EP3322840A1 - Verfahren zur herstellung eines drahtes aus einem ersten metall mit einer mantelschicht aus einem zweiten metall - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines drahtes aus einem ersten metall mit einer mantelschicht aus einem zweiten metall

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EP3322840A1
EP3322840A1 EP16730750.3A EP16730750A EP3322840A1 EP 3322840 A1 EP3322840 A1 EP 3322840A1 EP 16730750 A EP16730750 A EP 16730750A EP 3322840 A1 EP3322840 A1 EP 3322840A1
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EP
European Patent Office
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wire
metal
container
coating composition
liquid coating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16730750.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Scharf
Christin Behl
Steffen KÄSS
Sven Thomas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Original Assignee
Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heraeus Deutschland GmbH and Co KG filed Critical Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Publication of EP3322840A1 publication Critical patent/EP3322840A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H10W74/00—Encapsulations, e.g. protective coatings

Definitions

  • Core-sheath bonding wires having a metal core and a metal sheath of a different and generally more noble metal than the core are known
  • the inventive method for producing a wire of a metal 1 with a cladding layer of a metal 2 is a
  • Coating process More specifically, it is a method for
  • liquid coating composition is a
  • Composition is.
  • step (a) of the method according to the invention a wire with a
  • Cross-sectional area of the wire can be, for example, rectangular, elliptical or round, for example circular.
  • it is round wire with a diameter in the range of for example 10 to 500 ⁇ .
  • the metal 1 is copper, silver, gold, nickel or an alloy of one of these metals with at least one other metal.
  • pure copper, silver, gold or nickel are meant purities of 99.0 to 99.99 wt .-%, while alloy here means that the base metal copper, silver, gold or nickel> 50 to ⁇ 99 wt .-% of the alloy. Examples of possible
  • Alloy metals are copper, silver, gold, nickel, zinc, tin, antimony and manganese.
  • Such wires are known in the art.
  • they can be prepared by providing a metal 1, ie as a metal with the desired one Purity or as a metal alloy of desired composition, from which then in the usual way a wire precursor, for example, a round wire precursor with a diameter in the range of 3 to 300 mm can be produced by casting.
  • a wire precursor for example, a round wire precursor with a diameter in the range of 3 to 300 mm can be produced by casting.
  • Such a wire precursor may then be subjected to conventional rolling, drawing and / or annealing steps to ultimately form the wire to be provided according to step (a).
  • the wire In general, it is convenient to provide the wire with a clean metallic surface, for example, freed of excipients and other impurities, e.g. degreased and / or freed of oxide.
  • a clean metallic surface for example, freed of excipients and other impurities, e.g. degreased and / or freed of oxide.
  • Methods for producing a clean metallic surface are known to the person skilled in the art and do not require any detailed explanation, examples being pickling methods, electrolytic cleaning and
  • the cross-sectional area or diameter of the wire or round wire provided in step (a) may be its final cross-sectional area or final diameter. This is in particular in wires with a cross-sectional area or round wires with a diameter respectively at the lower end of the above ranges of 75 to 200,000 ⁇ 2 or 10 to 500 ⁇ the case, for example in the range of 75 to 2000 ⁇ 2 for the wire cross-sectional area or from 10 to 50 ⁇ for the
  • Applying round wire from the metal 1 is one of the strengths of
  • the grains of the cladding layer which can be made visible by electron back-scattering diffraction (EBSD) or electron microscopy in this embodiment have no preferred direction, but instead form the grain structure of the metal 1 located below the cladding layer.
  • EBSD electron back-scattering diffraction
  • the wire provided in step (a) with end cross-sectional area or round wire with end diameter are preferred embodiments.
  • Diameter respectively at the upper end of said areas for example in the range of 700 to 200,000 ⁇ 2 for the wire cross-sectional area or from 30 to 500 ⁇ for the round wire diameter, it is possible to reduce to a smaller end cross-sectional area or a smaller end diameter and thus To carry out an extension of the coated wire or round wire after completion of step (f1) or (f2), for example by conventional wire drawing.
  • the grains of the cladding layer which are visibly feasible by EBSD or electron microscopy have an orientation or preferred direction running in the wire direction.
  • the wire is provided in a wadded form in step (a).
  • a container is formed with a contour corresponding to the outline of the wire to be sheathed in step (a) or a width of up to 20 ⁇ , preferably up to 10 ⁇ wide, preferably completely around the wire outline Inlet opening provided.
  • a gap partially circulating around the wire outline means that the wire touches the edge of the inlet opening, but not with its entire outline, while a gap completely circulating around the wire outline means that the wire does not touch the inlet opening.
  • the circumferential gap is as uniformly wide as possible in accordance with a centered positioning of the wire to be sheathed within the gap
  • said gap size provides sufficient Sealing of the container, in particular during step (e), ie leakage of the liquid coating composition can be prevented.
  • Plastic has proven to be particularly useful.
  • Container can have any shape of its own; he only has to allow the realization of step (e).
  • a cylindrical container with an arrangement of the inlet opening is expedient in particular in the center of the cylinder base area.
  • the material forming the edge of the inlet opening is expediently a hard material,
  • the hard material may be diamond or ruby.
  • a diamond may be used with a corresponding hole forming the inlet opening of the container. It may also be expedient if the material, in particular the hard material, is electrically non-conductive (electrical conductivity ⁇ 10 "8 S / m), for example diamond or ruby fulfill both properties.
  • BALLOFFET as a means to equip the container with the inlet opening.
  • a conventional die used in wire drawing can be used.
  • a die made of titanium or stainless steel with a diamond enclosed therein and having a hole of corresponding outline may be used.
  • the container can be open.
  • the container has an outlet opening opposite to the inlet opening in outline-symmetry and at the same time having a common axis of rotation with the inlet opening for the coated wire leaving the container, ie leaving it in the course of step (e) after passing straight through the container coated wire;
  • this arrangement means that the wire can run straight, ie unbent, uncurved, undeflected and untwisted, and can travel through the container by the shortest route from the inlet opening to the outlet opening.
  • This arrangement of inlet opening and outlet opening largely ensures that there is no contact or possible mechanical damage to the wire surface either before or after the coating.
  • the outline of the outlet opening can correspond to the outline of the coated wire leaving the container or form a gap which extends up to 20 ⁇ m at least partially, preferably completely around it.
  • the outlet opening can be realized by the same means as the inlet opening.
  • step (c) of the method according to the invention the wire provided in step (a) is introduced into the inlet opening, in the case of an inlet opening with a larger cross-sectional area or larger outline than that of the wire, preferably in the center. With the introduction of the wire, the basis for the already mentioned sufficient sealing of the container is created.
  • step (d) of the method according to the invention one for applying the
  • the liquid coating composition is a composition permitting an electroless application of metal 2 onto a substrate or a wire made of the metal 1, ie a direct application of metal 2 into elementary, metallic form on the metal 1 surface permitting composition.
  • the liquid coating composition is a composition permitting electroplating with metal 2 of a substrate or wire made of the metal 1 connected as a cathode, ie a direct application of metal 2 into more elemental , metallic shape on the metal 1 surface permitting Composition.
  • this may be an aqueous composition containing metal 2 as a dissolved salt or dissolved salts.
  • the liquid coating composition is charged in an amount sufficient to ensure successful completion of step (e).
  • the container can be partially or completely filled.
  • the container may be equipped with a device for keeping the filling volume and / or the composition of the liquid coating composition constant so that the consumption or discharge of the liquid coating composition or components thereof during step (e) is ongoing Operation can be compensated.
  • a device for recycling the liquid for example, a device for recycling the liquid
  • Coating composition and / or a device for the subsequent dosing of the liquid coating composition or used during step (e) components thereof may be used.
  • step (e) of the method according to the invention in step (c) in the
  • Inlet opening inserted wire straight, i. unbent, uncurled, undeflected and untwisted through the container and thus also passed through the filled in step (d) in the container liquid coating composition.
  • the wire leaves the container straight and in coated form, ie in a coated with a metal shell layer 2 form.
  • step (e) the application of the metal 2 is carried out directly as metal 2.
  • the contact time of the continuous wire or, more particularly, each increment of wire in the liquid coating composition is in the range of, for example, 0.005 to 50 seconds, more preferably 0.01 to 10 or 0.02 to 5 seconds and is determined by the rate at which the wire is passed through the liquid coating composition and the distance the wire or each wire increment in the liquid coating composition passes through.
  • Coating composition passed wire corresponds to the distance that each wire increment in the liquid coating composition passes through, the fill level or liquid column of the liquid coating composition in the container.
  • Coating composition is done by means of conventional Umlenkrollen- and
  • the wire speed or, more precisely, the speed with which the wire is conveyed is in the range of, for example, 0.5 to 200 m / min, in particular 5 to 150 m / min or 10 to 100 m / min.
  • the orientation of the container or by this and the liquid therein is in the range of, for example, 0.5 to 200 m / min, in particular 5 to 150 m / min or 10 to 100 m / min.
  • Coating composition of straight wire being passed may be horizontal or vertical or assume an intermediate orientation. Preferred is a vertical orientation, in particular with the direction of movement of the wire upwards.
  • the wire may suitably be connected by means of a cathode connected,
  • metallic contact roller can be switched as a cathode and so the wire coating, so the direct electroplating of the wire with the metal 2, allow. To exclude a short circuit, this is the edge of the
  • Inlet opening forming material electrically non-conductive or non-live electrically non-conductive or non-live (electrically isolated).
  • an electrically conductive ring which surrounds an edge of the inlet opening, electrically non-conductive material, such as diamond or ruby, be connected as a counter-anode; For example, comes as an electrically conductive ring of the outer metal edge of a die in question.
  • one or more auxiliary anodes may be used, for example, an auxiliary anode of, for example, stainless steel or plated titanium, disposed in the liquid coating composition and around the continuous wire, for example as a grid, may be employed.
  • a DC voltage in the range of, for example, 0.2 to 20 V at a current in the range of, for example, 0.001 to 5 A, particularly 0.001 to 1 A, or 0.001 to 0.2 A worked.
  • the current densities used may range from, for example, 0.01 to 150 A / dm 2 .
  • the layer thickness of the cladding layer of the metal 2 i. the layer thickness of the elemental metal 2 layer applied directly to the metal 1 surface in step (e) is in the range, for example, of the thickness of a monolayer of the metal 2 to 5000 nm or of, for example, 1 to 5000 nm and can be adjusted as desired ,
  • the layer thickness of the metal cladding layer 2 can be set essentially by the following parameters:
  • the layer thickness can be increased with higher concentration of the metal-forming chemical components in the liquid coating composition, with higher temperature during step (e) and with longer contact time between wire and liquid
  • the layer thickness of the metal coating layer 2 can be set substantially by the following parameters: chemical composition of the liquid
  • Coating composition contact time between wire switched as a cathode and liquid coating composition, current density.
  • the layer thickness can be increased with higher concentration of the metal or salts of metal 2 in the liquid coating composition, with longer contact time between wire switched as cathode and more liquid
  • method step (e) is the one during which the metal 2 is applied directly in elemental, metallic form to the metal 1-wire surface.
  • the metal 2 cladding layer does not have to be formed in its elemental metallic form in steps (e) subsequent to step (e).
  • a rinsing step may take place between completion of step (e) and step (f1) or (f2), for example in the form of a dipping or spray rinse.
  • the liquid coating composition used in step (e) is aqueous
  • the use of water as the rinsing medium is suitable, further examples of rinsing media are alcohol and alcohol / water mixtures.
  • a non-aqueous liquid coating composition used in step (e) generally, it is not rinsed.
  • the method according to the invention does not require inter-winding of the wire between steps (e) and (f1) or (e) and (f2).
  • carrying out the method according to the invention without intermediate wire spooling between steps (e) and (f1) or (f2) is a preferred one
  • the inventive method can also be made particularly efficient from a production perspective.
  • step (f1) the wire coated in step (e), i. the provided with a coating in the sense of a metal cladding layer 2 wire only dried.
  • the drying according to step (f1) may take place at a temperature or oven temperature in the range, for example, 20 to 150 ° C.
  • temperature or "oven temperature” used in the description and claims in connection with steps (f1) and (f2) respectively mean the temperature of the respective atmosphere.
  • the coated wire or its coating ie the metal 2-cladding layer
  • the drying can be done for example in a continuous furnace, in particular in a tube furnace.
  • step (f1) having variant of the method according to the invention with a provided in step (a) end wire surface or end diameter having round wire, the formation of a
  • step (f2) of the method according to the invention the wire coated in step (e) is thermally treated.
  • the thermal treatment of step (f2) may be at a temperature or
  • Oven temperature in the range of, for example, 100 to 800 ° C take place.
  • the wire reaches a temperature at which the wire and / or its coating, ie the metal 2-coat layer, not only, if necessary, dried, but also as explained below chemically and / or physically to be changed.
  • the thermal treatment can, for example, in a continuous furnace, in particular in a
  • Continuous furnace continuous wire or, more precisely, each wire increment is in the range of, for example, 0.001 to 60 seconds, in particular 0.01 to 10 seconds or 0.02 to 5 seconds and results from the length of the
  • Step (f2) may be performed, for example, if not just one
  • Step (f2) may therefore be considered, for example, if the coating is electroplated as a cathode
  • Coating composition is done. It may be expedient to work with an inert or reducing furnace atmosphere.
  • core-sheath wire is characterized by a very homogeneous, uniformly thick and free of traces of mechanical damage or at least substantially free sheath layer and is particularly suitable for use as a bonding wire. If the core-sheath wire produced by the method according to the invention in the form of the provided with a metal sheath layer 2 of the metal 1 wire is not directly further processed or not used directly for bonding, it is generally wound in the usual manner and in this form to
  • a round wire made of 4N copper (99.99% by weight of copper) with a diameter of 20 ⁇ m was clamped in an uncoiler and switched over as a cathode
  • the round wire was introduced from below through an inlet opening located in the bottom of a vertically arranged cylindrical plastic container (inner diameter 40 mm, length 140 mm) and led straight through the container.
  • the inlet opening consisted of a conventional die with bordered diamond with a diameter of 25 ⁇ having hole (from
  • the container was also a round auxiliary anode made of plated titanium.
  • the round wire was passed quite analogously through a second identical washing container. Subsequently, the round wire passed through a 60 cm long heated to 130 ° C tube furnace and was attached to a coil in a winder. The running direction of the round wire was from bottom to top with the order of arrangement from bottom to top: contact roller, container 1; Tray 2, tube furnace, spooler.
  • the lower container 1 having the auxiliary anode was filled to the edge in accordance with the manufacturer's instructions with a solution of Palluna® ACF 800 having a pH of 6.5 and a palladium content of 12 g / l.
  • the temperature of the solution was adjusted to 60 ° C.
  • the arranged above the washing container 2 was with Water filled.
  • the contact roller was connected to the negative pole of a DC power source, the auxiliary anode in the container 1 to the positive pole of the DC power source. Thereafter, the winder was turned on and set at a wire speed of 15 m / min.
  • the DC source was set to a current of 10 mA.
  • Example 2 The procedure was as in Example 1 with the difference that in the container 1 according to the manufacturer's instructions a pH of 7.5 and a gold content of 15 g / l having solution of Auruna® 559 filled and the coating process at 70 ° C and was carried out with a current of 15 mA.

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Abstract

Verfahren zur Beschichtung eines Drahtes aus einem Metall 1 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kupfer, Silber, Gold, Nickel sowie Legierungen eines dieser Metalle mit mindestens einem anderen Metall mit einer Mantelschicht aus einem von Metall 1 verschiedenen Metall 2 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nickel, Silber, Gold, Ruthenium, Platin, Palladium, Rhodium sowie Legierungen eines dieser Metalle mit mindestens einem anderen Metall, umfassend die Schritte: (a) Bereitstellung eines Drahtes mit einer Querschnittsfläche im Bereich von 75 bis 200000 μιτι2 aus einem Metall 1, (b) Bereitstellung eines Behälters mit einer Einlassöffnung für den Draht, wobei der Umriss der Einlassöffnung dem des zu ummantelnden Drahtes entspricht oder einen bis zu 20 μιτι breiten wenigstens teilweise um den Drahtumriss umlaufenden Spalt bildet, (c) Einführen des Drahtes in die Einlassöffnung, (d) Einfüllen einer zum Aufbringen der Mantelschicht aus dem von Metall 1 verschiedenen Metall 2 geeigneten flüssigen Beschichtungszusammensetzung in den Behälter, (e) gerades Hindurchführen des Drahtes durch die flüssige Beschichtungszusammensetzung und den Behälter und Verlassen des Behälters in beschichteter Form, und (f1 ) Trocknen des in Schritt (e) beschichteten Drahtes oder (f2) thermisches Behandeln des in Schritt (e) beschichteten Drahtes, wobei (i) es sich bei der flüssigen Beschichtungszusammensetzung um eine eine außenstromlose Applikation von Metall 2 auf ein Substrat aus dem Metall 1 erlaubende Zusammensetzung handelt oder (ii) der Draht als Kathode geschaltet ist und es sich bei der flüssigen Beschichtungszusammensetzung um eine eine Elektroplattierung mit Metall 2 eines als Kathode geschalteten Substrates aus dem Metall 1 erlaubende Zusammensetzung handelt.

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES DRAHTES AUS EINEM ERSTEN METALL MIT
EINER MANTELSCHICHT AUS EINEM ZWEITEN METALL
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kern-Mantel-Drahtes durch Beschichtung eines Drahtes aus einem ersten Metall ( = Metall 1 ) mit einer
Mantelschicht aus einem zweiten Metall ( = Metall 2).
Kern-Mantel-Bonddrähte mit einem Metallkern und einem Metallmantel aus einem anderen und im Allgemeinen edleren Metall als das des Kerns sind bekannt,
beispielsweise aus US 2009/0188696 A1 oder EP 2 221 861 A1 . Als Verfahren zur Herstellung der Mantelschicht wird unter anderem die elektrogalvanische Aufbringung (Elektroplattierung) erwähnt.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Drahtes aus einem Metall 1 mit einer Mantelschicht aus einem Metall 2 handelt es sich um ein
Beschichtungsverfahren. Genauer gesagt handelt es sich um ein Verfahren zur
Beschichtung eines Drahtes aus einem Metall 1 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kupfer, Silber, Gold, Nickel sowie Legierungen eines dieser Metalle mit mindestens einem anderen Metall mit einer Mantelschicht aus einem von Metall 1 verschiedenen Metall 2 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nickel, Silber, Gold, Ruthenium, Platin, Palladium, Rhodium sowie Legierungen eines dieser Metalle mit mindestens einem anderen Metall, umfassend die Schritte:
(a) Bereitstellung eines Drahtes mit einer Querschnittsfläche im Bereich von 75 bis 200000 μιτι2 aus einem Metall 1 ,
(b) Bereitstellung eines Behälters mit einer Einlassöffnung für den Draht, wobei der Umriss der Einlassöffnung dem des zu ummantelnden Drahtes entspricht oder einen bis zu 20 μιτι breiten wenigstens teilweise um den Drahtumriss umlaufenden Spalt bildet,
(c) Einführen des Drahtes in die Einlassöffnung, (d) Einfüllen einer zum Aufbringen der Mantelschicht aus dem von Metall 1 verschiedenen Metall 2 geeigneten flüssigen
Beschichtungszusammensetzung in den Behälter,
(e) gerades Hindurchführen des Drahtes durch die flüssige
Beschichtungszusammensetzung und den Behälter und Verlassen des
Behälters in beschichteter Form, und
(f1 ) Trocknen des in Schritt (e) beschichteten Drahtes oder
(f2) thermisches Behandeln des in Schritt (e) beschichteten Drahtes,
wobei
(i) es sich bei der flüssigen Beschichtungszusammensetzung um eine eine
außenstromlose Applikation von Metall 2 auf ein Substrat aus dem Metall 1 erlaubende Zusammensetzung handelt oder
(ii) der Draht als Kathode geschaltet ist und es sich bei der flüssigen
Beschichtungszusammensetzung um eine eine Elektroplattierung mit Metall 2 eines als Kathode geschalteten Substrates aus dem Metall 1 erlaubende
Zusammensetzung handelt.
In Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Draht mit einer
Querschnittsfläche von 75 bis 200000 μιτι2 aus einem Metall 1 bereitgestellt. Die
Querschnittsfläche des Drahtes kann beispielsweise rechteckig, elliptisch oder rund, beispielsweise kreisförmig sein. Bevorzugt handelt es sich um Runddraht mit einem Durchmesser im Bereich von beispielsweise 10 bis 500 μιτι.
Bei dem Metall 1 handelt es sich um Kupfer, Silber, Gold, Nickel oder eine Legierung eines dieser Metalle mit mindestens einem anderen Metall. Im Falle reinen Kupfers, Silbers, Goldes oder Nickels sind Reinheitsgrade von 99,0 bis 99,99 Gew.-% gemeint, während Legierung hier bedeutet, dass das Basismetall Kupfer, Silber, Gold oder Nickel > 50 bis < 99 Gew.-% der Legierung ausmacht. Beispiele für mögliche
Legierungsmetalle sind Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Zink, Zinn, Antimon und Mangan.
Solcherlei Drähte sind dem Fachmann bekannt. Sie können insbesondere hergestellt werden durch Bereitstellung eines Metalls 1 , d.h. als Metall mit gewünschtem Reinheitsgrad oder als Metalllegierung mit gewünschter Zusammensetzung, woraus dann in üblicher Weise ein Drahtvorläufer, beispielsweise ein runder Drahtvorläufer mit einem Durchmesser im Bereich von 3 bis 300 mm durch Gießen hergestellt werden kann. Ein solcher Drahtvorläufer kann anschließend üblichen Walz-, Drahtzieh- und/oder Glühschritten unterworfen werden, um letztlich den gemäß Schritt (a) bereitzustellenden Draht zu bilden.
Im Allgemeinen ist es zweckmäßig, den Draht mit sauberer metallischer Oberfläche bereitzustellen, beispielsweise von Hilfsstoffen und anderen Verunreinigungen befreit, z.B. entfettet und/oder von Oxid befreit. Methoden zur Erzeugung einer sauberen metallischen Oberfläche sind dem Fachmann bekannt und bedürfen keiner detaillierten Erläuterung, beispielhaft seien Beizverfahren, elektrolytische Reinigung und
Abkochentfettung genannt. Die Querschnittsfläche oder der Durchmesser des in Schritt (a) bereitgestellten Drahtes bzw. Runddrahtes kann dessen Endquerschnittsfläche bzw. Enddurchmesser sein. Dies ist insbesondere bei Drähten mit einer Querschnittsfläche oder Runddrähten mit einem Durchmesser jeweils am unteren Ende der vorstehend genannten Bereiche von 75 bis 200000 μιτι2 bzw. 10 bis 500 μιτι der Fall, beispielsweise im Bereich von 75 bis 2000 μιτι2 für die Drahtquerschnittsfläche bzw. von 10 bis 50 μιτι für den
Runddrahtdurchmesser. Die Möglichkeit, die Mantelschicht aus dem Metall 2 auf einen schon Endquerschnittsfläche oder Enddurchmesser aufweisenden Draht bzw.
Runddraht aus dem Metall 1 aufzubringen, stellt eine der Stärken des
erfindungsgemäßen Verfahrens dar, insbesondere in Hinsicht auf eine zumindest weitestgehende Vermeidung von Beschädigungen der äußeren Oberfläche der
Mantelschicht. Ferner weisen die per EBSD (electron back-scattering diffraction) bzw. elektronenmikroskopisch sichtbar machbaren Körner der Mantelschicht bei dieser Ausführungsform keine Vorzugsrichtung auf, sondern bilden die Kornstruktur des unterhalb der Mantelschicht befindlichen Metalls 1 ab. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem in Schritt (a) bereitgestellten Draht mit Endquerschnittsfläche bzw. Runddraht mit Enddurchmesser handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen. Im Falle von Drähten mit einer Querschnittsfläche oder Runddrähten mit einem
Durchmesser jeweils am oberen Ende der genannten Bereiche, beispielsweise im Bereich von 700 bis 200000 μιτι2 für die Drahtquerschnittsfläche bzw. von 30 bis 500 μιτι für den Runddrahtdurchmesser, ist es möglich, eine Reduzierung auf eine geringere Endquerschnittsfläche bzw. einen geringeren Enddurchmesser und damit einhergehend eine Verlängerung des ummantelten Drahtes bzw. Runddrahtes nach Beendigung von Schritt (f1 ) bzw. (f2) durchzuführen, beispielsweise durch übliches Drahtziehen. In diesem Falle weisen die per EBSD bzw. elektronenmikroskopisch sichtbar machbaren Körner der Mantelschicht anders als im im vorhergehenden Absatz beschriebenen Fall eine in Drahtrichtung verlaufende Orientierung bzw. Vorzugsrichtung auf.
Üblicherweise wird der Draht in Schritt (a) in aufgespulter Form bereitgestellt.
In Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Behälter mit einer dem Umriss des in Schritt (a) bereitgestellten zu ummantelnden Drahtes entsprechenden oder einen bis zu 20 μιτι, bevorzugt bis zu 10 μιτι breiten wenigstens teilweise, bevorzugt vollständig um den Drahtumriss umlaufenden Spalt bildenden Einlassöffnung bereitgestellt. Ein teilweise um den Drahtumriss umlaufender Spalt bedeutet, dass der Draht den Rand der Einlassöffnung berührt, allerdings nicht mit seinem gesamten Umriss, während ein vollständig um den Drahtumriss umlaufender Spalt bedeutet, dass der Draht die Einlassöffnung nicht berührt. Im Fall der vollständigen Spaltbildung ist es bevorzugt, wenn der umlaufende Spalt möglichst gleichmäßig breit ist, entsprechend einer zentrierten Positionierung des zu ummantelnden Drahtes innerhalb der
Einlassöffnung. Im Zusammenwirken mit der chemisch/physikalischen Natur der zum Aufbringen der Mantelschicht aus dem von Metall 1 verschiedenen Metall 2 geeigneten flüssigen Beschichtungszusammensetzung bewirkt das genannte Spaltmaß eine hinreichende Abdichtung des Behälters, insbesondere während des Schrittes (e), d.h. ein Austreten der flüssigen Beschichtungszusammensetzung kann so verhindert werden.
Hinsichtlich der Materialauswahl des Behälters bestehen keine prinzipiellen
Beschränkungen. Kunststoff hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen. Der
Behälter kann eine an sich beliebige Form haben; er muss lediglich die Verwirklichung des Schrittes (e) erlauben. Zweckmäßig ist ein zylindrischer Behälter mit Anordnung der Einlassöffnung insbesondere im Mittelpunkt der Zylindergrundfläche. Das den Rand der Einlassöffnung bildende Material ist zweckmäßigerweise ein hartes Material,
insbesondere ein Material mit größerer Härte als der des Metalls 1 . Beispielsweise kann das harte Material Diamant oder Rubin sein. Beispielsweise kann ein Diamant mit einem entsprechenden die Einlassöffnung des Behälters bildenden Loch verwendet werden. Es kann ferner zweckmäßig sein, wenn das Material, insbesondere das harte Material elektrisch nichtleitend ist (elektrische Leitfähigkeit <10"8 S/m); beispielsweise Diamant oder Rubin erfüllen beide Eigenschaften.
Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, einen Ziehstein (z.B. von
BALLOFFET) als Mittel zur Ausstattung des Behälters mit der Einlassöffnung zu verwenden. Beispielsweise kann ein üblicher Ziehstein, wie er beim Drahtziehen verwendet wird, verwendet werden. Beispielsweise kann ein aus Titan oder Edelstahl bestehender Ziehstein mit darin eingefasstem, ein Loch mit entsprechendem Umriss aufweisendem Diamanten verwendet werden.
Der Behälter kann offen sein. In einer Ausführungsform hat der Behälter eine der Einlassöffnung gegenüber umriss-symmetrisch angeordnete und dabei zugleich mit der Einlassöffnung eine gemeinsame Rotationsachse aufweisende Auslassöffnung für den den Behälter verlassenden beschichteten Draht, d.h. für den im Zuge von Schritt (e) nach geradem Durchlaufen des Behälters denselben verlassenden beschichteten Draht; praktisch betrachtet bedeutet diese Anordnung, dass der Draht gerade, also ungebogen, ungekrümmt, ungeknickt und unverdrillt, und auf kürzestem Wege von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung durch den Behälter hindurchlaufen kann. Diese Anordnung von Einlassöffnung und Auslassöffnung gewährleistet weitestgehend, dass es weder vor noch nach der Beschichtung zu Berührungen und möglichen mechanischen Beschädigungen der Drahtoberfläche kommt.
Dabei kann der Umriss der Auslassöffnung dem Umriss des den Behälter verlassenden beschichteten Drahtes entsprechen oder einen bis zu 20 μιτι breiten wenigstens teilweise, bevorzugt vollständig darum umlaufenden Spalt bilden. Die Auslassöffnung kann mit den gleichen Mitteln wie die Einlassöffnung verwirklicht werden.
In Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der in Schritt (a) bereitgestellte Draht in die Einlassöffnung eingeführt, im Falle einer Einlassöffnung mit größerer Querschnittsfläche bzw. größerem Umriss als dem des Drahtes bevorzugt mittig. Mit der Einführung des Drahtes wird die Grundlage für die schon erwähnte hinreichende Abdichtung des Behälters geschaffen. In Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine zum Aufbringen der
Mantelschicht aus dem von Metall 1 verschiedenen Metall 2 geeignete flüssige
Beschichtungszusammensetzung in den Behälter eingefüllt. Es ist zweckmäßig, Schritt (d) nach Schritt (c) auszuführen. Im Falle der Ausführungsform (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich bei der flüssigen Beschichtungszusammensetzung um eine eine außenstromlose Applikation von Metall 2 auf ein Substrat oder einen Draht aus dem Metall 1 erlaubende Zusammensetzung, also um eine eine direkte Applikation von Metall 2 in elementarer, metallischer Form auf die Metall 1 -Oberfläche erlaubende Zusammensetzung. Beispiele für solche Zusammensetzungen mit Metall 2 = Palladium bzw. Gold sind Palluna® IP1 von Umicore bzw. SLOTOGOLD 10 von Schlötter.
Im Falle der bevorzugten Ausführungsform (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich bei der flüssigen Beschichtungszusammensetzung um eine eine Elektroplattierung mit Metall 2 eines als Kathode geschalteten Substrates oder Drahtes aus dem Metall 1 erlaubende Zusammensetzung, also um eine eine direkte Applikation von Metall 2 in elementarer, metallischer Form auf die Metall 1 -Oberfläche erlaubende Zusammensetzung. Insbesondere kann es sich dabei um eine wässrige, Metall 2 als gelöstes Salz oder gelöste Salze enthaltende Zusammensetzung handeln. Beispiele für solche Zusammensetzungen mit Metall 2 = Palladium sind Palluna® 458 und Palluna® ACF 800 von Umicore und Pallacor® HT von Atotech. Beispiele für solche
Zusammensetzungen mit Metall 2 = Gold sind Aurocor® K 24 HF von Atotech und Auruna® 558 und Auruna® 559 von Umicore.
Die flüssige Beschichtungszusammensetzung wird in einer solchen Menge eingefüllt, dass eine erfolgreiche Durchführung von Schritt (e) gewährleistet werden kann. Dabei kann der Behälter teilweise oder vollständig gefüllt werden.
Es kann zweckmäßig sein, wenn der Behälter mit einer Einrichtung zur zumindest weitestgehenden Konstanthaltung des Füllvolumens und/oder der Zusammensetzung der flüssigen Beschichtungszusammensetzung ausgestattet ist, so dass der Verbrauch oder Austrag an flüssiger Beschichtungszusammensetzung bzw. von Komponenten derselben während des Schritts (e) im laufenden Betrieb ausgeglichen werden kann. Beispielsweise kann eine Einrichtung zur Kreislaufführung der flüssigen
Beschichtungszusammensetzung und/oder eine Einrichtung zur Nachdosierung der flüssigen Beschichtungszusammensetzung oder von während Schritt (e) ausgetragener Komponenten derselben verwendet werden.
In Schritt (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der in Schritt (c) in die
Einlassöffnung eingeführte Draht gerade, d.h. ungebogen, ungekrümmt, ungeknickt und unverdrillt durch den Behälter und damit auch durch die in Schritt (d) in den Behälter eingefüllte flüssige Beschichtungszusammensetzung hindurchgeführt. Nach
Durchlaufen der flüssigen Beschichtungszusammensetzung verlässt der Draht den Behälter gerade und in beschichteter Form, also in mit einer Mantelschicht aus Metall 2 beschichteter Form. Mit anderen Worten, in Schritt (e) erfolgt die Applikation des Metalls 2 direkt als Metall 2. Im Falle eines Behälters mit einer gegenüber dessen Einlassöffnung umriss-symmetrisch angeordneten und dabei zugleich mit der
Einlassöffnung eine gemeinsame Rotationsachse aufweisenden Auslassöffnung verlässt der beschichtete Draht den Behälter durch letztere. Die Kontaktzeit des durchlaufenden Drahtes oder, genauer gesagt, jedes Draht- Inkrementes in der flüssigen Beschichtungszusannnnensetzung liegt im Bereich von beispielsweise 0,005 bis 50 Sekunden, insbesondere 0,01 bis 10 oder 0,02 bis 5 Sekunden und ergibt sich aus der Geschwindigkeit, mit der der Draht durch die flüssige Beschichtungszusammensetzung hindurchgeführt wird, und aus der Strecke, die der Draht bzw. jedes Draht-Inkrement in der flüssigen Beschichtungszusammensetzung durchläuft. Bei vertikaler Ausrichtung des durch die flüssige
Beschichtungszusammensetzung hindurchgeführten Drahtes entspricht die Strecke, die jedes Draht-Inkrement in der flüssigen Beschichtungszusammensetzung durchläuft, der Füllhöhe oder Flüssigkeitssäule der flüssigen Beschichtungszusammensetzung im Behälter.
Der Antrieb des Drahtes zwecks Hindurchführung durch die flüssige
Beschichtungszusammensetzung geschieht mittels üblicher Umlenkrollen- und
Spulensysteme. Die Drahtgeschwindigkeit oder, genauer gesagt, die Geschwindigkeit, mit der der Draht befördert wird, liegt dabei im Bereich von beispielsweise 0,5 bis 200 m/min, insbesondere 5 bis 150 m/min oder 10 bis 100 m/min. Die Ausrichtung des Behälters bzw. des durch diesen und die darin befindliche flüssige
Beschichtungszusammensetzung gerade hindurchgeführten Drahtes kann horizontal oder vertikal sein oder eine dazwischenliegende Orientierung annehmen. Bevorzugt ist eine vertikale Ausrichtung, insbesondere mit Bewegungsrichtung des Drahtes nach oben. Im Falle der Ausführungsform (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer eine Elektroplattierung eines als Kathode geschalteten Substrates oder Drahtes aus dem Metall 1 mit Metall 2 erlaubenden flüssigen Beschichtungszusammensetzung kann der Draht beispielsweise zweckmäßig mittels einer als Kathode geschalteten,
beispielsweise metallischen Kontaktrolle als Kathode geschaltet werden und so die Drahtbeschichtung, also die direkte Elektroplattierung des Drahtes mit dem Metall 2, ermöglichen. Um einen Kurzschluss auszuschliessen, ist das den Rand der
Einlassöffnung bildende Material elektrisch nichtleitend oder nicht spannungsführend (elektrisch isoliert). Dabei kann ein elektrisch leitfähiger Ring, der ein den Rand der Einlassöffnung bildendes, elektrisch nichtleitendes Material, beispielsweise Diamant oder Rubin, umschließt, als Gegenanode geschaltet sein; beispielsweise kommt als elektrisch leitfähiger Ring der äußere Metallrand eines Ziehsteins in Frage. Zusätzlich oder stattdessen können auch ein oder mehrere Hilfsanoden verwendet werden, beispielsweise kann eine in der flüssigen Beschichtungszusammensetzung und um den durchlaufenden Draht angeordnete und dabei beispielsweise als Gitter ausgebildete Hilfsanode aus beispielsweise Edelstahl oder plattiertem Titan eingesetzt werden. Bei der Elektroplattierung des durch die flüssige Beschichtungszusammensetzung hindurchgeführten Drahtes mit Metall 2 kann mit einer Gleichspannung im Bereich von beispielsweise 0,2 bis 20 V bei einer Stromstärke im Bereich von beispielsweise 0,001 bis 5 A, insbesondere 0,001 bis 1 A oder 0,001 bis 0,2 A gearbeitet werden. Die zur Anwendung kommenden Stromdichten können im Bereich von beispielsweise 0,01 bis 150 A/dm2 liegen.
Die Schichtdicke der Mantelschicht aus dem Metall 2, d.h. die Schichtdicke der in Schritt (e) direkt auf die Metall 1 -Oberfläche applizierten elementaren Metall 2-Schicht, liegt im Bereich von beispielsweise der Dicke einer Monolayer des Metalls 2 bis 5000 nm oder von beispielsweise 1 bis 5000 nm und kann nach Wunsch eingestellt werden.
Bei der Ausführungsform (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer eine außenstromlose Applikation von Metall 2 auf dem Draht aus Metall 1 erlaubenden flüssigen Beschichtungszusammensetzung kann die Schichtdicke der Mantelschicht aus dem Metall 2 im Wesentlichen über folgende Parameter eingestellt werden:
chemische Zusammensetzung der flüssigen Beschichtungszusammensetzung, Temperatur während Schritt (e), Kontaktzeit zwischen Draht und flüssiger
Beschichtungszusammensetzung. Dabei lässt sich die Schichtdicke im Allgemeinen steigern mit höherer Konzentration der Metall 2 bildenden chemischen Komponenten in der flüssigen Beschichtungszusammensetzung, mit höherer Temperatur während Schritt (e) und mit längerer Kontaktzeit zwischen Draht und flüssiger
Beschichtungszusammensetzung. Bei der Ausführungsform (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer eine
Elektroplattierung eines als Kathode geschalteten Substrates bzw. Drahtes aus dem Metall 1 mit Metall 2 erlaubenden flüssigen Beschichtungszusammensetzung kann die Schichtdicke der Mantelschicht aus dem Metall 2 im Wesentlichen über folgende Parameter eingestellt werden: chemische Zusammensetzung der flüssigen
Beschichtungszusammensetzung, Kontaktzeit zwischen als Kathode geschaltetem Draht und flüssiger Beschichtungszusammensetzung, Stromdichte. Dabei lässt sich die Schichtdicke im Allgemeinen steigern mit höherer Konzentration des oder der Salze von Metall 2 in der flüssigen Beschichtungszusammensetzung, mit längerer Kontaktzeit zwischen als Kathode geschaltetem Draht und flüssiger
Beschichtungszusammensetzung und mit höherer Stromdichte.
Bei beiden Ausführungsformen (i) als auch (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist also der Verfahrensschritt (e) derjenige, in dessen Verlauf das Metall 2 direkt in elementarer, metallischer Form auf die Metall 1 -Drahtoberfläche appliziert wird. Mit anderen Worten, die Metall 2-Mantelschicht muss nicht erst in dem Schritt (e) nachgeschalteten Schritten in ihrer elementaren, metallischen Form ausgebildet werden. Gegebenenfalls kann ein Spülschritt zwischen Abschluss von Schritt (e) und Schritt (f1 ) bzw. (f2) stattfinden, beispielsweise in Form einer Tauch- oder Spritzspülung. Falls die in Schritt (e) verwendete flüssige Beschichtungszusammensetzung wässrig ist, bietet sich die Verwendung von Wasser als Spülmedium an, weitere Beispiele für Spülmedien sind Alkohol und Alkohol/Wasser-Mischungen. Im Falle einer in Schritt (e) verwendeten nichtwässrigen flüssigen Beschichtungszusammensetzung wird im Allgemeinen nicht gespült.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert kein Zwischenaufspulen des Drahtes zwischen den Schritten (e) und (f1 ) bzw. (e) und (f2). Insofern handelt es sich bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne Zwischenaufspulen des Drahtes zwischen den Schritten (e) und (f1 ) oder (f2) um eine bevorzugte
Ausführungsform. Zusammen mit der schon erwähnten Möglichkeit, die Mantelschicht aus dem Metall 2 auf einen schon Endquerschnittsfläche aufweisenden Draht bzw. Enddurchmesser aufweisenden Runddraht aus dem Metall 1 aufzubringen, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch aus Produktionssicht besonders effizient gestaltet werden.
Bei der Ausführungsform des Schritts (f1 ) wird der in Schritt (e) beschichtete Draht, d.h. der mit einer Beschichtung im Sinne einer Mantelschicht aus Metall 2 versehene Draht lediglich getrocknet. Das Trocknen gemäß Schritt (f1 ) kann bei einer Temperatur oder Ofentemperatur im Bereich von beispielsweise 20 bis 150 °C stattfinden.
Die in der Beschreibung und den Ansprüchen im Zusammenhang mit den Schritten (f1 ) bzw. (f2) verwendeten Begriffe„Temperatur" oder„Ofentemperatur" bedeuten jeweils die Temperatur der betreffenden Atmosphäre.
Beim Trocknen wird der beschichtete Draht bzw. dessen Beschichtung, also die Metall 2-Mantelschicht, von organischem Lösemittel und/oder Wasser befreit. Das Trocknen kann beispielsweise in einem Durchlaufofen, insbesondere in einem Rohrofen geschehen.
Bei Durchführung der Schritt (f1 ) aufweisenden Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem in Schritt (a) bereitgestellten Endquerschnittsfläche aufweisenden Draht bzw. Enddurchmesser aufweisenden Runddraht kann die Bildung einer
Diffusionszone zwischen den Kontaktflächen von Metall 1 und Metall 2 vermieden oder zumindest weitestgehend vermieden werden.
Bei der Ausführungsform des Schritts (f2) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der in Schritt (e) beschichtete Draht thermisch behandelt.
Das thermische Behandeln gemäß Schritt (f2) kann bei einer Temperatur oder
Ofentemperatur im Bereich von beispielsweise 100 bis 800 °C stattfinden. Unter thermischem Behandeln ist zu verstehen, dass der Draht eine Temperatur erreicht, bei der der Draht und/oder dessen Beschichtung, also die Metall 2- Mantelschicht, nicht nur, falls notwendig, getrocknet, sondern auch wie nachstehend noch erläutert chemisch und/oder physikalisch verändert werden. Die thermische Behandlung kann beispielsweise in einem Durchlaufofen, insbesondere in einem
Rohrofen geschehen.
Die Durchlaufzeit des zwecks Trocknens oder thermischen Behandeins einen
Durchlaufofen durchlaufenden Drahtes oder, genauer gesagt, jedes Draht-Inkrementes liegt im Bereich von beispielsweise 0,001 bis 60 Sekunden, insbesondere 0,01 bis 10 Sekunden oder 0,02 bis 5 Sekunden und ergibt sich aus der Baulänge des
Durchlaufofens und der Geschwindigkeit, mit der der Draht den Durchlaufofen passiert. Schritt (f2) kann beispielsweise dann durchgeführt werden, wenn nicht nur eine
Trocknung erwünscht ist, sondern zugleich ein Glühen des mit Metall 2 ummantelten Drahtes stattfinden soll. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn die
Ausbildung einer Diffusionszone zwischen dem Metall 1 des Drahtkerns und dem Metall 2 des Drahtmantels durch Diffusion von Metall 1 oder Bestandteilen des Metalls 1 in das Metall 2 und/oder eine Diffusion von Metall 2 oder Bestandteilen des Metalls 2 in das Metall 1 gewünscht ist. In diesem Fall liegt die Ofentemperatur beispielsweise im Bereich von 150 bis 800 °C. Schritt (f2) kann also beispielsweise dann in Frage kommen, wenn die Beschichtung durch Elektroplattierung eines als Kathode
geschalteten Drahtes aus dem Metall 1 mit Metall 2 aus einer entsprechenden
Beschichtungszusammensetzung erfolgt ist. Es kann dabei zweckmäßig sein mit einer inerten oder reduzierenden Ofenatmosphäre zu arbeiten.
Der nach Beendigung der Schritte (a) bis (f1 ) bzw. (a) bis (f2) erhaltene Kern-Mantel- Draht zeichnet sich aus durch eine sehr homogene, gleichmäßig dicke und von Spuren mechanischer Beschädigung freie oder zumindest im Wesentlichen freie Mantelschicht und ist besonders geeignet zur Verwendung als Bonddraht. Falls der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Kern-Mantel-Draht in Form des mit einer Mantelschicht aus dem Metall 2 versehenen Drahtes aus dem Metall 1 nicht direkt weiterverarbeitet oder nicht direkt zum Bonden verwendet wird, wird er im Allgemeinen in üblicher Art und Weise aufgespult und in dieser Form zum
Weiterverarbeiter oder Verwender geliefert. Weiterverarbeitung bedeutet hier
insbesondere Ziehen, Glühen, Walzen, Aufbringung einer oder mehrerer weiterer Metall-Mantelschichten aus dem gleichen oder einem anderen Metall vom Typ 1 , aus dem gleichen oder einem anderen Metall vom Typ 2 oder aus von Metall 1 und Metall 2 verschiedenem Metall. Hierbei erschließt es sich für den Fachmann unmittelbar, dass die Aufbringung weiterer Metall-Mantelschichten insbesondere auch unter Anwendung der Prinzipien wie im erfindungsgemäßen Verfahren erfolgen kann.
Beispiele Beispiel 1 (Herstellung eines Kupferkern-Palladiummantel-Drahtes):
Ein Runddraht aus 4N-Kupfer (99,99 Gew.-% Kupfer) mit einem Durchmesser von 20 μιτι wurde in einen Abspuler eingespannt und über eine als Kathode schaltbare
Kontaktrolle geführt. Dabei wurde der Runddraht von unten durch eine im Boden eines vertikal angeordneten zylindrischen Kunststoffbehälters (Innendurchmesser 40 mm, Länge 140 mm) befindliche Einlassöffnung eingebracht und gerade durch den Behälter geführt. Die Einlassöffnung bestand aus einem üblichen Ziehstein mit eingefasstem Diamant mit einem einen Durchmesser von 25 μιτι aufweisenden Loch (von
BALLOFFET). In dem Behälter befand sich ferner eine runde Hilfsanode aus plattiertem Titan. Nach Verlassen des Behälters wurde der Runddraht ganz analog durch einen zweiten baugleichen Spülbehälter geführt. Anschliessend durchlief der Runddraht einen 60 cm langen auf 130 °C temperierten Rohrofen und wurde an einer Spule in einem Aufspuler befestigt. Die Laufrichtung des Runddrahtes war von unten nach oben mit der Anordnungsreihenfolge von unten nach oben: Kontaktrolle, Behälter 1 ; Behälter 2, Rohrofen, Aufspuler. Der untere die Hilfsanode aufweisende Behälter 1 wurde gemäß Herstellervorgabe mit einer einen pH-Wert von 6,5 und einen Palladiumgehalt von 12 g/l aufweisenden Lösung von Palluna® ACF 800 bis zum Rand befüllt. Die Temperatur der Lösung wurde auf 60 °C eingestellt. Der darüber angeordnete Spülbehälter 2 wurde mit Wasser befüllt. Die Kontaktrolle wurde mit dem Minuspol einer Gleichstromquelle, die Hilfsanode im Behälter 1 mit dem Pluspol der Gleichstromquelle verbunden. Danach wurde der Aufspuler eingeschaltet und auf eine Drahtgeschwindigkeit von 15 m/min eingestellt. Die Gleichstromquelle wurde auf eine Stromstärke von 10 mA eingestellt.
Man erhielt einen mit einer 20 nm dicken gleichmäßigen Palladiummantelschicht versehenen Kupfer-Runddraht, der elektronenmikroskopisch betrachtet weitestgehend frei von Beschädigungen war (ohne Riefen, ohne Risse oder Aufbrüche in der
Palladiumschicht) war.
Beispiel 2 (Herstellung eines Kupferkern-Goldmantel-Drahtes):
Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet mit dem Unterschied, dass in den Behälter 1 gemäß Herstellervorgabe eine einen pH-Wert von 7,5 und einen Goldgehalt von 15 g/l aufweisende Lösung von Auruna® 559 eingefüllt und der Beschichtungsvorgang bei 70°C und mit einer Stromstärke von 15 mA durchgeführt wurde.
Man erhielt einen mit einer 20 nm dicken gleichmäßigen Goldmantelschicht versehenen Kupfer-Runddraht, der elektronenmikroskopisch betrachtet weitestgehend frei von Beschädigungen war (ohne Riefen, ohne Risse oder Aufbrüche in der Palladiumschicht) war.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Beschichtung eines Drahtes aus einem Metall 1 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kupfer, Silber, Gold, Nickel sowie Legierungen eines dieser Metalle mit mindestens einem anderen Metall mit einer Mantelschicht aus einem von Metall 1 verschiedenen Metall 2 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nickel, Silber, Gold, Ruthenium, Platin, Palladium, Rhodium sowie
Legierungen eines dieser Metalle mit mindestens einem anderen Metall, umfassend die Schritte:
(a) Bereitstellung eines Drahtes mit einer Querschnittsfläche im Bereich von 75 bis 200000 μιτι2 aus einem Metall 1 ,
(b) Bereitstellung eines Behälters mit einer Einlassöffnung für den Draht, wobei der Umriss der Einlassöffnung dem des zu ummantelnden Drahtes entspricht oder einen bis zu 20 μιτι breiten wenigstens teilweise um den Drahtumriss umlaufenden Spalt bildet,
(c) Einführen des Drahtes in die Einlassöffnung,
(d) Einfüllen einer zum Aufbringen der Mantelschicht aus dem von Metall 1
verschiedenen Metall 2 geeigneten flüssigen
Beschichtungszusammensetzung in den Behälter,
(e) gerades Hindurchführen des Drahtes durch die flüssige
Beschichtungszusammensetzung und den Behälter und Verlassen des Behälters in beschichteter Form, und
(f1 ) Trocknen des in Schritt (e) beschichteten Drahtes oder
(f2) thermisches Behandeln des in Schritt (e) beschichteten Drahtes,
wobei
(i) es sich bei der flüssigen Beschichtungszusammensetzung um eine eine
außenstromlose Applikation von Metall 2 auf ein Substrat aus dem Metall 1 erlaubende Zusammensetzung handelt oder
(ii) der Draht als Kathode geschaltet ist und es sich bei der flüssigen
Beschichtungszusammensetzung um eine eine Elektroplattierung mit Metall 2 eines als Kathode geschalteten Substrates aus dem Metall 1 erlaubende Zusammensetzung handelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1
ohne Zwischenaufspulen des Drahtes zwischen den Schritten (e) und (f1 ) oder
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
wobei es sich bei dem in Schritt (a) bereitgestellten Draht um einen Runddraht mit einem Durchmesser im Bereich von 10 bis 500 μιτι handelt.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
wobei der in Schritt (a) bereitgestellte Runddraht seinen Enddurchmesser aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
wobei der in Schritt (a) bereitgestellte Draht seine Endquerschnittsfläche aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das den Rand der Einlassöffnung bildende Material ein hartes Material mit größerer Härte als der des Metalls 1 ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
wobei das harte Material Diamant oder Rubin ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6,
wobei das harte Material elektrisch nichtleitend ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei ein Ziehstein als Mittel zur Ausstattung des Behälters mit der Einlassöffnung verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Behälter eine der Einlassöffnung gegenüber umriss-symmetrisch angeordnete und dabei zugleich mit der Einlassöffnung eine gemeinsame Rotationsachse aufweisende Auslassöffnung für den den Behälter verlassenden beschichteten Draht hat.
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Kontaktzeit jedes Draht-Inkrementes in der flüssigen
Beschichtungszusammensetzung im Bereich von 0,005 bis 50 Sekunden liegt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Ausrichtung des Drahtes bei der Hindurchführung durch den Behälter und die darin befindliche flüssige Beschichtungszusammensetzung vertikal ist.
Verfahren nach Anspruch 12,
wobei die Bewegung des Drahtes nach oben gerichtet erfolgt.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Schichtdicke der Mantelschicht aus dem Metall 2 im Bereich der Dicke einer Monolayer des Metalls 2 bis 5000 nm beträgt.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Trocknen gemäß Schritt (f1 ) bei einer Temperatur im Bereich von 20 bis 150 °C stattfindet.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das thermische Behandeln gemäß Schritt (f2) bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 800 °C stattfindet.
17. Nach einem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 16 hergestellter Kern-Mantel- Draht.
18. Verwendung eines nach einem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 17 hergestellten Kern-Mantel-Drahtes als Bonddraht.
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