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Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder gemäß Patentanspruch 1.
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Elektrische Steckverbinder sind im Stand der Technik in zahlreichen Ausführungen bekannt. Elektrische Steckverbinder sind dazu vorgesehen, mit einem geeigneten Steckverbindergegenstück zusammengesteckt zu werden, um eine elektrische Verbindung herzustellen. Elektrische Steckverbinder weisen in der Regel elektrisch leitende Kontaktelemente auf, die beim Zusammenstecken des Steckverbinders mit einem Steckverbindergegenstück in Kontakt mit Kontaktelementen des Steckverbindergegenstücks kommen. Häufig sind die Kontaktelemente des Steckverbinders als Kontaktstifte und die Kontaktelemente des Steckverbindergegenstücks als Kontaktfedern ausgebildet. Im zusammengesteckten Zustand von Steckverbinder und Steckverbindergegenstück üben die Kontaktfedern elastische Federkräfte auf die Kontaktstifte aus, um eine zuverlässige, elektrisch leitende Verbindung zwischen der Kontaktfeder und dem Kontaktstift zu gewährleisten.
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Kontaktelemente bekannter elektrischer Steckverbinder weisen häufig verzinnte Kontaktoberflächen auf. Während des ersten Zusammensteckens eines Steckverbinders mit einem Steckverbindergegenstück kommt es durch die durch die Kontaktfeder auf den Kontaktstift ausgeübte Federkraft häufig zu einem teilweisen Abrieb des Zinns der verzinnten Oberfläche. Dies hat den Nachteil, dass zum Zusammenstecken des Steckverbinders mit dem Steckverbindergegenstück hohe Steckkräfte aufgebracht werden müssen. Obendrein kann eine durch den Abrieb bewirkte Veränderung einer oder beider Kontaktoberflächen mit einer unerwünschten Erhöhung eines Übergangswiderstands zwischen den Kontaktelementen einhergehen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen verbesserten elektrischen Steckverbinder bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch einen Steckverbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßer elektrischer Steckverbinder weist ein elektrisch leitendes Kontaktelement mit einer Kontaktoberfläche auf. Dabei weist die Kontaktoberfläche eine Mikrostruktur auf. Vorteilhafterweise reduziert sich durch die Mikrostruktur eine Auflagefläche zwischen der Kontaktoberfläche des Kontaktelements und einer Kontaktoberfläche eines Kontaktelements eines Steckverbindergegenstücks, wenn der Steckverbinder mit dem Steckverbindergegenstück zusammengesteckt wird. Dadurch reduzieren sich zwischen den Kontaktoberflächen wirkende Reibungskräfte, was vorteilhafterweise mit einer Reduzierung der benötigten Steckkräfte zum Zusammenstecken des Steckverbinders mit dem Steckverbindergegenstück einhergeht. Die Reduzierung der Auflagefläche zwischen den Kontaktoberflächen geht gleichzeitig mit einer Vervielfachung der Berührungspunkte zwischen den Kontaktoberflächen einher, was vorteilhafterweise eine Reduzierung des elektrischen Übergangswiderstands zwischen den Kontaktoberflächen bewirkt. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Steckverbinders besteht darin, dass ein Abrieb der Kontaktoberfläche durch die Mikrostrukturierung reduziert wird.
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In einer zweckmäßigen Ausführungsform des elektrischen Steckverbinders weist die Kontaktoberfläche Zinn oder Silber oder eine Legierung von Zinn oder Silber auf. Vorteilhafterweise weist Zinn, Silber und deren Legierungen günstige elektrische und mechanische Eigenschaften auf, wodurch sich eine beständige Kontaktoberfläche ergibt.
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In einer bevorzugten Ausführung des elektrischen Steckverbinders besteht das Kontaktelement aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und ist verzinnt oder versilbert oder mit einer Zinn-Silber-Legierung beschichtet. Vorteilhafterweise weist das Kontaktelement dann einen niedrigen Ohmschen Widerstand auf. Außerdem bilden sich während des Verzinnens oder Versilberns oder Beschichtens des aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehenden Kontaktelements vorteilhafterweise harte intermetallische Phasen, die während des Mikrostrukturierens des Kontaktelements teilweise an die Oberfläche der Kontaktoberfläche gebracht werden, wodurch ein Kontaktelement eines Steckverbindergegenstücks leichter über die Kontaktoberfläche des Kontaktelements gleiten kann.
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In einer Ausführungsform des elektrischen Steckverbinders weist die Kontaktoberfläche Erhebungen und Vertiefungen auf. Vorteilhafterweise wird dadurch die Auflagefläche zwischen der Kontaktoberfläche des Kontaktelements des Steckverbinders und einer Kontaktoberfläche eines Kontaktelements eines Steckverbindergegenstücks reduziert.
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In einer Weiterbildung des elektrischen Steckverbinders ist in mindestens einer Vertiefung ein Schmiermittel angeordnet. Vorteilhafterweise werden durch das Vorsehen eines Schmiermittels in einer oder mehreren Vertiefungen der Kontaktoberfläche die zum Zusammenstecken des Steckverbinders mit einem Steckverbindergegenstück benötigten Steckkräfte zusätzlich reduziert.
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In einer Ausführungsform des elektrischen Steckverbinders bildet die Mikrostruktur eine zumindest abschnittsweise periodische Struktur. Vorteilhafterweise kann die Mikrostruktur dann einfach hergestellt werden und weist reproduzierbare Eigenschaften auf.
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In einer bevorzugten Ausführung des elektrischen Steckverbinders weist die periodische Struktur in zumindest eine Richtung eine Periodenlänge im Bereich zwischen 1 µm und 100 µm auf. Vorteilhafterweise haben Experimente erwiesen, dass periodische Strukturen dieser Größenordnung eine besonders deutliche Verbesserung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Kontaktoberfläche bewirken. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt die Periodenlänge im Bereich zwischen 2 µm und 30 µm, bevorzugt im Bereich von etwa 10 µm. Die Größe von etwa 10 µm hat sich experimentell als günstig erwiesen.
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In einer Ausführungsform des elektrischen Steckverbinders weist die Mikrostruktur eine Schuppenstruktur auf. Vorteilhafterweise hat sich gezeigt, dass eine Schuppenstruktur eine zur Verbesserung der elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Kontaktoberfläche geeignete Mikrostruktur darstellt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des elektrischen Steckverbinders ist die Mikrostruktur durch eine Laser- oder Elektronenstrahlbehandlung der Kontaktoberfläche erzeugt. Vorteilhafterweise lassen sich durch eine Laser- oder Elektronenstrahlbehandlung in kürzester Zeit großflächige Kontaktoberflächen in präziser und reproduzierbarer Weise mikrostrukturieren.
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In einer Ausführungsform des elektrischen Steckverbinders ist das Kontaktelement ein Kontaktstift. Vorteilhafterweise ist eine Mikrostrukturierung der Kontaktoberfläche eines Kontaktstifts besonders effektiv, da die Kontaktfeder des Steckverbindergegenstücks beim Zusammenstecken über einen weiten Bereich der Kontaktoberfläche des Kontaktstifts gleitet.
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In einer anderen Ausführungsform des elektrischen Steckverbinders ist das Kontaktelement eine Kontaktfeder. Vorteilhafterweise bewirkt auch eine Mikrostrukturierung der Kontaktoberfläche einer Kontaktfeder eine Verbesserung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Kontaktfeder.
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In einer Weiterbildung des elektrischen Steckverbinders weist dieser eine Mehrzahl von Kontaktelementen auf. Vorteilhafterweise fällt die durch die Mikrostrukturierung der Kontaktoberflächen der Kontaktelemente bewirkte Reduzierung der Steckkräfte dann besonders deutlich aus, da die zum Zusammenstecken von Steckverbinder und Steckverbindergegenstück benötigte Steckkraft mit der Anzahl der zusammenzusteckenden Kontaktelemente skaliert.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines Kontaktstifts und einer Kontaktfeder während eines Zusammensteckens zweier Steckverbinder;
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2 eine Aufsicht auf eine erste mikrostrukturierte Kontaktoberfläche;
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3 eine Aufsicht auf eine zweite mikrostrukturierte Kontaktoberfläche; und
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4 eine Aufsicht auf eine dritte mikrostrukturierte Kontaktoberfläche.
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1 zeigt in stark schematisierter und teilweise geschnittener Darstellung Teile zweier Steckverbinder während eines Zusammensteckens dieser Steckverbinder.
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1 zeigt ein erstes Kontaktelement 110 eines ersten Steckverbinders 100. Das erste Kontaktelement 110 ist als Kontaktstift ausgebildet und in 1 geschnitten dargestellt. Das erste Kontaktelement 110 ist elektrisch leitend und besteht aus einem Basismaterial 130 und einer auf einer Oberfläche des Basismaterials 130 angeordneten Beschichtung 140. Das Basismaterial 130 kann beispielsweise Kupfer oder eine Kupferlegierung sein. Die Beschichtung 140 kann beispielsweise Zinn, Silber oder Legierungen von Zinn, Silber und/oder anderen Elementen aufweisen. Die Beschichtung 140 kann beispielsweise durch Feuerverzinnen auf das Basismaterial 130 aufgebracht worden sein. Eine dem Basismaterial 130 abgewandte Oberfläche der Beschichtung 140 bildet eine erste Kontaktoberfläche 120.
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Weiter zeigt 1 einen Teil eines zweiten Kontaktelements 210 eines zweiten Steckverbinders 200. Der zweite Steckverbinder 200 ist als Steckverbindergegenstück zum ersten Steckverbinder 100 ausgebildet und dazu vorgesehen, mit dem ersten Steckverbinder 100 zusammengesteckt zu werden. Das zweite Kontaktelement 210 weist eine zweite Kontaktoberfläche 220 auf, die beim Zusammenstecken des ersten Steckverbinders 100 und des zweiten Steckverbinders 200 in Kontakt mit der ersten Kontaktoberfläche 120 kommt. Das zweite Kontaktelement 210 des zweiten Steckverbinders 200 ist als Kontaktfeder ausgebildet und in Grenzen elastisch deformierbar.
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Werden der erste Steckverbinder 100 und der zweite Steckverbinder 200, wie in 1 dargestellt, zusammengesteckt, so berührt das zweite Kontaktelement 210 des zweiten Steckverbinders 200 das erste Kontaktelement 110 des ersten Steckverbinders 100, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Kontaktelement 110 und dem zweiten Kontaktelement 210 herzustellen. Während des Zusammensteckens des ersten Steckverbinders 100 und des zweiten Steckverbinders 200 bewegt sich das erste Kontaktelement 110 des ersten Steckverbinders 100 relativ zum zweiten Kontaktelement 210 des zweiten Steckverbinders 200 in eine erste relative Steckrichtung 111. Das zweite Kontaktelement 210 des zweiten Steckverbinders 200 bewegt sich relativ zum ersten Kontaktelement 110 des ersten Steckverbinders 100 in eine zweite relative Steckrichtung 211, die der ersten relativen Steckrichtung 111 entgegengerichtet ist.
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Wegen der durch die zweite Kontaktoberfläche 220 des zweiten Kontaktelements 210 auf die erste Kontaktoberfläche 120 des ersten Kontaktelements 110 ausgeübten Anpresskraft wirken zwischen der ersten Kontaktoberfläche 120 und der zweiten Kontaktoberfläche 220 Reibungskräfte, die während des Zusammensteckens des ersten Steckverbinders 100 und des zweiten Steckverbinders 200 überwunden werden müssen. Um diese zum Zusammenstecken der Steckverbinder 100, 200 benötigte Steckkraft gegenüber herkömmlichen Steckverbindern zu reduzieren, weist die erste Kontaktoberfläche 120 des ersten Kontaktelements 110 des ersten Steckverbinders 100 eine nachfolgend noch genauer erläuterte Mikrostruktur 150 auf. Die Mikrostruktur 150 ist durch Mikrostrukturierung der ersten Kontaktoberfläche 120 erzeugt. Während des Zusammensteckens der Steckverbinder 100, 200 wird die Mikrostruktur 150 auf der ersten Kontaktoberfläche 120 durch das Entlanggleiten des zweiten Kontaktelements 210 an der ersten Kontaktoberfläche 120 teilweise eingeebnet, so dass nach dem Zusammenstecken der Steckverbinder 100, 200 eine teilweise eingeebnete Mikrostruktur 160 verbleibt.
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In einer alternativen Ausführungsform könnte auch die zweite Kontaktoberfläche 220 des zweiten Kontaktelements 210 des zweiten Steckverbinders 200 mit einer Mikrostruktur versehen sein. In dieser Ausführungsform kann die erste Kontaktoberfläche 120 des ersten Kontaktelements 110 des ersten Steckverbinders 100 ebenfalls mit der Mikrostruktur 150 versehen sein. Die Mikrostruktur 150 an der ersten Kontaktoberfläche 120 des ersten Kontaktelements 110 des ersten Steckverbinders 100 kann in dieser Ausführungsform jedoch auch entfallen. Ein Nachteil dieser Ausführungsform besteht allerdings darin, dass wegen der gekrümmten Ausgestaltung des zweiten Kontaktelements 210 ein mit der ersten Kontaktoberfläche 120 des ersten Kontaktelements 110 in Kontakt tretender Abschnitt der zweiten Kontaktoberfläche 220 des zweiten Kontaktelements 210 wesentlich kleiner ist als ein mit der zweiten Kontaktoberfläche 220 des zweiten Kontaktelements 210 in Kontakt tretender Abschnitt der ersten Kontaktoberfläche 120 des ersten Kontaktelements 110. Dadurch bewirkt eine Mikrostrukturierung der zweiten Kontaktoberfläche 220 des zweiten Kontaktelements 210 eine weniger deutliche Reduzierung der zum Zusammenstecken der Steckverbinder 100, 200 benötigten Steckkräfte als eine Mikrostrukturierung der ersten Kontaktoberfläche 120 des ersten Kontaktelements 110.
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2 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten mikrostrukturierten Kontaktoberfläche 300. Die Mikrostruktur 150 auf der ersten Kontaktoberfläche 120 des ersten Kontaktelements 110 der 1 kann in einer Ausführungsform wie die erste mikrostrukturierte Kontaktoberfläche 300 ausgebildet sein.
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Die erste mikrostrukturierte Kontaktoberfläche 300 weist eine Vielzahl regelmäßig periodisch angeordneter Schuppen 330 auf. Einander benachbarte Schuppen 330 überlappen sich teilweise. Somit weist jede der Schuppen 330 erhabene und vertiefte Bereiche auf. Abschnitte von Schuppen 330, die benachbarte Schuppen 330 überlappen, bilden Erhebungen 310. Abschnitte von Schuppen 330, die an einen von einer benachbarten Schuppe 330 überlappten Bereich der jeweiligen Schuppe 330 angrenzen, bilden Vertiefungen 320. Die Erhebungen 310 sind in eine Richtung senkrecht zur ersten mikrostrukturierten Kontaktoberfläche 300 höher als die Vertiefungen 320. Der Höhenunterschied zwischen Erhebungen 310 und Vertiefungen 320 kann im Bereich zwischen einigen 100 nm und einigen µm liegen.
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In lateraler Richtung der ersten mikrostrukturierten Kontaktoberfläche 300 weisen die Schuppen 330 eine Schuppengröße 331 auf. Die durch die Schuppen 330 gebildete periodische Struktur der ersten mikrostrukturierten Kontaktoberfläche 300 weist somit in zumindest eine laterale Raumrichtung eine Periodenlänge auf, die der Schuppengröße 331 entspricht. Die Schuppengröße 331 liegt bevorzugt im Bereich zwischen 1 µm und 100 µm. Besonders bevorzugt liegt die Schuppengröße 331 zwischen 2 µm und 30 µm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von etwa 10 µm.
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3 zeigt eine schematisierte Ansicht einer beispielhaften zweiten mikrostrukturierten Kontaktoberfläche 400. Die Mikrostruktur 150 auf der ersten Kontaktoberfläche 120 des ersten Kontaktelements 110 des ersten Steckverbinders 100 der 1 kann wie die zweite mikrostrukturierte Kontaktoberfläche 400 ausgebildet sein.
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Die zweite mikrostrukturierte Kontaktoberfläche 400 weist ein regelmäßiges Muster mit periodischen Erhebungen 410 und Vertiefungen 420 auf. Die Vertiefungen 420 sind als kreisscheibenförmige Löcher ausgebildet. Die Erhebungen 410 sind senkrecht zur zweiten mikrostrukturierten Kontaktoberfläche 400 höher als die Vertiefungen 420. In der Ebene der zweiten mikrostrukturierten Kontaktoberfläche 400 weisen zwei benachbarte Vertiefungen 420 in zumindest eine Raumrichtung einen Lochabstand 421 auf. Somit weist die durch die Erhebungen 410 und die Vertiefungen 420 gebildete periodische Struktur der zweiten mikrostrukturierten Kontaktoberfläche 400 in zumindest eine laterale Raumrichtung eine Periodenlänge auf, die dem Lochabstand 421 entspricht. Der Lochabstand 421 liegt beispielsweise wiederum im Bereich zwischen 1 µm und 100 µm, bevorzugt in der Größenordnung von 2 µm bis 30 µm, besonders bevorzugt im Bereich von etwa 10 µm. Die Höhe der Erhebungen 410 gegenüber den Vertiefungen 420 in Richtung senkrecht zur zweiten mikrostrukturierten Kontaktoberfläche 400 kann wiederum einige 100 nm bis einige µm betragen.
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4 zeigt eine beispielhafte dritte mikrostrukturierte Kontaktoberfläche 500. Die Mikrostruktur 150 auf der ersten Kontaktoberfläche 120 des ersten Kontaktelements 110 des ersten Steckverbinders 100 der 1 kann wie die dritte mikrostrukturierte Kontaktoberfläche 500 ausgebildet sein.
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Die dritte mikrostrukturierte Kontaktoberfläche 500 weist eine regelmäßige periodische Streifenstruktur mit einander abwechselnden Gräben und Wällen auf. Die Wälle bilden dabei Erhebungen 510. Die Gräben bilden Vertiefungen 520. Zwischen zwei Erhebungen 510 ist jeweils eine Vertiefung 520 angeordnet. Zwischen zwei Vertiefungen 520 ist jeweils eine Erhebung 510 angeordnet. Zwei aufeinander folgende Vertiefungen 520 weisen einen Grabenabstand 511 zueinander auf. Der Grabenabstand 511 weist bevorzugt eine Größe zwischen 1 µm und 100 µm, bevorzugt eine Größe im Bereich von 2 µm bis 30 µm, besonders bevorzugt im Bereich von etwa 10 µm auf. Die Wälle bzw. Erhebungen 510 können die gleiche Breite wie die Gräben bzw. Vertiefungen 520 aufweisen. Gräben bzw. Vertiefungen 520 können jedoch auch breiter oder schmaler als Wälle bzw. Erhebungen 510 ausgebildet sein. Die Höhe der Erhebungen 510 gegenüber den Vertiefungen 520 kann im Bereich zwischen einigen 100 nm und einigen µm liegen.
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Die Erstreckungsrichtung der Erhebungen 510 und der Vertiefungen 520 der dritten mikrostrukturierten Kontaktoberfläche 500 kann parallel oder senkrecht oder unter einem beliebigen anderen Winkel zur ersten relativen Steckrichtung 111 des ersten Kontaktelements 110 des ersten Steckverbinders 100 orientiert sein.
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Die Mikrostruktur 150 auf der ersten Kontaktoberfläche 120 des ersten Kontaktelements 110 des ersten Steckverbinders 100 kann beispielsweise wie die erste mikrostrukturierte Kontaktoberfläche 300 der 2, wie die zweite mikrostrukturierte Kontaktoberfläche 400 der 3 oder wie die dritte mikrostrukturierte Kontaktoberfläche 500 der 4 ausgebildet sein. Die Mikrostruktur 150 kann jedoch auch anders ausgebildet sein. Die Mikrostruktur 150 ist bevorzugt durch Mikrostrukturieren der ersten Kontaktoberfläche 120 mithilfe eines Lasers oder eines Elektronenstrahls erzeugt. Vorteilhafterweise können durch die Benutzung eines Lasers oder eines Elektronenstrahls sehr große Kontaktoberflächen innerhalb kürzester Zeit mikrostrukturiert werden.
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Die erste Kontaktoberfläche 120 des ersten Kontaktelements 110 kann nach dem Herstellen des ersten Kontaktelements 110 mit der Mikrostruktur 150 versehen werden. Alternativ kann das erste Kontaktelement 110 jedoch auch aus einem Bandmaterial hergestellt worden sein, das bereits zuvor mit der Mikrostruktur 150 versehen wurde. Bei diesem Herstellungsverfahren kann beispielsweise zunächst ein Band des Basismaterials 130 durch Feuerverzinnen mit der Beschichtung 140 versehen werden. Eine Oberfläche der Beschichtung 140, die später die erste Kontaktoberfläche 120 bildet, wird anschließend mittels eines Lasers oder eines Elektronenstrahls mit der Mikrostruktur 150 versehen. Anschließend wird aus dem Bandmaterial das erste Kontaktelement 110 hergestellt.
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Durch das Vorhandensein der Mikrostruktur 150 auf der ersten Kontaktoberfläche 120 des ersten Kontaktelements 110 des ersten Steckverbinders 100 reduziert sich während des Zusammensteckens des ersten Steckverbinders 100 mit dem zweiten Steckverbinder 200 die Auflagefläche zwischen der ersten Kontaktoberfläche 120 des ersten Kontaktelements 110 des ersten Steckverbinders 100 und der zweiten Kontaktoberfläche 220 des zweiten Kontaktelements 210 des zweiten Steckverbinders 200. Dadurch reduziert sich die zum Zusammenstecken der Steckverbinder 100, 200 benötigte Steckkraft. Außerdem wird durch die Mikrostruktur 150 während des Zusammensteckens der Steckverbinder 100, 200 ein Zinnabrieb und eine Zinnaufstauung (Schneeschiebereffekt) an der ersten Kontaktoberfläche 120 reduziert. Auch dadurch verringern sich die zum Zusammenstecken der Steckverbinder 100, 200 benötigten Steckkräfte.
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Während des Aufbringens der Beschichtung 140, die beispielsweise aus Zinn bestehen kann, auf das Basismaterials 130, das beispielsweise aus Kupfer bestehen kann, bilden sich teilweise intermetallische Phasen aus einer Verbindung des Basismaterials 130 mit dem Material der Beschichtung 140, die eine höhere Härte als das Material der Beschichtung 140 aufweisen. Dies gilt insbesondere, wenn die Beschichtung 140 durch Feuerverzinnen auf das Basismaterial 130 aufgebracht wird. Während des Herstellens der Mikrostruktur 150 gelangen die härteren intermetallischen Phasen teilweise an die erste Kontaktoberfläche 120. Dies hat zur Folge, dass die erste Kontaktoberfläche 120 des ersten Kontaktelements 110 besser an der zweiten Kontaktoberfläche 220 des zweiten Kontaktelements 210 gleitet. Auch hierdurch reduzieren sich die zum Zusammenstecken der Steckverbinder 100, 200 benötigten Steckkräfte. Das nach der Mikrostrukturierung der ersten Kontaktoberfläche 120 an der ersten Kontaktoberfläche verbliebene Material der Beschichtung 140 (beispielsweise Zinn) dient während des Zusammensteckens der Steckverbinder 100, 200 außerdem als Schmierstoff, der bewirkt, dass die zweite Kontaktoberfläche 220 des zweiten Kontaktelements 210 leichter über die erste Kontaktoberfläche 120 des ersten Kontaktelements 110 gleitet. Auch hierdurch werden die zum Zusammenstecken der Steckverbinder 100, 200 benötigten Steckkräfte reduziert.
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Die in der Mikrostruktur 150 auf der ersten Kontaktoberfläche 120 gebildeten Vertiefungen 320, 420, 520 können auch zur Aufnahme eines zusätzlichen Schmiermittels dienen. Dieses Schmiermittel kann beispielsweise durch Aufstreichen auf die mit der Mikrostruktur 150 versehene erste Kontaktoberfläche 120 in die Vertiefungen 320, 420, 520 eingebracht werden. Das Schmiermittel kann beispielsweise Öl, Fett, eine Paste oder einen Festkörperschmierstoff wie Graphit, CNT, Graphene MoS2 und deren Mischungen aufweisen. Das in den Vertiefungen 320, 420, 520 angeordnete Schmiermittel bewirkt, dass die zweite Kontaktoberfläche 220 des zweiten Kontaktelements 210 beim Zusammenstecken der Steckverbinder 100, 200 leichter über die erste Kontaktoberfläche 120 des ersten Kontaktelements 110 gleitet, wodurch die zum Zusammenstecken benötigten Steckkräfte weiter reduziert werden.
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Die auf der ersten Kontaktoberfläche 120 angeordnete Mikrostruktur 150 bewirkt außerdem, dass sich beim Zusammenstecken der Steckverbinder 100, 200 die Zahl der Berührungspunkte zwischen der ersten Kontaktoberfläche 120 und der zweiten Kontaktoberfläche 220 erhöht. Dies hat die Ursache, dass auch eine nicht mit einer Mikrostruktur versehende Kontaktoberfläche auf mikroskopischem Maßstab nicht eben ist. Durch die erhöhte Zahl an Berührungspunkten zwischen der zweiten Kontaktoberfläche 220 des zweiten Kontaktelements 210 und der ersten Kontaktoberfläche 120 des ersten Kontaktelements 110 reduziert sich ein elektrischer Übergangswiderstand zwischen dem ersten Kontaktelement 110 und dem zweiten Kontaktelement 210. Experimentell hat sich gezeigt, dass die Reduzierung des Übergangswiderstands besonders deutlich ausfällt, wenn die Mikrostruktur 150 auf der ersten Kontaktoberfläche 120 des ersten Kontaktelements 110 wie die dritte mikrostrukturierte Kontaktoberfläche 500 der 4 ausgebildet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- erster Steckverbinder
- 110
- erstes Kontaktelement (Kontaktstift)
- 111
- erste relative Steckrichtung
- 120
- erste Kontaktoberfläche
- 130
- Basismaterial
- 140
- Beschichtung
- 150
- Mikrostruktur
- 160
- teilweise eingeebnete Mikrostruktur
- 200
- zweiter Steckverbinder
- 210
- zweites Kontaktelement (Kontaktfeder)
- 211
- zweite relative Steckrichtung
- 220
- zweite Kontaktoberfläche
- 300
- erste mikrostrukturierte Kontaktoberfläche
- 310
- Erhebung
- 320
- Vertiefung
- 330
- Schuppe
- 331
- Schuppengröße
- 400
- zweite mikrostrukturierte Kontaktoberfläche
- 410
- Erhebung
- 420
- Vertiefung
- 421
- Lochabstand
- 500
- dritte mikrostrukturierte Kontaktoberfläche
- 510
- Erhebung
- 511
- Grabenabstand
- 520
- Vertiefung
