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Pores are surface defects which may have multiple causesPoren sind Oberflächenfehler, die auf unterschiedlichste Art entstehen können. These include roughness and defects in the substrate layer or material such as grooves orscratch marksEine erhöhte Rauhigkeit und Beschädigungen der darunter liegenden Schichtoder des Basismaterials durch Riefen und Kratzspuren sind ebenso häufigUrsache für eine erhöhte Porenzahl, as well as cracks in the base material which may have been generated by bend stresses or mechanical wear wie Risse, die durch eine mechanischeBeanspruchung bei einem Biegevorgang oder als Folge des mechanischenVerschleißes auftreten können (<xr id="fig:Porosity of an electroplated hard gold layer"/><!--(Fig. 13.1)-->).

[[File:Porosity of an electroplated hard gold layer.jpg|right|thumb|Porosity of an electroplated hard gold layer as a function of the layer thickness at different surface roughness values Porosität einer galvanisch aufgebrachten Hartgoldschicht in Abhängigkeit von der Schichtdicke s bei unterschiedlicher Rauhigkeit R_ader Unterlage]]

At the foot points of the pores the substrate material is exposed to the surrounding atmosphereAn den Porenfußpunkten ist das darunter liegende Material der umgebendenAtmosphäre ausgesetzt. This can cause corrosion products to rise through the pores to the contact surfaceDie entstehenden Korrosionsprodukte können durchdie Poren an die Oberfläche der Kontaktschicht gelangen, expand there further, and thus lead to increased contact resistancesich dort ausbreitenund zu einer Erhöhung des Kontaktwiderstandes führen. The allowable number of pores Die zulässige Anzahlvon Poren in gold layerseiner Goldschicht, for example for connectorsz.B. von Steckverbinderkontakten, mainly depends on the concentration of corrosive gases in the intended working environmenthängtwesentlich von der Konzentration der Schadgasatmosphäre ab.

Most methods of porosity testing are based on detecting the substrate material which is transferred to the surface during an electrochemical treatment processDie angewandten Methoden für einen Porentest basieren meist auf dem Nachweisvon Unedelmetall, das nach einer elektrochemischen Behandlung aus derdarunter liegenden Schicht auf die Edelmetalloberfläche gelangt ist.Für dieFor testing of gold and palladium coatings on nickel containing substrates the dimethylPrüfung von Gold-glyoxin test for detecting the nickel has been a proven methodund Palladiumschichten auf nickelhaltigen Unterschichtenhat sich der Dimethylglyoxin-Test zum Nickelnachweis bewährt. The electrochemical methods are mostly working on a electrographic or electrolytic basisDie elektrochemischenTests arbeiten elektrographisch oder elektrolytisch.

In the electrographic test a strip of filter material saturated with an electrolyte or a gelatin foil is pressed onto the sampleBeim elektrographischen Test wird der Prüfling gegen einen mit Elektrolytgetränkten Filterstreifen oder eine Gelatinefolie gepresst. After the application of an electrical field and current the reaction products are made visible by chemical indicatorsNach dem Stromdurchgangbefinden sich Reaktionsprodukte auf dem Filterstreifen und könnenmit Hilfe von Indikatoren sichtbar gemacht werden.

During the electrolytic test a sample is immersed into an electrolyte containing a indicator solutionBeim elektrolytischen Test wird die Probe in einen Elektrolyten getaucht, der dieIndikatorlösung enthält. After passing electrical current the pores are visible as colored spotsNach einem Stromdurchgang sind die Poren alsFarbstellen sichtbar.

Frequently a Häufig wird ein SO test at higher concentrations -Test hoher Konzentration (100 ppm) and high humidity und hoher relativer 2 levels Luftfeuchte (95% RH at bei 40°C) is usedangewandt. One advantage of this method is that the severity level can be increased easily by varying the concentration of SO₂Ein wesentlicher Vorteil bei diesem Testist, dass sich der Schärfegrad durch Änderung der Konzentration leicht reproduzierbareinstellen lässt. Besides these, other corrosive gas mixtures of Daneben werden auch Schadgasgemische H₂S, SO₂, and und NO₂ are used in porosity tests für die Porenprüfung eingesetzt (iz.eB. tests according to ASTM B735 and -Test B 735 und B 799).

====<!--13.2.1.3-->HardnessHärte====

The hardness of electroplated surface coatings depends on their deposition parameters and therefore on the structure and concentration of incorporated substancesDie Härte galvanisch abgeschiedener Schichten hängt von den Abscheidungsparameternund somit von ihrer Struktur und dem Anteil der eingebauten Substanzenab. The hardness measurement is however not a true indicator of the mechanical properties such as frictional wear characteristics like for clad meltmetallurgically produced layersAus der Härtemessung kann jedoch im Gegensatz zu schmelzmetallurgisch hergestellten Schichten nicht zwangsläufig auf mechanischeEigenschaften wie Verschleißverhalten geschlossen werden, da sich die Strukturgalvanischer Schichten grundlegend von denen erschmolzener Metalle undLegierungen unterscheidet. This is caused by their fundamentally different structure compared to alloys. Brittleness and internal stresses also have an influence on the hardnessZudem haben Sprödigkeit und innere SpannungenEinfluss auf die Härte der Schicht.

Usually hardness is measured Üblicherweise werden Härteprüfungen in Europe and Asia applying the Europa nach der Vickers scale -Methode(DIN EN ISO 6507-1) for which an indenter of a symmetrical diamond shape is usedmit einem Diamant-Eindringkörper und symmetrischerPyramide durchgeführt. For thin layers the micro-hardness is measured in a metallographic crosssectional mount Bei dünnen Schichten wird die Mikrohärte immetallographischen Schliff bestimmt (DIN ISO 4164516).

In the US the hardness values are often reported by values of the den USA erfolgen dieAngaben häufig nach Knoop scale. This method uses a asymmetrical diamond indenter on the layer producing a rhombic indentation pictureDabei wird eine asymmetrische Pyramide verwendet,die einen rhombischen Eindruck in der Schicht erzeugt. Values obtained by both methods are comparable but cannot be converted into each other easilyDie erhaltenenMesswerte für beide Methoden sind zwar in gewissem Umfang vergleichbar,aber nicht streng ineinander umzurechnen.

During hardness measurements the indentation depth should not exceed Bei Härtemessungen sollte die Eindringtiefe des Diamanten nicht mehr als 10% of the layer thicknessder Dicke der zu messenden Schicht erfassen. Sofern die Härtewerte vonSchicht- und Trägerwerkstoff nicht zu weit auseinander liegen, sind als RichtwertEindringtiefen von ca. Depth of up to 30% can be accepted only if the hardness values of the layer and substrate are in a similar rangenoch vertretbar. For layers of pure metals the hardness of the base material can influence the one for the coating Insbesondere bei Überzügenaus reinen Metallen kann sich im Grenzbereich die Härte des Grundmaterialsdem galvanischen Belag aufprägen, wobei dann in the immediate boundary area.Richtung zur Oberfläche einA decrease Härteabfall in hardness can then be observed towards the layer's surfaceder Schicht beobachtet wird.

====<!--13.2.1.4-->DuctilityDuktilität====

The ductility indicates how much a coating layer can be plastically deformed without cracking. Therefore it is Die Duktilität gibt an important measure for the quality of electroplated coatings, inwieweit eine Schicht plastisch verformt werden kann,ohne dabei aufzureißen.Sie ist somit ein wichtiges Qualitätsmerkmal einesIf the ductility is too lowgalvanischen Überzuges. Bei geringer Duktilität besteht die Gefahr, cracks can develop dass in the layerdemgalvanischen Niederschlag Risse auftreten. This crack formation can occur due to internal stresses right after the deposition or develop from mechanical stressing during subsequent mechanical deformationDiese Rissbildung kann entwederunmittelbar nach der Schichtabscheidung aufgrund hoher innerer Spannungenentstehen, oder durch eine nachfolgende mechanische Beanspruchung bei derWeiterverarbeitung ausgelöst werden.

To evaluate the ductility of gold layers, a bending test according to Zur Prüfung der Duktilität von Goldschichten wird i.d.R. eine Biegeprüfung inAnlehnung an DIN 50 153 is usually employeddurchgeführt. For certain applications the testing method is agreed upon between the coating manufacturer and the userFür bestimmte Einsatzfälle beruht diePrüfmethode auf einer Vereinbarung zwischen Schichthersteller und Anwender. After bending the test sample over a pre-defined radius the surface layer Nach dem Biegen der beschichteten Probe um einen bestimmten Radius wirdunter dem Mikroskop die Schichtoberfläche in the bend area is examined microscopicallyder Biegezone betrachtet. The detection of cracks or even delaminating is an indication of insufficient ductilitySinddabei Risse oder gar Ablösungen festzustellen, so ist dies ein Hinweis auf einezu geringe Duktilität.

===<!--13.2.2-->Functional PropertiesFunktionseigenschaften===

====<!--13.2.2.1-->Frictional WearReibverschleiß====

For contact parts which are subjected to frictional sliding between each otherBei Kontaktteilen, such as for example connector or sliding contact partsdie auf Reibung beansprucht werden, the frictional wear is the determining factor for contact life and reliabilityz. In general it is assumed that harder surfaces are more wear resistantB. This usually is true for molten alloysin Steckverbindernoder bei Gleitkontakten, but not necessarily the fact for electroplated surface layersbestimmt der mechanische Verschleiß der Kontaktschicht entscheidend die Lebensdauer und Zuverlässigkeit elektromechanischerBauelemente. As an exampleÜblicherweise wird angenommen, lowdass härtereSchichten auch verschleißfester sind. Diese Aussage trifft für erschmolzeneLegierungen i.d.R. zu, ist jedoch bei galvanisch aufgebrachten Schichtenkeineswegs zwingend. So weisen z.B. galvanisch aufgebrachte niederkarätigeAuCuCd-carat molten AuCuCd layers exhibit despite a high hardness Schichten trotz hoher Härte (HV 350HV350) a higher mechanical wear than higheinen höheren mechanischenVerschleiß als hochkarätige AuCo-carat electroplated hard gold coatings Schichten (HV 120HV120)auf, bei denen der bei dergalvanischen Abscheidung inkorporierte Kohlenstoff gewissermaßen alsSchmiermittel wirkt.

In the latter the incorporated carbon content acts as a lubricant, reducing wear significantlyVergleichende Untersuchungen zur Beurteilung des Verschleißesvon Kontaktschichten werden zunächst in Modelleinrichtungendurchgeführt. Diese Untersuchungen ermöglichen eine Werkstoffvorauswahl.Danach schließen sich Prüfungen z.B. Comparative tests of the mechanical wear of contact layers are After these additional testing will be performedim Steckverbinder an, for example on actual connectors which then incorporate the real design characteristics in the connector contact areadie die Form derKontaktstellen und die konstruktive Ausführung des Steckverbinders berücksichtigen.

====<!--13.2.2.2-->Contact ResistanceKontaktwiderstand====

The contact resistance is the most important functional property determining the reliability of a contact layerDer Kontaktwiderstand ist wohl die wichtigste Funktionsgröße, die die Zuverlässigkeiteiner Kontaktschicht bestimmt.

For the measurement of the contact resistance commercially available test instruments with applicable data analysis programs are used Zur Messung des Kontaktwiderstandes werden kommerziell erhältliche Prüfgerätemit entsprechenden Auswerteeinrichtungen eingesetzt (<xr id="fig:Computer controlled contact resistance measuring device"/><!--(Fig. 13.2)-->). In a pre-set program the surface of a contact layer is scanned and probedDabei wird die Oberfläche der Kontaktschicht nach einem vorgegebenen Programm abgerastert. Most frequently a freshly cleaned contact rivet with a hard gold coated contact rivet is used as the probing contactAls Gegenkontakt wird meist ein vorher sorgfältig gereinigter Kontaktniet mit Hartgoldbeschichtung verwendet.

[[File:Computer controlled contact resistance measuring device.jpg|right|thumb|Computer controlled contact resistance measuring device Rechnergesteuerter Prüfstand für Kontaktwiderstandsmessung (WSK Messtechnik)]]

The measuring voltage and current are usually in the range of Messspannung und Messtrom liegen meist bei < 20 mV and, bzw. <10 mA (DC or 1 kHz ACGleichstromoder Wechselstrom 1kHz). The contact force is selected as Die Kontaktkraft wird je nach Anwendung derKontaktschicht mit 2, 5 or oder 10 cN,gewählt. Die aus den einzelnen Messwertenermittelte und meist in Form eines Histogramms dargestellte Häufigkeitsverteilungdepending on the application of the contactsdes Kontaktwiderstandes ist ein Abbild der Reinheit der Oberfläche. A histogram of the individual resistance data is usually used to show the frequency distribution of the data and serves as an indicator for the cleanliness of the contact surface. As shown in Derenge Streubereich und die nahezu symmetrische Verteilung der Kontaktwiderstandswerteist typisch für eine fremdschichtfreie Goldschicht (<xr id="fig:Frequency distribution of the contact resistance of a clean contact surface"/><!--(Fig. 13.3)--> for a gold contact layer, a narrow scatter range and symmetrical distribution of the contact resistance values is typical for clean and tarnish film free contact surface). In case of the contact surface being partially or totally covered with a tarnish filmIstdie Oberfläche ganz oder teilweise von Fremdschichten bedeckt, characteristic asymmetrical contact resistance distributions are evident so ist hierfüreine asymmetrische Verteilung der Kontaktwiderstandswerte charakteristisch(<xr id="fig:Frequency distribution of the contact resistance of a contaminated contact surface"/><!--(Fig. 13.4)-->). While the contact resistance distribution can show the presence of tarnish films, only surface analytical methods can clarify their type and compositionAus der Häufigkeitsverteilung des Kontaktwiderstandes lassen sichHinweise auf das Vorhandensein von Fremdschichten entnehmen. Art undZusammensetzung der Fremdschicht können nur durch oberflächenanalytischeVerfahren bestimmt werden.

[[File:Frequency distribution of the contact resistance of a clean contact surface.jpg|right|thumb|Frequency distribution of the contact resistance of a clean contact surface Häufigkeitsverteilung des Kontaktwiderstandes einer sauberen Kontaktoberfläche (Ag rivet with electroplated hard gold layer- Niet mit galvanisch aufgebrachter Feingoldschicht; test parametersMessbedingungen: 10 mV, ; 10 mA, ; 10 cN)]]

[[File:Frequency distribution of the contact resistance of a contaminated contact surface.jpg|right|thumb|Frequency distribution of the contact resistance of a contaminated contact surface Häufigkeitsverteilung des Kontaktwiderstandes einer verunreinigten Kontaktoberfläche (Ag rivet with electroplated hard gold layer- Niet mit galvanisch aufgebrachter Hartgoldschicht; test parametersMessbedingungen: 10 mV, ; 10 mA, ; 10 cN)]]

====<!--13.2.3.1-->Adhesion Strength=Technologische Eigenschaften===

Good adhesion of the electroplated layer on the substrate is mandatory for the reliable function of a contact system====<!--13. The adhesion strength between the electroplated surface coating and the substrate depends on many factors, such as the surface roughness of the carrier metal, the surface preparation, thermal expansion properties, ductility, and others2. A difference in formability of layer and substrate metal can easily lead to separation of the coating layer. Rapid temperature changes can also lead to delaminating if the thermal coefficients of expansion of the coating and the substrate differ substantially. A prerequisite for good adhesion is the careful surface preparation prior to the actual electroplating, which is usually integrated into the electroplating process equipment3.1-->Haftfestigkeit====

There is no nonEine gute Haftung der galvanischen Schicht auf dem Trägermetall ist für einezuverlässige Funktion des Kontaktsystems unerlässlich. Die zwischen dergalvanischen Schicht und dem Träger auftretende Bindungskraft ist von vielen Faktoren abhängig, wie Rauhigkeit des Trägermetalls, Oberflächenbehandlung,thermischer Ausdehnung, Verformbarkeit u. a.. Die unterschiedliche Verformbarkeitvon Schicht-destructive test method which can be applied under practical use conditionsund Trägermetall kann bei starker mechanischer Beanspruchungleicht zum Abblättern der Schicht führen. The methods used are mechanical tests such as a fold and bend testAuch bei raschen Temperaturänderungenkann es zum Lösen der Schicht kommen, or the wrap testfalls sich die thermischenAusdehnungskoeffizienten von Schicht und Träger stark unterscheiden. Often also an adhesive strip test according to DIN IEC 326 Part 2 is used. A transparent adhesive tape is applied to the electroplated surface and removed again after 10s by a uniform pulling actionVoraussetzung für eine gute Haftung ist eine sorgfältige Vorbehandlungder Trägeroberfläche, die üblicherweise in Galvanisieranlagen integriert ist.

During this removal the coating layer is not allowed to come off the substrateFür eine zerstörungsfreie Prüfung der Haftung der Schicht gibt es kein Verfahren, which means no substrate material is allowed to become visibly exposeddas unter Praxixbedingungen angewandt werden kann. Zum Einsatzkommen mechanische Prüfverfahren, wie die Falt- bzw. Biegeprobe oder derWickeltest. Sehr häufig wird das Klebebandverfahren nach DIN IEC 326 Teil 2verwendet. Das transparente Klebeband wird auf den zu prüfenden Überzugaufgebracht und nach 10 s unter gleichmäßigem Zug wieder abgezogen.

Quite often temperature tests are also used to judge the adhesion strengthDabei darf sich die Schicht nicht von dem Träger abheben, d. For these samples are exposed to elevated temperatures between 120 and 400°C over a defined time period (5 to 60 min)h. At insufficient bonding strength bubbles are becoming visible and delaminating may occurdas Trägermaterialnicht sichtbar werden.

====<!--13Häufig wird auch zur Beurteilung der Haftfestigkeit ein Wärmetest durchgeführt.2Dabei werden die beschichteten Proben bei Temperaturen zwischen 120°Cund 400°C über eine bestimmte Zeit (5 bis 60 min) ausgelagert.3Bei ungenügender Haftung kommt es zu einer Blasenbildung oder zu einemAbblättern der Schicht.2-->Solderabilty====

In this context soldering is defined as using low temperature tin or tin alloys====<!--13. A freuquently used method to determine the solderability is the immersion test2. The coated material is inserted into a bath of the liquid solder and tinned for about 5 s. After this exposure 95% of the surface immersed must be wetted with the solder.One of the requirements for complete wetting is also that the interface area between the substrate metal and the coating layer is not interrupted by oxides or other foreign substances3.2-->Lötbarkeit====

Gold is known to be well solderable, however problems can occur when soldering onto thin gold layersUnter Löten wird hier ausschließlich das Weichlöten unter Verwendung von Zinnoder Zinn-Legierungen verstanden. Eine häufig angewandte Methode zur Bestimmungder Lötbarkeit stellt der Tauchtest dar. Since the gold quickly dissolves Dabei wird das beschichteteMaterial in the soldering alloy the viscosity of the liquid solder is increased and can lead to reduced wettingein Lotbad abgesenkt und ca. 5s lang verzinnt. Gold and tin also form intermetallic compound phases which lead to embrittlement and thus reduce the mechanical strength of the solder bondNach dieser Zeitmüssen 95% der Oberfläche mit Lot benetzt sein. In addition non-precious alloying components or coVoraussetzung für eine guteBenetzung ist, dass die innige Berührung zwischen Schichtoberfläche und Lotnicht durch Oxid-deposited carbon can be problematic for good solderabilityoder Fremdschichten behindert wird.

====<!--13Gold gilt zwar als lötfreudig, dennoch können sich beim Weichlöten auf dünnenGoldschichten Probleme ergeben.2Da sich Gold in der Lotlegierung rasch auflöst,wird die Viskosität des flüssigen Lotes erhöht, was zu einer Verschlechterungder Benetzung führen kann.3Weiterhin können intermetallische Phasen ausGold und Zinn entstehen, die eine Versprödung verursachen und so die mechanischeFestigkeit der Lötverbindung verringern. Daneben können sich erhöhteAnteile an unedlen Legierungskomponenten und inkorporierter Kohlenstoffnachteilig auf die Lötbarkeit auswirken.3-->Bondability====

The wire bonding – a welding process of fine wires onto flat semiconductors and metal surfaces – was developed for contacting semiconductorcomponents (see Chapter [[Applications for Bonding Technologies|Applications for Bonding Technologies]]) Depending on the application the reliability of the bond connections over extended time periods under difficult environmental conditions is of great importance====<!--13. The quality of such connections can only be evaluated in destructive pull or shear tests2.3.3-->Bondbarkeit====

Typical rupture pull forces measured are Beim Abzugstest wird ein Haken in the range of the rupture strength of the bond wire (idie Bondschlaufe eingehängt und die Abzugskraftso weit gesteigert, bis die Verbindung zerstört ist.eBei dieser Prüfungwird die mechanisch schwächste Stelle der Bondschlaufe ermittelt. 10 – 15 cN for a 25 μm diameter Au wire) and depend on the geometry of the loopDabei giltein „Bondabheber“, d. h. die Trennung zwischen Draht und beschichtetemLeiter, als schwerwiegendster Fehler.Der Übergang zwischen Bondstelle und Draht stellt wegen der hohen Verformungbeim Bondvorgang eine Schwachstelle dar, die zu einem Bruch führenkann. Der eigentliche Drahtriss ist der angestrebte Zustand für eine zuverlässigeBondverbindung.

One of the most severe tests is an exposure at a humidity level of Wesentlich schwerwiegender sind Fälle zu bewerten, in denen zunächst guteBondergebnisse d.h. hohe Abzugs- oder Scherkräfte erzielt werden, die Bondverbindungenaber altern und dadurch vorzeitig ausfallen. Eines der schärfsten Prüfverfahren stellt die Auslagerung bei 85% RH and at relativerFeuchte und 85°Cdar. At higher porosity levels in the coating the high humidity can lead to corrosion effects on the substrate material from corrosive gases in the atmosphereDie hohe Luftfeuchtigkeit kann bei Edelmetallschichtenmit hoher Porendichte zu Korrosionserscheinungen führen, wenn die darunterliegende Unedelmetallschicht mit Schadgasen aus der Atmosphäre reagiert. For the most severe requirements a simulation test at Eine typische Auslagerungsdauer zur Simulation besonders harter Bedingungenist 500 h bei 85°C and und 85% RH is performed over a 500 h exposure time periodrel. Feuchte.