Steckverbinder werden bei Überlegungen zum elektronischen Design oft übersehen, dabei sind sie ziemlich wichtig, um mit der Außenwelt zu interagieren, um Batterien zu laden oder Ergebnisse auszugeben. Bei Audio-Steckverbindern hören wir oft, der "goldene" Standard seien goldbeschichtete Stecker, und zwar aus guten Gründen. Goldkontakte bieten in den meisten Situationen die beste Balance zwischen Solidität, langer Lebensdauer und Kosten. Gold steht zwar im Mittelpunkt, ist aber nicht die einzige Beschichtungsoption, und auch nicht die beste in allen Situationen. Heute schauen wir uns die existierenden Beschichtungsoptionen an und sehen, was sie auf den verschiedenen Anwendungsgebieten leisten.
Für die Endbearbeitung von Steckverbindern gibt es je nach ihrer Grundeigenschaft normalerweise zwei Kategorien. Diese Eigenschaften liegen im verwendeten Metall begründet, die Materialien werden angelehnt an ihre Position im Periodensystem zusammengestellt, die Namen spiegeln das wider: Es gibt edle und unedle Kontaktbeschichtungen. Wenn Sie sich die verfügbaren Optionen näher anschauen, werden Sie nach und nach ziemlich klare Unterschiede erkennen. Darauf müssen Sie achten: Widerstand (gemessen in Ohm), erforderliche Einschubkraft (ist das Material selbstschmierend, eignet es sich gut für eine durch Reibung hergestellte Verbindung), Oxydation und Korrosion, mechanischer Verschleiß, und die Reaktion auf Temperaturschwankungen. Verschiedene Beschichtungen weisen verschiedene Mischungen solcher Eigenschaften auf, um sich für Ihre Anwendung zu eignen.
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Eine spezifische Eigenschaft, auf die ich eingehen möchte, ist die Zyklusanzahl. Die Zyklusanzahl detailliert die Zahl der Steckzyklen, die ein Steckverbinder durchhält, bevor er den festgelegten Kontaktwiderstand nicht mehr erreicht. Die Anzahl der Zyklen hängt erheblich vom Material und der Dicke der Oberflächenbeschichtung ab. Je dicker die Beschichtung ist, und je größer der Widerstand gegen Abnutzung und Korrosion, desto länger behält der Steckverbinder den erforderlichen Steckwiderstand. Wenn Sie diese Zyklusanzahl erreichen, bedeutet das nicht, dass der Steckverbinder hinüber ist, sondern dass Sie man an eine Erhöhung des Steckwiderstandes denken sollte. Wenn Sie einen höheren Kontaktwiderstand hinbekommen, wird Ihr Steckverbinder deutlich mehr Zyklen überstehen, bevor er endgültig ausfällt.
Edle Beschichtungen erfolgen mit Gold oder Palladium und entsprechenden Legierungen als Kontaktoberfläche. Diese Endbearbeitungen sind dünne galvanische Beschichtungen auf einem Strukturmaterial. Dies erhöht die Lebensdauer und senkt die Kosten, weil ein komplett aus Gold bestehender Stecker unverschämt teuer und zudem verformbar wäre, was seine Einschubkraft verringern würde. Die Beschichtung mit Gold ist normalerweise zwischen 0,4um und 0,8um dick und erfolgt auf Nickel oder Kupfer. Diese Edelbeschichtungen sind ziemlich korrosionsfest und oxidieren nicht, sie eignen sich daher bestens für viel Leistung und hohe Steckzyklen selbst in rauen Umgebungen und Anwendungen, bei denen es auf Zuverlässigkeit ankommt. Eine Crimp-Steckverbinder wie der 0330013004 von Molex ist goldbeschichtet und passt in eine Vielzahl von Steckergehäusen, wie das des 334710601.
| Material | Widerstand ρ (Ω·m) bei 20 °C |
Leitfähigkeit σ (S/m) bei 20 °C |
Temperaturkoeffizient (K−1) |
| Silber | 1.59×10−8 | 6.30×107 | 0.0038 |
| Kupfer | 1.68×10−8 | 5.96×107 | 0.003862 |
| Gold | 2.44×10−8 | 4.10×107 | 0.0034 |
| Nickel | 6.99×10−8 | 1.43×107 | 0.006 |
| Palladium | 10.54×10−8 | 1×107 | 0.0042 |
Unedle Beschichtungen erfolgen mit Zinn oder Silber und entsprechenden Legierungen als Kontaktoberfläche. Sie könnten jetzt sagen, Silber sei doch ein Edelmetall, was stimmt, dennoch hat es die schlechte Eigenschaft, in manchen Umgebungen anzulaufen, besonders in Umgebungen mit überdurchschnittlichem Schwefelgehalt. Daher hat es nicht das gleiche Ansehen, wie Gold oder Palladium. Silber hat außerdem einen hohen Reibungskoeffizienten und eine relativ hohe Abnutzung, mit dem Ergebnis einer hohen Einsteckkraft und einer geringen Lebensdauer. Zinn hat das Problem sich bildender Oxidschichten, was aber mit der Verwendung längerer Steckerblenden gelindert werden kann, was die Oxidation abschabt und einen besseren Kontakt ermöglicht. Ein Weg, die Probleme mit der Einsteckkraft bei unedlen Beschichtungen zu bewältigen, ist eine Schmierung des Steckverbinders.
Zinn wird häufig in industriellen oder kommerziellen Umgebungen eingesetzt, wo Steckverbinder nicht oft entfernt werden. Silber und reine Nickelbeschichtungen findet man bei Batterie- und Stromversorgungsanschlüssen. Silber ist auch beliebt bei Starkstromanwendungen, weil es von allen Metallen den geringsten Widerstand hat, das heißt, Sie können mit wenig Spannungsverlusten und Wärmeentwicklung hohe Ströme hindurchschicken. Ein Beispiel für die gute Eignung von Silber bei starken Strömen ist das Super Sabre System von Molex, das 34A pro Einschub auf den Steckverbinder schickt.
Die Beschichtungen von Steckverbindern haben großen Einfluss auf das Langzeitverhalten Ihrer Systeme. Es gibt viele Optionen mit den unterschiedlichsten Eigenschaften. Wenn Sie am Anfang ein bisschen überlegen, finden Sie auch die richtigen Steckverbinder für die Anforderungen Ihres Systems.