Hoe board-to-board-connectoren
robuust worden
Whitepaper: Hoe board-to-board-connectoren robuust worden en welke factoren van invloed zijn op de connector
Of het nu gaat om de lucht- en ruimtevaart, industriële automatisering, transport of de gezondheidszorg: board-to-board-connectoren moeten altijd een betrouwbare signaaloverdracht garanderen en mogen onder geen enkele omstandigheid 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 printplaatconnectoren 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 connectoren worden daarom, bij een gelijkblijvende belasting, steeds verfijnder. Een hoogwaardige connector weerstaat deze belasting echter niet alleen even 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:
De meest uiteenlopende factoren beïnvloeden daarbij de robuustheid van een board-to-board-connector:
- Oppervlak
- Contactontwerp
- Contactsysteem
- Aansluittechniek
- Ontwerp van het isolatielichaam
- Tolerantiebereik
Invloedsfactor oppervlak
Een bepalende factor is het contactoppervlak. Dit is in belangrijke mate bepalend voor de levensduur van de connector, die doorgaans wordt gemeten in steekcycli. Bij gebruik in de praktijk wordt de connector blootgesteld aan bepaalde microbewegingen. Deze leiden tot slijtage van het oppervlak en daardoor tot oxidatie. Het gevolg is een verhoogde overgangsweerstand en daarmee een slechtere kwaliteit van de signaaloverdracht.
Een hoogwaardige en duurzame contactcoating is daarom van cruciaal belang voor de 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 de 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 onderkant van de stansband een onder de microscoop zichtbaar, ongelijkmatig oppervlak met scherpe randen. Bij conventionele systemen vindt het contact plaats op deze stansrand, wat gepaard gaat met verhoogde oppervlakte-slijtage en daardoor met een hogere overgangsweerstand.
Gratis whitepaper over de robuustheid van een connector
In de gratis whitepaper leest u bijvoorbeeld hoe u door de keuze van het juiste contactontwerp de overgangsweerstand zo laag mogelijk kunt houden. Daarnaast leggen we aan de hand van verschillende factoren uit hoe board-to-board-connectoren hun robuustheid verkrijgen en waar u precies op moet letten.
Whitepaper aanvragen »
Whitepaper aanvragen »
Invloedsfactor: contactsysteem
Klassieke tweedelige stekkers zijn voorzien van een mescontact en een veercontact. Bij een sterke schok kan de mescontactstrip echter loskomen van de veercontactstrip. Om te voorkomen dat er een dergelijke contactonderbreking optreedt, kan met behulp van een dubbelzijdige veercontactstrip voor redundantie en daarmee voor contactzekerheid worden gezorgd, want door de tweede veer is de signaaloverdracht te allen tijde via ten minste één contactpunt gewaarborgd.
Nog robuuster zijn daarentegen connectoren met een zogenaamd „geslachtsneutraal“ contactsysteem. Het bijzondere hieraan is dat de contactgeometrieën van de beide connectorhelften identiek zijn.
Nog robuuster zijn daarentegen connectoren met een zogenaamd „geslachtsneutraal“ contactsysteem. Het bijzondere hieraan is dat de contactgeometrieën van de beide connectorhelften identiek zijn.
Invloedsfactor: aansluittechniek
Er zijn verschillende manieren om connectoren op printplaten te bevestigen.
Een daarvan is de eerder genoemde inperstechniek. Het doel hiervan is om met een zo laag mogelijke inperskracht een zo groot 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 kunnen weerstaan.
De inperstechniek 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 de connector en de printplaat tot stand te brengen, is dan de Surface-Mount-technologie (SMT). Hierbij worden de connectoren met behulp van soldeerpasta op gedefinieerde aansluitvlakken van de printplaat, de soldeerpads, gesoldeerd.
Een daarvan is de eerder genoemde inperstechniek. Het doel hiervan is om met een zo laag mogelijke inperskracht een zo groot 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 kunnen weerstaan.
De inperstechniek 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 de connector en de printplaat tot stand te brengen, is dan de Surface-Mount-technologie (SMT). Hierbij worden de connectoren met behulp van soldeerpasta op gedefinieerde aansluitvlakken 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 cruciale rol bij het beoordelen van de robuustheid ervan. Als de connector bepaalde toleranties niet kan opvangen, leiden mechanische bewegingen tot slijtage of zelfs tot beschadiging van de verbinding.
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 oversteekveiligheid van een connector. Deze beschrijft het overlappingsgebied van de stekker- en veerlijst 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 oversteekveiligheid van een connector. Deze beschrijft het overlappingsgebied van de stekker- en veerlijst 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
Er bestaan verschillende testmethoden om board-to-board-connectoren grondig te testen op hun robuustheid. Daarbij worden variabelen zoals de spanningsvastheid en de overgangsweerstand zowel voor als na een belastingstest gemeten en wordt de toestand van de contacten visueel geïnspecteerd. Zo kan bijvoorbeeld worden gecontroleerd wat het effect is van 500 steekcycli op de spanningsvastheid, of kan in de klimaattest worden vastgesteld of een blootstelling van meerdere uren aan eerst -55 °C en vervolgens 125 °C een negatief effect heeft op de overgangsweerstand van de connector. Bij de temperatuurschoktest moet de connector 100 keer gedurende telkens 30 minuten de snelle wisseling tussen deze extreme temperaturen doorstaan. Ook de centrale en hoekafwijking bij het steken, evenals het tolerantiebereik in gestoken toestand, moeten niet alleen theoretisch op het CAD-model worden gecontroleerd, maar in de praktijk uitgebreid worden getest en de belastbaarheid empirisch worden bevestigd. Het is eveneens van belang dat verschillende tests die cruciaal zijn voor het contactoppervlak, ook gecombineerd worden uitgevoerd om reële omstandigheden te simuleren. Zo zouden bijvoorbeeld steekcycli- en schadelijke-gastests in combinatie kunnen plaatsvinden om te waarborgen dat de prestaties van de connector met betrekking tot 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 opvangen? Wordt hij blootgesteld aan zware schokken of trillingen? Wordt hij gebruikt in omgevingen met extreme 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 is toegerust voor gebruik in het veld.
Heeft u nog vragen?
Neem dan gerust contact met ons op!
Aanvraag via het formulier
+49 8861 2501 0
sales@ept.de
Neem dan gerust contact met ons op!
Aanvraag via het formulier
+49 8861 2501 0
sales@ept.de