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HolzapfelHolzapfel
Zinn (Sn):
Beschreibung
Verfahren & Eigenschaften
Glanzzinn
Mattzinn

Zinn-Beschichtung (Sn) bei der Holzapfel Group

Das Verzinnen von elektronischen Bauteilen ist einer der elementarsten Anwendungsfälle für die galvanische Verzinnung. Zinn ist sehr gut lötbar und lebensmittelecht. Verzinnte Bauteile wie Busbar, Stromschienen und Gehäuse sowie Elektrokontakte und Steckverbinder finden Ihre Anwendung u.a. in der Automobilbranche, der Hausgeräteindustrie, der Schalterindustrie, der Unterhaltungselektronik und Elektroindustrie. Auch in den Bereichen der erneuerbaren Energien und der Elektromobilität ist das Verzinnen der elektronischen Komponenten von großer Bedeutung, um langfristig die Funktion aller stromführenden Bauteile sicherzustellen.

Verfahren & Eigenschaften

Bei der galvanischen Verzinnung wird unterschieden zwischen der Glanz- und Mattverzinnung.

Zinn ist ein sehr weiches Metall (8-10HV) mit einer sehr guten Duktilität und einem Schmelzpunkt von 232 Grad Celsius. Die abgeschiedenen Zinnschichten sind. Es ist bleifrei, RoHS-konform (abhängig vom Grundwerkstoff da Messinglegierungen oftmals Blei enthalten können) und lebensmittelecht.
Zinn bietet Stählen einen kathodischen Korrosionsschutz. Zudem sind die abgeschiedenen Zinnschichten beständig gegenüber atmosphärischer Luft, Feuchtigkeit, wässrigen Lösungen, Mineralsäuren sowie schwachen oxidierenden Säuren und organischen Säuren, einschließlich derer von Lebensmitteln. Die Lötfähigkeit von Zinn ist ausgesprochen gut. Um die Lötfähigkeit möglichst langfristig zu erhalten, empfiehlt es sich bei Kupferlegierungen, Bronze- und Messingwerkstoffen eine Diffusionssperrschicht zwischen Grundsubstrat und Zinnschicht aufzubringen.
In Abhängigkeit von Grundwerkstoff, Bauteilgröße und Anforderungen an die abgeschiedene Schicht können die zu bearbeitenden Bauteile sowohl als Gestellware als auch in der Trommel als Schüttgut verzinnt werden. Direkt verzinnt werden können Buntmetalle und Stähle. Mit grundmaterialspezifischer Vorbehandlung können auch Aluminium und Edelstahl beschichtet werden.

Die Holzapfel Group bietet Ihnen optional eine zusätzliche Nachtauchlösung an, um die Löt- und Lagerfähigkeit zu verbessern.

Hinweis: Starke Kontaktkorrosion Aluminium-Legierungen/Zinn!

Glanzzinn

Glanzzinnschichten sind feinkristallin, silberweiß glänzend, sehr duktil und hervorragend lötfähig. Zinn besitzt zudem aufgrund seiner geringen Härte gute Schmiereigenschaften. Um die Gefahr der Whiskerbildung zu reduzieren, ist es erforderlich eine Diffusionssperrschichten aus Kupfer oder Nickel mit einer Schichtstärke von 1-3µm aufzubringen. 

Mattzinn

Mattzinnschichten sind helle, fast weiße, reflektionsarme Zinnschichten mit einer grobkristallinen Oberflächenstruktur. Die Einbaurate von Kohlenstoff in die abgeschiedene Mattzinnschicht beträgt dabei 0,005-0,05%. Zudem ist die Mattzinnschicht hoch duktil, besitzt geringe Eigenspannungen und ist whiskerfreie (Klasse I). Zinnschichten mit einer Whisker-Klassifizierung I (Whisker bis max. 50µm) werden von führenden Anbietern elektronischer Kontakt akzeptiert, dar diese keine Gefahr für elektronische Schaltungen darstellt.
Die beider Holzapfel Group abgeschiedenen Mattzinnschichten sind hervorragend Reflow-fähig.

Whiskerbildung bei galvanisch abgeschiedenen Zinnschichten

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.

Janine Frühwirth

Vertriebsinnendienst & Projekte Holzapfel & DEKOTEC

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oberflaechenspezialist(at)holzapfel-group.com