DE1665879C - Verfahren zum Anbringen von lot fähigen Kontaktmetallschichten an den Kontaktierung senden von Schicht widerstanden - Google Patents

Description

4. Verfahren nach wenigstens einem der An- vierungsbädern behandelt werden müssen. Eiiu· ;,■-••prüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 3° bräuchliche Methode zum Aktivieren der Oberfl;^ -\ Nickel als katalysierendes Metall verwendet wird. bestellt z.B. in der Behandlung mit verdün >:

5. Verfahren nacn wenigstens einem der An- Zinn(II)-chlorid-Lösung und verdünnter Palladia nsprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die chloridlösung. Hierbei werden an der Oberfl;;:;^ chemisch abgeschiedene Metallschicht galvanisch feinverteilte Palladiumkeime abschieden, die !!■:■ verzinnt wird. 35 nachfolgende Abscheidung des Metalls aus den :\!·--

6. Verfahren nach wenigstens einem der An- tallisierungsbädern katalytisch einleiten (S. 19 bi^ .:3 spiüche I bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die des Buchs »Stromlos erzeugte Metallüberzüge, p;."-Widerstandselemente zur Aktivierung, Kontakt- tieren von gedruckten Schaltungen«, von K. M ü I !■■ >: metallabscheidung und galvanischen Verzinnung — H. Benninghoff— K.Schneider. Eugen >>. der Kontaktmetallschicht als Schüttgut in die ent- 40 Leuze Verlag, Saulgau, 1964).

sprechenden Bäder geworfen werden. Bei der Anwendung dieser Metallisierungsverfahap.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, daduich zur Anbringung von Kontaktmetallschichten an (Ln gekennzeichnet, daß zur Aktivierung der Kon- Kontaktierungsenden von Schichtwiderständen in;; taktierungsenden die Widerstandselemente zu- jedoch die Schwierigkeit auf, daß die Abscheidung sammen mit Stahlkugeln in eine Galvanisierungs- 45 des Kontakmetalls praktisch nicht auf die hierfür trommel eingebracht und dort bei rotierender vorgesehenen Bereiche, d. h. auf die Enden der Trommel galvanisch behandelt werden. Widerstandskörper, beschränkt werden kann, insbesondere dann, wenn die Widerstandselemente als

Schüttgut eingesetzt werden sollen. Die eigentliche

50 Widerstandsschicht muß jedoch auf jeden Fall von Metallabscheidungen frei sein. Abdeckungen durch

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schablonen, die auf jedes einzelne Widerstandsele-

"Ίίπι Anbringen von lötfähigen Kontaktmetallschich- ment aufgebracht werden müßten, führen nicht zu

ten an den Kontaktierungsenden von Schichtwider- einer randscharfen Begrenzung der Metallabschei-

ständen unter Einsatz eines galvanischen Verfahrens. 55 dung auf die gewünschten Bereiche. Deckt man die

Hierfür sind bereits mehrere Verfahren bekannt. Widerstandsschicht mit Lack ab, so bleibt zwar die

Beispielsweise ist es allgemein üblich, die Kontakt- abgedeckte Widerstandsschicht von dem Metail frei,

metallschichten durch thermische Zersetzung von die Metallabscheidung setzt aber auf der Lackschicht

Metallverbindungen, wie z. B. Metallcarbonylen, ins- ein. Auf der Lackschicht stören jedoch Metallabschei-

besondere von Nickeltetracarbonyl, herzustellen. Die 60 düngen genauso wie direkt auf der Widerstands-

Abscheidung des Kontaktmetalls kann hierbei leicht schicht, denn die Lackschicht verbleibt im allgemei-

auf die gewünschten Bereiche der Oberfläche des neu als Schutzschicht auf der Widerstandsschicht.

Widerstandskörpers beschränkt werden, indem nur Metallablagerungen auf der L.ackschutzschicht ver-

diese Bereiche, auf die die Abscheidung ei folgen soll, Ursachen infolge der Möglichkeit von Nebenschlüssen

auf oder über die Zersetzupgstemperatur des betref- 65 eine erhebliche Verschlechterung des elektrischen

fenden Metallcurboiiyls eihit/t werden. Ilieibei ist Verhaltens der Widerstünde, und zwar bereits dann,

es sowohl bekannt, die Widerstandskörper nach par- wenn nur Spuren des Metalls auf dem Lack vothan-

tieller Abdeckung duich Schablonen in einer ga-.för- den sind.

Es ist auch bereits bekannt, eine lötfähige Kontaktmctallschicht auf galvanischem Wege auf die Kontaktierungsenden von elektrischen Schichtwiderständen aufzubringen (deutsche Auslegeschrift 1134 868). Beim Arbeiten nach diesem Verfahren wurde jedoch festgestellt, daß dieses Verfahren sich praktisch nur bei sehr niederohmigen Widerständen anwenden läßt, beispielsweise bei e'ektrischen Widerständen mit einem Flächenwiderstand von 4 Ohm.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Anbringen von lötfähigen Kontaktmetallschichten an elektrischen Schichtwiderständen anzugeben, das insbes'—lere für hohe Flhchenwiderstände aufweisende Widerstandsschichten geeignet ist und tJas nicht mit hochgiftigen chemischen Verbindungen arbeitf. Es soll ein Weg gefunden werden, der die Anwendung chemischer Metallabseheidungsverfahren aus Lösungen für die randscharfe Abscheidung von lötfähigen Kontaktmetallschichten an den Kontaklierungsenden von Schichtwiderständen ermöglicht. Das Metall soll nur an den hierfür vorgesehenen Bereichen der Widersland^elemente abgeschieden werden. Hierbei soll keine aufwendige Einzelbehandlung der Widerstandselemente erforderlich sein.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zunächst die nicht mit dem Kontaktmetall zu beschichtenden OberfläcJenteile der Widerstandselemente mit Lack abgedeckt werden, daß danach zur Aktivierung der Kontiktierungsenden die Widerstandselemente kathod sch in einem Eiektn yten, der Ionen wenigstens eines die chemische Abscheidung des Kontaktmetalls katalysierenden Metalls enthält, bekeimt werden und daß dann das Kontaktmetall stromlos aus einer wäßrigen Lösung, die ein Reduktionsmittel und Ionen des Kontaktmittels enthält, abgeschieden wird.

Gemäß der Erfindung ist es mit einfachen Maßnahmen möglich, die Kontaktmetallschicbt, die vorzugsweise aus Nickel besteht, randscharf nur an den hierfür vorgesehenen Bereichen der Widerstandskörper zur Abscheidung zu bringen. Die Lackschicht wird bei der galvanischen Behandlung der Widerstandselemente in der Kiicalysierungslösung nicht mit den Metallkeimen versehen, d. h. nicht aktiviert; bei der späteren Behandlung der Widerstandskörper in der Metallisierungslösung findet daher auf der Lackschicht keine Metall abscheidung statt. Das Aufbringen der Lackschichten bedeutet keintn zusätzlichen Arbeitsaufwand, da diese Lackschichten gleich als Schutzschicht auf der Widerstandsschicht verbleiben. Die Behandlung der an den bestimmten Bereichen mit der Lackschicht versehenen Widerstandselemente in dem Elektrolyten, der die Ionen des katalytisch für die spätere Metallabscheidung wirkenden Metalls enthält, wird beispielsweise derart ausgeführt, daß die Widerstandselemente in ein Galvanisierungssieb, welches im Elektrolyten hin- und herbewegt wird, oder vorzugsweise in eine sich drehende Galvanisierungstrommel als Schüttgut eingebracht werden. Das Galvanisierungssieb bzw. die Galvanisiertrommel wird in den Elektrolyten eingehängt, als Kathode geschaltet und in Bewegung gesetzt. Die Stromzuführung vom Galvanisierungsbehälter zu den Widerstandselementen erfolgt über kleine metallische Gegenstände, beispielsweise über Stahlkugeln, die zusammen mit den Widerstandskörpern in das Galvanisierimgsgefäß eingebracht werden. Immer, wenn über die Metallgegenstände der Kontikt zwischen dem Galvanisierungsbehiiltcr und dem nicht abgedeckten Teil der Widerstandselemente hergestellt ist, erfolgt auf diese Teile eine Metallkeimabscheidung. Die Lackabdeckung bleibt hierbei naturgemäß von der Metallkeimabscheidung frei.

Ein besonderer Vorteil des erfinduagsgemäßen Verfahrens liegt neben den übrigen Vorteilen darin, daß zur Aktivierung der mit der Kontaktmetallschicht zu versehenden Teile der Widerstandselcmente nicht Edelmetalle wie z. B. Palladium oder Rhodium verwendet werden, sondern daß bevorzugt Metalle wie Nickel als Vorbekeimung dienen können. Ganz besonders bevorzugt sind, wie an sich bekannt (am 19. 2. 1953 ausgelegte Unterlagen der deutschen Patentanmeldung S 16 172 VI a/48), Nickelkeime zur Aktivierung, und zwar nicht nur, weil galvanische Nickelbäder in reicher Auswahl zur Verfügung stehen, sondern auch weil Nickel im allgemeinen auch . als Kontaktmetall auf die Widerstandselemente aufgebracht wird.

Im Aktivierungsbad wird im allgemeinen keine zusammenhängende Schicht des katalytisch für die spätere Kontaktmetallabscheidung wirkenden Metalls auf die lnckfreien Teile des Widerstandselements abgeschieden, sondern es genügen bereits einzelne dieser Keime. Die wenigen katalytisch wirkenden Keime reichen für eine spätere gleichmäßige Metallisierung dieser Teile aus.

Während die üblichen Metallisierungsverfahren zunächst eine chemische und dann eine galvanische Metallabscheidung vorschlagen, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Aktivierung und Bekeimung der entsprechenden Stellen der Widerstandselemente auf galvanischem Wege vorgenommen wird, daß aber die eigentliche KontaVtmetallabscheidung auf chemisehem Wege erfolgt. Hierbei tritt eine Begrenzung auf niederohmige Widerstände nicht auf.

Als Elektrolyt für die Aktivierung der mit der Kontaktmetallschicht zu versehenen Teile der Widerstandselemente können beliebige, handelsübliche, elektrolytische Metallabscheidungsbäder verwendet werden. Die Keimabscheidebedingungen werden in Abhängigkeit von dem jeweiligen Bad und dem Flächenwiderstandswert der Widerstandskörper eingestellt. Hochohmige Widerstände, z. B. mit einem Flächenwiderstandswert von etwa 400 Ohm, werden zweckmäßigerweise etwa 15 Minuten lang bei einer Stromdichte etwa 3 A/dm² behandelt. Hierbei erhält man eine genügende Anzahl Nickelkeime auf der Widerstandsschicht, jedoch ist noch keine sichtbare Nickelabscheidung an diesen Teilen erfolgt. Die Lackflächen bleiben von Metallkeimen frei. Bei niederohmigeren Flächenwiderstandswerten genügen bereits wesentlich geringere Stromdichten, beispielsweise nur ein Zehntel der für hochohmige Widerstände angegebenen Werte.

Nach der Aktivierung werden die Widersiandselemente auf chemischem Wege mit der Kontaktmetallschicht versehen und hierfür beispielsweise in bekannten Metallisierungs-, insbesondere in bekannten Vernickelungsbädern chemisch behandelt. Beispielsweise können zur Vernickelung die bekannten, Hypophosphitionen und Nickelionen enthaltenden Bäder verwendet werden. Bei Einsatz von Bädern mit einem pH-Wert giößer als 7 wird eine besonders gute Haf-

timg der Nickelschicht auf Kohleoberflüchen erzielt. Ein besonder; vorteilhaftes Vernickelungsbad, das einem älteren, nicht vorveröffentlichten Vorschlag entspiiiht, besteht beispielsweise aus etwa

5 6

η no *λ ι wen f. u η ι λ xrr-i α μ η\ zeichnet bclotcn. so daß die Anschlußorgane der

S'?? K° ϊΚ f, η ^s' ^{s }}' Widerstände z. B. mit normalem Weichlot an diesen

ηί!ϊί^Ο Si/i LrSvW, - . Nickclschichten befesügt werden können.

X'12 iJ° £^eA"n² i£ O¹Jm ?^UrC)> · ,, ι 5m folgenden wird zur Erläuterung der Erfindung Sl Ad,™ ^{(NatnumSUCanal) Und} sein, bevorzugtes Ausführungsbeispie! näher be-

' schrieben.

in 1 1 Badlösung. Die Nickelabschcidung wird aus In eine Galvanisiertrommel von etwa 1 1 Inhalt diesem Bad zweckmäßigerweisc bei höherer Tempera- werden etwa 700 bis 800 Stahlkugeln, vorzugsweise tür, vorzugsweise bei etwa 75° C, vo genommen. mit polierter Oberfläche, von beispielsweise etwa Bei alkalischen Bädern kann jedoch ein chemi- io 4 mm Durchmesser und bis zu 500 Stück Widerscher Angriff von Lack- und Kohleoberfläche nicht Standskörper eingebracht. Die Widcrstandsclcmentc immer ausgeschlossen werden. Schonender für Kohle- sind an den nicht für die Kontaktierung vorgcschicht und Lackabdeckung ist deshalb eine Ver- sehenen Bereichen mit eingebranntem Lack abgcnickclung im neutralen oder schwach sauren Bad deckt. Eine Vorreinigung der Widerstandselcmente (pH-Wert gleich oder kleiner 7). Ein erprobtes Bei- 15 kann entfallen. Erforderlichenfalls ist eine schonende spiel für ein saures Vernickelungsbad besteht aus Reinigung in Tnchloräthylen od. dgl. zweckmäßig.

Die Galvanisiertrommel wird in ein galvanisches Me-

0,12MoI NiSO ■ 6 H₁O, tallisicrungsbad, vorzugswei"· Vcrnickclungsbad. ein-

0,12 Mol CH.COONa (Nalnumacotat), gesetzt und mit einer Umdrchungsgeschwindigke:;

0,24 Mol H. BO , ^{ao von} °<5 bis 1 Umdr.'Sck. im Bad bewegt. Die Anoden

0,19MoI NaH₁PO., · H.,O können aus Nickel von mindestens 3 dm-' Oberfläche

- - - bestehen. Die Galvanisiertrommel wird an den ne^a-

in 1 1 Badlösung. Der pH-Wert wird bei diesem Bad t: -cn Pol einer Spannungsqucllc gelegt. Die Wider mit verdünnter Schwefelsäure verzugsweise auf etwa stände — im Beispiclsfalie handelt es sich um Kohle 5 eingestellt. Die Vernickelung erfolgt zweckmäßiger- 25 schichtwiderstände mit einem Flächenwiderstand vo weise bei etwa 6O⁰C. Auch die Metallisierung aus 400 0hm — werden etwa 15 Minuten lang bei einer ncutraFen bzw. sauren Bädern führt zu gut haftenden Stromstärke von etwa 10 Λ (Stromdichte ct\v;i Mctallschichtcn auf der Kohleschicht. 3 A/dm²) behandelt. Hierbei werden an den lack Die Widerstandselemente werden beispielsweise freien Teilen Mctallkeimc abgeschieden. Nach dei etwa 5 bis 15 Minuten in die Vernickelungsbäder gc- 30 Entnahme aus dem Bad werden die Widcrstandseictaucht. Hierbei wird ein dichter gleichmäßiger Nickel- mente, von den Füllkörpcrn getrennt, kurz in Wasser niederschlag auf den mit den katalytisch wirkenden gespült und in einem beliebigen Mctallisicrungsbaii. Metallkeimcn versehenen Flächen des Widerstands- das ein Reduktionsmittel und Ionen des entspreche:·,-elements erzielt, und zwar nur auf diesen Flächen. den Kontaktmctalls enthält, chemisch metallisier; Die Lackschicht bleibt von der Nickelschicht auf 35 Hierbei wird ebenfalls die ganze Anzahl der Widerjeden Fall frei. standseleincnte als Schüttgut in das Metallisierung^ An S.eile der beschriebenen Bäder können selbst bad getaucht, beispielsweise in dem Galvanisierte versländlich auch andere Bäder eingesetzt werden. hälter, der zur Erzielung einer gleichmäßigen Be-Sehr vorteilhaft sind beispielsweise auch solche Vcr- schichtung im Bad bewegt werden kann. Beispielsnickelungsbäder, die Borazan oder Boranat als Rc- 40 weise dient als Vernickclungsbad das dem älteren duktionsmiltel enthalten. Solche Bäder sind ebenfalls Vorschlag entsprechende. Hypophosphitioncn, Nikbcreits bekannt (S. 19 bis 23 des Buches »Stromlos kelionen, Citronensäure, Natriumsuccinat und Amerzeugte Metallüberzüge, plattieren von gedruckten moniak enthaltende Bad. Nach etwa 10 Minuten hat Schaltungen« von K. Müller — H. Benninghof f sich aus diesem Bad, das vorzugsweise auf etwa 75 Γ — K.Schneider, Eugen G. Lcuze Verlag, Saul- 45 gehalten wird, ein dichter Nickclniederschlag auf den gau, 1964). hierfür vorgesehenen, lackfreien Stellen der Wider-Die aus den Hypophosphitioncn enthaltenden BU- standskörper gebildet. Die Lackoberfläche, die von dem wie auch aus den Boranzan bzw. Boranat ent- katalytisch wirkenden Melallkcimen frei ist. erhält haltenden Bädern abgeschiedenen Nickekchichten keinen Mctallniederschlag.

weisen eine so gute Haftfestigkeit auf den Wider 5«* An die Vernickelung kann sich zur Verbesserung

Standsschichten (z. B. aus Metalloxid), insbesondere der Anlaufbeständigkeit und der Lötbarkeit der ab-

Kohlcschichten, auf, daß die Zugfestigkeiten der geschiedenen Nickelschicht noch eine galvanische

Lötstellen um den Faktor 1,5 bis 2,5 größer sind. Verzinnung anschließen. Hierfür können ebenfalls

als sie in den entsprechenden Prüfvorschriften ge- beliebige Bäder verwendet werden. Bei einer Slrom-

fordcrt werden. Die Nickclschichien sind fest auf der 55 stärke von fi A (Stromdichte etwa 2 A/dm²) werden

Widerstandsschicht verankert und sehr dicht, so daß in 10 Minuten etwa 2 bis 3 pm dicke Zinnschichten

sie schönen Metallglanz zeigen. Sie lassen sich ausge- auf der Nickclsciiichi abgeschieden.

Claims (3)

1. ι ²

   mi»en Atmosphäre des Metal !carbonj Is zu behandeln

   Patentansprüche- als'auch nach der partiellen Erhitzung in flüssiges

   ^P _oder gelöstes Metallcarbonyl zu tauchen (deutsche

   I.Verfahren zum Anbrinaen von löuähigen Auslegesci.rift 1 205 177). _c„,_rfnhr._n · ,

   Kontaktmetallschichten an d"en Kontaktierung*- 5 Diese bekannten Meta hs.erungsverfah en s.nd an

   enden von Schichtwiderständen unter Einsatz sich sehr vorteilhaft. S.e fuhren zu gut Io baren. c,n-

   eines galvanischen Verfahrens, dadurch _Be- wandfrei haftenden Kontaktmetallsch.ehten mn an

   kennzeichnet, daß zunächst die nicht "mit den gewünschten Bereichen. Wegen der extremen

   dem Kontaktn.etall zu beschichtenden Ober- Giftigkeit der Carbonyle sind jedoch außerorduih.ehe

   nächenteile der Widerstandselemente mit Lack io Sicherheitsvorkehrungen zum Schütze des bcd.e-

   abgedeckt werden, daß danach zur Aktivierung nungspersonals erforderlich Be. Anlagen gröberer

   der Kontaktierunesenden die Widerstand*.^- Kapazität werden hierdurch praktisch sehr no he

   mente kathodisch" in einem Elektrolyten, der Kosten verursacht. Ferner müssen oei diesen \ ei it.h-

   Ionen wenigstens eines die chemische Abschei- ren in Kauf genommen werden: Marke tliermi-...-,ie

   dung des Kontaktmetalls katalysierenden Metalls 15 Beanspruchung der Widerstände, geringe zul.-Mge

   einhält, bekeimt werden und daii dann das Kon- Toleranzen in den Korperabmessungen,

   taktmetall stromlos aus einer wäßrigen Lösung, Als ein Verfahren, das die Geianren der M,·\,ιύ-

   die ein Reduktionsmittel und Ionen des Kon- abscheidung aus metallorganischen \ erhindu^en

   taktmetalls enthält, abgeschieden wird. vermeidet, bietet sich das Abscheiden der K01 ,-;!-
2. 2. Verfahren nach Anspruch I. dadurch ge- 20 metallschichten aus wäßrigen Losungen an. die K·-.η kennzeichnet, daß Nickel als Kontaklmetaii ver- des entsprechenden Metalls sowie ein Reduk.· ■:-- wendet und aus Bädern abgeschieden wird, die mittel enthalten. Solche Metalhsierungsbader ^rJ Nickelionen und Hypophos~phitionen enthalten. zum vollständigen Überziehen von Korpern aus :.;.--
3. 3. Verfahren nach Anspruch!, dadurch ge- tailen oder aus Nichtmetallen, z. B. Kunststoffen. ■ .-kennzeichnet, daß Nickel als Kontaktmetall ver- 25 reits bekannt. (USA.-Patentschrift 2 942 990). l<■.-.-. wendet und aus Bädern abgeschieden wird, die bei ist es auch bekannt, daß manche OberflaV·.·. i. Borazan oder Boranat als Reduktionsmittel ent- insbesondere solche aus Nichtmetallen wie Kunst-. :, halten. Keramik. Glas oder dergleichen, zuvor mit