N&H Technology GmbH. Federkontaktstifte und -konnektoren. Alles aus einer Hand Engineering in Deutschland - Produktion in Ostasien.

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1 N&H Technology GmbH Import & Export technischer Produkte Technische Beratung und Engineering Business Consulting und Industrievertretungen Federkontaktstifte und -konnektoren Design Guide Alles aus einer Hand Engineering in Deutschland - Produktion in Ostasien

2 Inhaltsverzeichnis Einführung Überblick 2 Vorteile von Federkontaktstiften 3 Aufbau, Materialien, Beschichtung 3 Elektrische / Mechanische Spezifikationen 4 Design Varianten 4 Magnetische Steckverbinder 5 Federkontakt - Typen Flat Type (SMD), Plug-In Type (THT) 6 Double-Ended Type, Right Angle Type 6 Bending Type, Special Type 7 Anwendungsbeispiele 7 Einführung Überblick Bei einem Federkontaktstift, auch Pogo Pin oder SLC (Spring Loaded Contact) genannt, wird die Kontaktierung (das Schließen des elektrischen Stromkreises) nicht wie bei konventionellen Steckverbindern durch das Einstecken eines Stiftes in eine Buchse erzeugt, sondern durch Antastung mittels eines federunterstützten Stiftes. Vorteil dieser Technik ist eine hohe Funktionssicherheit bei einer sehr hohen Zyklenanzahl. Federkontaktstifte werden beispielsweise bei lösbaren Verbindungen in Akku-Ladestationen, Batteriefächern von mobilen elektronischen Geräten sowie als flexible Signal- und Spannungsversorgungsschnittstelle zwischen Leiterplatten eingesetzt. Unser breites Spektrum von Standardprodukten wird ergänzt durch kundenspezifische Federkontaktstifte. 2

3 Einführung Vorteile von Federkontaktstiften hohe Lebensdauer ( Zyklen) kundenspezifisch anpassbar einstellbare und messbare Federkraft platzsparend gegenüber konventionellen Steckverbindern kleines Rastermaß SMD Bestückung möglich gute Performance bei Hochfrequenzanwendungen RoHs konform und halogenfrei Aufbau Kolben Feder Stifthülse Federkontaktstift Kunststoffgehäuse Federkontaktkonnektor Spring Loaded-Contacts (SLC) Ein Pogo Pin besteht aus 3 Teilen: einem Kolben, einer Feder und einer Stifthülse. Mehrere Federkontaktstifte können in einem Kunststoffgehäuse zu einem Federkontaktstiftkonnektor zusammengefügt werden. Es sind verschiedene Standardversionen verfügbar (siehe S.6 ff). Zusätzlich können auch kundenspezifische Konnektoren in Bezug auf Rastermaß, Pinanzahl und Gehäuseabmessungen realisiert werden. Unterschiedliche Anschlussformen erlauben eine Vielzahl von Montagemöglichkeiten auf bestückbaren Leiterplatten Materialien Standardmäßig sind Kolben und Stifthülse aus Messing und die Federn aus Edelstahl gefertigt. Optional stehen weitere Materialien zur Auswahl, um die Anforderungen spezieller Applikationen zu erfüllen. Bauteil Kolben Feder Stifthülse Kunststoffgehäuse Materialien Messing, Berylliumkupfer, Phosphor-Bronze, SK4 - Stahl Edelstahl, Federstahldraht, Berylliumkupfer Messing. Berylliumkupfer, Phosphor-Bronze, Neusilber HTN, LCP, PBT Beschichtung Der Federkontaktstift wird mit Gold beschichtet, da es eine exzellente elektrische Leitfähigkeit hat und einen hohen Schutz vor Korrosion und Oxidation bietet. Die Stifthülse und der Kolben werden üblicherweise doppelt beschichtet (zunächst mit Nickel 1-2μm und anschließend mit Gold 0,1-1μm). Außer bei Edelstahl wird die Feder entweder mit Gold oder mit Silber beschichtet. Kundenspezifisch bzw. applikationsspezifisch sind auch andere Edelmetallbeschichtungen einzelner Teile möglich (Nickel, Rhodium, etc.). 3

4 Einführung Elektrische Spezifikationen Nennstrom: Kontaktwiderstand: bis 2A bei den Standardausführungen (durch spezielles Design sind Nennströme bis 8A möglich) < 100mΩ (abhängig vom Design) Mechanische Spezifikationen Die mechanischen Spezifikationen (Abmessungen, Federkraft, Federweg, ggf. Rastermaß bei Konnektoren) sind typabhängig. Design Varianten Um einen 100% Kontakt des Kolbens mit der Stifthülse zu garantieren, wird das Bias-Design eingesetzt. Bei diesem Design wird der Kolben an seinem Ende in einem Winkel bis zu 18 angeschrägt und so in die Stifthülle eingesetzt. Dadurch wird bei Betätigen des Federkontaktstiftes ein 100% Kontakt des Kolbens mit der Stifthülse gewährleistet. Dies reduziert die Signalstörung in Folge von Vibrationen signifikant. Das Bias Design wird bei fast allen Federkontaktstiften ab einer Länge von 3,5mm angewandt. Bei kleineren Bauweisen wird das sogenannte Back Drill Design angewandt. Um die kundenspezifisch gewünschte Federkraft zu erreichen, ist bei diesem Design die eingesetzte Feder länger als der hohle Kolben. Back-Drill Design Bias-Design 4P Design Bei hohen Anforderungen an die Stromtragfähigkeit (> 3A) wird das Bias Design um das 4P-Design ergänzt. Wenn der Kolben und die Stifthülse eines Federkontaktstiftes sich bei hohen Strömen durch zu geringe Lateralkräfte nicht richtig verbinden, kann es zu einer starken Erhitzung der Druckfeder kommen. Um dies auszuschließen werden beim 4P-Design die bisherigen drei Komponenten eines Federkontaktstiftes (Kolben, Druckfeder und Hülse) um einen Edelstahlball als vierte Komponente ergänzt. Dieser Ball wird zwischen dem Kolben und der Druckfeder integriert. Das Ergebnis ist eine Federkraft, welche zu einer garantierten Kontaktierung von Kolben und Hülse führt. Der Stromfluss wird über den Edelstahlball auf die Hülse leitet. 4

5 Magnetische Steckverbinder Größenbeispiele Magnetische Steckverbinder Bei magnetischen Steckverbindern besteht der Stecker aus Federkontaktstiften und einem magnetischen Verbindungssystem. Durch die Implementierung der Federkontaktstifte wird die Kontaktierung nicht durch Einstecken der Stifte in eine Buchse sondern bereits bei der Antastung der Kontaktstifte mit den Kontaktpunkten erzeugt. Die Kontaktpunkte werden im Gerät mit der Platine verlötet. Vorteil dieser Technik ist die hohe Funktionssicherheit bei einer sehr hohen Zyklenanzahl von bis zu Wiederbefestigungen. Der starke Dauermagnet besteht aus einer Neodym-Eisen-Bor-Legierung (NdFeB) und sorgt für eine schnelle schock- und vibrationsbeständige, sowie selbstführende Verbindung bzw. einfache Lösung von Stecker und Gerät. Die Magnetkraft kann durch verschiedene Magnete kundenspezifi sch eingestellt werden. Der im Beispiel gezeigte Steckverbinder hat einen Magneten mit einer magnetischen Stärke von N48 und einer Flussdichte von 430mT±35mT. Anwendung fi nden magnetische Steckverbinder im Bereich der Strom- und Datenübertragung wie z.b.: in Akku- Ladestationen und Batteriefächern von elektronischen Geräten, speziell in Kommunikationsgeräten, wie Smart Phones, Tablet PC und Laptops. Durch den magnetischen Lösemechanismus wird verhindert, dass zum Beispiel bei einem ungewollten Zug am Kabel das Gerät durch einen Sturz beschädigt wird. Bei einem Rechner kann so verhindert werden, dass die Strombuchse ausbricht und einen möglichen Wackelkontakt verursacht. Aber auch bei Haushaltsgeräten hat sich diese Art von Sicherheitsmechanismus bewährt. Durch den Zug am Kabels eines Wasserkochern kann es durch das Umstürzen zu schlimmen Verbrühungen durch heißes Wasser kommen. Durch einen magnetischen Steckverbinder kann diese Gefahr vermieden werden. Auch in Bereichen der Medizintechnik ist eine Anwendung möglich. 5

6 Federkontakt - Typen Federkontakt - Typen Die folgenden Federkontakt-Typen sind sowohl in Standardversionen als auch in kundenspezifischen Ausführugen lieferbar. Die Übersichtstabellen zu den Standardprodukten finden Sie auf unserer Website im Produktbereich Federkontakte. Flat Type (single / multiple) (SMD) Plug-In Type (single / multiple) (THT) Double-Ended Type (single / multiple) Right Angle Type (single / multiple) 6

7 Federkontakt-Typen Bending Type Special Type Anwendungsbeispiele Federkontaktstifte und -konnektoren werden in der Unterhaltungselektronik, im Automotivebereich, in der Medizintechnik und weiteren Branchen eingesetzt. Consumer Elektronik Konnektoren für Medizintechnik und Automotivanwendungen 57

8 N&H Technology GmbH Wir sind das Bindeglied zwischen Produktionswerken in Ostasien und Kunden in Europa. Durch deutsche und chinesische Ingenieure im Hause kommunizieren wir exzellent mit unseren Kunden und Produktionswerken, auch über komplexe technische Sachverhalte. Unsere Produktionswerke sind nach ISO 9001, ISO 14001, TS bzw. ISO zertifi ziert. N&H Technology GmbH Gießerallee 21 Tel: Willich Fax: Dienstleistungsprofi l Referenzen Technische Unterstützung bei Konstruktion und Entwicklung, Machbarkeitsstudien und Verbesserungsvorschlägen Übernahme der Konstruktion und Entwicklung Entfl echtung von Leiterplatten Ausarbeitung der technischen Optionen zur Kostenreduzierung Übernahme der Montagearbeiten in Asien Entwicklung von Tasten mit speziellen Funktionen; Gemeinsamer Patentschutz mit Kunden möglich Professionelle Logistik; Pufferlager in Asien und bei N&H möglich N&H Labor Wir bieten folgende Prüfungen in Willich an: Kraft-Weg-Kennlinien von Bedienelementen Lebensdauer von Bedienelementen Abriebfestigkeit von bedruckten und lackierten Oberfl ächen Leuchtdichte, Farbkoordinaten und dominante Wellenlänge, Helligkeitsverteilung (Homogenität) von Displays, Backlights, hinterleuchteten Tastaturen und Piktogrammen etc. Schichtdickenmessung Klimatest (Temperatur und Feuchtigkeit) Oberfl ächenleitfähigkeit und Volumenwiderstand Leitfähigkeit von Pulver Elementanalyse mit RFA-Spektrometern Zu unseren Kunden gehören namhafte deutsche und internationale Unternehmen der Automobilindustrie, Telekommunikation, Medizintechnik, Industrieautomation, Gebäudeleittechnik und weiterer Branchen. Alle Angaben beruhen auf Aussagen der Hersteller. Gewähr der Angaben nur durch explizite Bestätigung von N&H. Technische Änderungen vorbehalten Copyright N&H Technology GmbH - Ausgabe Oktober 2014