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Technische Informationen

Aufbau Federkontaktstifte, Technische Informationen und Anwendungsbeispiele
Ein Federkontaktstift besteht aus 3 Teilen: einem Tastkopf (Kolben), einer Feder und einer Stifthülse. Der Strom ießt dabei vom Tastkopf (Kolben) über den Rand der Stifthülse bis zur Abkontaktierung. Die Feder bestimmt primär den Kontaktdruck.

 

 

 

Der Tastkopf mit der Tastkopfoberfläche ist das Hauptelement. Er muss mit einem möglichst großem Druck für einen kleinen Übergangswiderstand Stift/Prüfling sorgen, um Messergebnisse nicht zu verfälschen. Als Werkstoffe kommen Stahl, Bronze, CuBe gehärtet zum Einsatz, für passive Kopfformen auch Messing.
Die Federn bestehen aus versilbertem bzw. vergoldetem Federstahl oder aus rostfreiem Stahl. Federn aus Federstahl können bis zu einer Arbeitstemperatur von 85°C, Federn aus rostfreiem Stahl bis zu 230°C eingesetzt werden.

 

 

 

Die Federkraft ist auf die Anwendung des Stiftes abgestimmt und basiert auf den empfohlenen Federweg. Die Federkraft in Verbindung mit der Kopfform spielt eine wesentliche Rolle, besonders wenn es um den Test ungereinigter Leiterplatten geht. Generell sorgt eine höhere Federkraft für eine bessere Durchdringung der Verschmutzung. Es ist zu beachten, das bei gleicher Federkraft beispielsweise eine spitze Kopfform vierfach stärker wirkt als eine Kronenform mit vier Auflagenpunkten.

Im praktischen Einsatz sollte der empfohlene Federweg nicht wesentlich überschritten werden. Wird ein Stift häufig bis zum maximal möglichen Federweg belastet, kann sich die Lebensdauer der Feder deutlich verringern.

Das Stiftgehäuse nimmt den Tastkopf und die Feder auf. Über sie fließt das Messsignal zur Steckhülse.

werden in die jeweiligen Kontakträgerplatten fest eingesetzt, um das Auswechseln der Federkontakte bei Erreichen der Lebensdauergrenze ohne Verdrahtungsarbeiten zu ermöglichen. Für die Verdrahtung im Adapter stehen unterschiedliche Hülsenvarianten zur Verfügung. Hülsen mit Kragen bedingen unveränderliche Einbaumaße, da sie bis zum Anschlag eingedrückt werden. Dagegen kann bei Hülsen mit einem Pressring das Einbaumaß variiert werden. Bronze, Neusilber oder Messing dienen als Grundwerkstoff.

Zur Verbesserung der elektrischen Eigenschaften und als Korrosionsschutz sind die Hülsen vergoldet.

Der primäre Strom innerhalb eines Federkontaktstiftes fließt vom Kolben über den Mantel zur Hülse. Ein sekundärer Stromweg führt vom Kolben über die Feder zum Mantel und von dort zur Hülse. Dabei entstehen an den Übergangsstellen Übergangswiderstände, die von folgenden Faktoren beeinflusst werden:

  • Leitfähigkeit der Materialien
  • Leitfähigkeit der Beschichtungswerkstoffe
  • Oberflächenzustand der Federkontaktstifte
  • Größe der Kontakflächen
  • Berührungskräfte an den Übergangsstellen

ELCON ergreift geeignete Maßnahmen, um einen konstant niedrigen Durchgangswiderstand über die gesamte Einsatzdauer  eines  Federkontaktstiftes sicherzustellen.  Plötzliche Veränderungen des Widerstandswertes werden im praktischen Einsatz aber auch häufig durch die Anwendung selbst, wie z. B. Oberflächenverunreinigungen des Prüflings oder mangelhafte Verdrahtung einer Hülse im Adapter verursacht. Der maximal zulässige Dauerstrom und der beim jeweiligen Stift gemessene typische Durchgangswiderstand ist im Katalog für jeden Stift angegeben.

Das Taumelspiel eines montierten Federkontaktes entsteht durch die notwendigen Fertigungstoleranzen zwischen Kolben und Gehäu‐ se. Die Tastkopfspitze kann während des Einsatzes von einer mittleren Position ausgelenkt werden. Die Größe des Taumelspieles an der Kolbenspitze ist weiterhin abhängig von der Kolbenlänge und der Art der Kolbenführung (doppelte oder einfache). Je  länger die Kolbenführung  und kleiner der Federweg, desto günstiger wird das Taumelspiel. Für die Beurteilung der Prüfpunktgenauigkeit müssen die Toleranzen im betreffenden Adapter (Spiel, Bohrversatz  der  Hülsenbohrungen) sowie die der Prüfpunkte beachtet werden.

ELCON unterzieht die gefertigten Produkte einer ständigen Qualitätskontrolle, wobei die Federkontaktstifte in Funktion, Lebensdauer und elektrischen Werten überwacht und protokolliert werden. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse werden permanent in der laufenden Produktion berücksichtigt und dienen als Basis für Neuentwicklungen. Die Lebensdauer eines Federkontaktstiftes ist im wesentlichen abhängig von seiner Bauform und den Einsatzbedingungen. Querkräfte, zu hohe Ströme und das Öffnen und Schließen des Kontaktes unter Spannung können die Lebensdauer beträchtlich reduzieren. Die auf den Datenblättern angegebene Lebensdauer wurde unter folgenden Einsatzbedingungen getestet:

    • Temperaturbereich 20°‐30° C
    • Staub‐ und korrosionsarme Umgebung
    • Einhaltung des empfohlenen Federweges
    • Keine anliegende Spannung während des Öffnens und Schließens der Kontakte
    • Querkräfte betragen nicht mehr als 5 Prozent der Federkraft und treten nur gelegentlich auf.

Die Tests zeigen, dass unter diesen Bedingungen mindestens 95 Prozent aller Federkontaktstifte während der gesamten Lebensdauer die angegebenen Spezifikationen beibehalten.

Nach der Fertigung werden die Einzelteile der Kontaktstifte zum Schutz vor Abrieb und Korrosion beschichtet, hauptsächlich mit Hartgold, Nickel und Silber ‐ Rhodium auf Anfrage. Galvanisches Nickel hat eine gute chemische Beständigkeit und eine Härte von 400‐600 HV. Es ist außerdem relativ verschleißfest und trotzdem nicht spröde. Es haftet hervorragend auf dem Basismaterial und wird deshalb in dünneren Schichten als Grundbeschichtung für Gold ‐ und Rhodiumoberflächen verwendet.

Hartgold weist die beste chemische Beständigkeit auf. Es hat eine besondere Bedeutung als Anlauf ‐ und Korrosionsschutz. Gold garantiert die beste elektrische Leitfähigkeit und verringert den Durchgangswiderstand. Hartgold hat eine Härte von 150‐ 200 HV.

Silber wird als Korrosionsschutz bei Hülsen und Federn verwendet. Bei dem Hochstromkontaktstiften HSK –22/25/55 wird auch der Tastkopf mit Silber beschichtet. Es hat lediglich eine Härte von 60‐100 HV, verbessert die elektrische Lei ähigkeit und zeichnet sich durch eine gute Haftfestigkeit aus.

Anwendungsbeispiele Tastkopfformen