Aufgrund ihres breiten Anwendungsfeldes existieren in der elektrischen Verbindungstechnik eine Vielzahl von Technologien zur Herstellung eines Kontaktes. Letztendlich sollen durch diese Technologien wichtige Parameter wie der elektrische Übergangswiderstand oder die mechanische Beanspruchbarkeit für die jeweilige Anwendung optimiert werden. Um dieses Ziel zu erreichen, werden als Kontaktmaterialien in der Regel metallische Grundwerkstoffe mit einem oder mehreren metallischen Beschichtungen verwendet. Die Dicke dieser Schichten ist eine wichtige Kenngröße zur Charakterisierung der Kontakte. Sie zu messen, ist deshalb von zentraler Bedeutung für die Prozess- und Qualitätskontrolle bei der Produktion von elektrischen Kontakten.
Tabelle 1 zeigt einige Beispiele von häufig verwendeten Grundwerkstoffen und Beschichtungen in der Verbindungstechnik. Die möglichen Kombinationen ergeben eine große Zahl von Beschichtungssystemen, auch mit zahlreichen Mehrfachschichten, die gemessen werden müssen. Zur richtigen Bestimmung der Schichtdicken mittels Röntgenfluoreszenzanalyse ist nun die genaue Kenntnis aus Schichtaufbau und Grundwerkstoff nötig. Dies führt im allgemeinen zu einer Vielzahl von Messaufgaben. Die Verwaltung und die gegebenenfalls notwendige Kalibrierung dieser Messaufgaben erfordert einen hohen Aufwand beim Anwender und führt schnell zu unübersichtlichen und damit fehleranfälligen Strukturen. Mit der Auswertesoftware WinFTM® Version 6 kann die Anzahl der notwendigen Messaufgaben nun deutlich reduziert werden. Insbesondere die IOBC-Methode (Independent of Base Composition) schafft hier eine Vereinfachung: bei dieser Methode kann die Schichtdicke unabhängig von der Zusammensetzung des Grundwerkstoffes richtig gemessen werden. Neben der Vereinfachung erhöht sich damit auch die Richtigkeit der Messung: ein geänderter Grundwerkstoff wird von der Software automatisch korrekt berücksichtigt.
Diese Möglichkeiten der WinFTM® V 6 lassen sich am besten mit konkreten Beispielen veranschaulichen. Zunächst soll das System Au/Ni/Base betrachtet werden. Als Grundwerkstoffe werden verschiedene Cu-Legierungen und zum Teil auch Fe-Legierungen verwendet. Bei klassischer Auswertung müsste der Software für jeden zu messenden Au/Ni-Kontakt der jeweilige Grundwerkstoff mitgeteilt (gemessen) werden. Unter Verwendung einer Messaufgabe mit der IOBC-Methode können jetzt alle Kontakte in einem Durchgang gemessen werden. Der in Tabelle 2 dargestellte Vergleich eines Schichtsystems (Folien bekannter Dicke) auf CuSn6 und CuZn36 zeigt praktisch keinen Einfluss des Grundwerkstoffes auf die gemessene Schichtdicke mehr. Zudem sind die hier standardfrei erzielten Ergebnisse bereits sehr zufriedenstellend bezüglich Richtigkeit und Wiederholpräzision der Au- und Ni-Schichten.
Eine Einschränkung der IOBC-Methode ergibt sich für Schichten, die Elemente enthalten, die auch im Grundwerkstoff vorhanden sind, z.B. Cu/CuZn. Hier muss mit einem fest definierten Grundwerkstoff gearbeitet werden. Eine wichtige Ausnahme von dieser Regel bilden Sn- Schichten: Da das Element Sn zwei weit auseinanderliegende, messbare Komponenten im Röngenfluoreszenzspektrum hat (Sn-K- und Sn-L-Linien), und von der Schicht sowohl die Sn-K- als auch Sn-L-, vom Grundwerkstoff aber nur die Sn-K-Linien mit ihrer hohen Energie zum Spektrum beitragen, können Sn-Schichten auch auf Sn-haltigem Grundwerkstoff mit der IOBC-Methode gemessen werden. Tabelle 3 zeigt den Vergleich verschiedener Sn-Schichten auf CuSn6 und CuZn36. Auch hier ist der Einfluss des Grundwerkstoffes auf die gemessene Sn- Schichtdicke vernachlässigbar kle
Schlussfolgerung
Die durch die vielen verwendeten Schichtsysteme und Grundwerkstoffe bedingte große Zahl an verschiedenen Messaufgaben in der Kontakttechnik kann mit der Software WinFTM® V6 deutlich verringert werden. Dies führt zu einem erheblich kleineren Aufwand beim Anwender und reduziert die Fehlermöglichkeiten.