6. Physikalische Bedingungen für den Einsatz von Federkontakten

6.1 Der Temperaturbereich

Prüfaufgaben aus dem Automotive-Bereich, aber auch wissenschaftliche Untersuchungen und ähnliche Anwendungen erfordern teils Hoch- und Tieftemperaturen, die während des elektrischen Tests herrschen. Ein ähnliches Gebiet ist der so genannte Burn-In-Test von Halbleiterbausteinen, bei dem diese im Klimaschrank oft mehrere Tage lang ununterbrochen hohen und tiefen Temperaturen ausgesetzt werden, um so eine künstliche Alterung zu erzielen. Hier stellt sich dem Anwender die Frage, wie weit die eingesetzten Federkontakte unter diesen Extrembedingungen ihre Funktionsfähigkeit erhalten.

Unter dem Punkt 4.3 wurde dieses Thema zum Teil schon kurz angerissen – schliesslich ist es die Druckfeder, die den grössten Einfluss auf den möglichen Temperaturbereich hat.Ganz wesentlich ist aber nicht nur die Höhe der Temperatur, sondern auch deren Dauer. Normalerweise ist ein Prüfkontakt zyklischen Belastungen ausgesetzt. So ein Zyklus kann beispielsweise zwischen Raumtemperatur und Hochtemperatur von angenommenen 120°C schwanken, wobei die Zykluszeit 5 Minuten beträgt. In anderen Anwendungen wiederum sind die Kontakte 120 Stunden non-stop einer Temperatur von 155°C ausgesetzt, um dann für 4 Stunden auf Raumtemperatur heruntergefahren zu werden und anschliessend wieder für 120 Stunden in den Klimaschrank zu kommen. Gerade solche Dauer-Hochtemperaturbelastungen sind besonders belastend für die kontaktführenden Elemente, denn hier beginnt ein verstärkter Diffusionsvorgang bei den veredelten Oberflächen.

Die folgenden Tabellen zeigen die üblichen Standardwerte an, je nach verwendetem Federmaterial. Wenn Sie Federkontakte speziell für eine Hochtemperaturanwendung suchen, sollten Sie mit uns Kontakt aufnehmen – wir beraten Sie gerne und finden mit Ihnen zusammen die optimale Lösung.

Temperatur
kurzzeitig
Federstahl Edelstahl CuBe
Min. -55°C -55°C -55°C
Max. +120°C +250°C +205°C
Temperatur
dauerhaft
Federstahl Edelstahl CuBe
Min. -55°C -55°C -55°C
Max. +85°C +180°C +120°C

Doch auch weit über die nominalen Tabellenwerte hinaus erfüllen unsere Federkontakte ihre Aufgabe, wie folgende Fallbeispiele zeigen:

Fallbeispiel für Tieftemperaturanwendung:
Unmagnetische Federkontakte in einem Hall-Messkopf für Messungen nach der van-der-Pauw-Methode, durchgeführt bei einer Temperatur von 5K (entspr. -268,15°C oder -450,67°F). Im Einsatz wird bei Raumtemperatur die Kontaktierung geschlossen und der gesamte Probenhalter im Kryostat auf Tieftemperatur heruntergefahren. Dies entspricht einem ∆T von ca. 300K. Während der gesamten Prozedur bleibt die Kontaktierungsqualität auf unverändert konstantem, gutem Niveau, auch nach einer Vielzahl an bereits durchgeführten Messvorgängen.

Fallbeispiel für Hochtemperaturanwendung:Federkontaktstifte für den Burn-In-Test von Halbleiterbausteinen, Dauertemperatur von annähernd 200°C über 72 Stunden, permanenter Einsatz im Schichtbetrieb. Alle Kontakte arbeiten tadellos über viele tausend Zyklen hinweg.

6.2 Unmagnetische Ausführungen

Manche Prüfaufgaben erfordern einen möglichst hohen Grad an unmagnetischem Verhalten der verwendeten Federkontakte. Auf Wunsch liefern wir Modelle, deren Bauteile allesamt aus unmagnetischem CuBe gefertigt sind und wo die Oberflächenbehandlung nickelfrei erfolgt. Auskunft darüber, welche Bauformen und Grössen es mit diesen Eigenschaften gibt, erteilt Ihnen gerne unser Technisches Büro.

6.3 Widerstandsfähigkeit gegenüber aggressiven Medien

Wir kennen auch Verwendungsbereiche,in denen der Federkontakt während des Prüfvorgangs komplett in aggressive Flüssigkeit getaucht wird. Von Wichtigkeit ist es hier, eine porenfrei dichte Oberflächenbeschichtung auf alle Teile zu bringen. Hilfreich ist hier vor allem unsere XXLonglife-Nanobeschichtung. Ähnliche Anwendungen sind auch im Maschinenbau zu finden, wo beispielsweise Werkzeugwechsler mit Kontakten ausgestattet sind, die u.a. mit ölhaltigen Kühlschmiermitteln in Berührung kommen. Der Selbstreinigungseffekt des XXLonglife-Coatings hält die Kontaktflächen stetig frei.

6.4 Isolations-Widerstandsmessung erfordert beispielsweise Keramik statt FR4

Federkontakte werden üblicherweise in Trägerplatten eingebaut, die meist aus FR4 oder ähnlichen Werkstoffen bestehen. Sehr hochohmige Messaufgaben erfordern Werkstoffe mit einem Isolationswiderstand, der sehr viel höher liegt als bei gängigen Kunststoffen üblich. Das weit verbreitete FR4 (Hgw 2372.1) beispielsweise besitzt einen Widerstand zwischen Stöpseln (nach DIN 53482) von ca. 5x1010 Ω. Hartgewebe wie Hgw 2083.5 liegt bei 107 Ω, und spezielle Werkstoffe wie PEEK oder auch zerspanbare Glaskeramik, die wir im Haus verarbeiten, haben einen spezifischen Durchgangswiderstand bei 20°C von >1016 Ωcm. Wenn Sie Bedarf an spezifisch gefertigten Kontaktträgern haben, stehen wir zur Verfügung.