DE19615242A1 - Coating plastic surface, especially of electronics housing - Google Patents

Coating plastic surface, especially of electronics housing

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    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/54—Electroplating of non-metallic surfaces
    • C25D5/56—Electroplating of non-metallic surfaces of plastics

Abstract

In a process for producing a layer system on a plastic surface, the layer system includes a gas diffusion-tight, x-ray amorphous layer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schichtsystemen auf Kunststoffoberflächen nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for producing Layer systems on plastic surfaces according to the Oberbe handle of claim 1.

Kunststoffteile aus den unterschiedlichsten Polymerwerk­ stoffen werden je nach Anwendungsfall aufgrund überzeu­ gender technologischer und ökonomischer Vorteile gegenüber entsprechenden Metallausführungen bevorzugt. Ein breites Anwendungsfeld für Polymerwerkstoffe stellen insbesondere Kunststoffgehäuse für elektronische Komponenten dar. Plastic parts from a wide variety of polymer plants Depending on the application, fabrics are convincing technological and economic advantages corresponding metal versions preferred. A wide Field of application for polymer materials in particular Plastic housing for electronic components.  

Auch durch den Einsatz modernster maßgeschneiderter Poly­ mercompoundwerkstoffe können in der Regel nicht alle für eine optimale Funktion erforderlichen technologischen Ei­ genschaften erzielt werden. In den weitaus meisten Fällen sind weitere Verfahren zur Verbesserung oder zur Erfüllung zusätzlicher Funktionen der Gehäuse anzuwenden. Ein be­ kanntes Beispiel dafür ist die Gewährleistung von elektro­ magnetischer Verträglichkeit (EMV) durch die Beschichtung der Gehäuse mit einem gegen Störstrahlung schirmenden Ma­ terial sowie der hermetisch dichte Gehäuseverschluß.Also through the use of the latest tailor-made poly mercompound materials can usually not all for technological egg required optimal function properties can be achieved. In most cases are other methods of improvement or fulfillment additional functions of the housing. A be A known example of this is the guarantee of electro magnetic compatibility (EMC) due to the coating the housing with a dimension shielding against interference radiation material as well as the hermetically sealed housing closure.

Gemäß dem Stand der Technik werden für die elektromagneti­ sche Schirmung von Kunststoffgehäusen verschiedene Verfah­ ren wie z. B. das Beschichten mit leitfähigen Lacken, das Flammspritzen, das Vakuumbedampfen, das Sputtern oder das Galvanisieren angewendet.According to the prior art for the electromagnetic shielding of plastic housings various procedures ren such as B. coating with conductive paints, the Flame spraying, vacuum evaporation, sputtering or that Electroplating applied.

Die gleichzeitige Erfüllung weiterer wichtiger Anforderun­ gen wie beispielsweise thermische und mechanische Belast­ barkeit bei Füge- und Kontaktierungsverfahren oder Gasdif­ fusionsdichtheit und Korrosionsbeständigkeit ist durch die nach den genannten Verfahren erzeugten Schichten noch nicht einwandfrei möglich. Insbesondere sind Wärmeformbe­ ständigkeit/Lötbarkeit sowie die Diffusionsdichtheit der beschichteten Gehäuse noch völlig unbefriedigend.The simultaneous fulfillment of other important requirements conditions such as thermal and mechanical stress availability in joining and contacting processes or gas diff fusion tightness and corrosion resistance is due to the layers produced by the above-mentioned processes not perfectly possible. In particular, thermoforming durability / solderability and the diffusion tightness of the coated housing still completely unsatisfactory.

Zur Gewährleistung hermetisch dichter Gehäuse werden diese üblicherweise einer abschließenden Dichtheitsprüfung nach einem Helium-Feinlecktest (MIL STD 883D Method 1014.9) un­ terzogen. Eine Grundvoraussetzung für die Anwendbarkeit dieses Testverfahrens ist eine ausreichend geringe Helium­ adsorption und -absorption an den Gehäusematerial- bzw. Schichtoberflächen und gleichermaßen eine hinreichend ra­ sche Desorption des Heliums von den Oberflächen.These are used to ensure hermetically sealed housings usually after a final leak test a helium fine leak test (MIL STD 883D Method 1014.9) and educated. A basic requirement for applicability this test procedure is a sufficiently low helium adsorption and absorption on the housing material or  Layer surfaces and equally a sufficiently ra desorption of helium from the surfaces.

Selbst bei der Verwendung von sehr feinkörnigen sowie auch von hochglänzenden und bis zu 50 µm dicken galvanisch abge­ schiedenen Schichten aus beispielsweise Kupfer, Nickel oder Zinn wird auf Kunststoffproben bei einer Heliumexpo­ sition von 2 Stunden/2 bar bei der anschließenden Massen­ spektrometrie die aufgenommene Heliummenge nur sehr all­ mählich über einen viel zu langen Zeitraum abgegeben. Sie liegt damit über der höchstzulässigen Leckrate, so daß es dann praktisch unmöglich ist, ein Gehäuseleck zu detektie­ ren.Even when using very fine grain as well from high-gloss and up to 50 µm thick galvanically different layers of, for example, copper, nickel or tin is on plastic samples at a helium expo sition of 2 hours / 2 bar for the subsequent masses spectrometry the amount of helium absorbed only very all gradually released over a much too long period. she is therefore above the maximum permissible leakage rate, so that it then it is practically impossible to detect a housing leak ren.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfah­ ren anzugeben, das es gestattet, Schichtsysteme abzuschei­ den, die neben anderen wichtigen Funktionen zusätzlich auch die Dichtheitsprüfungen der Gehäuse nach dem Helium- Lecktest ermöglichen.The object of the present invention is a method to specify that allows layer systems to be deposited the, in addition to other important functions also the tightness tests of the housing after the helium Enable leak test.

Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Pa­ tentanspruchs 1 dargestellte Verfahrensweise gelöst. Wei­ tere Ausgestaltungsmöglichkeiten sind in den Unteransprü­ chen ausgeführt.The task is carried out by the in the characterizing part of Pa Procedure described 1 solved. Wei Further design options are in the subclaims Chen executed.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch eine gasdiffusi­ onsdichte, röntgenamorphe Schicht, die als Grund-, Zwi­ schen- oder Schlußbeschichtung aufgebracht wird, eine ge­ ringe Heliumadsorption und -absorption an der Gehäusemate­ rial- bzw. der Schichtoberfläche und gleichzeitig eine ra­ sche Desorption des Heliums von den Oberflächen erzielt wird. The invention has the advantage that by a gas diffuser ons density, X-ray amorphous layer, which as Grund-, Zwi is applied or final coating, a ge rings helium adsorption and absorption on the housing mate rial- or the layer surface and at the same time a ra desorption of helium from the surfaces becomes.  

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen beschrieben.The invention is described below with reference to exemplary embodiments play described.

Beispiel 1example 1

Nach dem Spritzgußverfahren aus dem Polymerwerkstoff "Po­ lyethersulfon" hergestellte Gehäusedeckel werden mit Chromschwefelsäure aus 300 g Chrom(VI)-oxid und 200 ml konzentrierter Schwefelsäure pro Liter für 10 min bei 80°C vorbehandelt. Nach intensiver Wasserspülung und Entgiftung in einer wäßrigen Lösung von 20 g/l Eisen(II)-sulfat wer­ den die Teile mit Ultraschallunterstützung gespült und mit Preßluft trocken geblasen. Nach einer katalytischen Bekei­ mung der Oberflächen gemäß dem bekannten Zinn/Palladium- Verfahren wird eine chemische Verkupferung mit ca. 6 µm Dicke und eine galvanische Vernickelung mit ca. 2 µm Nickel aus handelsüblichen Bädern durchgeführt. Ein Teil der Ge­ häusedeckel wird anstatt mit reinem Nickel mit ca. 1 µm Nickelbor durch autokatalytische Abscheidung aus einem handelsüblichen chemischen Nickelbad beschichtet. Nach in­ tensiver Spülung und Trocknung bei Raumtemperatur werden die Gehäusedeckel einer Temperung von 3 Stunden Dauer bei 150°C unterzogen. Bei einem anschließenden He-Lecktest an den offenen Gehäusedeckeln werden die in der Graphik in Fig. 1 dargestellten He-Leckraten gemessen.Housing covers produced by the injection molding process from the polymer material “polyether sulfone” are pretreated with chromic sulfuric acid from 300 g of chromium (VI) oxide and 200 ml of concentrated sulfuric acid per liter for 10 min at 80 ° C. After intensive water rinsing and detoxification in an aqueous solution of 20 g / l iron (II) sulfate, who rinsed the parts with ultrasound support and blown dry with compressed air. After a catalytic coating of the surfaces according to the known tin / palladium process, chemical copper plating with a thickness of approx. 6 μm and galvanic nickel plating with approx. 2 μm nickel from commercially available baths are carried out. Part of the housing cover is coated with approx. 1 µm nickel boron instead of with pure nickel by autocatalytic deposition from a commercially available chemical nickel bath. After intensive rinsing and drying at room temperature, the housing covers are subjected to an annealing for 3 hours at 150 ° C. In a subsequent He leak test on the open housing covers, the He leak rates shown in the graph in FIG. 1 are measured.

Beispiel 2Example 2

Probeplatten aus "Polyetherimid" werden in der im Beispiel 1 erwähnten Weise vorbehandelt und mit Ultraschallunter­ stützung intensiv gespült. Nach dem Abblasen mit Preßluft werden die Proben 2 Stunden lang bei 80°C in einem Umluft­ trockenschrank getempert. Nach der wie in Beispiel 1 durchgeführten Bekeimung mit Palladium wird aus einem au­ tokatalytisch arbeitenden alkalischen Nickel-Hypophosphit­ elektrolyten bei Raumtemperatur eine 1,5 µm dicke amorphe Nickelphosphorschicht mit einem Gehalt von 15 Gewichts-% Phosphor abgeschieden. Die Probe wird elektrisch kontak­ tiert und aus einem handelsüblichen schwefelsauren Kupfer­ bad elektrolytisch um 10 µm verstärkt. Nach einer Temperbe­ handlung von 5 Stunden Dauer bei 150°C wird der in der Graphik in Fig. 1 gezeigt He-Druckverlauf beobachtet.Sample plates made of "polyetherimide" are pretreated in the manner mentioned in Example 1 and rinsed intensively with ultrasound support. After blowing off with compressed air, the samples are heat-dried in a circulating air oven at 80 ° C. for 2 hours. After the nucleation with palladium, as carried out in Example 1, a 1.5 μm thick amorphous nickel phosphorus layer with a content of 15% by weight of phosphorus is deposited from an alkaline nickel hypophosphite electrolyte working at room temperature. The sample is electrically contacted and electrolytically reinforced by 10 µm from a commercially available sulfuric copper bath. After tempering for 5 hours at 150 ° C., the He pressure curve shown in the graph in FIG. 1 is observed.

Beispiel 3Example 3

Spritzgegossene Gehäuseteile aus einem Flüssigkristallpo­ lymerwerkstoff werden in einer Kalilauge mit 400 g/l KOH vorbehandelt und intensiv gespült. Gemäß der in Beispiel 1 beschriebenen Weise werden die Teile katalytisch bekeimt. Eine chemische Grundmetallisierung erfolgt aus einem han­ delsüblichen autokatalytisch arbeitenden Kupfer-Formalde­ hydbad in einer Schichtdicke von ca. 6 µm. Als zweite Schicht wird gemäß Beispiel 2 eine amorphe Nickelphosphor­ schicht abgeschieden. Abschließend wird galvanisch mit Kupfer um ca. 20 µm verstärkt und wie in Beispiel 1 verfah­ ren.Injection molded housing parts from a liquid crystal po Lymer material are in a potassium hydroxide solution with 400 g / l KOH pretreated and rinsed intensively. According to the example 1 described way the parts are catalytically germinated. A basic chemical metallization is done from a han the usual autocatalytic copper formaldehyde hydbad in a layer thickness of approx. 6 µm. Second According to Example 2, the layer becomes an amorphous nickel phosphor layer deposited. Finally, galvanically with Copper reinforced by about 20 microns and proceeded as in Example 1 ren.

Beispiel 4Example 4

Es wird wie in Beispiel 3 verfahren, mit dem Unterschied, daß anstelle von Nickelphosphor eine 2 µm dicke amorphe Co­ baltphosphorschicht abgeschieden wird und abschließend eine galvanische Verstärkung mit 10 µm Zinn erfolgt.The procedure is as in Example 3, with the difference that that instead of nickel phosphorus a 2 µm thick amorphous Co baltphosphor layer is deposited and finally galvanic reinforcement with 10 µm tin.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung von Schichtsystemen auf Kunststoffoberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Be­ schichtungen aus einem Schichtsystem aufgebaut werden, das mindestens eine gasdiffusionsdichte, röntgenamorphe Schicht enthält.1. A process for the production of layer systems on plastic surfaces, characterized in that the coatings are constructed from a layer system which contains at least one gas diffusion-tight, X-ray amorphous layer. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht nach einem elektrochemischen Verfahren hergestellt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the amorphous layer by an electrochemical process will be produced. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht nach einem chemisch-stromlosen Verfah­ ren durch autokatalytische Abscheidung hergestellt wird. 3. The method according to claim 1, characterized in that the amorphous layer after a chemical currentless process ren is produced by autocatalytic deposition.   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht durch ein Schnellabschreckverfahren aus dem schmelzflüssigen oder gasförmigen Zustand herge­ stellt wird.4. The method according to claim 1, characterized in that the amorphous layer by a rapid quenching process from the molten or gaseous state is posed. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht als Grund-, Zwischen- oder Schlußbeschichtung in einem Schichtsystem ausgebildet wird.5. The method according to any one of the preceding claims characterized in that the amorphous layer as the base, Intermediate or final coating in a layer system is trained. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht aus einer Metallverbindung etwa einem Oxid, Nitrid, Carbid, Sulfid, Borid oder Phosphid aufgebaut wird.6. The method according to any one of the preceding claims, since characterized in that the amorphous layer consists of a Metal compound such as an oxide, nitride, carbide, sulfide, Boride or phosphide is built up. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die amorphe Schicht aus einem Metall oder einer Legierung aus beispielsweise Ni, Co, Fe, W oder Cr aufgebaut wird.7. The method according to claims 1 to 5, characterized records that the amorphous layer of a metal or an alloy of, for example, Ni, Co, Fe, W or Cr is built up. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die amorphe Schicht aus einem metalli­ schen Glas auf der Basis von NiFeMo, NiP, CoP, NiCuP, Fe NiP, NiB, NiWP oder NiCrP aufgebaut wird.8. The method according to claims 1 to 5, characterized ge indicates that the amorphous layer made of a metallic glass based on NiFeMo, NiP, CoP, NiCuP, Fe NiP, NiB, NiWP or NiCrP is built up. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht in einer Dicke von 0,1 µm bis 100 µm, vorzugsweise 1,0 µm bis 10 µm, abgeschieden wird.9. The method according to any one of the preceding claims, since characterized in that the amorphous layer in a Thickness of 0.1 µm to 100 µm, preferably 1.0 µm to 10 µm, is deposited. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht mittels eines gegebenenfalls anderen Herstellungsverfahrens mit einer elektrisch sehr gut leitenden Metallschicht ver­ stärkt wird.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the amorphous layer by means of  any other manufacturing process an electrically highly conductive metal layer ver is strengthened. 11. Verwendung eines Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung auf Kunststoffgehäusen für die Elektronik und Sensorik eingesetzt wird.11. Use of a method according to the preceding Claims, characterized in that the coating on plastic housings for electronics and sensors is used.
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