Hur kort-till-kort-kontakter
uppnår robusthet
Vitbok: Hur kretskort-till-kretskort-kontakter uppnår robusthet och vilka faktorer som påverkar kontakten
Oavsett om det gäller flyg- och rymdindustrin, industriell automation, transportsektorn eller hälso- och sjukvården: Board-to-board-kontakter måste alltid garantera en tillförlitlig signalöverföring och får under inga omständigheter sluta fungera. Samtidigt utsätts de för en rad påfrestningar från omgivningen: Mekaniska påfrestningar som stötar, vibrationer och svängningar äventyrar stabiliteten i dataöverföringen, liksom termiska och kemiska miljöfaktorer i form av extrema temperaturer, kraftiga temperaturväxlingar, skadliga gaser, fukt och smuts. Tillverkare av högkvalitativa kretskortskontakter utnyttjar därför alla tillgängliga möjligheter för att skydda sina board-to-board-kontakter mot dessa påfrestningar.
Tålighet hos kort-till-kort-kontakter trots miniatyrisering
Den moderna elektrotekniken präglas mer än någonsin av en trend: miniatyriseringen. Moduler och deras komponenter måste inte bara bli allt mer kraftfulla, utan också allt mindre. Samtidigt används de ofta under tuffa förhållanden. Komponenter och kontaktdon blir därför allt mer filigrana, samtidigt som belastningen förblir densamma. En högkvalitativ kontakt klarar dock denna påfrestning inte bara lika bra som sin äldre och större motsvarighet, utan till och med bättre. Anledningen till detta är vidareutvecklingar inom materialkompositionen och produktdesignen, till exempel när det gäller isoleringskroppens geometri.
En rad olika faktorer påverkar robustheten hos en board-to-board-kontakt:
En rad olika faktorer påverkar robustheten hos en board-to-board-kontakt:
- Yta
- Kontaktdesign
- Kontaktsystem
- Anslutningsteknik
- Isolationskroppsdesign
- Toleransintervall
Ytan som påverkande faktor
En avgörande faktor är kontaktytan. Denna har stor betydelse för kontaktdonets livslängd, som vanligtvis mäts i antal kopplingscykler. Vid användning i fält utsätts kontaktdonet för vissa mikrorörelser. Dessa leder till ytslitage och därmed till oxidbildning. Följden blir ett ökat övergångsmotstånd och därmed sämre kvalitet på signalöverföringen.
En högkvalitativ och hållbar kontaktbeläggning är därför avgörande för ytslitage.
Läs i vår kostnadsfria vitbok vad du bör tänka på när du väljer kontaktyta.
En högkvalitativ och hållbar kontaktbeläggning är därför avgörande för ytslitage.
Läs i vår kostnadsfria vitbok vad du bör tänka på när du väljer kontaktyta.
Kontaktutformning som påverkande faktor
Kontakterna i en kretskortskontakt stansas eller vrids. Vid stansning uppstår dock en ojämn yta med vassa kanter på undersidan av stansbandet, som kan ses under mikroskop. Konventionella system ansluter till denna stanskant, vilket medför ökad ytslitage och därmed högre övergångsresistans.
Gratis vitbok om kontaktdonets tålighet
I den kostnadsfria vitboken får du till exempel veta hur du kan minimera övergångsmotståndet genom att välja rätt kontaktutformning. Dessutom förklarar vi, med hjälp av olika påverkande faktorer, hur kretskort-till-kretskort-kontakter uppnår robusthet och vad man exakt måste tänka på.
Beställ vitboken »
Beställ vitboken »
Påverkande faktor: kontaktsystem
Klassiska tvådelade kontaktdon har en knivkontakt och en fjäderkontakt. Vid kraftiga stötar kan dock knivkontaktraden lossna från fjäderkontaktraden. För att förhindra att en sådan kontaktavbrott uppstår kan man använda en dubbelsidig fjäderkontaktrad för att skapa redundans och därmed säkerställa kontakten, eftersom den andra fjädern garanterar att signalöverföringen alltid sker via minst en kontaktpunkt.
Ännu robustare är däremot kontaktdon med ett så kallat ”könsneutralt” kontaktsystem. Det som utmärker detta system är att kontaktgeometrin är identisk i båda halvorna av kontaktdonet.
Ännu robustare är däremot kontaktdon med ett så kallat ”könsneutralt” kontaktsystem. Det som utmärker detta system är att kontaktgeometrin är identisk i båda halvorna av kontaktdonet.
Anslutningsteknik som påverkande faktor
Det finns olika sätt att montera kontaktdon på kretskort.
Ett av dessa är den redan nämnda pressmonteringstekniken. Syftet med den är att uppnå så hög hållkraft som möjligt mellan kontaktdonet och kretskortet med så låg presskraft som möjligt. Hållkrafterna avgör den mekaniska förbindelsen, som i sin tur måste tåla stötar och vibrationer.
Men pressmonteringstekniken är inte alltid lämplig, till exempel när kretskort ska bestyckas på båda sidor eller när minimiavståndet till komponenter i kraftens riktning inte kan upprätthållas. Ett annat sätt att skapa en pålitlig och hållbar anslutning mellan kontaktdonet och kretskortet är då ytmonteringstekniken (SMT). Med hjälp av lödpasta löds kontaktdonen fast på definierade anslutningsytor på kretskortet, de så kallade lödpunkterna.
Ett av dessa är den redan nämnda pressmonteringstekniken. Syftet med den är att uppnå så hög hållkraft som möjligt mellan kontaktdonet och kretskortet med så låg presskraft som möjligt. Hållkrafterna avgör den mekaniska förbindelsen, som i sin tur måste tåla stötar och vibrationer.
Men pressmonteringstekniken är inte alltid lämplig, till exempel när kretskort ska bestyckas på båda sidor eller när minimiavståndet till komponenter i kraftens riktning inte kan upprätthållas. Ett annat sätt att skapa en pålitlig och hållbar anslutning mellan kontaktdonet och kretskortet är då ytmonteringstekniken (SMT). Med hjälp av lödpasta löds kontaktdonen fast på definierade anslutningsytor på kretskortet, de så kallade lödpunkterna.
Påverkande faktor: isoleringskroppens utformning
Geometrin hos isoleringskroppen i en kort-till-kort-kontakt bidrar dessutom till att skydda kontakterna mot skador under drift eller installation. Den bör utformas så att de känsliga kontakterna inuti kontakten ligger skyddade.
Genom införingsfasningar kan dessutom skador vid montering undvikas. De hjälper till att kompensera för en förskjutning av kretskorten i alla riktningar vid anslutning. Med hjälp av ett extra fästområde kan de båda kontaktdelarna anslutas utan skador även vid en förskjutning i mitten eller i vinkel.
Genom införingsfasningar kan dessutom skador vid montering undvikas. De hjälper till att kompensera för en förskjutning av kretskorten i alla riktningar vid anslutning. Med hjälp av ett extra fästområde kan de båda kontaktdelarna anslutas utan skador även vid en förskjutning i mitten eller i vinkel.
Påverkande faktor Toleransintervall
Toleransområdet för en kontaktdon spelar en avgörande roll för bedömningen av dess robusthet. Om kontaktdonet inte kan kompensera för givna toleranser leder mekaniska rörelser till slitage eller till och med skador på anslutningen.
I fält uppstår till exempel belastningar inte bara i x- och y-riktningen, utan även i z-riktningen. Här uppstår frågan om en kontaktdonets överlappningssäkerhet. Den beskriver överlappningsområdet mellan stift- och kontaktlist och möjliggör därmed inte bara olika kretskortsavstånd, utan – beroende på storleken på detta område – även toleransområden.
Läs i den kostnadsfria vitboken vilka ytterligare faktorer som påverkar toleransområdet och hur de kan kompenseras.
Beställ vitboken »
I fält uppstår till exempel belastningar inte bara i x- och y-riktningen, utan även i z-riktningen. Här uppstår frågan om en kontaktdonets överlappningssäkerhet. Den beskriver överlappningsområdet mellan stift- och kontaktlist och möjliggör därmed inte bara olika kretskortsavstånd, utan – beroende på storleken på detta område – även toleransområden.
Läs i den kostnadsfria vitboken vilka ytterligare faktorer som påverkar toleransområdet och hur de kan kompenseras.
Beställ vitboken »
Provningsförfarande
Det finns olika testmetoder för att grundligt testa kretskort-till-kretskort-kontakter med avseende på deras hållbarhetsegenskaper. Vid dessa undersöks variabler som spänningshållfasthet och övergångsresistans både före och efter ett belastningstest, och kontaktens skick inspekteras visuellt. På så sätt kan man till exempel kontrollera effekterna av 500 anslutningscykler på spänningshållfastheten eller i klimatprovet fastställa om flera timmar vid först -55 °C och därefter 125 °C påverkar kontaktdonets övergångsresistans negativt. Vid temperaturchocktestet måste kontakten klara den snabba växlingen mellan dessa extremtemperaturer 100 gånger i 30 minuter åt gången. Och även centrum- och vinkelförskjutningen vid anslutning, liksom toleransområdet i anslutet tillstånd, bör inte bara kontrolleras teoretiskt på CAD-modellen, utan testas utförligt i praktiken och belastningsförmågan bekräftas empiriskt. Det är lika viktigt att olika tester som är kritiska för kontaktytan även utförs i kombination för att simulera verkliga förhållanden. Således kan till exempel anslutningscykler och skadliga gastester utföras i kombination för att säkerställa att kontaktdonets prestanda med avseende på övergångsresistans och spänningshållfasthet inte har försämrats och att kontakterna inte har skadats.
Gratis webbinarium om robusthet hos kort-till-kort-kontakter
Behöver ni detaljerad kunskap om hur ni väljer rätt kopplingsteknik utifrån era behov?
Boka då ett kostnadsfritt webbinarium med oss.
Begär webbinarium »
Boka då ett kostnadsfritt webbinarium med oss.
Begär webbinarium »
Din design – ditt val
Beroende på applikationens krav gäller olika kriterier för robusthet som en kort-till-kort-kontakt måste uppfylla. Måste den till exempel kompensera för stora toleranser? Utsätts den för kraftiga stötar eller vibrationer? Används den under påverkan av stark värme eller kyla? Eller måste anslutningslösningen skyddas mot fukt, skadliga gaser eller smuts? Om en användare utgår från dessa frågor när han väljer anslutningslösning kan han vara säker på att hans kontaktdon är optimalt rustat för fältanvändning.
Har du några frågor?
Kontakta oss gärna!
Skicka en förfrågan via formuläret
+49 8861 2501 0
sales@ept.de
Kontakta oss gärna!
Skicka en förfrågan via formuläret
+49 8861 2501 0
sales@ept.de