Maßnahmen zur Reduktion des Whiskerwachstums von galvanischen Zinnschichten für Anwendungen bei press-fit-Verbindungen

Abstract:
Die Einpresstechnik ist ein Standard-Verfahren in der elektrischen Verbindungstechnik. Aufgrund der EU-ELV- und RoHS-Verordnungen ist die bleifreie Verzinnung eine klare Vorgabe. Die Verlagerung von Zinn-Blei Beschichtung zur bleifreien Reinzinn Beschichtung beeinflusst insbesondere das Einpressverhalten und erhöht damit das Risiko des Zinn-Whisker-Wachstums. In dieser Arbeit wurden verschiedene Einflussfaktoren z.B Zinn Elektrolyt, Nickel Elektrolyt, Zinn Schichtdicke, Vorbehandlung und Nachbehandlung untersucht um Whisker-Wachstum auf verzinnten Einpresspins zu verhindern. Zusätzlich wurde der Einfluss von PVD-beschichtetem Zinn im Vergleich zu galvanisierten Zinn in Bezug auf das Whisker-Wachstum untersucht. Zur Beurteilung des Whisker-Wachstums in den Zinnschichten in Abhängigkeit der Druckbelastung, wurde ein spezieller Versuchsaufbau entwickelt. Nach dem Whisker-Wachstumstest wurden die Anzahl und Größe der Whisker mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) bestimmt. Als effektivstes Whisker-Vermeidungsverfahren hat sich die Oberflächenpassivierung als Nachbehandlungsverfahren erwiesen. Die Passivschicht behindert zudem in keiner Weise die Ausbildung der gewünschten intermetallischen Phase. Sowohl der elektrische Übergangswiderstand als auch die Steck- bzw. Haltekräfte werden bei markteingeführten Einpressverbindungen nicht beeinflusst.