Materialien sind entscheidend für die HF-Leistung
Die in HF-Steckverbindern verwendeten Materialien haben direkten Einfluss auf deren elektrische Leistungsfähigkeit, mechanische Festigkeit, Umweltbeständigkeit und Wirtschaftlichkeit. Jede Komponente – vom Steckverbindergehäuse über die Kontaktstifte bis hin zum Dielektrikum – wird sorgfältig ausgewählt, um eine optimale Signalintegrität, eine lange Lebensdauer und die Eignung für die jeweilige Anwendung zu gewährleisten.
Dieser Leitfaden gibt einen Überblick über die gängigsten Materialien, die in den Produkten von Amphenol RF zum Einsatz kommen, und erläutert, wie sich deren Eigenschaften auf die Leistungsfähigkeit auswirken, um Ingenieuren und Einkäufern dabei zu helfen, fundierte Entscheidungen bei der Konstruktion zu treffen.
Dielektrische (isolierende) Werkstoffe
Dielektrika sorgen für den exakten Abstand zwischen dem Mittelleiter und dem Steckergehäuse, was ein entscheidender Faktor für die Impedanzsteuerung und das Hochfrequenzverhalten ist. Die Wahl des Dielektrikums beeinflusst den Signalverlust, die Temperaturstabilität und die Herstellbarkeit.
| Dielektrisches Material
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Typische Anwendungsbereiche
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Wie es verarbeitet wird
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Wichtigste Merkmale und Vorteile
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Überlegungen
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Besondere Merkmale
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| PTFE
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Das am häufigsten verwendete Dielektrikum in HF-Steckverbindern
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zu Präzisionsformen gefräst oder geformt
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Niedrige Dielektrizitätskonstante, großer Temperaturbereich
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Schwieriger zu bearbeiten und mit eingeschränkter mechanischer Steifigkeit.
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Standard bei den meisten HF-Steckverbindern
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| Delrin
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Isolator für gewerbliche Steckverbinder der mittleren Leistungsklasse
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Spritzgegossen
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Gute Bearbeitbarkeit, geringe Feuchtigkeitsaufnahme
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Auf einen begrenzten bis mäßigen Temperaturbereich beschränkt
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Häufig bei HF-Steckverbindern für Endverbraucher
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| PBT
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Steckverbinder für die Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie
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Spritzgegossen
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Gute Formstabilität, kostengünstig
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Weniger geeignet für Hochfrequenz-Designs
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Häufig in Automobilteilen anzutreffen
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| PEEK
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Hochtemperaturbeständige, chemikalienbeständige Ausführungen
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gefräst oder spritzgegossen
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Hohe Festigkeit, Chemikalien- und Hitzebeständigkeit
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Teurer als PBT
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Für robuste und medizinische Steckverbinder
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| LCP
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Kompakte Steckverbinder und Mehrfachanschlüsse
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Spritzgegossen
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Hochfrequenzleistung, Eignung für dünnwandige Bauteile
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Höhere Kosten im Vergleich zu Standardkunststoffen
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Ideal für die Miniaturisierung
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| Styrol-Copolymer
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Kostengünstiger Isolator für den allgemeinen Gebrauch
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Spritzgegossen
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Preiswert, geringes Gewicht
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Geringere thermische Stabilität
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Leicht und formbar
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| Nylon
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Allzweckisolator
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Spritzgegossen
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Robust und stoßfest
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Nimmt Feuchtigkeit auf, kann aufquellen
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Leicht erhältlich, kostengünstig
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| PA
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Allgemeine Formteile
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Spritzgegossen
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Vielseitig, kostengünstig
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Geringere Festigkeit im Vergleich zu PA66/PA9T
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Zu finden in handelsüblichen Formsteckverbindern
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| PA66
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Hochtemperaturbeständige, strapazierfähigere Alternative zu Nylon
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Spritzgegossen
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Stärker als PA, hitzebeständiger
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Teurer als PA
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Ideal für den Einsatz in der Automobil- und Industriebranche
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| PA9T
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Hochtemperaturbeständiges, chemikalienbeständiges Nylon
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Spritzgegossen
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Hervorragende chemische Beständigkeit
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Teurer als PA66
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Besonders geeignet für raue Umgebungen
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| Glas
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Spezial-Hochspannungssteckverbinder
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geformt, gesintert oder gepresst
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Starr, hohe Durchschlagfestigkeit
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Spröde, neigt zu Rissen
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Wird in Hochspannungsanwendungen eingesetzt
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| Phenolharz
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Ältere Steckverbinder, Altteile
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Formteil aus Phenolharz
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Hervorragende elektrische Isolierung
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Veraltetes Material für die meisten modernen Designs
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Zu finden in Vintage-Steckverbindern
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| Polypropylen
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Steckverbinder für den Endverbraucher und kostengünstige Steckverbinder
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Spritzgegossen
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Leicht, preiswert
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Geringere Hitzebeständigkeit
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weit verbreiteter Standardkunststoff
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| Polystyrol
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Verlustarme Präzisions-HF-Steckverbinder
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geformt oder bearbeitet
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Hervorragende elektrische Eigenschaften mit geringen Verlusten
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Kann sich bei starker Hitze verformen
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Hervorragend geeignet für präzise HF-Entwürfe |
| PPO
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Stabiler technischer Thermoplast
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Spritzgegossen
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Gute Formstabilität
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Weniger verbreitet als PTFE oder PBT
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Ideal für Steckverbinder mit hoher Zuverlässigkeit
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| TPX
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Mikrowellenstecker (mit sehr geringem Verlust)
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Zu Präzisionsteilen gefertigt
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Geringster dielektrischer Verlust aller Kunststoffe
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Teurer Spezialkunststoff
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Hervorragend geeignet für den Einsatz im Ultrahochfrequenzbereich
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| Ultem 1000
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Anwendungen mit hoher Festigkeit und hoher Temperatur
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geformt oder bearbeitet
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Hohe Festigkeit, hohe Temperatur
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Kosten für hochwertige Materialien
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Ideal für die Luft- und Raumfahrt sowie die Medizin
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| Ultem (naturfarben)
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Transparente, naturfarbene Variante von Ultem
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geformt oder bearbeitet
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Optische Klarheit, ähnlich wie bei Ultem 1000
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Kosten für hochwertige Materialien
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Bietet visuelle Transparenz für die Qualitätskontrolle
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Karosserie- und Kontaktmaterialien
Der Steckerkörper und die Kontaktstifte bilden das strukturelle und elektrische Rückgrat eines HF-Steckers. Die Wahl des Materials beeinflusst die Leitfähigkeit, die Korrosionsbeständigkeit, das Gewicht und die mechanische Robustheit. Die Wahl des richtigen Metalls gewährleistet langfristige Zuverlässigkeit und eine stabile HF-Leistung.
| Material
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Typische Anwendungsbereiche
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Wie es verarbeitet wird
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Wichtigste Merkmale und Vorteile
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Überlegungen
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Besondere Merkmale
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| Beryllium-Kupfer
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Steckergehäuse (nichtmagnetisch), Mittelkontakte, Federkontakte
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Bearbeitet, zur Festigkeitssteigerung wärmebehandelt und anschließend beschichtet
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Hohe Festigkeit, hervorragende Leitfähigkeit, nicht magnetisch
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Höhere Kosten, erfordert sorgfältige Handhabung (giftiger Staub bei der Bearbeitung)
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Das Material der Wahl für nichtmagnetische Steckverbinder
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| Messing
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Die gängigsten Steckergehäuse, einige Kontakte
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Lässt sich leicht bearbeiten, kann kaltgeformt oder direkt beschichtet werden
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Ausgewogenes Verhältnis zwischen Leitfähigkeit, Bearbeitbarkeit und Kosten
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Weicheres Metall, muss beschichtet werden, um Korrosion zu vermeiden
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Das am häufigsten verwendete Material für Steckverbindergehäuse
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| Kupfer
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Maßgefertigte Kontakte mit hoher Leitfähigkeit
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Bearbeitet und beschichtet für maximale Leitfähigkeit
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Höchste Leitfähigkeit, hervorragend geeignet für verlustarme Anwendungen
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Oxidiert schnell, muss beschichtet werden
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Ideal für Hochleistungs-HF-Anwendungen aufgrund des geringen spezifischen Widerstands
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| Kupfer-Nickel-Legierung
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Spezialsteckverbinder, die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erfordern
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Je nach Festigkeitsanforderungen gefräst oder geschmiedet
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Hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit
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Teurer als Messing
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Häufig in der Luft- und Raumfahrt sowie bei militärischen Bauteilen verwendet
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| Phosphorbronze
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Stanzteile, bestimmte Gehäuse und Kontakte
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Wird in der Regel gestanzt/geformt, kann aber auch bearbeitet werden
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Gute Federkraft, gute Verschleißfestigkeit
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Seltener bei vollständig bearbeiteten Teilen
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Hervorragend geeignet für Federkontakte und EMI-Kontakte
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| Edelstahl
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Hochbelastbare Karosserieteile für raue Umgebungen
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Aufgrund der Härte mit geringeren Vorschüben bearbeitet
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Korrosionsbeständig, hervorragende mechanische Eigenschaften
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Schwieriger zu bearbeiten, höhere Kosten
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Bevorzugt für Steckverbinder in rauen Umgebungen
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| Zamak
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Druckgussteile für Leichtbaugehäuse
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Im Druckgussverfahren in Endform gegossen und anschließend nach Bedarf bearbeitet
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Gute Formstabilität, geringes Gewicht
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Nicht so langlebig wie bearbeitete Metalle
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Zinklegierung mit Aluminium, Magnesium und Kupfer
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| Zinkdruckguss
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Kostengünstige Gehäuseteile für Steckverbinder in Industriequalität
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Druckguss, beschnitten und gebohrt
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Sehr kostengünstig, schnell herzustellen
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Geringere mechanische Festigkeit im Vergleich zu bearbeiteten Metallen
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Ideal für Anwendungen mit hohem Durchsatz und niedrigen Kosten
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| Nickel
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Gelegentlich als Schüttgut in speziellen Verbindungsstücken
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Je nach Bauteil maschinell bearbeitet oder galvanisch geformt
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Gute Härte und Verschleißfestigkeit
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Ohne Beschichtung anfällig für Oxidation
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Kann auch als Grundierung für andere Beschichtungen dienen
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Beschichtungen & Oberflächenbehandlungen
Durch die Beschichtung erhält das Grundmaterial eine schützende und funktionale Schicht, wodurch sich die Leitfähigkeit, die Korrosionsbeständigkeit und die Verschleißfestigkeit verbessern. Die Wahl der Beschichtung richtet sich nach der Einsatzumgebung, den zu erwartenden Steckzyklen und dem Preis-Leistungs-Verhältnis.
| Beschichtung / Oberflächenbehandlung
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Typische Anwendungsbereiche
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Wie es verarbeitet wird
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Wichtigste Merkmale und Vorteile
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Überlegungen
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Besondere Merkmale
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| Gold
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Hochwertige Gehäuse- und Kontaktbeschichtung für Korrosionsbeständigkeit und Leitfähigkeit
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In dünnen Schichten galvanisiert für eine lange Lebensdauer
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Höchste Leitfähigkeit, korrosionsbeständig
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Die teuerste Beschichtung
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Der Industriestandard für leistungsstarke HF-Technik
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| Gold/Nickel
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Kostengünstige Vergoldung mit Nickelsperrschicht
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Zuerst wird eine Nickelschicht aufgetragen, anschließend erfolgt die Vergoldung
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Die Sperrschicht verhindert die Diffusion und sorgt für hohe Zuverlässigkeit
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Etwas höhere Kosten als bei reiner Zinnlegierung
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Ein guter Kompromiss zwischen Preis und Leistung
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| Gold/passiviert
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Gold auf passiviertem Edelstahl
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Passivierung und anschließende selektive Vergoldung
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Korrosionsschutz mit Gold-Leistung
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Mehr Schritte = höhere Kosten
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Ideal für Steckverbinder aus verschiedenen Materialien
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| Gold/Weißbronze
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Gold auf Tri-Metall/Weißbronze für PIM-empfindliche Konstruktionen
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Grundierung aus Weißbronze oder Dreimetall vor dem Vergolden
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Hervorragend geeignet für Steckverbinder mit niedrigem PIM-Wert
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Sonderverfahren, verursacht Mehrkosten
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Bevorzugt für PIM-empfindliche Telekommunikation
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| Nickel
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Karosserieverkleidung zum Korrosionsschutz
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Galvanisiert für ein gleichmäßiges Finish
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Hart, strapazierfähig, schützend
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magnetisch (außer bei chemischer Vernickelung)
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Die gängigste Allzweck-Oberflächenbehandlung
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| Nickel/Gold
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Mehrschichtige Ausführung für Anwendungen mit unterschiedlichen Kosten-Leistungs-Anforderungen
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Galvanische Beschichtung mit einer Nickel- und anschließend einer Goldschicht
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Hervorragender Korrosionsschutz, gute Leitfähigkeit
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Teurer als einlagige Lackierungen
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Einsatz in der Militär- und Luftfahrtindustrie
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| Nickel/Mattzinn
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Umweltverträglichkeit + lötfähige Oberfläche
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Nickelgrundierung, anschließend mattes Zinn
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Hohe Haltbarkeit, lötbar
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Bei mangelnder Kontrolle können sich Zinnwhisker bilden
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Geeignet für den Automobilbereich/starke Vibrationen
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| Nickel/Zinn
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Kostengünstiger Schutz + Lötbarkeit
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Nickelgrundierung, anschließend Verzinnung
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Langlebig und kostengünstig
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Etwas höherer Widerstand als bei Gold
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Ideal für kostengünstige Konstruktionen
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| Zinn
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Steckverbinder und Klemmen in Industriequalität
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Feuerverzinkte oder galvanisch aufgebrachte Zinnschicht
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Gute Lötbarkeit, niedrige Kosten
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Geringere Korrosionsbeständigkeit als Gold/Nickel
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Wird in Geräten für Endverbraucher und in der Telekommunikation eingesetzt
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| Glänzendes Blech
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Steckverbinder und Klemmen für den Verbraucherbereich
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Galvanisiert mit glänzender Oberfläche
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Ansprechendes Aussehen, lötbar
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Kann oxidieren, kosmetisches Problem
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Hochglänzende Oberfläche, ideal für den gewerblichen Einsatz
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| Mattes Blech
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Zinnbeschichtung mit mattem Aussehen, gut zum Löten geeignet
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Mattgalvanisiert
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Hervorragende Lötbarkeit, mattes Aussehen
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Matte Oberflächen können optisch weniger ansprechend sein
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Besonders geeignet für Handlötarbeiten
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| Silber
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Kontakte in verlustarmen Steckverbindern
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Galvanisch aufgebrachte Silberschicht
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Niedrigster spezifischer Widerstand aller Beschichtungen
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Kann mit der Zeit anlaufen
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Verwendung in Steckverbindern für die Präzisionsmesstechnik
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| Weißbronze (Albaloy)
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Nichtmagnetische Alternative zur Vernickelung
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Galvanische Dreimetallbeschichtung
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Nichtmagnetisch, hohe Korrosionsbeständigkeit
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Teurer als Nickel
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RoHS-konforme, nickelfreie Variante
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| Zinn/Nickel EE
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Beschichtung für extreme Umgebungsbedingungen (über 700 Stunden Salznebelprüfung)
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Spezielles Verbund-Galvanisierungsverfahren
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Außergewöhnliche Salznebelbeständigkeit
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Nur für den professionellen Gebrauch
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Erfüllt die Anforderungen für den Einsatz unter extremen Umgebungsbedingungen
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| Schwarz
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Ästhetische Oberfläche, teilweise zur EMI-Abschirmung
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Wird als Endbeschichtung auf eine Beschichtung oder einen Untergrund aufgetragen
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Optische Abgrenzung, gewisse Vorteile für die Umwelt
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In den meisten Fällen rein ästhetisch
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Wird in speziellen Baugruppen mit schwarzer Oberfläche verwendet
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| passiviert
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Oberflächenbehandlung für Edelstahl
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Chemische Behandlung, ohne zusätzliche Schicht
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Erhält die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl
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Keine optischen Veränderungen, lediglich Korrosionsschutz
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Standardoberfläche für Edelstahl
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