Federbelastete Steckverbinder, auch Pogo Pins genannt, werden immer beliebter, seit bekannte Unternehmen wie Apple und Microsoft sie in ihren Konsumgütern einsetzen.
Pogo Pins vereinen mehrere Vorteile, die sie von den meisten anderen Steckverbindertypen unterscheiden. In diesem Artikel stellen wir diese Vorteile vor und zeigen, wie Sie sie in Ihrem Design nutzen können.
Eine kurze Geschichte der Pogo Pins
Bevor wir zu den 7 Gründen kommen, ein kurzer Rückblick. Diesen Steckverbindertyp gibt es seit etwa 50 Jahren. Erfahrene Ingenieure erinnern sich, dass Pogo Pins früher keinen guten Ruf hatten: Sie galten als instabil, trugen wenig Strom und waren empfindlich gegen Vibration, was sie für viele Anwendungen mit Datenübertragung ausschloss.
Mit dem Aufstieg der Halbleiter-Testindustrie wurden federbelastete Prüfstifte deutlich besser. Die Fortschritte, die nötig waren, um sie für die feinen Rastermaße im IC-Test zu verkleinern, kamen auch den Pogo-Pin-Steckverbindern für Konsumgüter zugute. C.C.P. Contact Probes Co., Ltd. fertigt zum Beispiel Pogo Pins mit weniger als 2 mm Höhe, und Durchmesser unter 0,1 mm sind in unserem Prüfstift-Sortiment keine Seltenheit.
Warum sind Pogo Pins heute so beliebt, und was macht sie für so viele Anwendungen geeignet? Hier sind die Gründe.
1. Geringere Kosten
Die meisten Steckverbinder werden gestanzt: Ein dünnes Blech wird mit einem Werkzeug in Form gepresst. Pogo Pins werden dagegen gedreht: Ein runder Metallrohling dreht sich sehr schnell, während eine scharfe Schneide das überflüssige Material abträgt.
Der wichtigste Unterschied liegt in den Werkzeugkosten, die bis zu 5.000 USD betragen können. Diese Kosten fließen in die Kalkulation ein und können den Preis deutlich beeinflussen. Ein Rechenbeispiel:
Steckverbinderpreis + Werkzeugkosten ÷ Stückzahl = Endpreis pro Steckverbinder
0,4 USD + 3.500 USD ÷ 10.000 = 0,75 USD
In diesem Beispiel erhöht das Werkzeug den Stückpreis um mehr als 80 %. Gerade bei kleinen Stückzahlen und Sonder-Steckverbindern sind Pogo Pins die wirtschaftlichere Alternative.
2. Bessere Benutzererfahrung
Federbelastete Steckverbinder sind praktisch. Wie man auch zu Apple-Produkten steht: Das MagSafe-Ladekabel war ein gutes Beispiel. Einfach anlegen, es richtet sich selbst aus, die Bedienung ist simpel. Solche kleinen Verbesserungen sorgen für einen Aha-Effekt und machen Nutzer zu treuen Kunden.
Pogo-Pin-Steckverbinder bringen oft genau diese Verbesserung, besonders wenn sie so konstruiert sind, dass sie sich automatisch am Gerät ausrichten.
3. Der richtige Steckverbinder für wenig Platz
Die meisten Steckverbinder sind entweder groß und stabil oder klein und empfindlich. Pogo Pins verbinden beide Vorteile: Sie können extrem klein sein und trotzdem bis zu 1 Million Kompressionen überstehen. Das liegt am Federdesign. Eine gestanzte Flachfeder belastet die Biegekante stark, während eine Spiralfeder die Kraft beim Zusammendrücken gleichmäßig verteilt. Das ermöglicht kleinere Bauformen.
4. Der langlebigste Steckverbindertyp
Federbelastete Steckverbinder sind äußerst langlebig. Anders als andere Steckverbinder werden Pogo Pins senkrecht zusammengedrückt, und diese Bewegung in nur eine Richtung verringert den Verschleiß aller Teile erheblich. Beim Stecken herkömmlicher Steckverbinder reiben zwei Metallflächen aneinander. Das nutzt die Beschichtung mit der Zeit ab und verringert die Strombelastbarkeit, vor allem wenn mit Kraft gesteckt wird. Bei Pogo Pins kann das nicht passieren: Reibung entsteht nur zwischen Kolben und Hülse, erzeugt durch eine interne Federkraft, die der Ingenieur begrenzt und festlegt.
5. Hohe Toleranz
Kein anderer Steckverbindertyp bietet so viel Federweg wie ein Pogo-Pin-Steckverbinder. Das gibt Ingenieuren und Anwendern viel Spielraum, und kleine Fertigungsabweichungen werden durch den Arbeitsweg ausgeglichen.
Ein Beispiel ist das Smartphone LG G6, bei dem Fingerabdrucksensoren auf der Rückseite ausfielen. Im Telefon wurden kleine Flachfederkontakte verwendet, die die Sensorkontakte auf der Rückabdeckung berührten. In warmen Regionen dehnte sich die Kunststoffabdeckung aus und hob die Kontaktflächen von den Steckverbindern ab. Ein Steckverbinder mit längerem Federweg und damit mehr Toleranz gegenüber Materialverformung hätte das verhindern können.
6. Einfache Montage
Die Montage ist ein zentraler Punkt bei der Gerätekonstruktion. Manuelle Verbindungen sind teuer und aufwendig. Mit einem Board-to-Board-Steckverbinder auf Pogo-Pin-Basis ist keine manuelle Ausrichtung nötig: Teile lassen sich schnell und in flexibler Reihenfolge montieren. Mit Pins wie dem Schraub-Pin können Ingenieure sogar Befestigung und Verbindung in einem Bauteil kombinieren.
7. Stabiler Stromfluss
Schließlich bieten Pogo Pins einen bemerkenswert stabilen Stromfluss. Jeder Pin kann mit einer bestimmten Federkraft und Bauform ausgestattet werden. Eine höhere Federkraft drückt den Kolben fester gegen die Hülse und verbessert die Leitfähigkeit.
Bauformen wie das Kugeldesign und der patentierte Hochstrom-Pogo-Pin von C.C.P. Contact Probes verbessern den Stromfluss zusätzlich. Entscheidend ist, die Zahl der Kontaktpunkte zwischen Kolben und Hülse zu maximieren, damit kurze Unterbrechungen seltener auftreten. Bei einer Unterbrechung kann der gesamte Strom durch die Feder fließen, sie zum Schmelzen bringen und den Pin schließlich zerstören.
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Lesen Sie unsere Einführung in Pogo Pins, die 7 Montagemöglichkeiten für Pogo Pins oder nutzen Sie die Pogo-Pin-Suche. Bei Fragen zum Design kontaktieren Sie uns.