Hoe board-to-board-connector robuustheid
verkrijgen
Whitepaper: Hoe board-to-board-connector robuustheid verkrijgen en welke factoren van invloed zijn op de connector
Of het nu gaat om de lucht- en ruimtevaart (lucht- en ruimtevaart), industriële automatisering, transport of de gezondheidszorg: Board-to-Board-Steckverbindern moeten altijd een betrouwbare signaaloverdracht garanderen en mogen daarbij onder geen enkele omstandboard-to-board-connector uitvallen. Tegelijkertijd worden ze blootgesteld aan een reeks belastingen vanuit hun omgeving: Mechanische invloeden zoals schokken, trillingen en schommelingen brengen de stabiliteit van de gegevensoverdracht in gevaar, evenals thermische en chemische omgevingsinvloeden door extreme temperaturen, sterke temperatuurschommelingen, schadelijke gassen, vocht en vuil. Fabrikanten van hoogwaardige printplaatconnector halen daarom alles uit de kast om hun board-to-board-connectoren tegen deze belastingen te wapenen.
De robuustheid van board-to-board-connectoren ondanks miniaturisering
De moderne elektrotechniek wordt meer dan ooit gekenmerkt door één trend: miniaturisatie. Assemblages en hun componenten moeten daarbij niet alleen steeds krachtiger, maar ook steeds kleiner worden. Toch worden ze vaak onder zware praktijkomstandigheden ingezet. Onderdelen en connector worden daarom bij een gelijkblijvende belasting steeds filigraaner. Een hoogwaardige connector weerstaat deze belasting echter niet alleen net zo goed als zijn oudere en grotere broer, maar zelfs beter. De reden hiervoor zijn verdere ontwikkelingen in de materiaalsamenstelling en in het productontwerp, bijvoorbeeld in de geometrie van het isolatielichaam.
De meest uiteenlopende factoren beïnvloeden daarbij de robuustheid van een board-to-board-connector connector:
De meest uiteenlopende factoren beïnvloeden daarbij de robuustheid van een board-to-board-connector connector:
- Oppervlakte
- , contactontwerp
- , contactsysteem
- , aansluittechniek,
- isolatielichaamontwerp
- , tolerantiebereik
Invloedsfactor oppervlak
Een beïnvloedende factor is het contactoppervlak (contactoppervlak). Dit bepaalt in belangrijke mate de levensduur van de stekker, die doorgaans wordt gemeten in steekcycli. Bij gebruik in de praktijk wordt de connector blootgesteld aan bepaalde microbewegingen. Deze leiden tot oppervlakte-slijtage en bijgevolg tot oxidatie. Het gevolg is een verhoogde contactweerstand en daarmee een slechtere kwaliteit van de signaaloverdracht.
Een hoogwaardige en duurzame contactcoating is daarom van cruciaal belang voor het voorkomen van oppervlakte-slijtage.
Lees in onze gratis whitepaper waar u op moet letten bij de keuze van het contactoppervlak.
Een hoogwaardige en duurzame contactcoating is daarom van cruciaal belang voor het voorkomen van oppervlakte-slijtage.
Lees in onze gratis whitepaper waar u op moet letten bij de keuze van het contactoppervlak.
Invloedsfactor: het ontwerp van de contactpunten
De contacten van een printplaatconnector worden gestanst of gedraaid. Bij het stansen ontstaat er echter aan de onderzijde van het gestanste band een onder de microscoop zichtbaar, ongelijkmatig oppervlak met scherpe randen. Conventionele systemen maken contact op deze stanskant, wat gepaard gaat met verhoogde oppervlakte-slijtage en daardoor met een hogere contactweerstand.
Gratis whitepaper over de robuustheid van een connector
In de gratis whitepaper leert u bijvoorbeeld hoe u door de keuze van het juiste contactontwerp een zo laag mogelijke overgangsweerstand kunt realiseren. Daarnaast leggen we aan de hand van verschillende invloedsfactoren uit hoe wire-to-board-connector robuustheid verkrijgen en waar u precies op moet letten.
Whitepaper aanvragen »
Whitepaper aanvragen »
Invloedsfactor: contactsysteem
Klassische zweiteilige Steckverbinder verfügen über einen Messer- und einen Federkontakt. Im Falle starker Schockeinwirkung kann die Messerleiste jedoch von der Federleiste abheben. Damit es nicht zu einer solchen Kontaktunterbrechung kommt, kann mithilfe einer doppelseitigen Federleiste für Redundanz und somit für Kontaktsicherheit gesorgt werden, denn durch die zweite Feder ist die Signalübertragung zu jeder Zeit mindestens über einen Kontaktpunkt sichergestellt.
Noch robuster sind dagegen Steckverbinder mit sogenanntem „genderneutralem“ Kontaktsystem. Die Besonderheit besteht dabei in den identischen Kontaktgeometrien der Steckerhälften.
Noch robuster sind dagegen Steckverbinder mit sogenanntem „genderneutralem“ Kontaktsystem. Die Besonderheit besteht dabei in den identischen Kontaktgeometrien der Steckerhälften.
Invloedsfactor: aansluittechniek
Er zijn verschillende manieren om connector op de printplaten te bevestigen.
Een daarvan is de reeds genoemde press-fit-technologie. Het doel hiervan is om met een zo laag mogelijke inperskracht een zo hoog mogelijke houdkracht tussen de connector en de printplaat te realiseren. De houdkrachten zijn bepalend voor de mechanische verbinding, die op haar beurt schokken en trillingen moet weerstaan.
De press-fit-technologie is echter niet altijd geschikt, bijvoorbeeld wanneer printplaten aan beide zijden moeten worden bestukt of wanneer de minimale afstand tot componenten in de krachtrichting niet kan worden aangehouden. Een andere mogelijkheid om een betrouwbare en duurzame verbinding tussen connector en printplaat tot stand te brengen, is dan de Surface-Mount-Technologie (SMT). Met behulp van soldeerpasta worden de connector daarbij op gedefinieerde eilanden van de printplaat, de soldeerpads, gesoldeerd.
Een daarvan is de reeds genoemde press-fit-technologie. Het doel hiervan is om met een zo laag mogelijke inperskracht een zo hoog mogelijke houdkracht tussen de connector en de printplaat te realiseren. De houdkrachten zijn bepalend voor de mechanische verbinding, die op haar beurt schokken en trillingen moet weerstaan.
De press-fit-technologie is echter niet altijd geschikt, bijvoorbeeld wanneer printplaten aan beide zijden moeten worden bestukt of wanneer de minimale afstand tot componenten in de krachtrichting niet kan worden aangehouden. Een andere mogelijkheid om een betrouwbare en duurzame verbinding tussen connector en printplaat tot stand te brengen, is dan de Surface-Mount-Technologie (SMT). Met behulp van soldeerpasta worden de connector daarbij op gedefinieerde eilanden van de printplaat, de soldeerpads, gesoldeerd.
Invloedsfactor: ontwerp van het isolatielichaam
De geometrie van het isolatielichaam van een board-to-board-connector helpt bovendien om de contacten te beschermen tegen beschadiging tijdens het gebruik of bij de installatie. Deze moet zo zijn ontworpen dat de kwetsbare contacten binnenin de connector beschermd liggen.
Door middel van inbrengschuinevlakken kan bovendien schade tijdens de montage worden voorkomen. Deze helpen om een verschuiving van de printplaten bij het inpluggen in elke richting te compenseren. Met behulp van een extra vanggebied kunnen de twee connectorhelften ook in het geval van een verschuiving in het midden of in de hoek zonder schade in elkaar worden gestoken.
Door middel van inbrengschuinevlakken kan bovendien schade tijdens de montage worden voorkomen. Deze helpen om een verschuiving van de printplaten bij het inpluggen in elke richting te compenseren. Met behulp van een extra vanggebied kunnen de twee connectorhelften ook in het geval van een verschuiving in het midden of in de hoek zonder schade in elkaar worden gestoken.
Invloedsfactor Tolerantiebereik
Het tolerantiebereik van een connector speelt een doorslaggevende rol bij de beoordeling van de robuustheid ervan. Als de connector bepaalde toleranties niet kan compenseren, leiden mechanische bewegingen tot slijtage of zelfs tot beschadiging van de connectorverbinding.
In de praktijk ontstaan er bijvoorbeeld belastingen niet alleen in de x- en y-richting, maar ook in de z-richting. Hier rijst de vraag naar de ‘effectieve insteeklengte’ (overlappingsveiligheid) van een connector. Deze beschrijft het overlappingsgebied tussen de stekker- en vrouwelijke connector en maakt daarmee niet alleen verschillende printplaatafstanden mogelijk, maar – afhankelijk van de grootte van dit gebied – ook tolerantiebereiken.
Lees in de gratis whitepaper welke andere factoren het tolerantiebereik beïnvloeden en hoe u deze kunt compenseren.
Whitepaper aanvragen »
In de praktijk ontstaan er bijvoorbeeld belastingen niet alleen in de x- en y-richting, maar ook in de z-richting. Hier rijst de vraag naar de ‘effectieve insteeklengte’ (overlappingsveiligheid) van een connector. Deze beschrijft het overlappingsgebied tussen de stekker- en vrouwelijke connector en maakt daarmee niet alleen verschillende printplaatafstanden mogelijk, maar – afhankelijk van de grootte van dit gebied – ook tolerantiebereiken.
Lees in de gratis whitepaper welke andere factoren het tolerantiebereik beïnvloeden en hoe u deze kunt compenseren.
Whitepaper aanvragen »
Testprocedure
Om board-to-board-connectoren grondig te testen op hun robuustheid, bestaan er verschillende testprocedures. Daarbij worden variabelen zoals de spanningsvastheid en de contactweerstand telkens voor en na een belastingstest bekeken en wordt de toestand van de contacten visueel geïnspecteerd. Zo kunnen bijvoorbeeld de effecten van 500 steekcycli op de spanningsvastheid worden gecontroleerd, of kan in het klimaattest worden vastgesteld of blootstelling gedurende meerdere uren aan eerst -55 °C en vervolgens 125 °C een negatief effect heeft op de contactweerstand van de connector. Bij de temperatuurschoktest moet de connector 100 keer, telkens gedurende 30 minuten, de snelle wisseling tussen deze extreme temperaturen doorstaan. Ook de midden- en hoekafwijking bij het aansluiten, evenals het tolerantiebereik in aangesloten toestand, moeten niet alleen theoretisch op het CAD-model worden gecontroleerd, maar ook in de praktijk uitgebreid worden getest en de belastbaarheid empirisch worden bevestigd. Het is eveneens belangrijk dat verschillende tests die cruciaal zijn voor het contactoppervlak, ook gecombineerd worden uitgevoerd om reële omstandigheden te simuleren. Zo zouden bijvoorbeeld steekcycli- en corrosieve-gastests in combinatie kunnen worden uitgevoerd om te waarborgen dat de prestaties van de connector wat betreft contactweerstand en spanningsvastheid niet zijn verslechterd en dat de contacten geen schade hebben opgelopen
Gratis webinar over de robuustheid van board-to-board-connectoren
Heeft u gedetailleerde kennis nodig om de juiste verbindingstechnologie te kiezen op basis van uw eisen?
Maak dan een afspraak voor een gratis webinar met ons.
Webinar aanvragen »
Maak dan een afspraak voor een gratis webinar met ons.
Webinar aanvragen »
Uw ontwerp – uw keuze
Afhankelijk van de eisen van de toepassing gelden er verschillende robuustheidscriteria waaraan een board-to-board-connector moet voldoen. Moet deze bijvoorbeeld grote toleranties compenseren? Wordt deze blootgesteld aan grote schokken of trillingen? Wordt deze gebruikt onder invloed van sterke hitte of kou? Of moet de aansluitoplossing worden beschermd tegen vocht, schadelijke gassen of vuil? Als een gebruiker zich bij de keuze van zijn aansluitoplossing door deze vragen laat leiden, kan hij er zeker van zijn dat zijn connector optimaal zijn toegerust voor gebruik in het veld.
Heeft u nog vragen?
Neem dan gerust contact met ons op!
Aanvraag via het formulier
+49 (0) 8861 2501 0
sales@ept.de
Neem dan gerust contact met ons op!
Aanvraag via het formulier
+49 (0) 8861 2501 0
sales@ept.de