Der richtige Kontakt entscheidet! Miniaturisierung bei Steckverbindern

Nickelsperrschicht: Da Gold eine bessere Benetzbarkeit mit Lot aufweist als Nickel, wird durch diese Aussparung verhindert, dass Flussmittel oder Lötzinn in den Kontaktbereich hochgezogen wird.
Nickelsperrschicht: Da Gold eine bessere Benetzbarkeit mit Lot aufweist als Nickel, wird durch diese Aussparung verhindert, dass Flussmittel oder Lötzinn in den Kontaktbereich hochgezogen wird.

Die Steckverbinder der »Tough-Contact«-Serie von Panasonic Electric Works bieten Rasterabstände von nur 0,35 mm bis 0,8 mm bei hohen Polzahlen und ermöglichen so ein Platz sparendes Layout! Grundvoraussetzung für die Miniaturisierung bei gleichzeitig hoher Zuverlässig ist das komplexe Kontakt-Design.

Ein besonderes Merkmal der »Tough-Contact«-Steckverbinder ist die Verwendung so genannter »Bellows-Kontakte«, die es ermöglichen, die Steckzyklen zu erhöhen und gleichzeitig den Verschleiß zu reduzieren. »Die Kontakte verfügen über eine spezielle Faltenbalg-ähnliche Form«, veranschaulicht Gerd Bindl, Produktmanagement EMD & Connectors von Panasonic Electric Works. Um dieses Design realisieren zu können, haben die Ingenieure des Unternehmens einen speziellen zweiteiligen Fertigungsprozess entwickelt, der ausschlaggebend für die guten technischen Eigenschaften der Kontakte ist:

»Zuerst trennt eine Schneidemaschine die filigranen Kontaktarme aus breiten Metallbändern heraus, anschließend erhalten sie in mehreren Arbeitsschritten ihre typische längs zur Kontaktoberfläche gebogene Form«, schildert Gerd Bindl.

Zum Vergleich: Konventionelle »Tuning-Fork«-Kontakte werden in einem Stück, schon in Endform, ausgestanzt und liefern anders als die Bellows-Kontakte keine so flache und glatte Kontaktoberfläche. Auch erfordern die geschnittenen Kontaktarme mit ihrer scharfkantigen Oberfläche höhere Kräfte für eine sichere Kontaktgabe. Die dadurch hervorgerufene größere Kontaktreibung führt wiederum zu erhöhter Mikrofriktion und somit zu einem stärkeren Verschleiß. In der Folge lassen sich solche Verbinder nur wenige Male sicher stecken. Die gerundete, besonders glatte Oberfläche der Bellows-Kontakte erlaubt dagegen vergleichsweise hohe Steckzyklen bei minimalem Verschleiß!

Bei den zu übertragenden Signalen ist es auch von großer Bedeutung, einen geringen und gleich bleibenden Kontaktwiderstand zu gewährleisten. Gerd Bindl: »Dies ermöglicht eine selektive Goldbeschichtung im Kontaktbereich. Wegen des Kostendruckes kann diese Goldschicht jedoch nicht beliebig stark ausgeführt werden.«

Selektive Goldbeschichtung im Kontaktbereich

In der Regel bestehen die Kontakte aus einer Kupferlegierung als Basismaterial. Diese wird zuerst mit einer 3 µm starken Nickelschicht vorbehandelt und anschließend im Kontaktbereich mit einer ca. 0,2 µm dicken Goldschicht veredelt. »Technisch ist es nicht möglich, eine derart dünne Goldschicht porenfrei aufzubringen«, so der Experte. »Als Folge können daher so genannte ‚pin-holes‘ entstehen, die einen erhöhten Übergangswiderstand verursachen.« Um das jedoch zu verhindern, hat Panasonic Electric Works das »porosity treatment« entwickelt, um die Kontaktflächen zu versiegeln und somit dauerhaft vor Korrosion zu schützen.

»Bei diesem patentierten Verfahren wird der Kontakt mit einer hauchdünnen, speziellen Schicht überzogen«, erklärt Gerd Bindl. »Der weniger als 0,1 µm dicke Belag beeinträchtigt aufgrund des Tunneleffektes den Kontaktwiderstand nicht, reicht aber aus, auch nach dem Lötprozess eine Korrosion der Kontakte wirksam zu verhindern.«

Im Allgemeinen spricht die Elektronikindustrie bei Komponenten für die Herstellung mobiler Kommunikationsgeräte von kompakten SMD-Bauteilen.

Die Steckverbinder der »Tough-Contact«-Reihe mit Rastern von 0,35 mm bis 0,8 mm sind speziell für Platz sparende Designs konzipiert. Die jüngste Generation der Steckverbinder, die Serie A4F, hat zum Beispiel eine Gesamtbauhöhe (Sockel und Header zusammengefügt) von nur noch 0,6 mm, so dass einer sehr engen Stapelung von Leiterplatten nichts mehr im Wege steht.