des Bandes müssen ebenfalls vermieden werden, da sie generell Probleme bei der Bandführung bereiten.

Abb. 6: Geometrische Höhe eines Stanzbandes (max. 10 mm)

 

Neben einer geeigneten Teilegeometrie sind ein minimaler Stanzgrat und eine stabile Anbindung der Teile am Band unbedingt notwendig. Einkerbungen des Bandes (Sollbruchstellen) sowie verbogene oder fehlende Teile sind zu vermeiden, da sie die Führung des Bandes durch die Anlage ebenfalls erschweren können. Innenmesspunkte von Buchsenkontakten sollten im Bereich zwischen 0,2 mm und 0,4 mm vom Rand liegen, da die Abscheidung in einer Buchse gehemmt ist (Hundeknocheneffekt) und durch den Messpunkt (0,2 mm–0,4 mm vom Rand) eine unnötig dicke Außenschicht vermieden wird.

Um die Spülbarkeit und den Elektrolytaustausch zu ermöglichen, sind Spülbohrungen bei Sacklöchern erforderlich, zum Beispiel gerollte Kontakte. Unzugängliche Hohlräume und Faltungen mit Spalt sind zu vermeiden, da sie zu Elektrolytverschleppung und Rückständen der galvanischen Medien (Elektrolyt, Spülwasser, Vorbehandlungslösungen) in diesen Hohlräumen führen. Hieraus entstehen Probleme, wie Verunreinigung der galvanischen Elektrolyte, als auch das Ausblühen der Salze im Bauteil nach einiger Zeit [1]; was den Ausfall des Bauteils durch Korrosionsprodukte fördert. Sollten die Kontakte für eine schräge Ausrichtung im Elektrolyt angelegt sein, so ist es wichtig, dass die Kontakte nicht gegen die Laufrichtung stehen, da sie sich so leichter in der Anlage verhaken können und verbogen werden. Im schlimmsten Fall verhaken sich die Teile so in der Anlage, dass das Band reißt. Dies führt zu einem Anlagenstillstand mit entsprechendem Schrott­anteil. In Abbildung 7 sind die richtige und die falsche Laufrichtung dargestellt.

Abb. 7: Laufrichtung bei schrägem Kontaktdesign

 

Bandunterbrechungen sind genauso problematisch und sollten, falls möglich, vermieden werden. Sollten trotzdem Bandunterbrechungen entstehen, dürfen maximal drei Teilstücke auf einer Spule sein, die eine jeweilige Mindestlänge von 20 m haben. Grundsätzlich müssen Teilstücke gekennzeichnet und lose auf die Spule aufgespult sein. Das Verbinden von Teilstücken ist generell verboten, da diese Verbindungen übersehen werden können und sich eventuell in der Anlage lösen, wodurch ebenfalls ein Anlagenstillstand verursacht wird. Bei einer Anlagenlänge von 40 m bis 90 m bedeutet dies eine entsprechende Menge an Schrott.

2.4 Verfahrensbedingte Vorgaben

2.4.1 Besonderheiten der Selektiv­techniken am Band

Bei der selektiven Beschichtung von Bandmaterial sind bei der Lage der Beschichtungen einige allgemeine Regeln zu beachten. Hierzu zählt unter anderem die Lage von Selektivbeschichtungen, die bei allen bekannten Verfahren parallel zur Bandlänge angeordnet sein sollten. Die einzige Ausnahme bildet hier die Spotbeschichtung, bei der es keine Einschränkungen bei der Lage der Beschichtung gibt, sofern das Material flach gestanzt ist. Abbildung 8 zeigt die richtig und die falsch angeordneten ­Beschichtungszonen.

Für Nickel-, Kupfer- und Zinnbeschichtungen gilt grundsätzlich, dass beschichtungsfreie Zonen in der Mitte des Bandes den Prozess immer verteuern. Daher sollten solche Zonen vermieden werden und – wie in Abbildung 9 gezeigt – zum Beispiel bei einer Nickelbeschichtung die vollflächige Beschichtung vorgezogen oder selektiv nur eine Bandkante getaucht werden. Abbildung 9 zeigt die teure Variante sowie die kostengünstigeren Varianten.

Von einer mittigen Streifenbeschichtung von unedlen Beschichtungsmetallen, wie Nickel, Kupfer oder Zinn, ist ebenfalls abzusehen, da dies technisch nur schwierig darstellbar ist. Als Beispiel ist in Abbildung 10 eine Zinnbeschichtung kombiniert mit Gold gezeigt.

Abb. 8: Lage von Selektivbeschichtungen (Ausnahme: Spotbeschichtung)

Abb. 9: Mittige beschichtungsfreie Zonen

Abb. 10: Mittige Streifenabscheidung (doppelt fallende Teile/Bsp. Sn/Au)

 

2.4.2 Tauchtechnik

Das Verfahren der Tauchtechnik wird generell in allen Vorbehandlungen, Aktivierungen und für alle Beschichtungsmetalle eingesetzt [1]. Durch Tauchen können Vollbänder und auch gestanzte Bänder rundum oder auch selektiv beschichtet werden (Abb. 11) [3]. Hierbei werden Vorder- und Rückseite sowie Band- beziehungsweise Stanzkanten veredelt. Diese Form der Selektivgalvanisierung ist in Bezug auf die Bearbeitungskosten die günstigste Form, da keine zusätzlichen Werkzeugkosten entstehen. Durch die Auslaufzone ist mit einer Ungenauigkeit zu rechnen, die bedingt durch die Unruhe des Flüssigkeitsspiegels, etwa 2 mm beträgt. Diese Auslaufzone kann bei Gold erheblich zu Buche schlagen, ist bei unedlen Metallen jedoch ausreichend [1]. Eine Erhöhung der Auslaufzone auf 4 mm kann die Bearbeitung durch eine höhere Geschwindigkeit weiter vergünstigen.

Abb. 11: Ergebnis einer Tauchbeschichtung [3]

 

Unedle Beschichtungsmetalle wie Kupfer, Nickel, Zinn und Zinn/Blei werden hauptsächlich im Tauchverfahren verarbeitet; andere Selektivtechniken für diese Metalle­ sind eher die Ausnahme. Bei den Material­abmessungen ist eine Breite bis zu 150 mm möglich. Die Dicke kann bis zu 1,5 mm, in Ausnahmefällen bis zu 2 mm, betragen.

Hat ein Stanzgitter empfindliche Kontaktspitzen, die nicht beschädigt werden dürfen, gibt es zwei Möglichkeiten diese Beschädigungen zu vermeiden:

  • in Seitensteg beziehungsweise Trägerstreifen anzubringen
  • einen Opferpin in das Stanzgitter mit zu integrieren

Abbildung 12 zeigt beide Möglichkeiten. Wichtig bei einer Goldabscheidung ist hierbei, dass der Trägerstreifen 3 mm Abstand zu den Pinspitzen hat. Dadurch ist es möglich, den mit Gold beschichteten Trägerstreifen chemisch zu entgolden und dieses Verfahren kostengünstiger darzustellen. Der Opferpin als zweite Möglichkeit sollte minimal länger als die Kontaktspitzen sein. Aufgrund der Führungen des Bandes in der Anlage sollten die Opferpins maximal 15 mm bis 20 mm Abstand aufweisen.

Abb. 12: Seitensteg/Trägerstreifen und Opferpin

Abb. 13: Haltestege, Seitenstreifen und Sucher­löcher jeweils als Konstruktion mit hohem und niedrigem Edelmetallverbrauch

Abb. 14: Schräges Kontaktdesign

 

Ein weiteres wichtiges Element bei der Konstruktion ist die Edelmetalleinsparung durch Flächenreduktion, speziell bei der Tauchtechnik. Hier lassen sich durch Reduktion der Flächen bei Haltestegen, Seitenstreifen und auch Sucherlöchern erhebliche Mengen an Edelmetall einsparen (Abb. 13). Alternativ können bei selektiver Edelmetallbeschichtung durch Tauchverfahren, die Sucherlöcher einseitig auf die Unedelbeschichtungsseite gelegt werden.

Bei der Edelmetallbeschichtung sollte außerdem ein schräges Kontaktdesign vermieden werden, da es wiederum einen erhöhten Edelmetallverbrauch hervorruft (Abb. 14).

2.4.3 Brushtechnik

Mit der vielseitig einsetzbaren Brushtechnik können sowohl flache als auch profilierte Kontakte sehr genau beschichtet werden. Die Brushtechnik wird in der Regel nur für die Abscheidung der Edelmetalle Gold, Palladium und Palladium/Nickel benutzt. Das Verfahren ist bei profilierten Teilen wesentlich genauer als die Streifentechnik, da die Veredelungszone sehr genau einstellbar ist [1]. Zusätzlich kann das Material so stark profiliert sein, dass die Streifentechnik nicht mehr eingesetzt werden kann und die Brushtechnik eine erstklassige Alternative darstellt. Abbildung 15 zeigt das Beschichtungsergebnis einer Kontaktkuppe in der Seiten- und Frontalansicht [3]. Die in der Praxis eingesetzten Brushverfahren haben eine Auslaufzone (Beschichtungstoleranz) von circa 1 mm je Seite; das Material sollte eine maximale Dicke von 0,6 mm sowie eine maximale Breite von 70 mm aufweisen.

Abb. 15: Ergebnis der Beschichtung mit Brushtechnik [3]

Abb. 16: Kontaktabstand

Abb. 17: Klaviereffekt

 

Für eine möglichst kostengünstige Beschichtung sollten die zu beschichtenden Kontakte mindestens 0,8 mm aus der Band­ebene herausstehen (Abb. 16). Damit ist gewährleistet, dass das Edelmetall nur auf dem Kontakt abgeschieden wird und nicht auf den Haltestegen oder Seitenstreifen des Bandes.

Um eine gleichförmige Beschichtung der Kontakte sicherzustellen, sollten diese gleichmäßig aus der Bandebene herausgestellt sein, wobei eine maximale Toleranz von 0,1 mm unbedingt einzuhalten ist. Abbildung 17 zeigt einen fehlerhaften Bandabschnitt, bei dem die Toleranz zum Teil so groß ist, dass bei einzelnen Kontakten eine reduzierte Beschichtung erfolgt oder gar keine Schicht abgeschieden wird. Diese Gleichmäßigkeit der ausgestellten Kontakte wird auch als Klaviereffekt bezeichnet.

2.4.4 Streifentechnik

Die in Galvanikunternehmen eingesetzten Streifenverfahren werden zur Beschichtung von Streifen auf Vollbändern oder Stanz­gittern (offene Kontaktbuchsen, Federn, Messer und Systemträger) mit geringer Profilierung eingesetzt. Die verschiedenen Techniken blenden hierbei die Kanten­beschichtung aus und bringen ein oder mehrere Streifen einseitig beziehungsweise beidseitig auf ein Band auf. Der nicht zu veredelnde Bereich wird mit Abdeckriemen oder -folien maskiert.

Die Verfahren werden aufgrund der höheren Prozesskosten überwiegend für die Streifenbeschichtung mit Edelmetallen wie Gold und Silber eingesetzt und rechnen sich durch die Edelmetalleinsparung, speziell wenn die Beschichtung nur einseitig benötigt wird [5]. Ergebnisse der Streifenbeschichtung sind in Abbildung 18 zu sehen. Klar erkennbar ist die Einsparung von Edelmetall durch die nicht beschichteten Kanten. Wird zusätzlich die Kontaktfläche nur einseitig benötigt, ist eine weitere Reduzierung des Edelmetalleinsatzes möglich [3].

Die Beschichtungstoleranz liegt bei den in der Galvanotechnik gängigen Verfahren bei maximal 1 mm Auslaufzone je Streifenseite. Die Bandabmessungen sollten 0,6 mm Dicke und 100 mm Breite möglichst nicht überschreiten.

Abb. 18: Ergebnis der Streifenbeschichtung [3]

 

2.4.5 Klebetechnik

Um auf Bändern Streifen mit nicht beschichteten Zonen zu erhalten, eignet sich am besten die Klebetechnik. Hierbei werden Endlosklebebänder mit definierter Breite vor der Beschichtung auf die Vorder- und/oder Rückseite des Metallbandes aufgebracht. Es können Vollbänder als auch vorgestanzte Bänder beschichtet werden. Im Bereich des Klebebandes sollten die Metallbänder möglichst vollflächig ungestanzt bleiben. Die galvanische Metallisierung erfolgt dann im Tauchverfahren. Am Ende des Prozesses werden die aufgebrachten Klebebänder wieder endlos entfernt. Abbildung 19 zeigt das Ergebnis einer solchen Klebetechnik.

Abb. 19: Ergebnis der Beschichtung mit Klebet­echnik

 

Häufig wird dieses Verfahren für walzplattierte AlSi-Einlagen verwendet, um diese vor dem chemischen Angriff der Elektrolyte und der Behandlungslösung des galvanischen Bearbeitungsprozesses zu schützen [5]. Zum Einsatz kommen alle im Kontaktbereich bekannten Beschichtungsmetalle. Die maximale Abmessung der Bänder beträgt in der Breite 150 mm und der Dicke 1 mm, in bestimmten Fällen bis 2 mm. Das Klebeband wird mit Standardmaßen von 10 mm, 12 mm, 15 mm und 23 mm aufgebracht. Die benötigte Klebebandbreite wird durch die Breite des beschichtungsfreien Streifens plus 1 mm je Streifenseite errechnet.

Werden Bänder mit AlSi-Einlage abgeklebt, sollte der Abstand der AlSi-Piste zur nächsten Beschichtungsfläche mindestens 2 mm betragen. Zusätzlich darf bei AlSi keine Passivierung für eine Silberbeschichtung eingesetzt werden, da die Bondbarkeit der AlSi-Piste dadurch beeinträchtigt werden kann. Zum Stanzen müssen leicht flüchtige Öle verwendet werden.

2.4.6 Spottechnik-Familie

Bereits seit vielen Jahren ist die Spottechnik (punktgenaue Beschichtung der Funktionsflächen) erfolgreich in der galvanischen Bandbeschichtung im Einsatz [3]. Dabei gilt sie als das präziseste Selektivbeschichtungsverfahren. Es werden grundsätzlich drei Methoden der Spotbeschichtung unterschieden:

  • Spotbeschichtung mit Maskenwerk­zeugen [1]
  • Spotbeschichtung mit Lacken oder Be­deckungen [1]
  • Spotbeschichtung mit einem der klassischen Verfahren und anschließender Abdeckung der Kontaktzonen sowie Strippen (Ablösen) des übrigen Bereichs [1]

Voraussetzung für alle Methoden ist ein gestanztes oder vorgestanztes Band, das zur genauen Positionierung der Beschichtungsflächen als Mindestanforderung Positionierungslöcher haben muss [3]. Für die in der Galvanotechnikbranche etablierten Verfahren der Mikro- und Makrospottechnik werden jeweils produktspezifische Werkzeuge benötigt. Dabei werden die nicht zu beschichtenden Flächen mit speziellen Maskierungsmaterialien abgedeckt und die freien Flächen punktgenau auf der Vorder- oder Rückseite galvanisch beschichtet.

Ein weiteres Verfahren aus der Technik ist das von der IMO Oberflächentechnik GmbH patentierte MPP-Verfahren (Micro Precision Plating), mit dem es sogar möglich ist, ohne hohen Aufwand Edelmetalle an jeder beliebigen Position und in jeglicher Form auf dem Trägermaterial aufzubringen [6, 7].
Im Gegensatz zu den Verfahren mit produktspezifischen Werkzeugen arbeitet die MPP-Technik mit einem Lack, der im ersten Schritt komplett auf das Band aufgebracht wird. Danach erfolgt das Freilegen der zu beschichtenden Zonen durch Laserstrukturierung. Die Beschichtung wird dann im Tauchverfahren durchgeführt. Die Maskierung wird nach der Beschichtung chemisch entfernt [5]. Diese in der Technik eingesetzten Verfahren werden in der Spottechnik-Familie zusammengefasst und eignen sich zur Selektivbeschichtung von vorgestanzten Kontaktbändern mit Silber oder Gold [6, 7]. Die Spottechnik-Familie ermöglicht es, Beschichtungen mit bis zu 150 mm Breite, 0,8 mm Dicke und einer Spotdimension ab 1 mm x 1 mm durchzuführen [5].

Abb. 20: Ergebnis der Spotbeschichtung [3]

 

In Abbildung 20 wird das Ergebnis einer solchen Spotbeschichtung abgebildet. Hierbei zeigen sich die Vorteile gegenüber den bisherigen dargestellten Beschichtungen, da nun auch flachgestanzte Bänder nur noch an den notwendigen Kontaktflächen kosteneffizient, selektiv beschichtet werden können [3].

Die Beschichtungstoleranzen, Spotgrößen und Banddimensionen der verschiedenen Verfahren sind in Tabelle 2 zusammengefasst.

 

3 Zusammenfassung

Eine Optimierung im Hinblick auf die Qualität und Kosten bei der galvanischen Bandbeschichtung (Abb. 21) ist dann erreichbar, wenn die Anforderungen der galvanischen Beschichtung bereits bei Konstruktion und Design von Bauteilen berücksichtigt werden. Dies wird im vorliegenden Beitrag mit einer umfassenden Darstellung der Anforderungen des Rohmaterials, allgemein und auch im Speziellen, für die verschiedenen Selektivtechniken der Bandgalvanik gezeigt. Dazu ist eine frühzeitige intensive Zusammen­arbeit mit den Unternehmen entlang der Prozesskette sehr vorteilhaft [7]. Die daraus herstellbaren Produkte (Abb. 22) erfüllen alle Anforderungen der modernen Technik ebenso, wie die Wünsche nach einem angemessenen Umgang mit wertvollen Ressourcen.

Abb. 21: Anlagen zur galvanischen Bandbeschichtung bei der IMO Oberflächentechnik GmbH

Abb. 22: Partiell vergoldetes Bandmaterial

 

Literatur

[1] G. Knoblauch: Steckverbinder II, Theorie der Kontakte, neue Technologien, Produkte und Management-Konzepte; 4., neu bearbeitete & erweiterte Auflage, Expert Verlag 2016

[2] Internationale Nickel Deutschland GmbH: Broschüre Galvanisiergerechtes Gestalten von Werkstücken, 2. Auflage, 1968

[3] Tagungsband der GMM-Fachtagung, Elektrische und optische Verbindungstechnik 2013, 4. Symposium Connectors, Lemgo, 1. Veröffentlichung, 2013

[4] Dr. Ing. Dr. habil. N. Kanani: Galvanotechnik – Grundlagen, Verfahren, Praxis; 2. erweiterte Auflage, Carl Hanser Verlag, 2009

[5] Tagungsband des 8. Anwenderkongress Steckverbinder, Würzburg, 2014, 1. Veröffentlichung 2014

[6] IMO Oberflächentechnik GmbH: Galvanische Oberflächen für höchste Ansprüche; WOMag Band 1, 11/2012 (www.womag-online.de), WoTech GbR

[7] Th. Frey, O. Stieler: Cost Engineering – Gemeinsam zur optimalen Beschichtung; WOMag, Band 4, 10/2015 (www.womag-online.de), WOTech GbR

DOI: 10.7395/2016/Frey3

 
 

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