Kuinka board-to-board-liitin-liittimet saavuttavat
kestävyytensä
Whitepaper: Miten board-to-board-liitin-liittimet saavuttavat kestävyytensä ja mitkä tekijät vaikuttavat liittimeen
Olipa kyseessä sitten ilmailu- ja avaruusteollisuilmailu- ja avaruusteollisuus, teollinen automaatio, kuljetusala tai terveydenhuolto: piirilevyjen välisten liittimien (board-to-board-liitin) on aina taattava luotettava signaalinsiirto, eivätkä ne saa missään olosuhteissa pettää. Samalla ne altistuvat ympäristöstään johtuville monille rasituksille: Mekaaniset vaikutukset, kuten iskut, tärinä ja värähtelyt, vaarantavat tiedonsiirron vakauden yhtä lailla kuin lämpö- ja kemialliset ympäristövaikutukset, jotka johtuvat äärimmäisistä lämpötiloista, voimakkaista lämpötilan vaihteluista, haitallisista kaasuista, kosteudesta ja liasta. Laadukkaiden piirilevyliittimien (liitin) valmistajat hyödyntävätkin kaikkia mahdollisia keinoja suojatakseen Board-to-Board-liittimensä näiltä rasituksilta.
Board-to-board-liittimien kestävyys pienikokoisuudesta huolimatta
Nykyaikaisessa sähkötekniikassa yksi trendi on ajankohtaisempi kuin koskaan: miniatyrisointi. Komponenttiryhmien ja niiden osien on oltava paitsi yhä suorituskykyisempiä, myös yhä pienempiä. Ne joutuvat kuitenkin usein kovaan käyttöön todellisissa olosuhteissa. Siksi komponentit ja liittimet (liitin) muuttuvat yhä hienorakenteisemmiksi samalla kuormituksella. Laadukas liitin kestää tätä rasitusta kuitenkin paitsi yhtä hyvin kuin vanhempi ja suurempi mallinsa, jopa paremmin. Syynä tähän ovat materiaalikoostumuksen sekä tuotesuunnittelun, esimerkiksi eristyselementin geometrian, jatkokehitykset.
Board-to-board-liittimen kestävyyteen vaikuttavat monenlaiset tekijät:
Board-to-board-liittimen kestävyyteen vaikuttavat monenlaiset tekijät:
- Pinta
- , kontaktisuunnittelu
- , kontaktijärjestelmä
- , liitäntätekniikka,
- eristyselementtien
- suunnittelu, toleranssialue
Vaikuttava tekijä: pinta
Yksi vaikuttava tekijä on kosketuspinta (kosketuspinta). Se määrää ratkaisevasti liittimen käyttöiän, jota mitataan yleensä liitäntäsykleillä (kytkentäkerta). Käytössä liitin (liitin) altistuu tietyille mikroliikkeille. Nämä aiheuttavat pinnan kulumista ja sen seurauksena hapettumista. Seurauksena on lisääntynyt siirtovastus (kosketusresistanssi) ja siten heikentynyt signaalinsiirron laatu.
Laadukas ja kestävä kosketinpinnoite on siksi ratkaiseva tekijä pintakulumisen kannalta.
Lue ilmaisesta whitepaperistamme, mitä kosketuspinta valinnassa on otettava huomioon.
Laadukas ja kestävä kosketinpinnoite on siksi ratkaiseva tekijä pintakulumisen kannalta.
Lue ilmaisesta whitepaperistamme, mitä kosketuspinta valinnassa on otettava huomioon.
Vaikuttava tekijä: kosketuspinnan muotoilu
Liittimen koskettimet valmistetaan meistausella tai kiertämällä. Meistonauhan alapuolelle muodostuu kuitenkin mikroskoopilla näkyvä epähomogeeninen, teräväreunainen pinta. Perinteiset järjestelmät muodostavat kosketuksen tälle meistonauhalle (leikkausreuna), mikä aiheuttaa lisääntynykosketusresistanssi ja siten suuremman siirtovastuksen.
Ilmainen white paper liittimien kestävyydestä
Ilmaisessa whitepaperissa kerrotaan esimerkiksi, kuinka oikean kontaktisuunnittelun valinnalla voidaan saavuttaa mahdollisimman pieni siirtovastus. Lisäksi selitämme erilaisten vaikuttavien tekijöiden avulla, miten Board-to-Board-liitin-liittimistä saadaan kestäviä ja mitä tarkalleen ottaen on otettava huomioon.
Pyydä whitepaper »
Pyydä whitepaper »
Vaikuttava tekijä: yhteysjärjestelmä
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.
Vaikuttava tekijä: liitäntätekniikka
Piirilevyille on olemassa erilaisia tapoja kiinnittää liittimiä (liitin).
Yksi niistä on jo mainittu puristustekniikka (press-fit-tekniikka). Sen tavoitteena on saavuttaa mahdollisimman suuri pitovoima liittimen ja piirilevyn välillä mahdollisimman pienellä puristusvoimalla (sisäänpuristusvoima). Pitovoimat määräävät mekaanisen liitoksen, jonka on puolestaan kestettävä iskuja ja tärinää.
press-fit-tekniikka-tekniikka ei kuitenkaan aina sovellu, esimerkiksi silloin, kun piirilevyjä on tarkoitus asentaa molemmin puolin tai kun vähimmäisetäisyyttä komponentteihin voiman suuntaan ei voida noudattaa. Toinen mahdollisuus luoda luotettava ja kestävä liitos liittimen (liitin) ja piirilevyn välille on tällöin pintaliitostekniikka (SMT). Tällöin liittimet juotetaan juotosalueen (juotospasta) avulla piirilevyn määritellyille juotospinnoille, juotosalueille.
Yksi niistä on jo mainittu puristustekniikka (press-fit-tekniikka). Sen tavoitteena on saavuttaa mahdollisimman suuri pitovoima liittimen ja piirilevyn välillä mahdollisimman pienellä puristusvoimalla (sisäänpuristusvoima). Pitovoimat määräävät mekaanisen liitoksen, jonka on puolestaan kestettävä iskuja ja tärinää.
press-fit-tekniikka-tekniikka ei kuitenkaan aina sovellu, esimerkiksi silloin, kun piirilevyjä on tarkoitus asentaa molemmin puolin tai kun vähimmäisetäisyyttä komponentteihin voiman suuntaan ei voida noudattaa. Toinen mahdollisuus luoda luotettava ja kestävä liitos liittimen (liitin) ja piirilevyn välille on tällöin pintaliitostekniikka (SMT). Tällöin liittimet juotetaan juotosalueen (juotospasta) avulla piirilevyn määritellyille juotospinnoille, juotosalueille.
Vaikuttava tekijä: eristyselementin rakenne
Board-to-board-liittimen eristysosan muotoilu auttaa lisäksi suojaamaan liittimiä vaurioilta käytön tai asennuksen aikana. Sen tulisi olla sellainen, että herkät liittimet ovat suojassa liittimen sisällä.
Lisäksi asennusviisteet auttavat välttämään vaurioita asennuksen aikana. Ne auttavat tasoittamaan piirilevyjen siirtymän mihin tahansa suuntaan liitettäessä. Lisäkiinnitysalueen avulla molemmat liittimen puoliskot voidaan liittää toisiinsa ilman vaurioita myös keskiviivan tai kulman siirtymän tapauksessa.
Lisäksi asennusviisteet auttavat välttämään vaurioita asennuksen aikana. Ne auttavat tasoittamaan piirilevyjen siirtymän mihin tahansa suuntaan liitettäessä. Lisäkiinnitysalueen avulla molemmat liittimen puoliskot voidaan liittää toisiinsa ilman vaurioita myös keskiviivan tai kulman siirtymän tapauksessa.
Vaikuttava tekijä Sallitut arvot
Liittimen toleranssialueella on ratkaiseva merkitys sen kestävyyden arvioinnissa. Jos liitin ei kykene kompensoimaan annettuja toleransseja, mekaaniset liikkeet johtavat liitoksen kulumiseen tai jopa vaurioitumiseen.
Käytössä rasitukset syntyvät esimerkiksi paitsi x- ja y-suunnassa myös z-suunnassa. Tässä yhteydessä nousee esiin kysymys liittimen ”tehollinen liitospituus” -ominaisuudesta. Se kuvaa terä- ja jousiliittimien (naarasliitin) päällekkäisyysaluetta ja mahdollistaa siten paitsi erilaiset levyjen välinenet etäisyydet myös – tämän alueen koosta riippuen – toleranssialueet.
Lue ilmaisesta whitepaperista, mitkä muut tekijät vaikuttavat toleranssialueeseen ja miten niitä voidaan kompensoida.
Pyydä whitepaper »
Käytössä rasitukset syntyvät esimerkiksi paitsi x- ja y-suunnassa myös z-suunnassa. Tässä yhteydessä nousee esiin kysymys liittimen ”tehollinen liitospituus” -ominaisuudesta. Se kuvaa terä- ja jousiliittimien (naarasliitin) päällekkäisyysaluetta ja mahdollistaa siten paitsi erilaiset levyjen välinenet etäisyydet myös – tämän alueen koosta riippuen – toleranssialueet.
Lue ilmaisesta whitepaperista, mitkä muut tekijät vaikuttavat toleranssialueeseen ja miten niitä voidaan kompensoida.
Pyydä whitepaper »
Testausmenetelmä
Board-to-Board-liittimien kestävyysominaisuuksien perusteelliseksi testaamiseksi on olemassa erilaisia testausmenetelmiä. Niissä tarkastellaan muuttujia, kuten jännitteenkestävyyttä (jännitekestoisuus) ja siirtovastusta (kosketusresistanssi), sekä ennen että jälkeen rasitustestin, ja kontaktien kunto tarkastetaan silmämääräisesti. Näin voidaan esimerkiksi tarkistaa 500 kytkentäkerta vaikutukset jännitekestoisuus tai selvittää ilmastotestissä, vaikuttavatko useat tunnit aluksi -55 °C:ssa ja sen jälkeen 125 °C:ssa negatiivisesti liittimen kosketusresistanssi vaikutukset. Lämpötilashokkitestissä liittimen on kestettävä nopea vaihtelu näiden äärilämpötilojen välillä 100 kertaa, kukin 30 minuutin ajan. Myös liittämisen yhteydessä esiintyvä keskiö- ja kulmalinjausvirhe, samoin kuin liitetyssä tilassa vallitseva toleranssialue, tulisi tarkistaa paitsi teoreettisesti CAD-mallin avulla myös testata perusteellisesti käytännössä ja niiden kestävyys vahvistaa empiirisesti. Yhtä tärkeää on, että eri testit, jotka ovat kriittisiä kosketuspinnan (kosketuspinta) kannalta, suoritetaan myös yhdistelmänä todellisten olosuhteiden simuloimiseksi. Näin ollen esimerkiksi liittimen syklitestit (kytkentäkerta-) ja sekakaasukorroosiotestit voitaisiin suorittaa yhdessä sen varmistamiseksi, että liittimen suorituskyky ei ole heikentynyt siirtovastuksen (kosketusresistanssi) ja jännitteenkestävyyden (jännitekestoisuus) suhteen ja että koskettimet eivät ole vaurioituneet.
Ilmainen verkkoseminaari piirilevyjen välisten liittimien kestävyydestä
Tarvitsetteko yksityiskohtaista tietoa sopivan liitäntätekniikan valitsemiseksi vaatimustenne perusteella?
Varatkaa sitten ilmainen webinaariaika kanssamme.
Pyydä webinaaria »
Varatkaa sitten ilmainen webinaariaika kanssamme.
Pyydä webinaaria »
Sinun suunnittelusi – sinun valintasi
Sovelluksen vaatimuksista riippuen board-to-board-liittimelle asetetaan erilaisia kestävyyskriteerejä. Täytyykö sen esimerkiksi kompensoida suuria toleransseja? Altistuuko se suurille iskuille tai tärinälle? Käytetäänkö sitä voimakkaan lämmön tai kylmyyden vaikutuksessa? Vai täytyykö liitäntäratkaisua suojata kosteudelta, haitallisilta kaasuilta tai lialta? Jos käyttäjä ottaa nämä kysymykset huomioon liitäntäratkaisua valitessaan, hän voi olla varma, että hänen liitinratkaisunsa (liitin) on erinomaisesti varustettu kenttäkäyttöön.
