Lötbarkeit

Lötbarkeit von chemisch abgeschiedenen Nickelbeschichtungen

Die Lötbarkeit ist eine wichtige funktionale Eigenschaft für viele elektrische und elektronische Anwendungen, insbesondere wenn die Oberflächenbeschichtung nicht nur den Grundwerkstoff schützen, sondern auch Zuverlässigkeit und langfristige Stabilität der Verbindung gewährleisten muss.

Chemisch abgeschiedene Nickelbeschichtungen NIPLATE® sind aufgrund ihrer Zusammensetzung und der gleichmäßigen Abscheidung in der Regel zum Löten und Hartlöten geeignet, wobei einige wichtige Unterschiede in Abhängigkeit von Beschichtungstyp und Prozessbedingungen zu beachten sind.

Mit Ausnahme von NIPLATE® 500 PTFE, das aufgrund der enthaltenen Polymerpartikel nicht für lötbare Anwendungen ausgelegt ist, können die traditionellen NIPLATE®-Beschichtungen eingesetzt werden für:

• Hartlöten mit Zinnlegierungen;
• Ultraschallschweißen, insbesondere für elektrische Anwendungen und Verbindungen.

Mechanismus der Lötbarkeit und kritische Faktoren

Die Lötbarkeit chemischer Nickelbeschichtungen hängt von der Fähigkeit der Oberfläche ab, eine ausreichende Benetzbarkeit durch den Zusatzwerkstoff zu gewährleisten und diese Eigenschaft über die Zeit zu erhalten.

Die wichtigsten Faktoren, die die Qualität der Verbindung beeinflussen, sind:

• chemischer Zustand der Oberfläche der Beschichtung;
• Vorhandensein von Nickeloxiden an der Oberfläche, die sich im Laufe der Zeit oder infolge von Wärmebehandlungen bilden können;
• Lagerzeit zwischen Vernickelung und Lötvorgang;
• Art des Fügeverfahrens (Hartlöten, Ultraschall, Induktion).

Beim konventionellen Hartlöten wird im Allgemeinen der Einsatz von sauren Flussmitteln (RMA, RA) empfohlen, insbesondere wenn das Löten nicht unmittelbar nach der Abscheidung der Beschichtung erfolgt. Die chemische Aktivierung der Oberfläche ermöglicht das Entfernen bzw. Überwinden passiver Oxidschichten und verbessert die Haftung der Lotlegierung.

Typische Anwendungen: elektrische Kontakte und Busbars

Ein besonders relevantes Anwendungsfeld für die Lötbarkeit von NIPLATE®-Beschichtungen sind elektrische Komponenten aus Kupfer oder Aluminium, wie Kontakte, Klemmen und Busbars, insbesondere in den Bereichen Automotive und E-Mobility.

Das Ultraschallschweißen von beschichteten Busbars und elektrischen Kontakten ermöglicht mechanisch robuste Verbindungen mit niedrigem elektrischem Widerstand, reduziert das Risiko von Verbindungsfehlern und erhöht die Systemzuverlässigkeit über die Zeit.

Spezielle Beschichtung: Niplate Link

Für Anwendungen, bei denen langzeitstabile Lötbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und industrielle Reproduzierbarkeit kritische Anforderungen sind, hat Micron Niplate Link entwickelt – eine chemische Nickelbeschichtung, die speziell für elektrische und Verbindungskomponenten ausgelegt ist.

Niplate Link ist eine proprietäre Technologie, für die eine Patentanmeldung eingereicht wurde, optimiert für:

• Busbars aus Kupfer;
• elektrische Kontakte und Steckverbinder;
• Komponenten für Löt- und Hartlötanwendungen.

Die Beschichtung basiert auf einer optimierten Ni–P-Legierung, um eine lötbare, rostfreie und langfristig stabile Oberfläche zu erhalten und das Risiko einer Oberflächenoxidation zu reduzieren, die die Verbindungsqualität beeinträchtigen könnte.

Im Vergleich zu traditionellen galvanischen Lösungen bietet Niplate Link:

• gleichmäßige Schichtdicke auch bei komplexen Geometrien, ohne Spitzeneffekt;
• reproduzierbaren industriellen Prozess, ohne teure Metalle;
• Kompatibilität mit Hartlöten und Ultraschallschweißen von Zinn- und Aluminiumlegierungen;
• hohe Korrosionsbeständigkeit, mit Leistungen von über 1000 Stunden im neutralen Salzsprühnebel (ISO 9227) auf Kupfer bei Schichtdicke ≥ 5 µm.

Diese Eigenschaften machen Niplate Link besonders geeignet für Anwendungen in Elektrofahrzeugen, Invertern, Battery Packs, Leistungswandlern und HV-Verteilungssystemen, bei denen die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung eine wesentliche Anforderung ist.

Hinweise zu Wärmebehandlungen und Lagerung

Ein kritischer Aspekt für die Lötbarkeit chemischer Nickelbeschichtungen ist der Einfluss von Wärmebehandlungen nach der Abscheidung. Härtungsbehandlungen können eine Oberflächenschicht aus Nickeloxid erzeugen, die die Benetzbarkeit reduziert und die Haftung der Lötverbindung behindern kann.

Auch ohne Wärmebehandlung kann die Oberfläche von chemischem Nickel im Laufe der Zeit durch Umwelteinflüsse passivieren.

Zusammenfassend hängt die Lötbarkeit chemisch abgeschiedener Nickelbeschichtungen von einer Kombination aus Beschichtungszusammensetzung, Oberflächenzustand, nachfolgenden Behandlungen und Betriebsbedingungen ab. Eine korrekte Festlegung von Beschichtung und Lötprozess ist entscheidend, um zuverlässige und dauerhafte Verbindungen zu gewährleisten – insbesondere in elektrischen Systemen mit hohen Anforderungen.