Whitepaper Rugged Bildwechsel 2021
Whitepaper

Fehér könyv: A csatlakozók megbízhatósága

Legyen szó repüléstechnikáról, űrhajózásról, ipari automatizálásról, közlekedésről vagy egészségügyről: a csatlakozóknak mindig megbízható jelátvitelt kell biztosítaniuk, és semmilyen körülmények között nem szabad meghibásodniuk. Ugyanakkor a környezetükből adódó számos terhelésnek vannak kitéve: A mechanikai hatások, mint például az ütések, a rezgések és a rázkódások, ugyanúgy veszélyeztetik az adatátvitel stabilitását, mint a hő- és kémiai környezeti hatások, például a szélsőséges hőmérsékletek, az erős hőmérséklet-ingadozások, a káros gázok, a nedvesség és a szennyeződések. A kiváló minőségű csatlakozók gyártói ezért minden lehetséges eszközt bevetnek, hogy csatlakozóikat felkészítsék ezekre a terhelésekre. 

Robusztusság a miniatürizálás ellenére

Groessenvergleich
1. ábra: A hasznos jel zavarai árnyékolt (bal oldalon) és árnyékolatlan (jobb oldalon) csatlakozónál.
A modern villamostechnika minden eddiginél jobban ki van téve egy tendenciának: a miniatürizációnak. Az alkatrészcsoportoknak és komponenseiknek nemcsak egyre nagyobb teljesítményre kell szert tenniük, hanem egyre kisebb méretűnek is kell lenniük. Ugyanakkor gyakran zord valós körülmények között kerülnek alkalmazásra. Az alkatrészek, így a csatlakozók is, ezért azonos terhelés mellett egyre finomabb kialakításúak lesznek. Egy kiváló minőségű csatlakozó azonban nem csak ugyanolyan jól, hanem még jobban is ellenáll ennek a terhelésnek, mint régebbi és nagyobb testvére. Ennek oka az anyagösszetétel és a terméktervezés terén elért fejlődés, például a szigetelőtest geometriájában (1. ábra).

A felület mint befolyásoló tényező

Abrieb Oberflaeche
2. ábra: Az érintkezési felület kopása és korróziója
 Számos tényező befolyásolja a csatlakozó megbízhatóságát. Ezek egyike az érintkezőfelület. Ez döntő mértékben meghatározza a csatlakozó élettartamát, amelyet általában csatlakoztatási ciklusokban mérnek. A terepi használat során a csatlakozó bizonyos mikromozgásoknak van kitéve. Ezek felületi kopáshoz, és ennek következtében oxidképződéshez vezetnek (2. ábra).

Ennek következtében megnő az átmeneti ellenállás, ami rontja a jelátvitel minőségét. Ezért fontos, hogy egy kiváló minőségű és tartós érintkezőbevonat segítségével a csatlakoztatás során és az üzemeltetés közben a felületi kopást a lehető legkisebb mértékre csökkentsük. Ehhez mind a kés-, mind a rugós érintkezőnek megfelelően sima felülettel kell rendelkeznie. Az emelkedő árak ellenére az aranyt korrózióállósága és kiváló vezetőképessége miatt még ma is szívesen használják felületi bevonatokhoz. Mivel a tiszta arany puha, 0,2–0,3 százalékos kobalt- vagy nikkel-tartalommal ötvözik, így nyerik a keményaranyat. Aki azonban árstabilabb alternatívát keres ehhez a bevonati felépítéshez, az például egy nikkel-foszfor ötvözetet aranybevonattal is választhat. Meghatározott arányban kombinálva ez a két anyag az arany pozitív tulajdonságait is magában hordozza: magas korrózióállóságot, kiemelkedő kopásállóságot és kiváló vezetőképességet. Az érintkezőanyag és a felületi bevonat közötti diffúzió megakadályozására gyakran alkalmaznak úgynevezett nikkel gátréteget. Ez a gát segít elkerülni a korróziót.

A kapcsolattervezés hatása

ept f g w 150x
3. ábra: Az One27 rugós tulipánja a sajtolás-hajlítás után
A csatlakozó érintkezőit sajtolással vagy esztergálással állítják elő. A sajtolás során azonban a sajtolt szalag alsó felületén mikroszkóp alatt látható, egyenetlen, éles szélű felület keletkezik. A hagyományos rendszerek ezen a sajtolt élen érintkeznek, ami fokozott felületi kopással és ezáltal nagyobb átmeneti ellenállással jár. Ez elkerülhető, ha az úgynevezett sajtoló-hajlítási eljárás során a rugós csatlakozót 90 fokkal meghajlítják, így az sima, hengerelt felületével érintkezik a késes érintkezővel (3. ábra).
 
De nem csak a rugós sáv kialakítása, hanem a késsávé is döntő fontosságú a csatlakozó hosszú élettartama szempontjából. Ugyanis az utóbbiakat is pontosan kell kivágni és továbbfeldolgozni, hogy elkerülhetőek legyenek a hibás, éles geometriák.

Befolyásoló tényező: érintkezőrendszer

Doppelseitiger Federkontakt
4. ábra: Vázlatos ábra: az One27 kétoldalas rugós érintkezője ütés nélkül (balra) és ütés hatására (jobbra)
A klasszikus kétrészes csatlakozók egy pengés és egy rugós érintkezővel rendelkeznek. Erős ütés hatására azonban a késes sáv leválhat a rugós sávról. Annak érdekében, hogy ne kerüljön sor ilyen érintkezési megszakításra, egy kétoldalas rugós sáv segítségével biztosítható a redundancia és ezáltal az érintkezésbiztonság, mivel a második rugó révén a jelátvitel minden esetben legalább egy érintkezési ponton keresztül biztosított (4. ábra).
Schnitt Doppelkontakt
2. ábra: Az ept Colibri csatlakozók optimalizálása 10+ Gbit/s-ről 16+ Gbit/s-re
Ennél is robusztusabbak viszont az úgynevezett „nem-semleges” érintkezőrendszerrel rendelkező csatlakozók. Ezek különlegessége abban rejlik, hogy a csatlakozó két fele, a dugasz és az aljzat azonos érintkezőgeometriával rendelkezik. Mindkettőn található tehát egy-egy rugó és egy érintkező. Így minden érintkezőcsapot két rugó érint, a dugasz és az aljzat egymásba fonódik, és nem tudnak egymástól elválni. Míg egy kétoldalas rugós sáv mechanikai terhelés mellett mindig legalább egy érintkezési pontot biztosít, a nemek közötti egyenlőséget biztosító érintkezőrendszerek összefonódó geometriája garantálja, hogy a jelátvitel mindig két érintkezési ponton keresztül történjen. Ez a magas redundancia így maximális érintkezési biztonságot tesz lehetővé (5. ábra).
Schliffbild Verguss
6. ábra: Kétrészes csatlakozó és egyrészes flexilinkb-t-b metszeti képe az öntés után
A robusztusság tekintetében a nemek közötti egyenlőséget biztosító érintkezőrendszert csak az egyrészes csatlakozók múlják felül. Ezek teljesen elhagyják a klasszikus, két részből álló érintkezőelvet, amely kés- és rugós sávból áll. A sérülékeny érintkezési terület eltávolításával az egyrészes csatlakozók nemcsak a legnagyobb ellenállást nyújtják az ütésekkel, rezgésekkel, nedvességgel, porral és a környezeti hatásokkal szemben, hanem öntéshez és más alkatrészvédelmi eljárásokhoz is alkalmasak. A préselési technológiával kombinálva ezek jelentik a két nyomtatott áramköri lap legbiztonságosabb mechanikai és elektromos összeköttetését (6. ábra). 


A csatlakozási technika hatása

Bild Einpressen 4c
7. ábra: A bepréselési folyamat
A csatlakozók nyomtatott áramköri lapokra történő rögzítésére többféle módszer létezik. Az egyik ezek közül a már említett préselési technika. Célja, hogy a lehető legkisebb préselési erő mellett a lehető legnagyobb rögzítőerőt érje el a csatlakozó és a nyomtatott áramköri lap között. A tartási erők határozzák meg a mechanikai kapcsolatot, amelynek ellenállnia kell az ütéseknek és a rezgéseknek. Ez a csatlakozási technika milliárdszorosan bevált eljárás, amelynek során egy préscsapot nyomnak be a nyomtatott áramköri lap átmenő furatába (7. ábra). 
schnitt tcom press 02
8. ábra: Az ept saját Tcom press® préselési zónájának mikroszkópos felvétele
  A besajtolócsap átmérője nagyobb, mint a nyomtatott áramköri lap furatának átmérője. A csatlakozócsap a besajtolási zónában rugalmas, így a besajtolás során fellépő fizikai erők nem deformálják a nyomtatott áramköri lapot. A deformáció ezért a bepréselési zónára korlátozódik (8. ábra). A kontaktcsap és a fémbevonatú nyomtatott áramköri lap lyuk között hideghegesztés jön létre: egy gázszivárgásmentes, korrózióálló, alacsony ellenállású és jó elektromos vezetőképességű mechanikus kapcsolat, amely öntéshez is alkalmas. Ezenkívül a DIN EN 60352-5 szabványban is szerepel, és nagyon nagy mechanikai és hőterhelés mellett is – például rezgés, hajlítás és erős hőmérséklet-ingadozások esetén – biztos érintkezést biztosít, sőt akár 200 g-os ütésnek is ellenáll.
 
Kiváló robusztussága és az automatizáltan forrasztott csatlakozókhoz képest tízszer jobb meghibásodási aránya (FIT-arány) miatt a préselési technológiát szívesen alkalmazzák olyan magas biztonsági követelményeket támasztó alkalmazásokban, ahol a jelátvitel semmilyen körülmények között nem szakadhat meg, például légzsákrendszerekben vagy ABS- és ESP-modulokban.
Meniskusbildung
9. ábra: Egyenletes meniszkusz kialakulása a One27 forrasztóaljzatának körül
A préselési technika azonban nem mindig alkalmas, például ha a nyomtatott áramköri lapokat mindkét oldalukon kell szerelni, vagy ha az alkatrészekhez az erőhatás irányában nem lehet betartani a minimális távolságot. A csatlakozó és a nyomtatott áramköri lap közötti megbízható és tartós kapcsolat létrehozásának egy másik lehetősége a felületre szerelési technológia (SMT). Ennél a csatlakozókat forrasztópasztával forrasztják a nyomtatott áramköri lap meghatározott csatlakozófelületeire, az úgynevezett forrasztópárnákra. Csak egy úgynevezett reflow kemencében olvad meg a forrasztóanyag, majd keményedik meg. Az SMT segítségével stabil csatlakozások valósíthatók meg a csatlakozó és a nyomtatott áramköri lap között. Ehhez azonban néhány kritériumnak meg kell felelni: Először is, a szabványnak megfelelő IPC-A-610 forrasztási pont érdekében be kell tartani a forrasztótalp, a forrasztópárna és a forrasztópaszta megfelelő arányát. Csak így jön létre olyan kiváló minőségű csatlakozás, amely IPC 3. osztályú csatlakozást tesz lehetővé, vagyis alkalmas nagy teljesítményű elektronikai alkalmazásokhoz. Ebben az osztályban a jelátvitel megszakadását minden esetben ki kell zárni. Az optimális forrasztási kapcsolatot az egyenletes meniszkusz kialakulásáról lehet felismerni. Az érintkezőt körbe kell ölelnie a forrasztási meniszkusznak, hogy a nyomtatott áramköri lapon a legjobb tartási erő érhető el. (9. ábra). 
Az érintkezőtalpak koplanaritása elengedhetetlen feltétele a kiváló csatlakozásnak. Ha mindezek a feltételek teljesülnek, az SMT-csatlakozók bizonyítottan akár 400 N-os mechanikai terhelést is kibírnak.

Befolyásoló tényező: a szigetelőtest kialakítása

ept Mitten Winkel Versatz
10. ábra: A Zero8 csatlakozó ±0,7 mm-es középső eltolást és 4°-os szögeltolást tesz lehetővé
 A csatlakozó szigetelőtestének geometriája emellett segít megvédeni az érintkezőket a működés vagy a beszerelés során bekövetkező sérülésektől. Úgy kell kialakítani, hogy a csatlakozó belsejében lévő sérülékeny érintkezők védett helyen legyenek. A bevezető

 ferde felületek segítségével elkerülhetők a szerelés során bekövetkező sérülések. Ezek segítenek kiegyenlíteni a nyomtatott áramköri lapok bármely irányú eltolódását a csatlakoztatás során. Egy kiegészítő rögzítőfelület segítségével a két csatlakozó fél akkor is sérülés nélkül illeszthető össze, ha középen vagy szögben eltolódnak (10. ábra).

ept Boardlock
11. ábra: A One27 Boardlock rendszere
Egyes csatlakozók emellett Boardlockokkal is rendelkeznek. Ezek olyan fémkapcsok, amelyek a szigetelőtesthez vannak rögzítve, és a nyomtatott áramköri lapra is be vannak forrasztva (11. ábra). Így további stabilitást biztosítanak – még kedvezőtlen körülmények között is, például rezgés és ütések esetén.

Befolyásoló tényező Tűréshatár

Toleranzausgleich im Betrieb
12. ábra: A Zero8 minden irányban történő tűréskiegyenlítése
A csatlakozó tűréshatára döntő szerepet játszik annak robusztusságának értékelésében. Ha a csatlakozó nem képes kiegyenlíteni a megadott tűréseket, a mechanikai mozgások kopáshoz, sőt a csatlakozás károsodásához vezethetnek. A beszerelés során a bevezető ferde felületek segítenek abban, hogy a kés- és rugós sávok sérülésmentesen illeszkedjenek egymáshoz. De csatlakoztatott állapotban is ki kell egyenlíteni a mikromozgásokat. Ez az érintkező- és szigetelőtestek geometriájának köszönhetően lehetséges. Ha egy csatlakozó rendelkezik úszó funkcióval, akkor működés közben is képes akár ±0,4 mm-es eltérést kiegyenlíteni. Ez a funkció egyre nagyobb jelentőségre tesz szert, mivel döntő szerepet játszik a nyomtatott áramköri lapok több csatlakozóval történő felszerelése során. A terepen azonban a terhelések nem csak x- és y-irányban, hanem z-irányban is jelentkeznek (12. ábra).

UEberstecksicherheit
13. ábra: 1,5 mm-es átfedési tartomány és 0,9 mm-es kiegészítő érintkezési biztonság a One27 esetében
Itt felmerül a csatlakozó átfedési biztonságának kérdése. Ez a kés- és rugós sáv átfedési területét írja le, és így nemcsak különböző nyomtatott áramköri lapok közötti távolságokat tesz lehetővé, hanem – e terület méretétől függően – tűréshatárokat is (13. ábra).

A maximális tűréskiegyenlítés viszont kábelcsatlakozással érhető el. Itt a kábel hossza határozza meg a csatlakozó tűréshatárát.

Vizsgálati eljárás

Zero8 nach Kombi Pruefung
14. ábra: A Zero8 aljzat sértetlen érintkezői a csatlakoztatási ciklusok és káros gázok tesztjének sikeres teljesítése után
 A csatlakozók tartóssági tulajdonságainak alapos vizsgálatára különféle tesztelési eljárások állnak rendelkezésre. Ezek során olyan változókat vizsgálnak, mint a feszültségállóság és az átmeneti ellenállás a terhelési teszt előtt és után, valamint vizuálisan ellenőrzik az érintkezők állapotát. Így például ellenőrizhető, hogy 500 csatlakoztatási ciklus milyen hatással van a feszültségállóságra, vagy a klimatikus teszt során megállapítható, hogy több órás, először -55 °C-os, majd 125 °C-os hőmérsékleti kitettség negatívan hat-e a csatlakozó átmeneti ellenállására. A hőmérséklet-sokk teszt során a csatlakozónak 100 alkalommal, egyenként 30 percig kell kibírnia a gyors váltást ezek között a szélsőséges hőmérsékletek között. A csatlakoztatás során fellépő középső és szögeltérés, valamint a csatlakoztatott állapotban fennálló tűréshatár nem csupán elméletileg, a CAD-modellen kell ellenőrizni, hanem a gyakorlatban is alaposan tesztelni kell, és a terhelhetőséget empirikusan is meg kell erősíteni. Ugyanilyen fontos, hogy a kontaktfelület szempontjából kritikus különböző vizsgálatokat kombináltan is elvégezzék a valós körülmények szimulálása érdekében. Így például a csatlakoztatási ciklusok és a káros gázok vizsgálata kombináltan is elvégezhető, hogy biztosítható legyen: a csatlakozó teljesítménye az átmeneti ellenállás és a feszültségállóság tekintetében nem romlott, és a kontaktok nem sérültek meg (14. ábra). 

Az Ön terve – az Ön döntése

Bewerbungsprozess Icons 2000x1457px Gluehbirne FREI
Az alkalmazás követelményeitől függően különböző tartóssági kritériumoknak kell megfelelnie a csatlakozónak. Például ki kell-e egyenlítenie nagy tűréshatárokat? Erős ütéseknek vagy rezgéseknek van-e kitéve? Erős hő- vagy hideghatásnak kitett környezetben kerül-e felhasználásra? Vagy a csatlakozási megoldást meg kell-e védeni a nedvességtől, a káros gázoktól vagy a szennyeződésektől? Ha a felhasználó ezeket a kérdéseket veszi figyelembe a csatlakozási megoldás kiválasztásakor, biztos lehet benne, hogy csatlakozója a legjobban fel van szerelve a terepi használatra. 

Üzenete elküldésre került.

Köszönjük érdeklődését – kérését a lehető leghamarabb feldolgozzuk.

Kapcsolatfelvételi űrlap

A *-gal jelölt mezők kitöltése kötelező.

Személyes adatok

Visszahívás

Üzenete

Érdekel

Tájékoztató anyagok

Adatvédelem

Adatvédelmi nyilatkozatunkat itt olvashatja el.

Köszönjük!

Hamarosan felvesszük Önnel a kapcsolatot, hogy megbeszéljük az igényeit. Elkészítjük és elküldjük Önnek a nagy sebességű jellemzőkről szóló részletes jelentést, valamint az Ön saját tervének szimulációjához szükséges S-paramétereket.

HighSpeed jellemzők + S-paraméterek igénylése a saját terv szimulációjához

A *-gal jelölt mezők kitöltése kötelező.
Adatvédelmi nyilatkozatunkat itt olvashatja el.

Köszönjük érdeklődését

Itt töltheti le a fehér könyvet:

Fehér könyv letöltése

Mielőtt letölthetné a fehér könyvet, kérjük, töltse ki az alábbi mezőket. Köszönjük.

A *-gal jelölt mezők kitöltése kötelező.

Személyes adatok

Szeretne további információkat küldeni nekünk?

Érdekel

Adatvédelem

Adatvédelmi nyilatkozatunkat itt olvashatja el.

Köszönjük, hogy megkeresett minket

Megvizsgáljuk az Ön igényeit, és a lehető leghamarabb visszajelzünk Önnek.

Kérjen ajánlatot a csatlakozók egyedi kialakítására

A *-gal jelölt mezők kitöltése kötelező, kérjük, töltse ki őket.

Kapcsolattartó

Az Ön kérés

Rossz fájlformátum! Kérjük, válasszon PDF vagy JPG fájlt.
Adatvédelmi nyilatkozatunkat itt olvashatja el.

Köszönjük, hogy megkeresett minket

Megvizsgáljuk az Ön igényeit, és a lehető leghamarabb visszajelzünk Önnek.

A szükséges csatlakozóval kapcsolatos követelményei

A *-gal jelölt mezők kitöltése kötelező, kérjük, töltse ki őket.

Kapcsolattartó

Az Ön kérés

Rossz fájlformátum! Kérjük, válasszon PDF vagy JPG fájlt.
Adatvédelmi nyilatkozatunkat itt olvashatja el.