Feder ohne Strom

Der Einsatz von Federkontakten in den Bereichen Test- & Messtechnik, Automobil- und Medizinelektronik ist auf Grund der allseits bekannten Vorteile seit Jahren Standard. Trotzdem gab es bisher immer wieder Probleme mit der Kontaktzuverlässigkeit und der Lebensdauer. Verbessert werden diese Eigenschaften dadurch, dass in den Kontakten die Feder nicht zur Stromübertragung verwendet wird.

Der Einsatz von Federkontakten in den Bereichen Test- & Messtechnik, Automobil- und Medizinelektronik ist auf Grund der allseits bekannten Vorteile seit Jahren Standard. Trotzdem gab es bisher immer wieder Probleme mit der Kontaktzuverlässigkeit und der Lebensdauer. Verbessert werden diese Eigenschaften dadurch, dass in den Kontakten die Feder nicht zur Stromübertragung verwendet wird.

Mit den neuen »HyperSpring «-Federkontakten hat Hypertac nach eigener Aussage das Problem mit der Kontaktzuverlässigkeit und der Lebensdauer gelöst, indem sie die Federkontakte mit der hyperboloiden Kontakttechnik kombiniert hat (Bild 1).

Hyperboloide Kontakte zeichnen sich insbesondere unter rauen Umgebungsbedingungen durch eine äußerst hohe Anzahl an Kontaktzyklen (über 100 000), geringsten Kontaktverschleiß, unterbrechungsfreie Kontaktierung selbst bei hohen Schockund Vibrationsbelastungen (unter 2 ns gemäß MIL-STD- 1344 Methode 2004 condition III) sowie einem gleich bleibend niedrigen Kontaktübergangswiderstand über die gesamte Lebensdauer aus. Bei diesem Kontaktprinzip legen sich die Kontaktfedern der Hülse spiralförmig um den Kontaktstift und gewährleisten eine quasi unendliche Zahl von Kontaktpunkten.

Hohe Stromtragfähigkeit (bis zu 3 A) sowie Unempfindlichkeit gegen Reibkorrosion (fretting corrosion) wirken sich positiv auf Lebensdauer wie Zuverlässigkeit aus. Erreicht werden diese Eigenschaften dadurch, dass im HyperSpring-Kontakt die Feder nicht zur Stromübertragung verwendet wird; diese hat in diesem Fall nur den Zweck, die Normalkraft zu erzeugen. Demgegenüber fließt im traditionellen Federkontakt der Strom auch durch das Federelement. Deshalb muss das Material sowohl den Erfordernissen der Federkraft als auch der Stromübertragung entsprechen, was stets einen Kompromiss beim Material erfordert.

Da dies bei HyperSpring nicht so ist, lassen sich die Materialien für das Federelement und den elektrischen Kontaktbereich unabhängig voneinander optimieren. Bei herkömmlichen Federkontakten, in denen das Signal auch über die Feder geführt wird, werden die Signale durch die Wendelung – eine Induktivität im elektrischen Sinn – bei hohen Frequenzen beeinflusst. Zusätzlich beeinflusst auch noch die Längenänderung über der Feder die Induktivität.

Bei HyperSpring ist dies nicht der Fall, denn dort erfolgt die Signalleitung geradlinig vom Stößel zur Hülse und nicht über die Feder. Ein weiterer Vorteil der HyperSpring-Kontakte ist die höhere Stromtragfähigkeit bei gleichen Abmessungen, da der Strom nicht durch den dünnen Wendeldraht der Feder fließen muss und auch keinen Materialkompromiss zwischen Federeigenschaft und elektrischer Leitfähigkeit erfordert, was bei den herkömmlichen Federkontakten zu einem erhöhten Innenwiderstand führt.

Eine weitere Möglichkeit ist, zwei hyperboloide Buchsen in eine Hülse einzusetzen. Hiermit entsteht ein System mit zwei Federelementen zur beidseitigen federnden Kontaktierung. Dies eignet sich beispielsweise für den Aufbau eines Leiterplattenstapels.

Einsatzgebiete für die neuen HyperSpring-Kontakte sind Verbindungssysteme von Leiterplattenstapeln, Testsysteme für elektronische Flachbaugruppen und Kontaktierung von Testköpfen. Derartige Kontakte können auch im Automobil- und im industriellen Testbereich neuartige Möglichkeiten eröffnen. Ein Beispiel ist der Einsatz bei der Kontaktierung in der Endprüfung von Motorelektroniken, die vor der Endmontage zum Schutz der Kontaktoberflächen nicht durch einen Stecker kontaktiert werden dürfen. Verwendet man Hyper- Spring-Kontakte als Zwischenadapter zum Schnellwechsel von verschleißenden Kontaktierungsadaptern, erspart sich der Anwender Ausfallzeiten in der Produktion durch langwierige Demontagen.

Für den medizinischen Bereich hat Hypertac ein 408- poliges Verbindungssystem mit HyperSpring-Federkontakten zur Anwendung in hochauflösenden Ultraschallgeräten entwickelt (Bild 2).

Durch die Federkontakte lässt sich der Ultraschallkopf direkt auf die Leiterplatte verbinden, ohne den Umweg über einen herkömmlichen Steckverbinder, bestehend aus Stecker und Buchse, gehen zu müssen. Da unnötige zusätzliche Übergänge wie zum Beispiel die ansonsten erforderlichen Löt- und Crimpverbindungen zum eigentlichen Stift- Buchsen-Kontaktsystem wegfallen, wird das System zuverlässiger.

Eine breite Palette von Hypertac- Steckverbindungen kann mit feingliedrigen HyperSpring- Kontakten bestückt werden. Der Außendurchmesser der Hypertac- Federkontakte beträgt 1,36 mm bei einem Rastermaß von 1,905 mm. Jedoch gewährleisten die Federkontakte laut Hersteller eine höhere Stromtragfähigkeit als vergleichbare herkömmliche Federkontaktsysteme. Derzeit werden Hyper- Spring-Lösungen für sehr hohe Packungsdichten getestet.

Ralf Higgelke, Design&Elektronik

Nach Unterlagen der Firma Hypertac

Hypertac
Telefon 09 91/25 01 20
www.hypertac.com