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Kontaktierung bleifrei gelöteter oder stark verunreinigter Leiterplatten

Stets zuverlässig

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Bei der Kontaktierung von bleifreien Lötpads sowie stark verschmutzten oder oxidierten Leiterplatten stellt sich häufig das Problem, dass die Verunreinigungen der Kontaktstellen schwer zu durchdringen sind und diese Verunreinigungen auf den Prüfspitzen haften bleiben. Beides führt dazu, dass die elektrische Verbindung zum Prüfling beeinträchtigt, oder im Extremfall nicht hergestellt wird – ein Horrorszenario für jeden Elektronik- Hersteller, der seine Boards schnell und zuverlässig testen muss und dabei eine hohe Standzeit der verwendeten Kontaktstifte erwartet. Die Analyse dieser Problematik ergibt verschiedene Teilaspekte, die genauer betrachtet und gelöst werden müssen.

Volker Großhans, Feinmetall, Herrenberg

Um starke Verschmutzungen und zähe Schichten zuverlässig zu durchdringen, muss ein Kontaktstift eine besonders aggressive Spitze haben. Dabei ist nicht nur die Form der Spitze entscheidend, sondern auch die Mikrostruktur des Materials. Durch einen besonderen Längsschliff in Kombination mit einer leicht konkav geformten Spitze können hier optimale Ergebnisse erlangt werden.
Optimierung der Krafteinwirkung beim Kontaktieren
Weiterer entscheidender Aspekt für das Durchdringen einer Verunreinigung ist zusätzlich auch die Kontaktkraft: Je höher diese, desto besser die Durchdringung. In der Praxis ist die maximale Gesamtkraft in einem Prüfadapter aber begrenzt, da sonst der Adapter nicht mehr zuverlässig geschlossen werden kann oder der Prüfling zu stark belastet oder gar beschädigt wird. Sinnvoll ist hier die Verwendung von Kontaktstiften mit erhöhter Vorspannung. Dadurch wird unmittelbar bei der Kontaktierung des Prüflings eine intensivere Kraftwirkung realisiert, so dass Verunreinigungen besser durchdrungen werden können. Durch den flacheren Kennlinienverlauf bleibt die Nennfederkraft beim empfohlenen Federweg (Nenn-Hub) aber unverändert gegenüber herkömmlichen Federkontaktstiften, so dass auch bei Prüfadaptern mit höherer Anzahl von Testpunkten kein Kraftproblem entsteht. Ausgiebige Tests haben auch in der Praxis gezeigt, dass bei erhöhter Vorspannung eine bessere Durchdringung der Oxidschichten erreicht wird, ohne dass die Eindringtiefe im Prüfling höher ist als bei Verwendung eines Standardstiftes. Die Gefahr, den Prüfling zu beschädigen, erhöht sich also durch die Verwendung einer erhöhten Vorspannung nicht.
Reduzierte Verunreinigung von Kontaktstiften
Ein weiteres Problem insbesondere bei der Kontaktierung von bleifreien Lötpads stellt die starke Verunreinigung der Spitzen dar. Diese Verunreinigungen haften an herkömmlichen Kontaktstift-Spitzen und führen dadurch schnell zu einer erheblichen Erhöhung des elektrischen Widerstandes, so dass ein vorzeitiger Austausch der Stifte erforderlich ist. Abhilfe schafft hier eine Reinigung oder aber eine völlig neu entwickelte spezielle Veredelung der Spitzen („Progressive Coating“). Diese Beschichtung weist gegenüber einer herkömmlichen Gold-Veredelung eine wesentlich reduzierte Anfälligkeit für Kontaminationen und zugleich eine größere Härte auf. Dadurch kann auch bei stark verunreinigten Kontaktflächen eine erheblich längere Standzeit der Stifte erzielt werden. Alle diese Lösungsansätze werden in der neuen Progressive Series von Feinmetall realisiert. Der Erfolg gibt diesem Konzept recht: Inzwischen haben zahlreiche namhafte Kunden ihre Prüfadapter komplett auf die Progressive Series umgestellt – und sind mit den Ergebnissen mehr als zufrieden: Lebensdauer und Kontaktqualität können durch Umstellung auf diese Stifte erhöht werden. Dadurch werden insgesamt deutlich verbesserte FPY-Werte erreicht. Unter FPY (First Pass Yield) versteht man den Prozentsatz an Prüflingen, die bereits im ersten Prozessdurchlauf in Ordnung sind und keine Nacharbeit erfordern.
Zusammenspiel von Kopfform und Federkraft
Die Eindringtiefe eines Stiftes ist generell maßgeblich von der Federkraft und der gewählten Kopfform abhängig. Je spitzer und aggressiver eine Kopfform ist, umso besser kann sie Verunreinigungen durchstoßen, umso tiefer dringt sie aber zugleich ins Material ein. Um Beschädigungen auf den Leiterplatten zu vermeiden, müssen Kopfform und Federkraft daher sorgfältig gewählt werden.
electronica, A1.507
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