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Jul
13

Grundlagen zu gefederten Batterieladekontakten

Lernen Sie mehr über eine innovative Kontaktierungstechnologie

Grundlagen zu gefederten Batterieladekontakten

Die uwe electronic ist seit mehr als 20 Jahren in der Prüftechnik als international tätiges Systemhaus mit Sitz in Unterhaching bei München erfolgreich etabliert. Aus Freude am Support sind wir in Zusammenarbeit mit unseren Kunden immer auf der Suche nach neuen Kontakttechnologien, welche der fortschreitenden Miniaturisierung und Präzision Rechnung tragen. Beim Thema Batterieladekontakte hat die uwe electronic breitgefächertes Angebot an Federkontakten, welche für diverse Applikationen eingesetzt werden.

Neben dem klassischen Steckverbinden gewinnen die gefederten Batterieladekontakte weiter an Bedeutung. Ursprünglich wurden Federkontakte bei der Prüfung von fertig bestückten Leiterplatten eingesetzt. Nun werden Batterieladekontakte in der Medizintechnik, Industrie, bei Automotive, Consumer Artikeln, in der Telekommunikation sowie der Beleuchtungsindustrie und vielen weiteren Bereichen verwendet. Die klassischen Applikationen sind Ladeschalen für portable Geräte und Board to Board Verbindungen. Es geht um die sichere Übertragung von Signalen und Ladeströmen, selbst bei widrigen Umweltbedingungen. Gegenüber konventionellen Steckverbindern erreichen Batterieladekontakte bis zu 1 Million Kontaktierungs-Zyklen. Bei Steckverbindern hingegen können bereits nach nur einigen hundert Zyklen die ersten Kontaktprobleme auftreten. Federkontakte haben bei einem inneren Übergangswiderstand von 10 bis max. 50 mOhm eine Stromtragfähigkeit von 1 bis 30A. Trotz dieser Leistungsdichte werden die Kontakte in sehr kompakten Bauformen von 2 bis 13mm Länge kostengünstig hergestellt.

Ein Federkontakt besteht im Wesentlichen aus drei Bauteilen: Stifhülse, Kolben (Kontaktfläche) und Feder.

Die Stifthülse dient als Basis, welche mittels einer Löt- oder Crimpverbindung (Quetschtechnik) mit dem Stromkreis verbunden wird. Als Lötverbindung werden SMD (Reflowofen), THT (Lötwelle) und Lötanschluss angeboten. Beim Lötanschluss wird ein Draht an einen Lötkelch angelötet. Durch einen Flansch, meist am unteren Ende des Gehäuses, wird der Kontakt auf Position gehalten. Bei den THT Kontakten ist unter dem Flansch noch ein Stift angebracht, der durch ein Loch in der Platine gesteckt wird und mit dieser via Lötwelle verlötet wird. Dieser THT Stift dient auch zur zusätzlichen mechanischen Stabilisierung des Kontaktes auf der Leiterplatte.

Da die Stifthülse den größten Durchmesser aufweist, gibt sie das Rastermaß vor. Unter dem Rastermaß (Pitch) versteht man den Minimumabstand, in dem die Batteriekontakte mechanisch zueinander angeordnet werden können. Je nach Anwendung müssen eventuell größere Abstände aufgrund geforderter Luft- und Kriechstrecke eingehalten werden.

Die Feder sorgt für die nötige Vorspannung und den Anpressdruck des Kolbens an die starre gegenüberliegende Kontaktfläche. Dies ist für einen möglichst geringen internen und externen Übergangswiderstand wichtig.

Der interne Widerstand wird an der Kontaktstelle zwischen Stifthülse und Kolben generiert. Die Kunst besteht darin, den Spielraum zwischen Kolben und Gehäuse gering zu halten, dennoch dem Kolben ausreichend Spiel zur Bewegungsfreiheit zu geben. Auf diese Weise werden Zyklenzahlen von bis zu 1 Million und mehr erreicht. Der externe Widerstand wird über die Kopfform und den Anpressdruck bestimmt. Dies ist es eine Gratwanderung, da ein hoher Anpressdruck auch einen höheren Verschleiß mit sich bringt.

Um hohe Zykluszahlen zu erzielen, raten wir unseren Kunden mit möglichst kleinen Federkräften zu arbeiten, damit der Verschleiß am Übergang von Stifthülse zu Kolben gering ausfällt. Um die Lebensdauer zu erhöhen, empfehlen wir den Kunden nur 2/3 des Federweges auszunutzen. Auf diese Weise erzielt man eine gute Kontaktierung und der Verschleiß wird minimiert.

Der Kolben stellt den beweglichen Teil des Batterieladekontaktes dar. Eine wichtige Kenngröße des gefederten Batteriekontaktes ist der Hub. Er gibt an, wie weit der Kolben in das Gehäuse eingedrückt werden kann. Dieser Weg reicht von 0,7 bis 3,2mm. Damit können größere Toleranzen in der Konstruktion ausgeglichen werden. Der empfohlene Hub gibt den Federweg an, bei dem die optimale Lebensdauer erzielt werden kann. Der Kolben wird mit unterschiedlichen Kopfformen ausgestattet. Diese wird in Abhängigkeit der Anwendung ausgewählt. Eine abgerundete Form weist einen geringeren Verschleiß an dem gegenüberliegenden starren Kontakt (Interface Pin) auf als andere Kopfformen.Für eine haltbare und sichere Kontaktierung wird das Gehäuse und der Kolben häufig aus Messing gefertigt und galvanisch vernickelt und dann vergoldet. Alternativ wird auch gehärtetes Kupfer-Beryllium und Nickel-Silber verwendet.

Die uwe electronic kann Ihnen neben den Standard Qualitätsprodukten ( www.uweelectronic.de/de/prueftechnologie-kontakttechnologie/batterieladekontakte.html) Ihren maßgeschneiderten Batterieladekontakt kostengünstig entwickeln und produzieren, damit er optimal in Ihre Applikation passt.

Die uwe electronic GmbH ist ein international tätiges Systemhaus mit Sitz in Unterhaching bei München. Unsere Kunden reichen vom mittelständischen Betrieb bis hin zu High-Tech-Konzernen in Deutschland und Zentraleuropa. Unsere Produktpalette umfasst Produkte und Lösungen aus den Bereichen Prüftechnik für Elektronik, Temperaturmanagement, Automatisierung und Elektronische Bauelemente. Unsere Kernkompetenz liegt in den Bereichen Federkontakte für das Prüfen von bestückten Leiterplatten, Steckverbinder mit gefederten Kontaktstiften und Temperaturmanagement.

Kontakt
uwe electronic GmbH
Dominik Gehlen
Inselkammerstrasse 10
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08944119015
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