+ All Categories
Home > Documents > White Paper Zuverlässigkeit von Koaxialsteckverbindern · 2016. 11. 9. · IEC 60529 angegeben....

White Paper Zuverlässigkeit von Koaxialsteckverbindern · 2016. 11. 9. · IEC 60529 angegeben....

Date post: 26-Jan-2021
Category:
Upload: others
View: 2 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
8
White Paper Zuverlässigkeit von Koaxialsteckverbindern Die elektrischen Kontaktstellen in koaxialen Steckverbindern müssen vor Umwelteinflüssen geschützt werden, damit eine Koaxialsteck- verbindung lange zuverlässig funktioniert. Be- sonders bei Außenanwendungen wie etwa an Mobilfunkmasten stellen Staub, Regenwasser und Luftfeuchtigkeit eine ständige Bedrohung für die Zuverlässigkeit der Steckverbindung dar. Feuchtigkeit, die in ein koaxiales System eindringt, verändert die Hochfrequenz-Über- tragung maßgeblich durch höhere Impedanzen und Verschlechterung der Rückflussdämpfung. Auch die Materialauswahl für die Kontakte ent- scheidet über die Qualität der zu übertragenden Signale. Dabei genügt es nicht, die Kontaktober- flächen aus Edelmetall wie Silber oder Gold zu fertigen – auch die darunterliegende Legierung hat maßgeblichen Einfluss auf die Übertragung. Anforderungen an Dichtungen von Koaxial- steckverbindern Dichtungen werden in nahezu jedem technischen Ge- bilde eingesetzt. Ihre Aufgabe ist es, zwei funktions- mäßig unterschiedliche Bereiche so zu trennen, dass kein Stoffaustausch zwischen ihnen stattfinden kann. Je nach Anwendung gibt es verschiedene Arten von Dichtungen. Die erste Unterscheidung trennt bewegte Dichtungen (dynamische Dichtstellen) von Dichtungen in Ruhe (statische Dichtstellen). Koaxialstecker besitzen sta- tische Dichtstellen. Hier wird weiter zwischen berührenden Dichtungen wie O-Ringen, Profildichtungen und Flachdichtung und berührungsfreien Dichtungen wie beispielswei- se einer Entlüftung unterschieden. Eine andere ge- bräuchliche Unterteilung für statische Dichtungen unterscheidet Dichtmassen, lösbare/unlösbare Dich- tungen und Membranen. Der umgangssprachliche Begriff „Dichtung“ bezieht sich meist auf lösbare Dichtungen. Die häufig verwendeten O-Ringe, wie sie auch in Koaxialsteckern vorkommen, sind also statische, berührende und lösbare Dichtungen. Die Einflüsse auf die statische, berührende Dichtfunk- tion in Koaxialsteckern lassen sich in Fluid- und Dicht- körpereinfluss aufteilen. Seitens des Fluides – dem Stoff, der die Dichtung nicht passieren darf – sind Druck, Dichte, Temperatur, Viskosität und pH-Wert besonders wichtig. Die Dichtfunktion wird weiter- hin durch Elastizität, Oberflächenrauheit, chemische Beständigkeit, Verschleißfestigkeit und Porosität des Dichtkörpers bestimmt. Wichtig: Eine absolute Dichtheit im physikalischen Sinne gibt es nicht. Man muss klar definieren, was man unter „dicht“ versteht. Will man das Eindringen von Tropfen, Molekülen oder gar von einzelnen Ato- men verhindern? Diese Festlegungen bezeichnet man als technische Dichtheit. Bei koaxialen Steckverbin- dern definiert man die technische Dichtheit auf Mole- külebene. Das bedeutet, bei mehratomigen Teilchen wie beispielsweise Wassermolekülen ist die Dichtig- keit gewährleistet, gegen einzelne Atome hingegen nicht. Die IP-Schutzklassen definieren die Dichtheit Um die Dichtheit von koaxialen Steckverbindern praxisgerecht und eindeutig zu klassifizieren, wird stets der international genormte Schutzgrad nach IEC 60529 angegeben. Das in dieser Norm festge- legte Bezeichnungssystem der IP-Schutzklassen (IP- Code, International Protection Code) beschreibt die Dichtheit gegenüber Festkörpern und Wasser in ei- © Telegärtner 10/ 2016
Transcript
  • White Paper

    Zuverlässigkeit von Koaxialsteckverbindern

    Die elektrischen Kontaktstellen in koaxialen Steckverbindern müssen vor Umwelteinflüssen geschützt werden, damit eine Koaxialsteck-verbindung lange zuverlässig funktioniert. Be-sonders bei Außenanwendungen wie etwa an Mobilfunkmasten stellen Staub, Regenwasser und Luftfeuchtigkeit eine ständige Bedrohung für die Zuverlässigkeit der Steckverbindung dar. Feuchtigkeit, die in ein koaxiales System eindringt, verändert die Hochfrequenz-Über-tragung maßgeblich durch höhere Impedanzen und Verschlechterung der Rückflussdämpfung.

    Auch die Materialauswahl für die Kontakte ent-scheidet über die Qualität der zu übertragenden Signale. Dabei genügt es nicht, die Kontaktober-flächen aus Edelmetall wie Silber oder Gold zu fertigen – auch die darunterliegende Legierung hat maßgeblichen Einfluss auf die Übertragung.

    Anforderungen an Dichtungen von Koaxial-steckverbindern

    Dichtungen werden in nahezu jedem technischen Ge-bilde eingesetzt. Ihre Aufgabe ist es, zwei funktions-mäßig unterschiedliche Bereiche so zu trennen, dass kein Stoffaustausch zwischen ihnen stattfinden kann. Je nach Anwendung gibt es verschiedene Arten von Dichtungen.Die erste Unterscheidung trennt bewegte Dichtungen (dynamische Dichtstellen) von Dichtungen in Ruhe (statische Dichtstellen). Koaxialstecker besitzen sta-tische Dichtstellen. Hier wird weiter zwischen berührenden Dichtungen wie O-Ringen, Profildichtungen und Flachdichtung und berührungsfreien Dichtungen wie beispielswei-se einer Entlüftung unterschieden. Eine andere ge-bräuchliche Unterteilung für statische Dichtungen

    unterscheidet Dichtmassen, lösbare/unlösbare Dich-tungen und Membranen. Der umgangssprachliche Begriff „Dichtung“ bezieht sich meist auf lösbare Dichtungen. Die häufig verwendeten O-Ringe, wie sie auch in Koaxialsteckern vorkommen, sind also statische, berührende und lösbare Dichtungen.

    Die Einflüsse auf die statische, berührende Dichtfunk-tion in Koaxialsteckern lassen sich in Fluid- und Dicht-körpereinfluss aufteilen. Seitens des Fluides – dem Stoff, der die Dichtung nicht passieren darf – sind Druck, Dichte, Temperatur, Viskosität und pH-Wert besonders wichtig. Die Dichtfunktion wird weiter-hin durch Elastizität, Oberflächenrauheit, chemische Beständigkeit, Verschleißfestigkeit und Porosität des Dichtkörpers bestimmt.

    Wichtig: Eine absolute Dichtheit im physikalischen Sinne gibt es nicht. Man muss klar definieren, was man unter „dicht“ versteht. Will man das Eindringen von Tropfen, Molekülen oder gar von einzelnen Ato-men verhindern? Diese Festlegungen bezeichnet man als technische Dichtheit. Bei koaxialen Steckverbin-dern definiert man die technische Dichtheit auf Mole-külebene. Das bedeutet, bei mehratomigen Teilchen wie beispielsweise Wassermolekülen ist die Dichtig-keit gewährleistet, gegen einzelne Atome hingegen nicht.

    Die IP-Schutzklassen definieren die Dichtheit

    Um die Dichtheit von koaxialen Steckverbindern praxisgerecht und eindeutig zu klassifizieren, wird stets der international genormte Schutzgrad nach IEC 60529 angegeben. Das in dieser Norm festge-legte Bezeichnungssystem der IP-Schutzklassen (IP-Code, International Protection Code) beschreibt die Dichtheit gegenüber Festkörpern und Wasser in ei-

    © Telegärtner 10/ 2016

  • © Telegärtner 10 / 2016

    Abb.1: IP-Schutzklassen

    nem Code aus zwei Ziffern. Die erste Ziffer gibt den Schutzgrad gegen das Eindringen fester Fremdkörper an, die zweite Ziffer den Schutzgrad gegen Wasser. Die Bedeutung der einzelnen Schutzgrade ist in Ab-bildung 1 ausführlich dargestellt.

    Dichtungsformen und ihre Funktion

    Die Form einer Dichtung ist abhängig von ihrer je-weiligen Funktion und Anwendung. Die bekannteste Dichtungsform ist der O-Ring. Daneben gibt es un-zählige weitere Formen und Arten. Die wichtigsten Dichtungsformen für Steckverbinder sind so genann-te Weichstoff-Profildichtungen. Diese werden extern nur vorgepresst und beziehen ihre Dichtpressung aus dem Systemdruck, dem Druck also, mit dem zwei Tei-

    le oder Komponenten zusammengepresst werden. Die Dichtpressung ist also im Betrieb immer um die Vorpressung höher als der Systemdruck.

    Der typische Vertreter dieser Weichstoff-Profildich-tungen ist der Elastomer-O-Ring. Dieser wird mit Übermaß in eine Gehäusenut eingebaut, wodurch die Vorpressung entsteht. Dichtungen wie der O-Ring werden in der Technik wegen ihrer guten Dichtwir-kung und ihrer guten Austauschbarkeit häufig an-gewendet. Für eine einwandfreie Funktion sind ver-schiedene Konstruktionsregeln zu beachten:

    • Den O-Ring ausreichend vorpressen, typ. 10 bis 20 % des Systemdrucks.

    • Die Nutbreite sollte 130 bis 140 % des Ring-

  • © Telegärtner 10 / 2016

    Abb.2: Eigendruck-Dichtung Der O-Ring (rot) wird bei der Montage gedehnt. Die Dichtwir-kung entsteht bereits durch die Vorspannung des Rings.

    durchmessers betragen.• Um die volle Dichtwirkung zu erzielen, darf die

    angrenzende Oberfläche nicht glatt sein.• Um Beschädigungen bei der Montage zu vermei-

    den, darf der Dichtring nicht über scharfe Kanten gezogen werden. Dies wird konstruktiv durch eine Einbauschräge von ca. 15 bis 20 % gegen-über der Horizontalen erreicht.

    • Das Elastomer-Material muss für die jeweilige Anwendung geeignet sein.

    Der besondere Vorteil eines O-Rings ist seine auto-matische Dichtwirkung. Im überdrucklosen Einbau-zustand besitzt die Dichtfläche eines O-Rings einen annähernd parabelförmigen Pressungsverlauf. Durch die Überlagerung des abzudichtenden Drucks p herrscht ungefähr in der Mitte der Dichtfläche eine maximale Pressung p

    max, die stets größer ist als der

    Druck des Fluides.

    Im Gegensatz zu O-Ringen sind Flachdichtungen dün-ne Dichtungen, die für ebene Flächen geeignet sind und die durch externe Kräfte angepresst werden. Sie finden Anwendung in vielen Bereichen, hauptsäch-lich bei Flüssigkeiten und Gasen, bei hohen und nied-rigen Temperaturen. Bei koaxialen Steckverbindern werden Flachdichtungen für Dichtungen verwendet, die im Dielektrikum liegen. Ausführungsformen und eingesetzte Werkstoffe sind vielseitig. Flachdichtun-

    gen im Dielektrikum können sowohl als Weichstoff-dichtung wie auch als Hartstoffdichtung ausgeführt sein.Auslegung einer Dichtung und Druckaufbau

    Vor der Verwendung einer Dichtung muss eine Vor-auswahl bezüglich der chemischen und thermischen Beständigkeit getroffen werden. Normalerweise un-terstützt der Druck des abgedichteten Fluides die Anpressung des Dichtkörpers. In koaxialen Steckver-bindern entfällt diese Unterstützung und damit eine automatische Dichtwirkung jedoch weitestgehend. Deshalb müssen bereits im überdrucklosen Zustand Anlegekräfte wirken, was durch die oben erwähnte Voranpressung erreicht wird. Bei axialer Dichtung entsteht diese Voranpressung durch das Dehnen des O-Rings bei der Montage.

    Dabei werden zwei Fälle unterschieden: eine Dich-tung unter Eigendruck und eine zwangsgedrückte Dichtung. Abbildung 2 zeigt eine Dichtung unter Eigendruck, wie sie hauptsächlich als Dichtung zwi-schen Kabelmantel und Steckverbinder verwendet wird. Eigendruckdichtungen erzielen meistens eine geringere Dichtigkeit als zwangsgedrückte Dichtun-gen, wie sie in Abbildung 3 dargestellt ist. Bei einer zwangsgedrückten Dichtung, wird ein Dichtelement zwangsweise komprimiert, beispielsweise durch eine Druckschraube, die auf einen Konusring stößt.

    Abbildung 3: Zwangsgedrückte DichtungBei einer zwangsgedrückten Dichtung, wird ein Dicht-element (roter Keil) soweit komprimiert, bis die Druck-schraube (gelb) auf den Konusring (blau) stößt. An die-ser Stelle ist also ein mechanischer Anschlag, der das weitere Einschrauben der Druckschraube verhindert.

  • © Telegärtner 10 / 2016

    Der dabei vorhandene mechanische Anschlag verhin-dert das weitere Einschrauben der Druckschraube. Dadurch wird auch der Druck auf das Dichtelement begrenzt, um eine Beschädigung zu verhindern. Zwangsgedrückte Dichtungen haben nur eine gerin-ge bis keine Voranpressung; sie dichten erst, wenn ein Gegenstück, in unserem Beispiel die Druckschrau-be, Druck auf sie ausübt.

    Neben klassischen O-Ringen gibt es viele unter-schiedliche Anwendungsformen, wie beispielswei-se V-Schläuche, die beim Verbinden von einem Keil gespalten werden (MIL-Dichtung). Diese Dichtungen werden jedoch seltener verwendet.

    Dichtungswerkstoffe und ihre Eigenschaften

    In der Dichtungstechnik werden vorzugsweise tech-nische Kunststoffe (Polymerwerkstoffe) eingesetzt. Polymerwerkstoffe bestehen aus langen, verschlun-genen Molekülketten, die untereinander noch ver-bunden (vernetzt) sein können. Die übliche Einteilung in Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere erfolgt grob nach dem mechanisch-thermischen Verhalten der Werkstoffe: • Duroplaste: nach Aushärtung dauerhaft plastisch

    vernetzt• Thermoplaste: unter Wärme reversibel plastisch

    verformt• Elastomere: unter Druck elastisch verformbar

    Für die Dichtungstechnik spielt die Elastizität der Werkstoffe eine überragende Rolle, so dass hier hauptsächlich hochelastische Thermoplaste und Elas-tomere eingesetzt werden. Der bekannteste Vertreter der Elastomere ist der Naturkautschuk (Naturgummi, englisch natural rubber). Technisch bedeutsam sind synthetische Kautschuke, die in der Praxis kurz als Gummi bezeichnet werden.Wegen ihrer hervorragenden physikalischen Eigen-schaften haben Elastomere in der Dichtungstechnik eine große Bedeutung:• Kautschuke erlauben relativ große Fertigungsto-

    leranzen, sowohl für die Dichtungen als auch für die aufnehmenden Teile. Bei der Vorspannung und dem Zusammenpressen entstehen verhält-nismäßig geringe Kontaktspannungen.

    • Kautschuke verhalten sich nahezu inkompres-sibel, ihr Volumen bleibt auch unter Druckein-wirkung nahezu unverändert. Dadurch kann ein O-Ring Druck in alle Richtungen gleichmäßig weiterleiten.

    • Elastomere lassen eine Formänderung ohne gro-ße Reaktionskraft und ohne Änderung des Volu-mens zu. Eine Elastomer-Dichtung passt sich so-mit einem beliebigen Raum leicht an. So nimmt beispielsweise ein einseitig druckbelasteter O-Ring in einer rechteckigen Nut ohne weiteres eine nahezu rechteckige Form an.

    Kurzzeichen ISO 1629 ASTM 1418

    Bezeichnung nach der chemischen Zusammensetzung

    Anwendung

    CR Chloropren-Rubber mengenmäßig neben NBR und IIR der bedeutendste Spezi-alkautschuk. Gute chemische Eigenschaften, alterungs- und ozonbeständig. Bekannt unter dem Markennamen Neopren®

    NBR Acryl Nitril-Butadiene-Rubber am häufigsten verwendetes Dichtungs-Elastomer; mineralölbe-ständig, mittlere Wärmebeständigkeit, sehr abriebfest

    IRR Isobuten-Isopren-Rubber (auch Butylkaut-schuk)

    gute Beständigkeit gegen Säuren und Basen, hohes elektrisches Isolationsvermögen, sehr geringe Gasdurchlässigkeit

    EPDM Ethylene-Propylene-Diene-Monomer Geeignet für Heißwasser/Dampf und Phosphatester; nicht für Mineralöl und Diester

    VMQ Vinyl-Methyl-Polysiloxam Kautschuk mit Siloxan-Q-Gruppe, d.h. auf Basis Silikon; weitreichende Temperaturbeständigkeit

    Tabelle 1: In der Dichtungstechnik bevorzugt verwendete Elastomere

  • © Telegärtner 10 / 2016

    Längsdichtigkeit, Querdichtigkeit und Ein-baudichtigkeit

    Bei koaxialen Steckverbindern sind gleich drei ver-schiedene Arten von Dichtheit wichtig: Längsdichtig-keit, Querdichtigkeit und Einbaudichtigkeit.

    LängsdichtigkeitSind Stecker und Buchsen nicht zusammengesteckt, können Feuchtigkeit und Gase in das Kabel eindrin-gen. Um die Längsdichtigkeit zu gewährleisten, gibt es zwei gängige Methoden: eine zweistufige O-Ring-Dichtung und eine einfache Scheibendichtung. Bei der Abdichtung mit zwei O-Ringen werden jeweils ein O-Ring zwischen Gehäuse und Isolierung und einer zwischen Isolierung und Kontaktbuchse ange-bracht. Beide Ringe werden mit Eigendruck verbaut und zusammen mit Isolierung bzw. Kontaktbuchse in das Gehäuse eingeführt.

    Um den Dichtring zwischen Gehäuse und Isolierung nicht zu beschädigen, ist eine Einbauschräge im Ge-häuse vorgesehen. Statt zweier O-Ringe kann auch eine einzelne Dichtscheibe verwendet werden, die sowohl zwischen Gehäuse und Dielektrikum als auch zwischen Innenleiter und Isolator abdichtet. Dazu ist jedoch ein konstanter Druck von Seiten des unteren Isolators nötig. Ohne diesen Anpressdruck könnte

    Abb.6: Längsdichtigkeit bei nicht gestecktem Zustand Abb.7: Querdichtigkeit im Steckgesicht

    ein Luftspalt entstehen, der zu möglichen Leckstellen und zu schlechten Rückflussdämpfungswerten füh-ren kann. Wegen höheren Kosten der Dichtscheibe und der guten Dichtwerte der O-Ringe ist die Ausfüh-rung mit zwei O-Ringen üblicher.

    Querdichtigkeit im Steckgesicht Besonders im geschlossenen Zustand muss eine Steckstelle gegen Umwelteinflüsse geschützt wer-den. Im Steckgesicht zwischen Stecker und Buchse schließt eine Dichtung, sobald beide Steckverbinder miteinander gekoppelt werden. Dazu ist ein Dichte-lement um den Außenleiter des Steckers angebracht, das vom Außenleiter der Buchse gedrückt wird. Diese zwangsgedrückte Dichtung garantiert eine Dichtig-keit bis 2,5 bar Überdruck.

    Querdichtigkeit des Stecksystems Die Anforderungen an die Dichtheit einzelner Ver-bindungen oder nicht gesteckter Verbinder gelten ebenfalls für das gesamte Stecksystem. Um Querdich-tigkeit zu erreichen, muss sich an allen Verbindungs-stellen eine entsprechende Dichtung befinden, also zwischen Stecker und Buchse sowie jeweils an den Übergängen zu den Kabeln.

    Abb.8: Querdichtigkeit des gesamten Stecksystems

  • © Telegärtner 10 / 2016

    Einbaudichtigkeit Durch die Einbaudichtigkeit wird gewährleistet, dass weder Feuchtigkeit noch Gase durch den Spalt zwi-schen eingebautem Steckverbinder und der Gehäuse-bohrung eindringen können. Der Dichtring mit Über-maß befindet sich lose in einer Nut im Flanschkörper und wird beim Anschrauben gedrückt.

    Abb.9: Einbaudichtigkeit

    SchrumpfschlauchEin Schrumpfschlauch kann die Verbindungsstelle zwi-schen Kabel und Steckverbinder zusätzlich abdichten. Er dichtet sowohl zum Kabelmantel als auch zum Steckerge-häuse hin. Schrumpfschläuche bestehen aus thermoplas-tischem Kunststoff, der seine Form in einem bestimmten Temperaturbereich ändert. Man unterscheidet zwischen selbstklebenden und nicht selbstklebenden Schläuchen. Bei selbstklebenden Ausführungen wird der Kleber un-ter Wärmeeinwirkung flüssig. Beim Abkühlen und Aus-härten stellt er eine formschlüssige Verbindung dar und kann zusätzlich zur Dichtigkeit beitragen. Sein Nachteil liegt in der weniger guten UV-Beständigkeit.

    Abb.10: Schrumpfschlauch (vilolett dargestellt)

    Oberflächenbeschaffenheit

    BeschichtungenDie Oberflächen-Veredelung bei HF-Steckverbindern muss sicherstellen, dass die Verbindung lange zu-verlässig funktioniert. Elektrische, mechanische und chemische Einflüsse müssen bei Konstruktion und Fertigung entsprechend berücksichtigt werden, was zu vielfältigen Anforderungen führt.Zu den elektrischen Forderungen zählen eine mög-lichst gute Kontaktgabe und die störungsfreie Signal-übertragung.

    Dabei soll die Verbindung möglichst abriebfest sein (mechanische Anforderung), um den Verschleiß und damit die Wechselzyklen oder Ausfallzeiten durch Er-satz der Steckverbindung beispielsweise in Geräten zu minimieren. Dazu kommt der Korrosionsschutz als chemische Anforderung: Die veredelte Oberfläche hat das Grundmaterial vor der Zerstörung durch Um-welteinflüsse zu schützen.

    In der Praxis sind verschiedene Varianten mit spezifi-schen Vor- und Nachteilen anzutreffen.Silber besitzt eine hervorragende elektrische Leitfä-higkeit und – da es nicht ferromagnetisch ist – eine ebensolche Intermodulationsfestigkeit, doch die Ab-riebfestigkeit ist die schlechteste der oben skizzierten Materialien.

    Die Kupfer-Zinn-Zink-Legierung Telealloy bietet eine gute Abriebfestigkeit, die Leitfähigkeit liegt jedoch weit unter der der anderen Materialien.Nickel würde sich als kostengünstiger Werkstoff an-bieten, weist aber keine besonders gute Intermodula-tionsfestigkeit auf; seine schwach-ferromagnetischen Eigenschaften erweisen sich bei intermodulations-sensiblen Anwendungen als Nachteil. Dazu kommt, dass Nickel häufig Auslöser von Kontaktallergien ist.

    Und Gold? Gold bietet unbestreitbare Vorteile. Bei Kleinsteckverbindungen, die typischerweise Signale mit geringer Leistung übertragen, werden geringe Kontaktwiderstände gefordert, die mit Gold oder Goldlegierungen erreicht werden. Daneben ist Gold ein äußerst beständiger Werkstoff, der sich gut verar-beiten und löten lässt.

  • © Telegärtner 10 / 2016

    Abb.11: Häufig verwendete Materialien für koaxiale HF-Steckverbinder

    Kurzzeichen ISO 1629 ASTM 1418--------------Oberflächenwerkstoff

    Kontakt-widerstand

    Leit-fähigkeit

    Intermod.-festigkeit

    Abrieb-festigkeit

    Lötbarkeit Beständig-keit

    Duktilität Kosten

    Gold Cu1Ni2Au0.8

    +++++ ++++ __ +++ +++++ +++++ ++ __

    NiP-Au[NiP]4Au0.1

    +++++ ++ +++++ +++++ +++++ +++++ + +

    SilverCu2Ag5_pas.

    ++++ +++++ +++++ + ++++ ++++ +++ ++

    OptargenAg2[CuSnZn]0.5

    +++ +++++ +++++ ++ +++ ++++ +++ ++

    Telealloy[CuSnZn]3

    ++ ++ +++++ ++++ +++ ++ ++ +++

    NickelCu2Ni5

    + +++ __ +++ __ +++ + ++++

    TinCu1Ni2Sn3

    + +++ __ __ ++++ +++ ++ +++

    Tabelle 2: Materialeigenschaften im Vergleich

  • TelegärtnerKarl Gärtner GmbH

    Lerchenstr. 35D-71144 Steinenbronn

    e-mail: [email protected]: www.telegaertner.com

    © Telegärtner 10 / 2016

    Autoren:Telegärtner Karl Gärtner GmbH

    Achim Straub Key Account Manager Coax

    Jens Winkler Product Managaer Antenna Line Products

    Telefon: +49(0) 7157/1 25 - 0Telefax: +49(0) 7157/1 25 - 5120

    Beschichtung mit Gold reicht nicht aus

    Das Grundmaterial aus Messing lediglich mit einer Goldschicht zu überziehen, löst die oben skizzier-ten Probleme nicht. Da die im Messing enthalte-nen Zinkatome wesentlich kleiner sind als die des Goldes, würden sie langsam aber sicher durch die Goldschicht zur Oberfläche diffundieren. Eine Sperr-schicht zwischen den beiden ist nötig. Hierfür bietet sich Nickel an, das in der Praxis auch häufig als Diffusionssperre eingesetzt wird. Es hat nur einen Nachteil: Es haftet nicht besonders gut auf Messing.

    Zwischen der Sperrschicht aus Nickel und dem Messing muss daher eine Haftschicht aus Kupfer eingebracht werden. Sie stellt sicher, dass das sich das Nickel auch bei stärkeren mechanischen Belas-tungen wie Stößen nicht ablöst. Eine solche Haft-schicht ist beispielsweise auch bei Steckverbindern mit Silberauflage notwendig.

    Gold besitzt allerdings noch einen weiteren, sehr viel größeren Nachteil: Es ist teuer.Nachdem der Goldpreis seit den Achtziger Jahren lange Zeit stabil war, nahm er seit der Jahrtausend-wende stetig zu. Seit dem Jahr 2000 hat er sich im Schnitt nahezu versechsfacht, und ein Ende der Preissteigerung ist nicht in Sicht.

    Die Lösung: Gold, wohldosiertUm technisch hervorragende und gleichzeitig wirtschaftliche HF-Steckverbinder zu realisieren, hat sich in der Praxis eine Goldschicht über einer Basisschicht aus einer Nickel-Phosphor-Legierung (NiP-Au) wie beispielsweise Tribor bewährt.Die Nickel-Phosphor-Basisschicht ist im abgeschie-denen Zustand nichtmagnetisch und bietet eine harte, verschleißfeste und korrosionsbeständige

    Oberfläche. Sie ist darüber hinaus sehr glatt, was zu deutlich geringerem Abrieb beim Steckvorgang führt und dadurch eine dünnere Goldauflage ermöglicht als die herkömmliche Variante von Gold auf Nickel. Die haftfeste Gold-Kobalt-Legierung auf der NiP-Basisschicht, besitzt hervorragende Gleit- und Verschleißeigenschaften. Mit ihr werden deutlich höhere Steckzyklen-Zahlen als mit her-kömmlichen Goldbeschichtungen erreicht.

    Während konventionelle Goldbeschichtungen mit galvanischen Verfahren aufgebracht werden, greift die Fertigung bei NiP-Au-Legierungen auf chemische Verfahren zurück. Das Abscheideprinzip beruht auf den Potenzialunterschieden zwischen Metall und Elektrolyt, der auf 85 °C erwärmt wird. Mit diesem Verfahren wird eine gleichmäßige Schichtdickenverteilung erreicht. Es ist teurer als galvanische Prozesse, was durch den geringe-ren Materialeinsatz beim Gold jedoch mehr als ausgeglichen wird und zu einer deutlich höheren Gesamt-Wirtschaftlichkeit führt.

    Praxistauglichkeit zeigt sich im DetailDie immer intensiver werdende Konkurrenzsitu-ation auf globalisierten Märkten macht auch vor koaxialen HF-Steckverbindern nicht halt. Details im Dichtungskonzept und der Oberflächenbe-schichtung entscheiden darüber, ob eine Steckver-bindung im rauen Praxisalltag lange zuverlässig arbeitet. Durch die räumliche Konzentration von Forschung, Entwicklung, Konstruktion, Ferti-gung und Qualitätssicherung an einem zentralen Standort in Deutschland ist Telegärtner diesen Herausforderungen bestens gewachsen. „Made in Germany“ bietet nach wie vor technologische wie wirtschaftliche Vorteile.


Recommended