DE2807039A1

DE2807039A1 - Verfahren zur vorbehandlung von leichtmetallen vor dem loeten

Info

Publication number: DE2807039A1
Application number: DE19782807039
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Koehler
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1978-02-18
Filing date: 1978-02-18
Publication date: 1979-08-23

Description

Verfahren zur Vorbehandlung von Leichtmetallen vor dem Löten
Die -Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung von leichtmetalloberflächen vor dem Löten, die üblicherweise mit einer Oxidschicht bedeckt sind, insbesondere von Aluminium, Titan, Magnesium, Beryllium und deren Legierungen, durch Aufbringen eines oxidfreien metallischen Überzuges. Das erfindungsgemåsse Verfahren ist besonders vorteilhaft beim Veichlöten dieser Metalle.
Zum Hartlöten von Leichtmetallen ist die Verwendung von Spezial-Lotenbekannt. Durch Anwendung sehr agressiver Flussmittel wird dabei die-oxidische- Oberfläche angeätzt, so dass eine Lotbenetzung stattfinden kann. Das Weichlöten bereitet in den meisten Fällen jedoch grösste Schwierigkeiten und ist bei Magnesium und seinen Legierungen sowie bei Al-Gusslegierungen bisher überhaupt nicht oder nur unter Verwendung von Spezialverfahren (Ultraschall, Reiblöten) möglich. Bekannte, aggressive Aluminium-IEeichlot-Flussmittel können in der Eiektronik-Industrie beispielsweise nicht verwendet werden.
Es ist auch bekannt, auf Aluminiumoberflächen metallische Schichten, wie Nickel, Kupfer, Silber, Zinn oder Zink, zur Verbesserung der Ldtfähigkeit galvanisch abzuscheiden, doch sind diese Schichten nicht genügend haftfest. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es--daher,.ein Verfahren zur Vorbehandlung von Leichtmetalloberflächen vor dem Löten zu finden, insbesondere von Aluminium, Titan, Magnesium, Beryllium und deren Legierungen, damit sie sich insbesondere mit normalen Weichloten unter Einsatz der hierfür üblichen Weichlot-Flussmittel fehlerfrei und haftfest löten lassen.
Erfindungsgemäss wurde diese Aufgabe dadurch gelöst, dass auf die zu belötende Oberfläche eine Schicht aus einer Palladium-Nickel-Legierung aufgebracht wird. Vorzugswiese enthalten diese Legierungen 20 - 70 Gew.-% Nickel und werden in einer Dicke von 0,05 bis 15 /um aufgebracht.
Diese überzüge zeigen überraschenderweise eine sehr gute Haftung auf dem Leichtmetall, insbesondere wenn sie durch Aufdampfen in Vakuum oder durch einen Sputterprozess aufgebracht wurden. Die Haftung der aufgesputterten Metallatome ist dabei grösser als bei einer normalen Hochvakuumbedampfung.
Eine noch bessere Haftung der Auflage auf den zu belötenden Leichtmetalloberflächen wird durch einen vorhergehenden Ionen-Beschuss (Glimmentladung) erzielt, wodurch die oxidische Oberfläche zum Teil aufgerauht oder auch sogar abgetragen~wird, so dass das Überzugsmetall sich an das reine Grund-Metall anlagern kann.
Es gibt jedoch auch Leichtmetall-Legierungen, z. B. solche, die Zink und/oder Kadmium enthalten, bei denen dieser Legierungspartner bereits bei der durch den Tonenbeschuss entstehenden Wärme an die Oberfläche diffundiert und sogar teilweise abdampft.
Hier ist eine derartige Vorbehandlung ungeeignet Gut bewährt haben sich bei solchen Leichtmetallegierungen dünne, durch Sputtern aufgebrachte Haft-Zwischenschichten aus Chrom, Titan, Magnesium oder Aluminium in einer Stärke von vorzugsweise 0,02 bis 0,2 /um. Besonders bewährt haben sich Titanschichten bei Magnesium oder Magnesiumlegierungen zur Erhöhung der Haftfestigkeit, wobei diese Zwischenschichten aus Chrom, Titan, Magnesium oder Aluminium auch bei nicht zinkhaltigen Leichtmetallegierungen zur Erhöhung der Haftfestigkeit oft von Vorteil sind0 Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Palladium-Nickel-Legierungsauflagen ist deren hohe kratzfestigkeit, die erheblich höher ist als die der einzelnen Komponenten. Aluminium Folien oder -Bleche, die mit einer etwa 2 Zum dicken Auflage aus Pd50Ni versehen sind, können deshalb ohne besondere Vorsicht hantiert und gelagert werden.
Folgende Beispiele sollen das erfindungsgemässe Verfahren mEher erläutern 1. In einer Sputteranlage üblicher Bauart werden bei einem Ar beitsdruck von ca. 1 ° 10 Torr in Ar-Atmosphäre Aluminium bleche zuerst unter einem Chromtarget mit einer ca, 0,1 µm dicken Chromschicht 9 dann unter einem Pd5ONi-Target mit einer PdNi-Auflage von 1,5 /um Dicke versehen 20 In einer Sputteranlage üblicher Bauart werden Titanbleche zunächst einem lonenbeschuss ausgesetzt. Nach etwa 5 Minuten wird die Erregerspannung auf das Target geschaltet und eine Pd5ONi-Schicht in einer Stärke von ca, 2 /um auf den Titanblechen niedergeschlagen 30 In einer Sputteranlage wird eine dünne Aluminiumfolie (ca.
20 /um dick), die auf der Rückseite gut gekühlt wird (z.B.
durch Anliegen an einer gekühlten Trommel), zunächst einem kurzen Ionenbeschuss ausgesetzt, anschliessend dann durch H?-Sputtern mit einer ea, 0,2 µm dicken Pd5ONi-Schicht überzogen.
4. In einer Aufdampfanlage üblicher Bauart wurden Aluminium Bleche in etwa 150 mm Abstand von demOVerdampfer auf einem Drehteller montiert0 Zunächst erfolgte eine Vorreinigung der Al-Oberfläche durch Glimmentladung. Anschliessend wurde bei einem Vakuum von 1 e 10 Torr eine Legierung aus 36 Gew.-% Nis 56 Gew-% Pd und 8 Gew.-% Cr verdampft. Der Verdampfer wurde zunächst nur auf etwa 11000 C erhitzt, so dass das Cr absublimierte, dann nach etwa 1 Minute wurde die Temperatur auf ca. 1300 00. gesteigert zur Verdampfung der Legierung. Es wurde eine Auflage von etwa 1,5 /um PdNi erzielt.
Alle beschriebenen Bleche und Folien ßiessen sich mit handelsüblichen Weichloten ohne Schwierigkeiten löten. Man erhielt gut haftende und gleichmässig verlaufende Lötzonen.
Durch Abdecken einzelner Partien, z.B. mittels Schablonen, ist es möglich, nur einzelne Flächen partiell mit der Lot-Haftschicht zu versehen.

Claims

Verfahren zur Vorbehandlung von Leichtmetallen vor dem Löten Patentansprüche 1. Verfahren zur Vorbehandlung von Leichtmetalloberflächen, insbesondere von Aluminium, Titan, Magnesium Beryllium und ihren Legierungen, vor dem Löten, dadurch gekennzeichnet, dass auf die zu lötende Oberfläche eine Schicht aus einer Palladium-Nickel-Legierung aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Palladium-Nickel-Legierung 20 bis 70 Gew.- Nickel enthalt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung noch zusatzlich 3 bis 20 Gew.-% Chrom und/oder Mangan und/oder Titan enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierungsschicht durch Aufdampfen im Vakuum oder durch Zerstäuben (Sputtern) aufgebracht wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zu löte-ndg Leichtmetalioberfläche vor dem Aufbringen der Legierungsschicht zunächst durch Ionenbeschuss (Sputter-Ät-zen) gereinigt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufbringen der Legierungsschicht mittels Sputtern zunächst eine dünne Haftschicht aus Chrom, Titan, Magnesium oder Aluminium aufgesputtert wird.