Reed Relais für höchste Packungsdichte

Die neue Generation hochkompakter Schaltmatrizen der PXI-Familie BRIC von Pickering Interfaces erreichen bei einem Schaltstrom bis 1 A die doppelte Packungsdichte im Vergleich zu Modulen anderer Hersteller. Ermöglicht wird diese Leistungssteigerung durch ein neu entwickeltes Reed Relais von Pickering Electronics.

Seit der Gründung vor 30 Jahren hat sich Pickering Interfaces, die Schwesterfirma von Pickering Electronics, zu einem erfolgreichen Anbieter von Schalt- und Simulationsprodukten für PXI-, LXI-, und PCI-Meßtechnikanwendungen entwickelt. Der Produktschwerpunkt liegt bei hochintegrierten Relais-Schaltsystemen. Das neueste Produkt des Unternehmens ist das  Modell 40-559, eine Reed Relais Matrix aus der hochkompakten PXI-Schaltmatrix-Familie BRIC™ ,mit robusten Schaltern bis 1 A/20 W und bis zu 4.096 Kreuzungspunkten. Die BRIC Schaltmatrizen sind in Ausführungen mit 2, 4 oder 8 PXI-Steckplätzen verfügbar. Sie werden in vielen Bereichen beim Test von Steuergeräten oder  Halbleiterbauteilen benutzt. Keith Moore, Inhaber von Pickering Interfaces, dazu: „die neuen BRIC PXI-Matrizen haben die doppelte Packungsdichte gegenüber jeglichen Produkten im Markt verfügbar“. Außerdem „weisen ähnliche Produkte der Mitbewerber nur Schaltleistungen von ca. 0,3 A/3 W auf“, fügte er hinzu.

NEUERUNGEN

Der Schlüssel zu dieser bedeutenden Leistungssteigerung ist Pickering Electronics‘ kontinuierliche Weiterentwicklung der Reed Relais. Trotz der Fortschritte bei elektromechanischen Relais (die preiswerter sein können, aber langsamer schalten und eine kürzere Lebensdauer als Reed Relais haben) und trotz der Verfügbarkeit von Halbleiter-Schaltern (die schneller als Reed Relais schalten, jedoch einen niedrigeren Isolationswiderstand, eine höhere Kapazität und einen größeren Pfadwiderstand besitzen), sind laut Moore „Reed Relais noch immer die wichtigsten Komponenten für PXI-Schaltmatrizen“.

Im Lauf der Jahre hat Pickering Electronics etliche Neuerungen bei der Konstruktion von Reed Relais eingeführt. Eine war die Einbettung eines magnetischen Schirms aus Mu-Metall, der es möglich macht, Relais sehr eng anzuordnen, ohne Gefahr zu laufen, dass magnetische Wechselwirkungen benachbarter Relais Funktionsausfälle verursachen würden. Bis heute sind die Produkte einiger Mitbewerber ungeschirmt.

Die neuen Reed Relais stehen in zwei gesputterten Ruthenium Kontaktausführungen zur Verfügung.

KÖRPERLOSER SPULENAUFBAU

Ein weiteres Konstruktionsmerkmal, das Pickering Electronics eingeführt hat, ist der körperlose Spulenaufbau. Eine selbsttragende Spule verzichtet auf einen Spulenkörper, den man typischerweise in Reed Relais findet. Ohne Spulenkörper vergrößert sich der für die Spule zur Verfügung stehende Raum um etwa 50%, was die magnetische Effizienz erheblich steigert. Darüber hinaus ermöglicht die körperlose Konstruktion eine weitere Miniaturisierung.

Ein Designziel von Pickering Interfaces bei der Entwicklung der neuen PXI-Schaltmatrix-Familie BRIC war es, ein voll funktionsfähiges ATE-Schaltsystem in einem einzigen 3 HE-PXI-Chassis zu realisieren und damit die wesentlich günstigeren PXI-Chassis mit 8 oder 14 Steckplätzen verwenden zu können. Die Schaltmatrizen 40-559 beinhalten integrierte, abgeschirmte, analoge Bus-Backplanes, um Kosten und Komplexität der Kabelverbindungen zum Prüfling sowie zu den Messinstrumenten zu minimieren. Die gesamte Produktfamilie ist mit Pickerings integriertem Relais-Selbsttest (BIRST) ausgestattet und wird auch von den Schaltsystem-Testwerkzeugen eBIRST unterstützt. Diese Werkzeuge bieten eine schnelle und einfache Methode, Relais zu lokalisieren, die beschädigt sind oder das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben.

Die vorhergehende Generation von PXI-Schaltmodulen von Pickering Interfaces beruhte auf den Reed Relais der Serie 117, die zur damaligen Zeit mit einer Grundfläche von 6,86 x 3,81 mm² die kleinsten Relais auf dem Weltmarkt waren. Um eine Verdoppelung der Packungsdichte zu erreichen, hat sich Pickering Interfaces für dieses Entwicklungsvorhaben an deren Schwesterfirma gewandt.

Das dargestellte hochkompakte PXI-Modul von Pickering Interfaces ist mit 528 Relais der Serie 120 bestückt und zeigt die hohe erzielbare Packungsdichte.

WELTWEIT HÖCHSTE PACKUNGSDICHTE

„In diesem Fall haben definitiv die Anforderungen der Applikation die Produktentwicklung vorangetrieben“, so Keith Moore, „und die neuen Relais der Serie 120, benötigen nur noch eine Leiterplattenfläche von 4 x 4 mm² und ermöglichen so die weltweit höchste Packungsdichte“.

Die neuen Reed Relais stehen in zwei gesputterten Ruthenium-Kontaktausführungen zur Verfügung. Ein Standardkontakt (20 Watt, 1 A) sowie ein Kontakt für Kleinsignale (10 Watt, 0,5 A). Die Reed-Schalter sitzen vertikal im Gehäuse und verbessern so die Packungsdichte ganz erheblich. Das extrem kleine Gehäuse kann jedoch keine interne Diode mehr aufnehmen. Zahlreiche Relaistreiber-ICs beinhalten diese schon. Falls jedoch, abhängig von der Treiber-Methode, eine Diode erforderlich sein sollte, muss sie extern hinzugefügt werden. Die innere magnetische Mu-Metall-Abschirmung ist wie bei anderen Pickering Electronics Produkten vorhanden – andernfalls wäre die dichte Anreihung der Relais wegen der magnetischen Wechselwirkung nicht möglich. Normalerweise empfiehlt Pickering, keine Stecksockel zu verwenden, da sie die Integrität der Pfadwiderstände beeinträchtigen. Manchmal sind sie jedoch erwünscht, um einen Relaistausch zu erleichtern. Die Anschlusspins der Relais im 2 mm-Raster sind kompatibel mit einigen handelsüblichen Stecksockeln auf dem Markt. So können sie ein- oder zweidimensional im 4 mm-Raster angereiht werden.

HOHE QUALITÄT

Pickering setzt auf hohe Qualität ihrer Produkte: Neben einer standardmäßigen Gewährleistung von drei Jahren garantiert Pickering Interfaces eine Langzeitverfügbarkeit aller Produkte, das gilt Die Relais von Pickering Electronics sind ebenfalls sehr hochwertig (es sind keine Billig-Sortimente erhältlich), denn mögliche Rückruf-Aktionen und verlorenes Kundenvertrauen müssen laut Keith Moore bei den Gesamtkosten ausgewählter Bauteile berücksichtigt werden. Er erläutert: „Das Risiko, das ein minderwertiges oder ungeeignetes Produkt für kritische Anwendungen, beispielsweise Automotive- oder Halbleitertests darstellt, steht in keinem Verhältnis zu erzielbaren Kosteneinsparung.“

Autor: Graham Dale, Technischer Leiter bei Pickering Electronics