TE Connectivity: LITESURF für Qualität Keine Angst mehr vor Whisker dank Bismut

Dr. Frank A. Schabert, TE: »Die Risiko-Minimierung beträgt mindestens 1 :1600!«
Dr. Frank A. Schabert, TE: »Die Risiko-Minimierung beträgt mindestens 1 :1600!«

Die neue LITESURF Beschichtung von TE unterdrückt die gefürchtete Whisker-Bildung in Press-fit-Kontakten praktisch vollständig und eignet sich damit besonders für den Einsatz in Autos. Und das zu einem kaum höheren Preis als bei bisher üblichen Techniken.

Das Geheimnis heißt Bismut. Dazu ein kurzer Rückblick: Mit dem Bleiverbot trat in den danach verwendeten Zinn-Mischungen und Legierung die unerwünschten Whisker auf. Ihr Durchmesser beträgt nur 1 µm, sie können sich aber mit der Zeit wie ein Gespinnst um die Pins legen. Das führt zu unerwünschten leitenden Verbindungen und zu Ausfällen. Obwohl es im Automotive-Bereich Ausnahmen vom Bleiverbot gibt (das wohl 2019 ausläuft) hatte sich TE schon sehr früh entschlossen, auf Blei ganz zu verzichten. Doch eine Alternative, die Ag3Zn-Legierung liefert zwar gute Ergebnisse und unterdrückt die Whisker-Bildung signifikant, ist aber teuer.

»Deshalb haben wir uns entschlossen, das Zinn ganz zu eliminieren«, sagt Dr. Frank A. Schabert, Global Header Focus Team Automotive von TE Connectivity. Fündig wurde er im Periodensystem der Elemente in der unmittelbaren Umgebung von Zn: Bismut. Es ist preisgünstig, weil es eher als Abfallprodukt bei der Zn-, Cu- und Pb-Gewinnung anfällt und deshalb auch leicht erhältlich. Obwohl ein Schwermetall, wirft es keine Umweltprobleme wie Blei oder Cadmium auf.

Der große Vorteil: in Press-fit-Verbindungen treten bei der Zn-Beschichtung bei 4 Prozent der Pins Whisker auf, die 400 µm lang sind. Wird Bi verwendet, treten in unter 0,1 Prozent der Pins Whisker mit einer Länge von bis zu 90 µm auf. »Die Risiko-Minimierung beträgt mindestens 1 :1600!«, freut sich Schabert. Denn zudem ist Bi auch noch ein sehr schlechter elektrischer Leiter, was in diesem Fall hoch willkommen ist.

Ebenfalls erfreulich: Bismut benötigt keine Zwischenschicht wie Zn-Legierungen (hier ist Ni erforderlich), das ganze System wird dadurch kostengünstiger und einfacher.

Nachdem TE bereits in Zusammenarbeit mit Schlüsselkunden zeigen konnte, dass es funktioniert, will TE jetzt in die Volumenfertigung gehen. Im Werk in Dinkelsbühl, wo auch die Entwicklung stattfindet, wird der Prozess hochgefahren. 2019 sollen dann hohe Stückzahlen erreicht werden. Danach wird TE den Prozess in die Werke rund um die Welt transferieren. »Der Aufwand für die Forschung hat sich gelohnt: Wir bringen Press-fit mit LITESURF auf eine neue Entwicklungsebene und können eine deutlich bessere Qualität zu erschwinglichen Preisen bieten«, resümiert Schabert.