Steckverbinder: Das war der 13. Anwenderkongress Steckverbinder

| Redakteur: Kristin Rinortner

Tribologisch verbesserte Silberoberflächen für HV-Steckverbinder

Auf neuen Schichten lag der Schwerpunkt des zweiten Kongresstags. Durch Megatrends wie Elektromobilität und (Industrial) Internet of Things steigt der Bedarf an kleinen und leistungsfähigen Steckverbindern und deren Beschichtungen. Hier sorgt der hohe Goldpreis dafür, dass für Endschichten Alternativen wie Silberlegierungen immer attraktiver werden.

Dr. Reinhard Wagner (Rosenberger): Was leisten tribologisch verbesserte Silberoberflächen für HV-Steckverbinder?
Dr. Reinhard Wagner (Rosenberger): Was leisten tribologisch verbesserte Silberoberflächen für HV-Steckverbinder? (Bild: VCG)

Den Eröffnungsvortrag hielt Dr. Reinhard Wagner (Rosenberger). Er stellte eine neu entwickelte, tribologisch verbesserte Silberoberfläche vor, die einen deutlich reduzierten Reibkoeffizienten (µ ~0,2 bis 0,3) und eine enorme Verbesserung der Verschleißeigenschaften besitzt. Im Gegensatz zu existierenden Lösungen sind die Eigenschaften langzeitstabil und die elektrischen Eigenschaften von Silberbeschichtungen werden durch die tribologische Behandlung nicht negativ beeinflusst. Für HV-Steckverbinder bedeutet dies deutlich verringerte Steck- und Ziehkräfte, eine wesentlich höhere Anzahl an Steckzyklen und bei unverändertem Kontaktwiderstand.

Auch Robert Ziebart und Friedrich Talgner (Umicore) referierten über eine neue Legierung für elektrische Kontakte mit besonderen Anforderungen wie sie im Umfeld von Hochstromanwendungen in der Elektromobilität auftreten. Die in ihrem Hause entwickelte Silber-Palladium-Schicht bietet im Vergleich zu Hartgold-Schichten ein deutliches Einsparpotenzial von Edelmetallen. Bis zu Temperaturen von 200°C zeigen sich gleichbleibende Schichteigenschaften wie stabiler Kontaktwiderstand und Härte. Silber-Palladium unterbindet als diffusionsstabile Sperrschicht zudem die Sauerstoffdiffusion.

Markus Hörburger (Atotech): Welche Neuerungen gibt es bei Chrom(VI)-freien Silberpassivierungen?
Markus Hörburger (Atotech): Welche Neuerungen gibt es bei Chrom(VI)-freien Silberpassivierungen? (Bild: VCG)

Silberschichten müssen in korrosiven Umgebungen geschützt werden. Eine Möglichkeit ist die Passivierung. Markus Hörburger (Atotech) stellte in seinem Vortrag verschiedene organische und metallische Systeme zur Chrom(VI)-freien Passivierung von Silber vor. Letztendlich hängt die Wahl der Silberpassivierung stark von der Anwendung ab und muss von Fall zu Fall ausgewählt werden. Ein von Atotech neu entwickeltes Verfahren ist hinsichtlich Anlaufschutz und Stabilität gleichwertig gegenüber organischen Beschichtungen und bietet eine gute Alternative zu Chrom(VI)-haltigen Prozessen. Die Schicht lässt sich gut löten und zeigt eine gute Haftung zum Mold. Im Vergleich zu reinem Silber bleiben der Kontaktwiderstand und die Gleiteigenschaften stabil.

Jenseits der herkömmlichen Beschichtungen

Nickel-Gold-Schichten sind seit Jahrhunderten etabliert. Mit der Miniaturisierung und höheren Leistungsdichten in der Halbleitertechnik steigen auch die Anforderungen an die Kontakte und Beschichtungen. Henk Verlind (Technik Deutschland) stellte Oberflächen der nächsten Generation für Elektronikanwendungen vor. Nanokristallines Nickel ist ein fortschrittliches Nickelverfahren, das die Schichtdickenverteilung und die Korrosionsbeständigkeit insbesondere in Bandanlagen deutlich verbessert. Für bestimmte Anwendungen ist die Nickelsperrschicht nicht mehr ausreichend, dafür wurde eine Nickel-Wolfram-Legierungs-Sperrschicht entwickelt.

Henk Verlink (Technik Deutschland): Wie sehen die Oberflächen für die nächste Generation der Elektronikanwendungen aus?
Henk Verlink (Technik Deutschland): Wie sehen die Oberflächen für die nächste Generation der Elektronikanwendungen aus? (Bild: VCG)

Technische Probleme beschränken die Implementierung von Silber in Anwendungen außerhalb des Automobilsektors. Dafür wurden ein verschleißfester und korrosionsbeständiger Silberprozess entwickelt. Für die Nachbehandlung wurden anorganische nano-Schichten auf Silber entwickelt. Verlind geht davon aus, dass zusätzliche Entwicklungen kommen werden, da das Steckverbinder-Finish mit den Anforderungen der anderen Verbindungen und Einsatzumgebungen Schritt halten muss.

Luft- und Kriechstrecken messen und dokumentieren

Ein wichtiger Aspekt bei der Entwicklung von Steckverbindern sind Luft- und Kriechstrecken. Traditionelle Methoden sind zeitaufwändig und bergen die Gefahr, Normverletzungen in der Designphase zu übersehen. Neue Verfahren zur Berechnung basierend auf CAD-Daten ermöglichen einen Ansatz, der mehr Sicherheit bietet. Dr. Michael Martinek (e-laborate) stellte in einer Live-Demo die Software „AutoCrear“ vor, die laut seiner Aussage im Entwicklungsprozess bei der Herstellung von Steckverbindern heutzutage nicht fehlen darf. Testversionen sowie unterschiedliche Lizenzmodelle gibt es.

Piezo-Sensorik zur Prüfung der Kontaktkräfte in der Fertigung

Patrick Dudler (Kistler): Wie kann man Kontaktkräfte in der Produktion von Stanzbiegekontakten messen?
Patrick Dudler (Kistler): Wie kann man Kontaktkräfte in der Produktion von Stanzbiegekontakten messen? (Bild: VCG)

Der Kontaktwiderstand und die Kontaktkraft sind entscheidende Merkmale für die Qualität eines Steckverbinders. Patrick Dudler (Kistler) stellte eine Möglichkeit vor, wie Kontaktkräfte in der Produktion von Stanzbiegekontakten gemessen werden können. Piezoelektrische Sensoren ermöglichen dabei hochsensible Messungen mit einer hohen Auflösung und Genauigkeit sowie Langzeitstabilität. Es lassen sich unterschiedliche Stanzbiegekontakte prüfen. Aktuell können Steckverbinder ab 2,4 x 0,8 mm bis 12 x 0,8 mm gemessen werden. Größere Abmessungen sind ebenfalls möglich. Eine Variante für Kontakte mit einer Höhe (Dicke) von 0,6 mm wird erarbeitet.

FiT-Richtlinie: Filmische Verunreinigungen beherrschen

Wolfgang Schmitt (Doduco): Die FiT-Richtlinie beschreibt, wie man filmische Verunreinigungen beherrscht.
Wolfgang Schmitt (Doduco): Die FiT-Richtlinie beschreibt, wie man filmische Verunreinigungen beherrscht. (Bild: VCG)

Das Thema Sauberkeit rückt in den letzten Jahren zunehmen in den Fokus. Das zeigt sich auch darin, dass eine Reihe von Gremien und Veranstaltungen existieren, die sich mit dieser Frage befassen. Der Fachverband industrielle Teilereinigung (FiT) hat 2018 eine Richtlinie zum Umgang mit filmischen Verunreinigungen auf Bauteilen veröffentlicht. Wolfgang Schmitt (Doduco), einer der Mitautoren, stellte wesentliche Definitionen und den Inhalt der Richtlinie im Abschlussvortrag vor. Abgerundet wurde die Präsentation durch ein Praxisbeispiel.

Postervorträge und Workshops

Neben den Vorträgen im Plenum präsentierten 12 Referenten ihre Forschungsergebnisse als Postervortrag:

  • Dichtheitsprüfung von Steckverbindern im Produktionsprozess (Dr. Joachim Lapsien, Ceta Testsysteme);
  • Steckverbinder für Harsh Envoronment (Frank Johannpeter, ConnéVia);
  • Mikrostrukturierung als Steigerung der Prozesssicherheit von Hochleistungswerkzeugen (Abdelhak Azzaou, MyThos);
  • Schirmwirkung ungeschirmter symmetrischer Kabel und Stecker (Bernhard Mund, bda, Thomas Schmidt, Rosenberger);
  • From connector shape/type to manufacturing process (Guiseppe Vassena, Würth Elektronik Stelvio Kontek);
  • Vermeiden von Whiskerwachstum in der Einpresstechnik (Dr. Amir Sadeghi, Doduco);
  • Clearance and creepage distances according to UL840 (Filip Gawronski et al. UL International);
  • Präzise Schirmdämpfungsmessung an Steckverbindern (Günther Quednau, Robert von Otte, Pflitsch);
  • Tin whisker mitigation in Press-Fit pin applications (Dr. Erika Crandall, TE Connectivity);
  • Trends bei der Miniaturisierung von Steckverbindern, Hartmetallfräsen (Andreas Weck, Zecha);
  • Flach- und Profildraht für innovative Steckverbinder-Anwendungen (Dr. Benjamin Hertweck, Hugo Kern und Liebers);
  • Ursachen und Verhalten von Korrosion/Oxidation bei Steckverbindern (Ilhan Körbulak, Hatko Teknik).

Einen detaillierte Zusammenfassung der Vorträge und hands-on Workshops gibt es im 198 Seiten umfassenden Tagungsband. Sie können ihn bei Isabell Seubert kostenpflichtig bestellen.

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