Prüfstifte und Adapter Boardtest lebt von der richtigen Kontaktierung

Für spezielle Messanforderungen können Federkontaktstifte auch mit intelligenten Zusatzfunktionen ausgestattet sein.
Für spezielle Messanforderungen können Federkontaktstifte auch mit intelligenten Zusatzfunktionen ausgestattet sein.

Mit der richtigen Auswahl der Prüfstifte und Kontaktierungen steht und fällt der Erfolg im Baugruppentest. Doch wie findet man eine wirtschaftliche und zugleich zuverlässige Lösung, die auch noch den Anforderungen an hohen Durchsatz gerecht wird?

In der Elektronikindustrie geht der Trend hin zu immer komplexeren und zugleich immer kleineren Leiterplatten und zu einer kontinuierlich wachsenden Dichte an Bauteilen. Hinzu kommen verschiedene Fertigungsverfahren wie beispielsweise bleifreies Löten oder die zunehmend eingesetzte OSP-Beschichtung von Boards. All das sind wichtige Rahmenbedingungen für die Auswahl der passenden Kontaktierung. Auch wenn die im Prüfadapter verwendeten Kontaktstifte auf den ersten Blick vergleichbar erscheinen, gibt es doch feine Unterschiede, die sich in der Anwendung empfindlich auswirken können.

Herausforderung bleifrei gelötete Leiterplatten

»Eine häufige Herausforderung ist die Kontaktierung bleifrei gelöteter Leiterplatten«, erklärt Volker Großhans, Produktmanager bei Feinmetall. »Auch wenn diese Anwendung heute nicht mehr neu ist, so führt sie doch nach wie vor immer wieder zu Problemen.« Bleifreie Lötstellen sind oft mit zähen Verunreinigungen behaftet, die zum einen schwer zu durchdringen sind und sich zum anderen sehr schnell an den Kontaktstiftspitzen festsetzen und so zu einer Verschlechterung des elektrischen Kontaktes führen können. Genau dafür hat Feinmetall eine spezielle Stifteserie entwickelt - die so genannte »Progressive Series«. »Stifte dieser Serie haben gegenüber herkömmlichen Stiften drei wesentliche Unterscheidungsmerkmale«, führt Großhans aus. »Zum einen sind die Spitzen längs geschliffen und aggressiv, wodurch sie Verunreinigungen besser durchdringen können. Zusätzlich haben diese Stifte eine höhere Vorspannung, so dass bei gleicher Nenn-Federkraft eine optimierte Kraft-Weg-Kennlinie erzielbar ist. Und nicht zuletzt verfügen Stifte der ‚Progressive Series‘ über eine spezielle Funktionsbeschichtung, an der deutlich weniger Verunreinigungen haften bleiben als an herkömmlichen vergoldeten Spitzen.« Diese drei Vorteile führen bei der Kontaktierung von bleifrei gelöteten Leiterplatten in der Regel zu deutlich besseren Ergebnissen und einer enorm verlängerten Lebensdauer der Stifte: »Es ist durchaus eine Verlängerung der Lebensdauer um 50 bis 100 Prozent zu erzielen, so dass diese Lösung auch wirtschaftlich enorme Vorteile bringt«, so der Experte.

OSP-beschichtete Boards

Ein anderer aktueller Trend, der bei der Kontaktierung eine Rolle spielt, ist die zunehmende OSP-Beschichtung von Boards. Mit dieser organischen Beschichtung werden Leiterplatten während des Lötvorganges geschützt. Außerdem bindet sich die Beschichtung insbesondere an Kupfer, so dass die Leiterbahnen gegen Oxidation geschützt werden und die Leiterplatten dadurch mehrere Monate gelagert werden können. »Eine OSP-Beschichtung bringt jedoch auch Nachteile mit sich«, gibt Großhans zu bedenken. »Um einen zuverlässigen elektrischen Kontakt zu erzielen, muss die Beschichtung bei der Kontaktierung sicher und zuverlässig durchdrungen werden. Auch hierzu hat Feinmetall eine Lösung entwickelt: Eine spezielle, extrem spitze Kopfform mit zusätzlicher Funktionsbeschichtung eignet sich optimal für diese Anwendung, viele Anwender erzielen damit sehr gute Ergebnisse.«

Kontaktstifte für spezielle Anwendungen

Für spezielle Messanforderungen können Federkontaktstifte auch mit intelligenten Zusatzfunktionen ausgestattet sein. So gibt es beispielsweise für Anwesenheitstests Kontaktstifte, in denen auf engstem Raum Schaltelemente integriert sind. Für Vierpolmessungen, mit denen sehr geringe Widerstände bestimmt werden können, werden koaxial aufgebaute Kelvinstifte eingesetzt. Ganz neu entwickelt wurde jetzt sogar ein Kontaktstift mit integriertem Potentiometer, mit dem die exakte Position eines Prüflings auf ein zehntel Millimeter genau bestimmbar ist. Diese Lösung ist so schlank, dass sie in ein gängiges 100mil-Raster eingebaut werden kann.

Prüfadapter für alle Anwender

Neben den passenden Prüfstiften kommt es auch auf den die Adaption an. Und auch hier gibt es eine große Vielfalt: Für einfache Funktionstests oder kleinere ICT-Anwendungen reicht oft schon ein einfacher Handhebel-Adapter aus, für eine Großserien-Fertigung ist dagegen ein Vakuum-Adapter oder eine Inline-Lösung sinnvoll. Funktionstest-Adapter gehen teils mit sehr speziellen und individuellen Lösungen einher, während bei reinen In-Circuit Tests eher die Vielzahl und Dichte der Testpunkte eine Herausforderung darstellt. Feine Leiterplatten-Strukturen erfordern extrem dichte Messpunkte und lassen sich oft am besten mit Starrnadel-Adaptern kontaktieren.

Um auch hier die wirtschaftlichste und passendste Lösung zu finden, sollte man sich auf dem Markt umschauen und sich auf die Kompetenz der Anbieter verlassen. Denn letztendlich kommt es auf die Gesamtkonzeption von Teststrategie, Prüfadapter und Kontaktstift-Auswahl an. »Wir bei Feinmetall bieten unseren Kunden ein breites Spektrum, angefangen bei der Entwicklung und Fertigung von Kontaktstiften, über den Bau von Prüfadaptern bis hin zur Beratung hinsichtlich der optimalen Teststrategie«, so Großhans. »Dabei ist wesentlich, die Kunden bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt in der Leiterplattenentwicklung zu begleiten, denn die Wirtschaftlichkeit der Prüftechnik entscheidet sich oft schon dadurch, wie gut bereits beim Leiterplatten-Design die Teststrategie berücksichtigt wird.«