8. Lebensdauer von Federkontakten

Fast jeder Hersteller von Federkontakten beschäftigt sich mit diesem Thema in Form grafisch aufbereiteter Diagramme und serienspezifischer Angaben über die Anzahl der typischen Lastwechselzyklen. Und nicht selten sind da Werte von 1 Million und mehr zu finden. Spricht man dann mit realen Anwendern, die beispielsweise Federkontakte (egal welchen Fabrikats) im Prüffeld einsetzen, klingt das schon völlig anders. Die Angaben schwanken da von 10.000 bis 100.000 Zyklen, höhere Zahlen haben wir seltenst bis nie gehört.Also ein ähnliches Thema wie beim Punkt 7 – der Treffgenauigkeit. Zwischen Laborwerten und Praxisdaten liegen eben doch grosse Unterschiede. Woher kommt das? Der normale Lebensdauertest, den alle anderen Hersteller nach demselben Grundprinzip durchführen wie wir selbst auch, wird auf einem Prüfstand erledigt, der innerhalb kurzer Zeit eine Gruppe von Federkontakten mittels mechanischem Antrieb zyklisch bis zu ihrem Nennhub einfedern lässt. Um eine Messreihe über 1 Million LW-Zyklen innerhalb brauchbarer Zeit durchzuführen, liegen wir bei einer Taktfrequenz von 1-5 Hz. In gewissen Abständen werden Federkraft und Widerstandswert jedes einzelnen Kontaktes bestimmt und in eine Liste übernommen, aus den Gesamtwerten wird ein Diagramm erstellt.

Im Unterschied zur realen Anwendung in einem Prüfadapter ist hier erst einmal alles sauber – typisches Laborumfeld. Belastungen wie beispielsweise in einem Vakuumadapter existieren hier nicht. Die gesamte Testreihe ist innerhalb weniger Tage abgeschlossen – Einwirkungen durch Oxidbildungen und ähnliches existieren hier auch nicht, dazu ist die Zeit zu kurz. Während der Belastungszyklen fliesst kein Strom, der Test erfolgt demnach nur mechanisch. In der Praxis jedoch sieht das alles ganz, ganz anders aus.

Dieser Dauertest wird natürlich auch von uns durchgeführt, und er verschafft uns wertvolle Erkenntnisse. Wir werden aber niemals die Lebensdauer als Bestandteil der technischen Daten zum Produkt nennen, denn das ist aus unserer Sicht kein seriöser Wert.

Wenn Sie aus dem Prüfbereich kommen, dort mit Vakuumadaptern Baugruppen testen (ICT), sollten Sie nach unserer Erfahrung von ca. 40.000 bis 50.000 Lastwechseln ausgehen. Die Federkontakte halten natürlich noch viel länger, aber ab dieser Grössenordnung lässt die Zuverlässigkeit vieler Produkte nach und die Störungen im Prüfbetrieb nehmen zu. Diese Werte gelten unabhängig des Fabrikats der Federkontakte – wir haben diese Informationen aus vielen Gesprächen mit Anwendern verschiedenster Branchen gesammelt. Natürlich gibt es hier auch „Ausreisser“ nach oben und nach unten – es gibt einfach zu viele beeinflussende Faktoren, die in jedem Fertigungsumfeld verschieden sind.

Ist Ihre Anwendung eher auf dem Gebiet der Verbindungstechnik, und wir sprechen hier vom Bereich der Batteriekontakte, sieht die Situation im Grunde ähnlich aus. Je nach Einsatzbereich gibt es Einflussfaktoren, die deutliche Unterschiede in der zu erwartenden Lebensdauer des Federkontaktes ausmachen.

Ein paar Beispiele:

  • Verwendungsbereich medizinische Praxis: Häufige Reinigung mit desinfizierenden Mitteln wirkt auf die Oberfläche ein.
  • Verwendungsbereich Fahrzeugtechnik: Vibrationsbelastungen treten auf, Umgebungsbedingungen, Feuchtigkeit, Wärme …

Fazit: Wir benötigen Auskünfte von Ihnen über Details zur geplanten Anwendung, daraufhin können wir Ihnen - basierend auf Erfahrungswerten - eine zu erwartende Grösse nennen. Pauschalangaben im Katalog halten wir für unangebracht.

8.1 Auswirkungen der XXLonglife-Beschichtung an Fallbeispielen

Die von FIXTEST mit Forschungspartnern entwickelte XXLonglife-Nanobeschichtung zeigt vor allem im Prüfbereich ganz erhebliche Vorteile, die wir anhand einiger Fallbeispiele darstellen möchten:

a) Prüfbereich von Hausgeräte-Elektronik
Unser Kunde betreibt eine Vielzahl an ICT- und FCT-Prüfplätzen für unterschiedlichste Produkte aus dem Bereich der Hausgerätetechnik. In früheren „vor-RoHS- Zeiten“, also noch bleihaltig gelötet, mussten die Prüfkontakte nach ca. 40.000 Lastwechseln getauscht werden, um einen kontinuierlich störungsfreien Betrieb zu fahren. Nach der Umstellung auf bleifreies Zinn traten bereits nach einigen hundert Kontaktierungen schon erste Ausfälle auf, also Fehlkontaktierungen durch anhaftende Schmutzpartikel auf den Prüfstiften. Der Betrieb wurde sehr belastend. Nach Einführung der XXLonglife-beschichteten Nadeln lief der Serienbetrieb wieder reibungslos. Die Quote der Pseudofehler wurde gegen null reduziert. Heute wird im gleichen Betrieb mit bleifreiem Lot und mit XXLonglife-beschichteten Kontakten nach 100.000 Lastwechseln getauscht.

b) Automobilelektronik
Einer der grössten Zulieferer von Automobilelektronik testet in grossen Serien Fahrzeugelektronikmodule durch Kontaktierung auf die Steckerbeinchen am Steckverbinder. Häufige Störungen der Serienproduktion durch Fehlkontaktierungen veranlassten den Anwender zu einer detaillierten Untersuchung der Fehlerursache. Diese konnte als Kontaminationsablagerung am Prüfkopf des Federkontaktes ausgemacht werden, verursacht durch Fertigungsrückstände auf den Steckerbeinchen. Im Rahmen eines Verbesserungsvorschlags wurden unsere XXLonglife-beschichteten Kontakte getestet. Ergebnis: mehr als 200% längere Standzeit, deutlich weniger Pseudofehler – im Umkehrschluss höherer First-Pass-Yield.

Die Standzeit oder Lebensdauer ist also nicht nur unter dem Aspekt des mechanischen „Überlebens“ zu betrachten, der Zeit also, bis der Federkontakt durch Bruch der Feder oder massiven Verschleiss endgültig versagt. Vielmehr ist die Bemessungsgrundlage die Anzahl der Lastwechselzyklen, bei denen der Federkontakt elektrisch und mechanisch die geforderten Funktionseigenschaften beibehält. Die XXLonglife-Nanobeschichtung kann diesen Funktionszeitraum deutlich erhöhen – Erfahrungswerte der Anwender schwanken zwischen 200% bis 400% der Lebensdauer von Kontakten ohne XXLonglife-Beschichtung.

8.2 Richtige Pflege und Wartung mit CAIG-Produkten

Gute Pflege und richtige Wartung verbessern die Funktion und verlängern die Lebensdauer jedes technischen Produkts … das gilt auch für Federkontakte. Aber ebenso gilt die alte Weisheit: Gut gemeint ist nicht immer gut gemacht. Mit anderen Worten: das falsche Pflegeprodukt kann unter Umständen mehr schaden als nutzen, von daher raten wir immer zu entsprechender Vorsicht.

Wir setzen seit viele Jahren ausschliesslich auf die bestens bewährten Kontaktreiniger aus dem Hause CAIG Laboratories (USA). Diese Mittel reinigen nicht einfach nur, sondern verbessern die Qualität selbst neuer Kontakte deutlich. Wie das funktioniert bzw. auf welchen Prinzipien dies aufbaut, ist auch unter Punkt 9.2 Stichwort „Engewiderstand“ beschrieben. CAIGs DeoxIT Gold verfüllt Unebenheiten in der Kontaktfläche und vergrössert damit die Wirkfläche. Die Kontaktqualität wird nachhaltig verbessert, Oxidbildung wird verhindert.

Im normalen, harten Industrieeinsatz bei Serienproduktionen von elektronischen Baugruppen kann man als Faustregel von einer Lebensdauer ausgehen, die zwischen 15.000 bis 40.000 Lastwechselzyklen liegt. Unter Lebensdauer verstehen wir hierbei den Zeitraum, in dem alle Kontakte ohne Einzelausfälle oder Fehlkontaktierungen ihre Aufgabe vollumfänglich erfüllen.

Nervenzerreibend wird die Sache für den zuständigen Prüftechniker vor allem dann, wenn einzelne Kontakte als „Ausreisser“ aus einer Gruppe heraus plötzlich Ausfälle zeigen. Wird dann nur der einzelne „Übeltäter“ gewechselt, fängt die Sache an, immer spannender zu werden. Nach kurzer Zeit und einigen einzelnen Auswechselaktionen ist kein homogenes, nachvollziehbares Leistungspotential in dem Prüfgerät vorhanden. Keiner weiss mehr, welche Stifte gewechselt wurden und welche nicht. Der Adapter wird, das ist absehbar, in immer kürzeren Zeitabständen immer mehr Ausfälle haben, und dies, obwohl er doch während der letzten Zeit mehrmals gewartet wurde! Natürlich wird dabei vergessen, dass bei jeder dieser „Wartungen“ immer nur einige wenige Nadeln getauscht wurden.

Um solch ein Chaos zu vermeiden empfehlen wir, jeden Adapter einer turnusmässigen Wartung zu unterziehen. Hierzu ist es von Vorteil, wenn ein Lastwechsel-Zähler am Adapter angebaut ist, der den korrekten Stand anzeigt. Nach jeweils 5.000 bis 10.000 Lastwechseln sollte eine Reinigung der folgenden Methoden a) oder b) durchgeführt werden. Reinigungen nach Methode c) können auch zwischendurch, je nach Resultat einer kurzen Sichtprüfung, erfolgen. Spätestens nach 40.000 bis 50.000 Lastwechseln sollten alle Nadeln ausgewechselt werden. Wenn ein Wechsel erfolgt, dann immer geschlossen für den ganzen Adapter. Einzige Ausnahme: wenn durch äusseren Einfluss z.B. eine einzelne Nadel beschädigt, verbogen oder abgebrochen wird. Dann nur diese eine Nadel tauschen.

Tipp: Führen Sie ein Wartungshandbuch. Im Innern des Adapters ist meist Platz für die Aufbewahrung einer solchen Liste. Tragen Sie darin alle durchgeführten Wartungen mit Datum und Zählerstand ein. Auf diese Weise ermitteln Sie die typische Durchschnittslebensdauer Ihrer Kontakte, da Ihre Rahmenbedingungen in der Regel nur wenig schwanken werden. Die hier empfohlenen Rahmenwerte können dann immer exakter angepasst werden.

Zur Grundreinigung empfehlen wir folgende Vorgehensweise:

a) Methode bei ausgebauten Kontakten
Die zu reinigenden Kontakte ausbauen und auf einem fusselfreien Baumwolltuch ausbreiten. Bei Verschmutzungen durch Flussmittelreste zunächst mit CaiKleen TRP einsprühen, 15 Minuten einwirken lassen, dann mit Baumwolltuch trocknen. Mit DeoxIT D5 Spray gesamtflächig einsprühen, dabei sparsam mit dem Mittel umgehen. Zirka 10 Minuten einwirken lassen und mit einem zweiten Tuch flächig über die Kontakte streichen. Tuch entfernen und entweder mit ProGold (bei noch relativ neuwertigen Kontakten) oder DeoxIT D100 (bei schon eher verschlissenen Kontakten) nochmals nachbehandeln, also ebenfalls einsprühen. Auch hier das Mittel sparsam verwenden. Überschüssiges Mittel mit dem Reinigungstuch aufnehmen, danach Kontakte wieder einbauen.

b) Methode bei eingebauten Kontakten
Sollte Methode a) nicht möglich oder wegen des Ausbaus aller Kontakte zu aufwendig sein, kann auch nach folgen der Methode gearbeitet werden: Im Nadelbettadapter die Abdeckplatte mit der Leiterplattenaufnahme abnehmen und beiseite legen. Bauen Sie sich mit Hilfe von Holzklötzen oder ähnlichen Teilen einen Ablagebock, der es Ihnen erlaubt, den Adapter mit dem Nadelfeld nach unten aufzustellen. Legen Sie ein Tuch unter, das später die abtropfende Lösung aufnimmt. Jetzt mit DeoxIT D5S-6 Spray schräg von unten her alle Nadeln gut einsprühen, Überschuss abtropfen lassen. Ca. 10 Minuten warten, und kurz mit ProGold G5S-6 (bei noch relativ neuwertigen Kontakten) oder DeoxIT D100S-2 (bei schon eher verschlissenen Kontakten), nochmals nachbehandeln, also einsprühen. Wiederum abtropfen lassen (weitere 10 Minuten) ‑ fertig. Sind die Kontaktköpfe stark mit Flussmittelresten besetzt, vor allen anderen Schritten mit CaiKleen 41 (schnell verdunstend, kurze Einwirkzeit) oder CaiKleen TRP (langsam verdunstend, lange Einwirkzeit und darum gründlicher) reinigen. Dazu nach derselben Methode vorgehen, wie eben genannt. Anschliessend mit DeoxIT D100S-2 Spray nachbehandeln. Die ÜberkopfMethode verhindert, dass kontaminierte Flüssigkeit in das Innere der Federkontakte gelangt.

c) Grobschmutzentfernung an Waffeln und Kronenköpfen
Wir haben folgende Methode mit guten Ergebnissen getestet und können sie daher nur empfehlen: Mit einem Nanotek-Brush von Hand vorsichtig die Verschmutzungen entfernen. Dieses pinselartige Instrument besitzt Borsten aus feinsten Metalldrähten (wahlweise aus Edelstahl oder Messing), die aufgrund ihrer feinen Struktur die Oberfläche zwar reinigen, aber nicht beschädigen. Dennoch sollten Sie hier mit wenig Kraft und entsprechender Sorgfalt vorgehen. Abgelöste Schmutzpartikel am besten absaugen. Danach Behandlung nach Methode a) oder b).