Technologien für die Herstellung von Kontaktteilen

Neben der Wahl der geeigneten Kontaktwerkstoffe ist die Art der Kontaktgestaltung und -aufbringung für die Zuverlässigkeit und Lebensdauer elektromechanischer Bauelemente und Schaltgeräte entscheidend. Dabei spielt nicht nur der sparsame Einsatz der preisintensiven Edelmetalle, sondern auch die wirtschaftliche Herstellung der Kontaktteile eine wichtige Rolle.

Für die Lösung derartiger Aufgaben bieten sich grundsätzlich zwei Fertigungswege an: Es kann von Einzelkontakten, z.B. Kontaktnieten oder -plättchen ausgegangen werden, die dann mechanisch oder durch Löten bzw. Schweißen auf Trägerteile aufgebracht werden. Im zweiten Fall wird ein mit Edelmetall bzw. einer - legierung - für spezielle Anwendungen auch mit einer Unedelmetalllegierung - plattiertes, unedles Trägermaterial (Halbzeug) in Form von Bändern, Streifen oder Profilen vorgefertigt, aus dem das Kontaktteil gestanzt und geformt wird. Kontaktauflage und Träger stellen dabei von Beginn an eine Einheit dar. Zu den mechanischen Plattierverfahren kommen noch weitere Möglichkeiten der Edelmetallbeschichtung hinzu, z.B. die galvanische Veredelung und die Beschichtung über die Gasphase. Welches der im folgenden beschriebenen Herstellungsverfahren schließlich zur Anwendung kommt, hängt hauptsächlich von den Anforderungen beim Einsatz der Kontaktteile im jeweiligen Schaltgerät oder Bauelement ab. Daneben müssen aber auch andere Faktoren bei der Wahl des Herstellungsverfahrens wie die vorgesehene Stückzahl der Kontaktteile berücksichtigt werden.

Herstellung von Einzelkontakten

Zu den Einzelkontakten sind vor allem Kontaktniete, -plättchen bzw. -formteile sowie Aufschweißkontakte zu zählen. Kontaktkugeln haben aus wirtschaftlichen Gründen heute kaum noch Bedeutung.
siehe Artikel: Herstellung von Einzelkontakten

Herstellung von Halbzeugen

Halbzeuge für elektrische Kontakte können z.B. aus massivem Edelmetall, einer Edelmetalllegierung oder edelmetallhaltigen Verbundwerkstoffen bestehen.
siehe Artikel: Herstellung von Halbzeugen

Bestückung von Einzelkontakten

In den nachfolgenden Abschnitten wird ein Überblick über die in der Kontakttechnik üblicherweise verwendeten Bestückungsverfahren von vorgefertigten Kontaktträgerteilen mit Kontaktmaterial gegeben. Zu diesen Verfahren zählen die mechanische Bestückung, das Löten und das Schweißen.

siehe Artikel: Bestückung von Einzelkontakten

Prüfung von Löt- und Schweißverbindungen

Das Schaltverhalten gelöteter und geschweißter Kontaktteile hängt maßgebend von der Qualität der Verbindung zwischen Kontaktauflage und Träger ab. Das geforderte hohe Qualitätsniveau wird mittels optischer Prüfsysteme, durch kontinuierliche Überwachung der relevanten Prozessparameter sowie durch stichprobenartige Prüfungen gewährleistet.

siehe Artikel: Prüfung von Löt- und Schweißverbindungen

Stanzteile

Stanzteile für die Kontakttechnik bestehen üblicherweise aus Trägerteilen, auf die nach verschiedenen Verfahren Kontaktmaterial aufgebracht ist (Figure 1). Sie sind wichtige Funktionselemente in einer Vielzahl von Anwendungen in Schaltgeräten und elektromechanischen Bauelementen der Elektrotechnik und Elektronik. Einerseits ermöglichen sie eine weitgehend verlustfreie Stromübertragung und sicheres Schließen und Öffnen von Stromkreisen, andererseits sind die Trägerteile wichtige Konstruktionselemente, die entsprechend den Anforderungen hinsichtlich elektrischer, thermischer, mechanischer und magnetischer Eigenschaften ausgewählt sind.

Die zunehmende Miniaturisierung elektromechanischer Bauelemente erfordert immer mehr Stanzteile mit kleinen geometrischen Abmessungen und sehr hoher Maßgenauigkeit. Derartige Präzisionsstanzteile sind erforderlich, um zuverlässige Schalt- und Verbindungsfunktionen im Bereich der Automobiltechnik zu gewährleisten. In Relais, Schaltern und Steckverbindern der Mess- und Regelungstechnik sowie der Informations- und Datentechnik übertragen sie mit hoher Zuverlässigkeit Signale und Steuerbefehle und sorgen so für einen sicheren Datentransfer zwischen Elektrotechnik und Elektronik.

Figure 1: Kontaktbeschichtete und -bestückte, vorgestanzte Bänder und Stanzteile für unterschiedliche Anwendungen

siehe Artikel: Stanzteile

Referenzen

Vinaricky, E. (Hrsg.): Elektrische Kontakte, Werkstoffe und Anwendungen. Springer-Verlag, Heidelberg, Berlin 2002

Witter, G., J.; Horn, G.: Contact Design and Attachment in: Electrical Contacts. Hrg.: Slade, P., G., Marcel Dekker, Inc.,New York, Basel, 1999

Mürrle, U: Löten und Schweißen elektrischer Kontakte. In: Werkstoffe für elektrische Kontakte und ihre Anwendungen: Hrg.: Schröder K.-H. u. a.; Expert-Verlag, Band 366, (1997), 146 - 175

Eisentraut, H.: Verbundwerkstoffe aus der Walze. Kaltwalzplattieren von Mehrschichtverbundhalbzeugen, Metall 48 (1994) 95-99

Weik, G.: Kontaktprofile ganzheitliche Lösungen für elektrische Kontaktsysteme, Metall 61 (2007) H. 6, 399 403

Jinduo, F; Guisheng, W.; Fushu, L.; Hongbing, Z.; Wenland, L.: Study on Reliability of AuAg10/AgNi10/CuNi30 Micro Contacts, th Proc. 24^th Int. Conf.on Electr. Contacts, Saint Malo, France 2008, 206-209

Dorn, L.: Grundlagen der Löttechnik. in: Hartlöten Grundlagen und Anwendungen. Hrsg.: Dorn, L. u.a., Expert-Verlag, Band 146 (1985) 15-40

Schreiner, H.: Güte der Lötung bzw. Schweißung von Kontaktstücken auf dem Trägermetall - Prüfung und Beurteilung nach dem Beschalten im Prüfschalter. Metall 30 (1976) 625 - 628

DVS-Merkblatt 2813: Widerstandsschweißen von elektrischen Kontakten, Düsseldorf: DVS-Verlag 2009

Schneider, F.: Stöckel, D.: Schweißen in der Kontakttechnik. Zts. für wirtschaftliche Fertigung 72, (1977) H. 4 u. 6

Haas, H.; Martin, W.; Tschirner, U.: Widerstandsschweißen in der Elektrotechnik, VDE-Fachbericht 42 (1991) 113-121

Weik, G.: Widerstandsschweißen von Kontaktprofilen mit Nachsetzwegmessung, VDE-Fachbericht 63 (2007) 165-174

Bolmerg, E.: Aufschweißtechnik von Kontakten in Hinblick auf ihre Anwendung. VDE-Fachbericht 51 (1997) 103-109