DE1665879B2 - Verfahren zum anbringen von loetfaehigen kontaktmetallschichten an den kontaktierungsenden von schichtwiderstaenden - Google Patents

Description

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 Widerstandselezum Anbringen von lötfähigen Kontaktmetallschich- ment aufgebracht werden müßten, führen nicht zu ten an den Kontaktierungsenden von Schichtwider- einer randscharfen Begrenzung der Metallabscheiständen 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 Metall frei, metallschichten durch thermische Zersetzung von die Mctallabscheidung setzt aber auf der Lackschicht Metallverbindungen, wie z. B. Metallcarbonylen, ins- ein. Auf der Lackschicht stören jedoch Metallabscheibesondere von Nickeltetracarbonyl, herzustellen. Die 60 düngen genauso wie direkt auf der Widerstands-Abscheidung des Kontaktmetalls kann hierbei leicht schicht, denn die Lackschicht verbleibt im allgerneiauf die gewünschten Bereiche der Oberfläche des nen als Schutzschicht auf der Widerstandsschicht. Widerstandskörpers beschränkt werden, indem nur Metallablagerungen auf der Lackschutzschicht verdiese Bereiche, auf die die Abscheidung erfolgen soll, Ursachen infolge der Möglichkeit von Nebenschlüssen auf oder über die Zersetzungstemperatur des betref- 65 eine erhebliche Verschlechterung des elektrischen fenden Metallcarbonyls erhitzt werden. Hierbei ist Verhaltens der Widerstände, und zwar bereits dann, es sowohl bekannt, die Widerstandskörper nach par- wenn nur Spuren des Metalls auf dem Lack vorhantieller Abdeckung durch Schablonen in einer gasför- den sind.

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Es ist auch bereits bekannt, eine lötfähige Kontakt- Teil der Widerstandselemente hergestellt ist, erfolgt

metallschicht auf galvanischem Wege auf die Kontak- auf diese Teile eine Metallkeimabscheidung. Die

tierungsenden von elektrischen Schichtwiderständen Lackabdeckung bleibt hierbei naturgemäß von der

aufzubringen (deutsche Auslegeschrift 1134 868). Metallkeimabscheidung frei.

Beim Arbeiten nach diesem Verfahren wurde jedoch 5 Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen

festgestellt, daß dieses Verfahren sich praktisch nur Verfahrens liegt neben den übrigen Vorteilen darin,

bei sehr niederohmigen Widerständen anwenden läßt, daß zur Aktivierung der mit der Kontaktmetallschicht

beispielsweise bei elektrischen Widerständen mit zu versehenden Teile der Widerstandselemente nicht

einem Flächenwiderstand von 4 Ohm. Edelmetalle wie z. B. Palladium oder Rhodium ver-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver- io wendet werden, sondern daß bevorzugt Metalle wie fahren zum Anbringen von lötfähigen Kontaktmetall- Nickel als Vorbekeimung dienen können. Ganz beschichten an elektrischen Schichtwiderständen anzu- sonders bevorzugt sind, wie an sich bekannt (am geben, das insbesondere für hohe Flächeuwiderstände 19. 2. 1953 ausgelegte Unterlagen der deutschen Paaufweisende Widerstandsschichtfcn geeignet ist und tentanmeldung S 16 172 VI a/48), Nickelkeime zur das nicht mit hochgiftigen chemischen Verbindungen 15 Aktivierung, und zwar nicht nur, weil galvanische arbeitet. Es soll ein Weg gefunden werden, der die Nickelbäder in reicher Auswahl zur Verfügung ste-Anwendung chemischer Metallabscheidungsverfahren hen, sondern auch weil Nickel im allgemeinen auch aus Lösungen für die randscharfe Abscheidung von als Kontaktmetall auf die Widerstandselemente auflötfähigen Kontaktmetallschichten an den Kontak- gebracht wird.

tierungsenden von Schichtwiderständen ermöglicht. 20 Im Aktivierungsbad wird im allgemeinen keine zu-

Das Metall soll nur an den hierfür vorgesehenen Be- sammenhängende Schicht des katalytisch für die spä-

reichen der Widerstandselemente abgeschieden wer- tere Kontaktmetallabscheidung wirkenden Metalls

den. Hierbei soll keine aufwendige Einzelbehandlung auf die lackfreien Teile des Widerstandselements ab-

der Widerstandselemente erforderlich sein. geschieden, sondern es genügen bereits einzelne dieser

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zunächst 115 Keime. Die wenigen katalytisch wirkenden Keime

die nicht mit dem Kontaktmetall zu beschichtenden reichen für eine spätere gleichmäßige Metallisierung

Oberflächenteile der Widerstandselemente mit Lack dieser Teile aus.

abgedeckt werden, daß danach zur Aktivierung der Während die üblichen Metallisierungsverfahren zu-Kontaktierungsenden die Widerstandselemente ka- nächst eine chemische und dann eine galvanische Methodisch in einem Elektrolyten, der Ionen wenigstens 30 tallabscheidung vorschlagen, ist gemäß der Erfindung eines die chemische Abscheidung des Kontaktmetalls vorgesehen, daß die Aktivierung und Bekeimung der katalysierenden Metalls enthält, bekeimt werden und entsprechenden Stellen der Widerstandselemente auf daß dann das Kontaktmetall stromlos aus einer wäß- galvanischem Wege vorgenommen wird, daß aber rigen Lösung, die ein Reduktionsmittel und Ionen die eigentliche Kontaktmetallabscheidung auf chedes Kontaktmittels enthält, abgeschieden wird. 35 mischem Wege erfolgt. Hierbei tritt eine Begrenzung

Gemäß der Erfindung ist es mit einfachen Maß- auf niederohmige Widerstände nicht auf.
nahmen möglich, die Kontaktmetallschicht, die vor- Als Elektrolyt für die Aktivierung der mit der zugsweise aus Nickel besteht, randscharf nur an den Kontaktmetallschicht zu versehenen Teile der Widerhierfür vorgesehenen Bereichen der Widerstandskör- Standselemente können beliebige, handelsübliche, per zur Abscheidung zu bringen. Die Lackschicht 40 elektrolytische Metallabscheidungsbäder verwendet wird bei der galvanischen Behandlung der Wider- werden. Die Keimabscheidebedingungen werden in Standselemente in der Katalysierungslösung nicht mit Abhängigkeit von dem jeweiligen Bad und dem Fladen Metallkeimen versehen, d. h. nicht aktiviert; bei chenwiderstandswert der Widerstandskörper eingeder späteren Behandlung der Widerstandskörper in stellt. Hochohmige Widerstände, z. B. mit einem der Metallisierungslösung findet daher auf der Lack- 45 Flächenwiderstandswert von etwa 400 Ohm, werden schicht keine Metallabscheidung statt. Das Aufbrin- zweckmäßigerweise etwa 15 Minuten lang bei einer gen der Lackschichten bedeutet keinen zusätzlichen Stromdichte etwa 3 A/dm² behandelt. Hierbei erArbeitsaufwand, da diese Lackschichten gleich als hält man eine genügende Anzahl Nickelkeime auf der Schutzschicht auf der Widerstandsschicht verbleiben. Widerstandsschicht, jedoch ist noch keine sichtbare

Die Behandlung der an den bestimmten Bereichen 50 Nickelabscheidung an diesen Teilen erfolgt. Die Lack-

mit der Lackschicht versehenen Widerstandselemen- flächen bleiben von Metallkeimen frei. Bei nieder-

te in dem Elektrolyten, der die Ionen des katalytisch ohmigeren Flächenwiderstandswerten genügen be-

für die spätere Metallabscheidung wirkenden Metalls reits wesentlich geringere Stromdichten, beispielsweise

enthält, wird beispielsweise derart ausgeführt, daß nur ein Zehntel der für hochohmige Widerstände an-

die Widerstandselemente in ein Galvanisierungssieb, 55 gegebenen Werte.

welches im Elektrolyten hin- und herbewegt wird, Nach der Aktivierung werden die Widerstandsele-

oder vorzugsweise in eine sich drehende Galvanisie- mente auf chemischem Wege mit der Kontaktmetall-

rungstrommel als Schüttgut eingebracht werden. Das schicht versehen und hierfür beispielsweise in bekann-

Galvanisierungssieb bzw. die Galvanisiertrommel wird ten Metallisierungs-, insbesondere in bekannten Ver-

in den Elektrolyten eingehängt, als Kathode geschal- 60 nickelungsbädern chemisch behandelt. Beispielsweise

tet und in Bewegung gesetzt. Die Stromzuführung können zur Vernickelung die bekannten, Hypo-

vom Galvanisierungsbehälter zu den Widerstands- phosphitionen und Nickelionen enthaltenden Bäder

elementen erfolgt über kleine metallische Gegen- verwendet werden. Bei Einsatz von Bädern mit einem

stände, beispielsweise über Stahlkugeln, die zusam- pH-Wert größer als 7 wird eine besonders gute Hafmen mit den Widerstandskörpern in das Galvani- 65 tung der Nickelschicht auf Kohleoberflächen erzielt,

sierungsgefäß eingebracht werden. Immer, wenn über Ein besonders vorteilhaftes Vernickelungsbad, das

die Metallgegenstände der Kontakt zwischen dem einem älteren, nicht vorveröffentlichten Vorschlag

Galvanisierungsbehältei and dem nicht abgedeckten entspricht, besteht beispielsweise aus etwa

0,09 Mol NiSO₄ · 6 Η,Ο (oder NiCl, · 6 Η,Ο), *«~^hnet. ^b/^ote£ ^{so daß di},^e ^^SC^^U,^ß°^rgan?. ^der

Λ, ^_n, xiow T»r» h r\ Widerstände z. B. mit normalem Weichlot an diesen

0,18 Mol C₆H₈O₇ -aO^Citroneasaure), Nickelsduchten befestigt werden können.

O 06 Mol Na₂C₄H₆O: · 6 H.O (Natriumsuccinat) und . Im Agenden wird zur Erläuterung der Erfindung

15MoI Ammoniak ^; ί ein bevorzugtes Ausfuhrungsbeispiel naher be-

' schrieben.

in 11 Badlösung. Die Nickelabscheidung wird aus In eine Galvanisiertrommel von etwa 1 1 Inhalt diesem Bad zweckmäßigerweise bei höherer Tempera- werden etwa 700 bis 800 Stahlkugeln, vorzugsweise tür, vorzugsweise bei etwa 75° C, vorgenommen. 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 Kohleoberfiäche nicht Standskörper eingebracht. Die Widerstandselemente immer ausgeschlossen werden. Schonender für Kohle- sind an den nicht für die Kontaktierung vorgeschicht und Lackabdeckung ist deshalb eine Ver- sehenen Bereichen mit eingebranntem Lack abgenickelung im neutralen oder schwach sauren Bad deckt. Eine Vorreinigung der Widerstandselemente (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 Trichloräthylen od. dgl. zweckmäßig.

Die Galvanisiertrommel wird in ein galvanisches Me-

0,12 Mol NiSO · 6 H₂O, tallisierungsbad, vorzugsweise Vernickelungsbad, ein-

0J2Mol CH₃COONa (Natriumacetat), gesetzt und mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit

0,24 Mol H BO , ^{20 von} °>5 bis 1 Umdr./Sek. im Bad bewegt. Die Anoden

o'l9 Mol NaH PO -H₀O können aus Nickel von mindestens 3 dm² Oberfläche

²²² bestehen. Die Galvanisiertrommel wird an den nega-

in 1 1 Badlösung. Der pH-Wert wird bei diesem Bad tiven Pol einer Spannungsquelle gelegt. Die Widermit verdünnter Schwefelsäure verzugsweise auf etwa stände — im Beispielsfalle handelt es sich um Kohle-5 eingestellt. Die Vernickelung erfolgt zweckmäßiger- as schichtwiderstände mit einem Flächenwiderstand von weise bei etwa 60° C. Auch die Metallisierung aus 400 Ohm — werden etwa 15 Minuten lang bei einer neutralen bzw. sauren Bädern führt zu gut haftenden Stromstärke von etwa 1OA (Stromdichte etwa Metallschichten auf der Kohleschicht. 3 A/dm²) behandelt. Hierbei werden an den lack-Die Widerstandselemente werden beispielsweise freien Teilen Metallkeime abgeschieden. Nach der etwa 5 bis 15 Minuten in die Vernickelungsbäder ge- 30 Entnahme aus dem Bad werden die Widerstandseletaucht. Hierbei wird ein dichter gleichmäßiger Nickel- mente, von den Füllkörpern getrennt, kurz in Wasser niederschlag auf den mit den katalytisch wirkenden gespült und in einem beliebigen Metallisierungsbad, Metallkeimen versehenen Flächen des Widerstands- das ein Reduktionsmittel und Ionen des entsprechenelements erz^;elt, und zwar nur auf diesen Flächen. den Kontaktmetalls enthält, chemisch metallisiert. Die Lackschicht bleibt von der Nickelschicht auf 35 Hierbei wird ebenfalls die ganze Anzahl der Widerjeden Fall frei. Standselemente als Schüttgut in das Metallisierungs-An Stelle der beschriebenen Bäder können selbst- bad getaucht, beispielsweise in dem Galvanisierbeverständlich auch andere Bäder eingesetzt werden. hälter, der zur Erzielung einer gleichmäßigen Be-Sehr vorteilhaft sind beispielsweise auch solche Ver- schichtung im Bad bewegt werden kann. Beispielsnickelungsbäder, die Borazan oder Boranat als Re- 40 weise dient als Vernickelungsbad das dem älteren duktionsmittel enthalten. Solche Bäder sind ebenfalls Vorschlag entsprechende, Hypophosphitionen, Nikbereits 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° C — K.Schneider, Eugen G. Leuze Verlag, Saul- 45 gehalten wird, ein dichter Nickelniederschlag auf den gau, 1964). hierfür vorgesehenen, lackfreien Stellen der Wider-Die aus den Hypophosphitionen enthaltenden Bä- Standskörper gebildet. Die Lackoberfläche, die von dem wie auch aus den Boranzan bzw. Boranat ent- katalytisch wirkenden Metallkeimen frei ist, erhält haltenden Bädern abgeschiedenen Nickelschichten keinen Metallniederschlag.

weisen eine so gute Haftfestigkeit auf den Wider- 50 An die Vernickelung kann sich zur Verbesserung Standsschichten (z. B. aus Metalloxid), insbesondere der Anlaufbeständigkeit und der Lötbarkeit der ab-Kohleschichten, 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 Stromfordert werden. Die Nickelschichten sind fest auf der 55 stärke von 6 A (Stromdichte etwa 2 A/dm²) werden Widerstandsschicht verankert und sehr dicht, so daß in 10 Minuten etwa 2 bis 3 um dicke Zinnschichten sie schönen Metallglanz zeigen. Sie lassen sich ausge- auf der Nickelschicht abgeschieden.

Claims (7)

migen Atmosphäre des Metallcarbonyls zu behandeln Patentansprüche: als auch nach der partiellen Erhitzung in flüssiges oder gelöstes Metallcarbonyl zu tauchen (deutsche

1. Verfahren zum Anbringen von lötfähigen Auslegeschrift 1 205 177).

Kontaktmetallschichten an den Kontaktierungs- 5 Diese bekannten Metallisierungsverfahren sind an enden von Schichtwiderständen unter Einsatz sich sehr vorteilhaft. Sie führen zu gut lötbaren, eineines galvanischen Verfahrens, dadurch ge- wandfrei haftenden Kontaktmetallschichten nur an kennzeichnet, daß zunächst die nicht mit den gewünschten Bereichen. Wegen der extremen dem Kontaktmetall zu beschichtenden Ober- Giftigkeit der Carbonyle sind jedoch außerordentliche flächenteile der Widerstandselemente mit Lack io Sicherheitsvorkehrungen zum Schütze des Bedieabgedeckt werden, daß danach zur Aktivierung nungspersonals erforderlich. Bei Anlagen größerer der Kontaktierungsenden die Widerstandsele- Kapazität werden hierdurch praktisch sehr hohe mente kathodisch in einem Elektrolyten, der Kosten verursacht. Ferner müssen bei diesen Verfah-Ionen wenigstens eines die chemische Abschei- ren in Kauf genommen werden: Starke thermische dung des Kontaktmetalls katalysierenden Metalls 15 Beanspruchung der Widerstände, geringe zulässige enthält, bekeimt werden und daß dann das Kon- Toleranzen in den Körperabmessungen, taktmetall stromlos aus einer wäßrigen Lösung, Als ein Verfahren, das die Gefahren der Metall-

die ein Reduktionsmittel und Ionen des Kon- abscheidung aus metallorganischen Verbindungen taktmetalls enthält, abgeschieden wird. vermeidet, bietet sich das Abscheiden der Kontakt-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 20 metallschichten aus wäßrigen Lösungen an, die Ionen kennzeichnet, daß Nickel als Kontaktmetall ver- des entsprechenden Metalls sowie ein Reduktionswendet und aus Bädern abgeschieden wird, die mittel enthalten. Solche Metallisierungsbäder sind Nickelionen und Hypophosphitionen enthalten. zum vollständigen Überziehen von Körpern aus Me-

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- tallen oder aus Nichtmetallen, z. B. Kunststoffen, bekennzeichnet, daß Nickel als Kontaktmetall ver- 25 reits bekannt. (USA.-Patentschrift 2 942 990). Hierwendet und aus Bädern abgeschieden wird, die bei ist es auch bekannt, daß manche Oberflächen, Borazan oder Boranat als Reduktionsmittel ent- insbesondere solche aus Nichtmetallen wie Kunststoff, halten. Keramik, Glas oder dergleichen, zuvor mit Akti-

4. Verfahren nach wenigstens einem der An- vierungsbädern behandelt werden müssen. Eine gesprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 30 bräuchliche Methode zum Aktivieren der Oberflächen Nickel als katalysierendes Metall verwendet wird. besteht z. B. in der Behandlung mit verdünnter

5. Verfahren nach wenigstens einem der An- Zinn(II)-chlorid-Lösung und verdünnter Palladiumsprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die chloridlösung. Hierbei werden an der Oberfläche chemisch abgeschiedene Metallschicht galvanisch feinverteilte Palladiumkeime abgeschieden, die die verzinnt wird. 35 nachfolgende Abscheidung des Metalls aus den Me-

6. Verfahren nach wenigstens einem der An- tallisierungsbädern katalytisch einleiten (S. 19 bis 23 spräche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die des Buchs »Stromlos erzeugte Metallüberzüge, plat-Widerstandselemente zur Aktivierung, Kontakt- tieren von gedruckten Schaltungen«, von K. Müller metall abscheidung und galvanischen Verzinnung — H. Benninghoff — K. Schneider, Eugen G. der Kontaktmetallschicht als Schüttgut in die ent- 40 Leuze Verlag, Saulgau, 1964).

sprechenden Bäder geworfen werden. Bei der Anwendung dieser Metallisierungsverfahren

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch zur Anbringung von Kontaktmetallschichten an den gekennzeichnet, daß zur Aktivierung der Kon- Kontaktierungsenden von Schichtwiderständen tritt 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