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Whiskerbildung

In der Galvanotechnik ist die Whiskerbildung (eng. Barthaar)ein bekanntes Phänomen, welches bei der galvanischen Abscheidung von Zinnschichten auftritt. Diese faden- oder nadelförmigen Kristallstrukturen können, je nach Größe, zu Störungen bis hin zu kompletten Ausfällen bei elektronischen Bauteilen führen. Dabei kann die Größe der Whisker wenige µm bis zu mehreren Millimetern betragen.

Die Bildung von Whiskern wird begünstigt durch mehrere Faktoren. Unter anderem von der Art der Zinnabscheidung, dem mitabgeschiedenen Kohlenstoff, dem Grundsubstrat, dem Vorhandensein oder fehlen einer Diffusionssperrschicht, den Druckspannungen innerhalb der Zinnschicht, den unterschiedlichen Zug- und Druckspannungen zwischen galvanischer Oberfläche und Grundsubstrat, mechanischen Belastungen der Zinnschicht, klimatischen Bedingungen, Temperaturwechseln und ähnlichem.
Glanzzinnschichten neigen aufgrund ihrer feinkristallinen Struktur sowie des in den Glanzbildnern enthaltenen Kohlenstoffs stärker zu einer Whiskerbildung als Mattzinnschichten.

Um das Risiko der Whiskerbildung zu reduzieren, empfiehlt sich eine Mattverzinnung auf einer zuvor erzeugten geschlossenen Diffusionssperrschicht aus Kupfer oder Nickel mit einer Stärke von 1-3µm. Die so erzeugten Zinnschichten werden eingestuft in die Whisker-Klasse I und werden von führenden Herstellern der Elektrotechnik akzeptiert. Durch ein Umschmelzen der Zinnschicht nach der Beschichtung (Reflow-Verfahren) zur Veränderung der Kristallgefügestruktur lässt sich die Whiskerbildung nochmals deutlich reduzieren.