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Die Erfindung betrifft ein gepulstes anodisches Ätz-Herstellungsverfahren von Verzahnungsstrukturen im Mikro- und/oder Nanometerbereich auf Oberflächen von Kupfer und/oder Kupferlegierungen, Kupfer und/oder Kupferlegierungen aufweisend Verzahnungsstrukturen auf der Oberfläche, ein Verbundsystem mit Kupfer und/oder Kupferlegierungen sowie eine zugehörige Verwendung.
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Die Verordnung Registrierung, Evaluierung, Autorisierung und Beschränkung von Chemikalien (REACH) der Europäischen Union regelt den Umgang mit „...besonders besorgniserregenden Stoffe (SVHC) wegen ihrer möglichen negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit oder die Umwelt...". Hierbei werden immer mehr Chemikalien als schädlich eingestuft. Dies hat starke Auswirkungen auf heutzutage vielfältig genutzte elektrische und mechanische Verbindungen und bedingt einen Bedarf an Alternativen. Insbesondere in Verbindungen auftretende chemische Wechselwirkungen sollten zumindest, dort wo möglich, zumindest teilweise durch mechanische Wechselwirkungen ersetzt werden.
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Während Kupfer ein gut lötbares Metall ist, gilt dies für Kupferlegierungen wie beispielsweise Messing, das einen hohen Zink-Anteil aufweist, nur bedingt. Auf beide Materialklassen werden häufig Polymerfilme, insbesondere als Korrosionsschutz, aufgebracht. Die Polymerfilme haften jedoch nicht besonders gut und können so nur mit zumeist chemisch aggressiven Haftvermittlern eingesetzt werden, von denen zukünftig wahrscheinlich ein Großteil durch die REACH-Regularien verboten sein werden.
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Im Bereich der Verbindungen mit Metall ist es für einige Materialien, wie beispielsweise Titan oder auch Aluminium, heutzutage möglich einen Teil der auftretenden Probleme zu lösen, indem Metalloberflächen durch umweltfreundliches elektrochemisches Ätzen im Nanobereich modelliert werden. Bis heute ist es nicht möglich die bei diesen Materialien gewonnenen Erkenntnisse auf Kupfer oder Kupferlegierungen zu übertragen, da das für den Strukturierungsprozess notwendige Dielektrikum Kupferoxid chemisch nicht stabil genug ist.
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Nach dem Stand der Technik existieren elektrochemische Ätzverfahren zur Modellierung von Metalloberflächen im Nanobereich für verschiedene Metalle.
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Die Druckschrift
DE 10 2021 111 147 A1 offenbart eine Kompositstruktur aufweisend wenigstens eine erste Teilfläche einer Struktur und/oder eines Werkstücks und/oder einer Schicht aufweisend Titan und/oder eine Titanlegierung und/oder NiTi, ein wenigstens teilweise oder abschnittsweise auf der ersten Teilfläche der ersten Struktur und/oder des Werkstücks und/oder der Schicht angeordnetes Polymer, wobei das Polymer im Kontaktbereich mit dem Titan und/oder der Titanlegierung und/oder NiTi wenigstens teilweise oder abschnittsweise oder im Bereich der ersten Teilfläche vollständig oder vollständig über eine gemeinsame Verankerungsschicht verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung ein elektrochemisches Ätz-Herstellungsverfahren von Hinterschnittstrukturen auf Oberflächen von Titan und/oder Titanlegierungen und/oder NiTi für die mechanische Ankopplung von einem Polymer, zur Herstellung einer Kompositstruktur.
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Zudem offenbart die Druckschrift
DE 10 2021 111 149 A1 eine Stahl-Polymer-Kompositstruktur aufweisend eine Aluminium-Polymer Verankerungsschicht und ein Verfahren zur Ätzung der Oberfläche von Aluminium-überzogenen Metallen, und/oder bzw. insbesondere von veraluminierten Stählen.
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In der Druckschrift
DE 102 35 020 B4 wird eine Vorrichtung zum Ätzen von großflächigen Halbleiterscheiben in einer wannenförmigen Aufnahme, die einen flüssigen Elektrolyten enthält, mit einem Prüfkopf, der mit einer beweglichen Ätzwanne versehen ist, offenbart. Der Prüfkopf ist mit einer Vorrichtung zum Halten mindestens eines Wafers versehen. Des Weiteren wird ein Verfahren zum Ätzen mit Elektrolyten in der obigen Vorrichtung offenbart.
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Die Oberflächen von Kupfer und/oder Kupferlegierungen werden nach dem Stand der Technik insbesondere nicht elektrochemisch, sondern mittels anderer Verfahren wie beispielsweise dem Schleifen oder Bürsten oder auch Lasern modelliert.
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Eine elektrochemische Entlegierung kann zur Erzeugung von Kupferbauteilen mit Poren in den entlegierten Bereichen genutzt werden.
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S. Vollmer et al. offenbaren in der Druckschrift „Nanostrukturierung von Kupferoberflächen durch Sauerstoff-induzierte Rekonstruktionen", Materials Science and Engineering Technology 2000, 31(9), 845-849 eine Methode zur Strukturierung der Topographie vicinaler Oberflächen von Metall-Einkristallen mittels Sauerstoff-Adsorption am Beispiel von Kupferoberflächen.
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Zudem offenbaren S. Rung et al. in der Druckschrift „Time Dependence of Wetting Behavior Upon Applying Hierarchic Nano-Micro Periodic Surface Structures on Brass Using Ultra Short Laser Pulses", Appl. Sc. 2018, 8(5), 700 eine umfassende experimentelle Studie über laserinduzierte hierarchische nano-mikro-periodische Oberflächenstrukturen auf Messing, die das Benetzungsverhalten beeinflussen. Unter Verwendung ultrakurzer Laserpulse mit einer Wellenlänge von 1030 nm werden großflächige Bereiche erzeugt, die vollständig von laserinduzierten periodischen Oberflächenstrukturen (LIPSS) bedeckt sind, wobei diese Bereiche von Ablationsgräben und U-Rippen überlagert werden.
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Auch offenbaren A. Amanov et al. in der Druckschrift „Microstructural evolution and surface properties of nanostructured Cu-based alloy by ultrasonic nanocrystalline surface modification technique", Applied Surface Science 2016, 388(A), 185-195 eine nanostrukturierte Oberflächenschicht mit einer Dicke von etwa 180 µm in einer Cu-Basislegierung hergestellt mit Hilfe einer Ultraschall-Nanokristalloberflächenmodifikation (UNSM). Die Cu-Basislegierung wird hier mit Hilfe eines pulvermetallurgischen Verfahrens auf kohlenstoffarmen Stahl gesintert.
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Die Probleme im Stand der Technik sind im Wesentlichen, dass das für den elektrochemischen Strukturierungsprozess von Kupfer und/oder Kupferlegierungen notwendige Dielektrikum Kupferoxid oder bei Messing zusätzlich auch Zinkoxid chemisch nicht stabil genug für den Ätzvorgang ist. Ohne ein chemisch stabiles Dielektrikum ist es jedoch nicht möglich die für das Ätzen von Poren als Startpunkt der auszubildenden Oberflächenstrukturen notwendige Selektivität über die Passivierungskinetik von Oberflächen und Porenwänden zu erreichen.
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Zudem tritt bei Kupferlegierungen wie beispielsweise Messing bei Korrosion zusätzlich die Problematik auf, dass der Legierungspartner zunächst aufgelöst wird, während das Kupfer zurückbleibt.
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Eine Aufgabe der hier offenbarten Erfindung ist es ein Ätz-Herstellungsverfahren bereitzustellen, mit dem es möglich wird, Kupfer und/oder Kupferlegierungen mit Verzahnungsstrukturen auf der Oberfläche herzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe ein umweltfreundliches Ätz-Herstellungsverfahren hierfür bereitzustellen.
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Eine weitere Aufgabe ist es Kupfer und/oder Kupferlegierungen mit Verzahnungsstrukturen auf der Oberfläche bereitzustellen. Zudem ist es Aufgabe Kupfer und/oder Kupferlegierungen mit Verzahnungsstrukturen auf der Oberfläche und gleichzeitig verbesserter Benetzbarkeit mit wässrigen Medien bereitzustellen.
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Zudem ist es eine weitere Aufgabe ein Verbundsystem aufweisend Kupfer und/oder Kupferlegierungen mit Verzahnungsstrukturen auf der Oberfläche bereitzustellen, das kostengünstig, einfach und umweltfreundlich herstellbar ist.
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Auch ist es eine Aufgabe solch ein Verbundsystem mit verbesserten Klebeigenschaften gegenüber einem System nach dem Stand der Technik herzustellen.
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Gelöst wird diese Aufgabe mit einem gepulstes anodisches Ätz-Herstellungsverfahren von Verzahnungsstrukturen auf Oberflächen von Kupfer und/oder Kupferlegierungen gemäß Hauptanspruch und Kupfer und/oder Kupferlegierungen mit Verzahnungsstrukturen auf der Oberfläche und einem Verbundsystem mit Kupfer und/oder Kupferlegierungen gemäß den nebengeordneten Ansprüchen.
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Das Gepulstes anodisches Ätz-Herstellungsverfahren von Verzahnungsstrukturen im Mikro- und/oder Nanometerbereich auf Oberflächen von Kupfer und/oder Kupferlegierungen ist dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrochemische Zelle mit einem Kupfer- und/oder Kupferlegierungs-Bauteil als Anode mit einem wässrigen niedrig konzentrierten chlorhaltigen Elektrolyten gepulst beschaltet wird,
wobei
- - auf der Kupfer- und/oder Kupferlegierungs-Bauteil-Oberfläche in Phasen mit Stromfluss Kupferoxid gebildet wird,
- - das auf der Kupfer- und/oder Kupferlegierungs-Bauteil-Oberfläche befindliche Kupferoxid in Phasen ohne Stromfluss zu Kupferchlorid umgewandelt wird und
- - die Kupfer- und/oder Kupferlegierungs-Bauteil-Oberfläche in Phasen mit Stromfluss mit dem gebildeten Kupferchlorid als Dielektrikum dem anodischen Ätzprozess unterliegt,
was zur Ausbildung eines oberflächenstrukturierten Kupfer- und/oder Kupferlegierungs-Bauteils aufweisend Verzahnungsstrukturen im Mikro- und/oder Nanometerbereich führt.
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Der wässrige Elektrolyt kann insbesondere eine HCl-Konzentration von 0,5 bis 1,5 wt.% und/oder 0,75 wt.% oder eine äquivalente Konzentration an Chlor-Ionen in Wasser aufweisen.
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Zudem kann die einzelne Pulsdauer 0,1 bis 5 Sekunden oder bevorzugt 0,3 bis 3 Sekunden betragen und die Zeit zwischen den einzelnen Pulsen kann 0,5 bis 2,5 Sekunden oder bevorzugt 1 Sekunde betragen und die elektrochemische Zelle kann mit einer Anzahl von 2 bis 5 Pulsen oder bevorzugt 3 Pulsen beschaltet werden und die elektrochemische Zelle kann mit einer Spannung von 5 V bis 50 V oder bevorzugt von 20 V bis 30 V beschaltet werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann die Stromquelle im Stromdichtenbereich von 1 bis 6 A/cm2 oder 2 bis 4 A/cm2 konstant oder abfallend auf 0,1 bis 1 A/cm2 oder 0,2 A/cm2 gefahren werden.
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Das bei Durchführung des erfindungsgemäßen Ätz-Herstellungsverfahrens gebildete Kupferchlorid kann insbesondere als Kupfer(I)-chlorid ausgebildet sein.
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Auch kann das Ätz-Herstellungsverfahren mit einer Elektrolyttemperatur von 5°C bis 50°C, vorzugsweise um Raumtemperatur durchgeführt werden und/oder im Anschluss an den Ätzprozess das gebildete Kupferchlorid mechanisch von dem Kupfer- und/oder Kupferlegierungs-Bauteil entfernt werden und/oder im Anschluss an den Ätzprozess das Kupfer- und/oder Kupferlegierungs-Bauteil mit, insbesondere destilliertem Wasser, gespült und nachfolgend getrocknet werden und/oder es kann eine aktive Elektrolytumwälzung während der Strukturierung erfolgen.
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Das Kupfer und/oder die Kupferlegierungen aufweisend Verzahnungsstrukturen auf der Oberfläche hergestellt mit dem gepulstes anodisches Ätz-Herstellungsverfahren von Verzahnungsstrukturen auf Oberflächen von Kupfer und/oder Kupferlegierungen ist/sind dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnungsstrukturen Strukturen im Mikro- und/oder Nanometerbereich und Hinterschnitte umfassen.
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Die Oberfläche des Kupfers und/oder der Kupferlegierungen kann insbesondere eine gute Benetzbarkeit mit einem Lötmittel, ausgebildet mit oder ohne Flussmittel, aufweisen. Bei bleihaltigen Loten mit Flussmittel beträgt der Kontaktwinkel weniger als 10°, bei bleifreien mit Flussmittel unter 45° und bei bleifreien ohne Flussmittel 70-90°. Bei jeder untersuchten Lot/Flussmittel Kombination ist der Kontaktwinkel auf der strukturierten Oberfläche deutlich kleiner als auf der klassisch mechanisch präparierten.
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Die mit Hinterschnitten strukturierten Oberflächen sind deutlich besser geschützt gegenüber Spaltkorrosion, da die komplexe dreidimensionale Struktur das Bilden eines Spaltes und dessen Ausbreitung verhindert und damit den typischen Mechanismus aushebelt, dass Korrosion an der Spitze des Spaltes zu einer weiteren Aufweitung des Spaltes und somit zu einem selbstverstärkenden Korrosionsprozess führt.
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Die Kupferlegierungen können Messing und/oder Bronze umfassen.
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Das Verbundsystem mit Kupfer und/oder Kupferlegierungen umfassend
- - zumindest zwei Kupfer- und/oder Kupferlegierungs-Bauteile oder
- - zumindest ein Kupfer- und/oder Kupferlegierungs-Bauteil und zumindest ein weiteres elektrisch leitfähiges Bauteil
und einen elektrisch nicht leitfähigen Klebstoff als Verbindungskomponente ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundsystem elektrisch kontaktierend ausgebildet ist.
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Kupfer und/oder Kupferlegierungen aufweisend Verzahnungsstrukturen auf der Oberfläche können beispielsweise Verwendung finden
- - als Bestandteil eines Verbundsystems Metall/Metall oder Metall/Polymer mit einem Klebstoff oder einem Lötmittel als Verbindungskomponente und/oder
- - als leitfähiges Verbundsystem Metall/Metall mit einem leitfähigen oder nicht leitfähigen Klebstoff als Verbindungskomponente.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Abbildungen in der Abbildungsbeschreibung beschrieben, wobei diese die Erfindung erläutern sollen und nicht beschränkend zu werten sind. Es zeigen:
- REM-Aufnahmen einer beispielhaften Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Kupferlegierung in Form von Messing aufweisend Verzahnungsstrukturen auf der Oberfläche;
- REM-Aufnahmen einer beispielhaften Ausführungsvariante von erfindungsgemäßem Kupfer aufweisend Verzahnungsstrukturen auf der Oberfläche;
- Fotographien der Ergebnisse eines beispielhaften Versuches zur Darstellung der verbesserten Benetzbarkeit einer erfindungsgemäßen Kupferlegierung gegenüber einer Kupferlegierung nach dem Stand der Technik in Form von Messing;
- REM-Aufnahmen einer beispielhaft partiell entfernten Kupferchlorid-Schicht auf einer erfindungsgemäßen Kupferlegierung;
- REM-EDX-Analyse einer partiell entfernten Kupferchlorid-Schicht beispielhaft auf einer erfindungsgemäßen Kupferlegierung in Form von Messing;
- REM-EDX-Analyse einer partiell entfernten Kupferchlorid-Schicht beispielhaft auf erfindungsgemäßem Kupfer;
- Fotographien der Ergebnisse eines beispielhaften Klebeversuches zur Darstellung der Klebefestigkeit von verklebten konventionellen Messingstreifen im Vergleich zu verklebten erfindungsgemäßen Messingstreifen und
- eine beispielhafte schematische Darstellung eines leitfähigen Verbundsystems Metall/Metall mit einem nicht leitfähigen Klebstoff als Verbindungskomponente.
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Die zeigen REM-Aufnahmen zweier beispielhafter Ausführungsvarianten von erfindungsgemäßem Kupfer und/oder erfindungsgemäßen Kupferlegierungen aufweisend Verzahnungsstrukturen auf der Oberfläche.
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zeigt REM-Aufnahmen für die Kupferlegierung Messing in verschiedenen Vergrößerungen ( ) und zeigt REM-Aufnahmen für Kupfer in verschiedenen Vergrößerungen ( ). Durch das elektrochemische Pulsen im erfindungsgemäßen gepulstes anodisches Ätz-Herstellungsverfahren werden Mikro- und Nanostrukturen auf der Oberfläche des Kupfers und/oder der Kupferlegierungen erzeugt. Die Mikro- und Nanostrukturen werden ausgebildet durch Unterschiede in der Passivierbarkeit sowie bei Kupferlegierungen zusätzlich durch selektive Leaching-Phänomene. So werden bei Verwendung von Messing beispielsweise zinkreiche Gefügebestandteile stärker geätzt als kupferreiche Gefügebestandteile. Beide Abbildungen zeigen eindeutig sowohl eine starke Oberflächenvergrößerung als auch entstehende Hinterschnitte. Durch Kristallanisotropien und/oder Legierungsvariation entstehen Poren und Kristallfacetten erzeugen Hinterschnitte im submikrometer Bereich, die die Grundlage für eine mögliche mechanische Verzahnung (Interlocking) mit einem anderen Bauteil erlauben. Dieser Effekt wird durch eine übergeordnete Anrauung der Kupfer- und/oder Kupferlegierungsoberfläche im Mikrometerbereich weiter verstärkt.
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zeigt Fotographien der Ergebnisse eines beispielhaften Versuches zur Darstellung der verbesserten Benetzbarkeit einer erfindungsgemäßen Kupferlegierung gegenüber einer Kupferlegierung nach dem Stand der Technik in Form von Messing. Ein Stück Messung wurde zur Hälfte nach dem erfindungsgemäßen Ätz-Herstellungsverfahren geätzt. Nachfolgend wurde das Stück Messing auf eine Heizplatte gelegt und je ein gleich großes Stück Lötzinn (SnPb mit Flussmittel) jeweils auf die geätzte und die konventionell angeraute Oberfläche ( links und rechts) gelegt. Anschließend wurde durch die Heizplatte gleichmäßig Wärme bis zum vollständigen Schmelzen des Lotes zugeführt. Es wurde ungefähr eine Minute gewartet um dem System Zeit zum Fließen zu geben. Anschließend wurde das Blech zum Abkühlen auf eine Stahlunterlage gelegt. Im Ergebnis sieht man in links die deutlich größere Ausdehnung des Lötpunktes auf der erfindungsgemäß geätzten Oberfläche. In den ist durch Anlegen eines Maßstabes die ungefähre Größe des jeweiligen Lötpunktes ersichtlich. Während der Kontaktwinkel bei der mechanisch gereinigten Fläche ungefähr 90° beträgt, liegt er bei der geätzten Oberfläche bei nahezu 0°. Dies zeigt die deutlich gesteigerte Benetzbarkeit eindrücklich.
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Die erfindungsgemäßen Kupfer- und/oder Kupferlegierungs-Bauteile mit Verzahnungsstrukturen auf der Oberfläche sind ungewöhnlich leicht mit verschiedenen Loten, hierzu zählen bleihaltige und bleifreie Lote, mit und auch nahezu ohne Flussmittel benetzbar. Hierdurch wird es möglich mit sehr dünnen Lötfilmen zu arbeiten und die Lötverbindungen zeigen eine extreme mechanische Belastbarkeit.
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zeigt REM-Aufnahmen einer beispielhaft partiell entfernten Kupferchlorid-Schicht auf einer erfindungsgemäßen Kupferlegierung in Form von Messing in verschiedenen Vergrößerungen ( und b).
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Optisch sichtbar ist eine dünne, weißliche, mattdurchscheinende Schicht auf der erfindungsgemäßen Kupferlegierung direkt nach dem Ätzvorgang. Diese Schicht ist nicht mit Wasser, Isopropanol, Ethanol oder Aceton abspülbar, sondern nur mechanisch (beispielsweise Airjet, Abheben mittels Klebefilm, Bürsten) entfernbar.
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Die REM-Aufnahmen der nur partiell entfernten Kupferchlorid-Schicht zeigen, dass die Schicht aus kleinen Körnern besteht und eine Schichtdicke von ungefähr 1 µm aufweist.
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In ist die REM-EDX-Analyse einer partiell entfernten Kupferchlorid-Schicht beispielhaft auf einer erfindungsgemäßen Kupferlegierung in Form von Messing dargestellt-
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zeigt REM-EDX-Analyse einer partiell entfernten Kupferchlorid-Schicht beispielhaft auf erfindungsgemäßem Kupfer.
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Mittels REM-EDX-Analysen wird eindeutig dargestellt, dass es sich bei der partiell entfernten Schicht um Kupferchlorid handelt. Durch Kombination der Farbwahrnehmung und mit der Nichtlöslichkeit in gängigen Lösemitteln kann das Kupferchlorid auf Kupfer-I-Chlorid spezifiziert werden.
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Zudem zeigt Fotographien der Ergebnisse eines beispielhaften Klebeversuches zur Darstellung der Klebefestigkeit von verklebten konventionellen Messingstreifen im Vergleich zu verklebten erfindungsgemäßen Messingstreifen.
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Es wurden vier identische Messingstreifen (Maße: 65 mm × 15 mm × 1 mm) verwendet. Zwei der Messingstreifen wurden konventionell mittels Dremel angeschliffen und mit einer Schleifbürste mit 220er Körnung bearbeitet. Die anderen beiden Messingstreifen wurden mittels des erfindungsgemäßen Ätz-Herstellungsverfahrens (Parameter: 3 × 1 s Puls, 30 V) behandelt, so dass auf der Oberfläche Verzahnungsstrukturen im Mikro- und/oder Nanometerbereich vorlagen ( . Anschließend wurde auf einer Fläche von 1,5 cm2 ein Kleber, hier beispielhaft Pattex Classic Sekundenkleber, einseitig aufgebracht und die jeweils zwei identischen Messingstreifen so miteinander verbunden. Nach dem Zusammenbringen wurden die Streifen jeweils für eine Aushärtezeit von 1,5 Stunden mittels Zwingen geklemmt.
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Für den nachfolgenden Biegetest im Schraubstock wurden die verbundenen Messingstreifen jeweils ungefähr 3 mm unterhalb der Klebung geklemmt und anschließend am oberen Ende bis zum Versagen der Klebeverbindung horizontal gedrückt ( ).
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Die zeigen eindeutig, dass sich die erfindungsgemäß strukturierte Probe bis zum Versagen der Klebung deutlich weiter biegen lässt.
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Dieser Effekt ist im Wesentlichen durch die Kombination von guter Benetzbarkeit und mechanischer Verzahnung (Interlocking) zu erklären und wurde beispielsweise schon bei ähnlich strukturierten Aluminium- und Stahloberflächen beobachtet. Eine genaue Betrachtung der Klebefläche der strukturierten Probe zeigt, dass beim Versagen der Klebestelle, diese bereits plastisch verformt ist. Der entstehende Peeling-Effekt führt dabei zu einer deutlich höheren „effektiven“ Belastung der Klebung, als die reine mechanische Verbiegung des außerhalb der Klebung liegenden Bereiches indiziert. Dies ist ein weiteres Zeichen der deutlich verbesserten Klebeigenschaften der erfindungsgemäßen Kupferlegierung aufweisend Verzahnungsstrukturen auf der Oberfläche.
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zeigt eine beispielhafte schematische Darstellung eines elektrisch leitfähigen Verbundsystems Metall/Metall mit einem elektrisch nicht leitfähigen Klebstoff als Verbindungskomponente. Auf der linken Seite ist das Verbundsystem mit durchgängigem Klebstofffilm dargestellt. Auf der rechten Seite ist an vielen hervorstehenden Stellen kein Spaltmaß vorhanden, so dass ein elektrischer Kontakt möglich ist. Dennoch ist hier die Spaltgröße ausreichend in den tief geätzten Bereichen, so dass der Klebstoff wirken kann. Die geätzte Oberflächenstruktur wirkt als eigener leitfähiger Füllstoff und ermöglicht Fließwege für den Klebstoff, so dass Stellen mit Null Spaltmaß möglich sind und trotz Einsatz eines nicht leitfähigen Klebstoffs ein leitfähiges Verbundsystem ausgebildet wird.
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Ein solche Klebverbindung eines elektrisch leitfähigen Verbundsystems kann zukünftig beispielsweise als Ersatz für nach den REACH-Regularien nicht mehr erlaubte chemisch aggressive Komponenten insbesondere für Lötverbindungen in korrosiven Umgebungen Einsatz finden.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Ätz-Herstellungsverfahren wird Kupferchlorid, insbesondere Kupfer(I)-chlorid, als Ersatz für ein chemisch stabiles Oxid verwendet, das für die elektrochemische Strukturierung von der Oberfläche von Kupfer und/oder Kupferlegierungen benötigt wird.
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Wenn derart oberflächenstrukturierte Kupfer- und/oder Kupferlegierungs-Bauteile Verwendung finden, wird es möglich chemische Bindungen nach dem Stand der Technik durch mechanische Verriegelungen zu ersetzen. Hierbei wird es möglich schädliche, möglicherweise bald verbotene, Chemikalien durch die Nutzung umweltfreundlicher Elektrochemie zu ersetzen.
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In dem Verbundsystem sind durch die in den Bauteilen vorliegenden Verzahnungsstrukturen die chemischen Eigenschaften von Lötmittel oder Klebstoff weniger relevant, was eine erhöhte Optimierbarkeit in Richtung elektrischer und mechanischer Eigenschaften bedingt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10 2021 111 147 A1 [0006]
- DE 10 2021 111 149 A1 [0007]
- DE 102 35 020 B4 [0008]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- S. Vollmer et al. offenbaren in der Druckschrift „Nanostrukturierung von Kupferoberflächen durch Sauerstoff-induzierte Rekonstruktionen“, Materials Science and Engineering Technology 2000, 31(9), 845-849 [0011]
- Zudem offenbaren S. Rung et al. in der Druckschrift „Time Dependence of Wetting Behavior Upon Applying Hierarchic Nano-Micro Periodic Surface Structures on Brass Using Ultra Short Laser Pulses“, Appl. Sc. 2018, 8(5), 700 [0012]
- Microstructural evolution and surface properties of nanostructured Cu-based alloy by ultrasonic nanocrystalline surface modification technique“, Applied Surface Science 2016 [0013]