Miten piirilevyjen väliset liittimet
saavuttavat kestävyytensä
Valkoinen kirja: Miten piirilevyjen väliset liittimet saavuttavat kestävyyden ja mitkä tekijät vaikuttavat liittimeen
Olipa kyseessä ilmailu ja avaruusteollisuus, teollisuuden automaatio, kuljetusala tai terveydenhuolto: piirilevyjen välisten liittimien on aina taattava luotettava signaalinsiirto, eivätkä ne saa missään olosuhteissa pettää. Samalla ne ovat alttiina monille ympäristön aiheuttamille rasituksille: Mekaaniset vaikutukset, kuten iskut, tärinä ja värähtelyt, vaarantavat tiedonsiirron vakauden, samoin kuin äärimmäiset lämpötilat, voimakkaat lämpötilanvaihtelut, haitalliset kaasut, kosteus ja lika aiheuttavat lämpö- ja kemialliset ympäristövaikutukset. Laadukkaiden piirilevyliittimien valmistajat käyttävätkin kaikkia mahdollisia keinoja suojatakseen Board-to-Board-liittimiään näiltä rasituksilta.
Board-to-board-liittimien kestävyys pienikokoisuudesta huolimatta
Nykyaikaisessa sähkötekniikassa yksi suuntaus on voimakkaampi kuin koskaan: miniatyrisointi. Laitteistojen ja niiden komponenttien on oltava paitsi yhä tehokkaampia, myös yhä pienempiä. Ne joutuvat kuitenkin usein kovaan käyttöön todellisissa olosuhteissa. Siksi komponentit, kuten liittimet, muuttuvat yhä hienorakenteisemmiksi samalla kuormituksella. Laadukas liitin kestää tätä rasitusta kuitenkin yhtä hyvin kuin vanhempi ja suurempi veljensä, jopa paremmin. Syynä tähän ovat materiaalikoostumuksen ja tuotesuunnittelun, esimerkiksi eristyselementin geometrian, jatkokehitys.
Erilaiset tekijät vaikuttavat board-to-board-liittimen kestävyyteen:
Erilaiset tekijät vaikuttavat board-to-board-liittimen kestävyyteen:
- Pinta
- Kosketinsuunnittelu
- Kosketinjärjestelmä
- Liitäntätekniikka
- Eristyselementtien suunnittelu
- Toleranssialue
Vaikuttava tekijä: pinta
Yksi vaikuttava tekijä on kosketuspinta. Se määrää ratkaisevasti liittimen käyttöiän, jota mitataan yleensä kytkentäsyklejä käyttäen. Käytössä kenttäolosuhteissa liitin altistuu tietyille mikroliikkeille. Nämä aiheuttavat pinnan kulumista ja sen seurauksena hapettumista. Seurauksena on lisääntynyt siirtovastus ja siten heikentynyt signaalinsiirron laatu. Laadukas ja
kestävä kontaktipinnoite on siksi ratkaiseva tekijä pintakulumisen kannalta.
Lue ilmaisesta whitepaperistamme, mitä kontaktipinnan valinnassa on otettava huomioon.
kestävä kontaktipinnoite on siksi ratkaiseva tekijä pintakulumisen kannalta.
Lue ilmaisesta whitepaperistamme, mitä kontaktipinnan valinnassa on otettava huomioon.
Vaikuttava tekijä: kosketuspinnan muotoilu
Piirilevyn liittimen koskettimet valmistetaan leikkaamalla tai kiertämällä. Leikkaamisessa syntyy kuitenkin leikattavan nauhan alapuolelle mikroskoopilla näkyvä epähomogeeninen, teräväreunainen pinta. Perinteisissä järjestelmissä kosketus tapahtuu tällä leikkausreunalla, mikä lisää pinnan kulumista ja nostaa siten siirtovastusta.
Ilmainen white paper liittimien kestävyydestä
Ilmaisessa whitepaperissa kerrotaan esimerkiksi, kuinka oikean kontaktisuunnittelun avulla voidaan minimoida siirtovastus. Lisäksi selitämme erilaisten vaikuttavien tekijöiden avulla, miten piirilevyjen väliset liittimet saavuttavat kestävyytensä ja mitä seikkoja on tarkasti otettava huomioon.
Tilaa whitepaper »
Tilaa whitepaper »
Vaikuttava tekijä: yhteysjärjestelmä
Perinteisissä kaksiosaisissa liittimissä on terä- ja jousikontakti. Voimakkaan iskun vaikutuksesta teräkosketinrivi voi kuitenkin irrota jousikosketinrivistä. Jotta tällaista kosketuksen katkeamista ei tapahtuisi, voidaan varmistaa redundanssi ja siten kosketuksen luotettavuus kaksipuolisen jousikosketinrivin avulla, sillä toisen jousen ansiosta signaalinsiirto on aina taattu vähintään yhden kosketuspisteen kautta.
Vieläkin kestävämpiä ovat sen sijaan liittimet, joissa on niin sanottu ”sukupuolineutraali” kosketinjärjestelmä. Niiden erityispiirre on liittimen puolien identtinen kosketinmuoto.
Vieläkin kestävämpiä ovat sen sijaan liittimet, joissa on niin sanottu ”sukupuolineutraali” kosketinjärjestelmä. Niiden erityispiirre on liittimen puolien identtinen kosketinmuoto.
Liitäntätekniikka vaikuttava tekijä
Liittimien kiinnittämiseen piirilevyille on useita eri tapoja.
Yksi niistä on edellä mainittu puristustekniikka. Sen tavoitteena on saavuttaa mahdollisimman suuri kiinnitysvahvuus liittimen ja piirilevyn välillä mahdollisimman pienellä puristusvoimalla. Pidätysvoimat ratkaisevat mekaanisen liitoksen kestävyyden, jonka on puolestaan kestettävä iskuja ja tärinää.
Painotekniikka ei kuitenkaan aina ole sopiva ratkaisu, 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 ja piirilevyn välille on pintaliitostekniikka (SMT). Siinä liittimet juotetaan juotospastan avulla piirilevyn määritellyille liitäntäalueille, juotospisteille.
Yksi niistä on edellä mainittu puristustekniikka. Sen tavoitteena on saavuttaa mahdollisimman suuri kiinnitysvahvuus liittimen ja piirilevyn välillä mahdollisimman pienellä puristusvoimalla. Pidätysvoimat ratkaisevat mekaanisen liitoksen kestävyyden, jonka on puolestaan kestettävä iskuja ja tärinää.
Painotekniikka ei kuitenkaan aina ole sopiva ratkaisu, 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 ja piirilevyn välille on pintaliitostekniikka (SMT). Siinä liittimet juotetaan juotospastan avulla piirilevyn määritellyille liitäntäalueille, juotospisteille.
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 aiheuttavat kulumista tai jopa liitoksen vaurioitumisen.
Käytössä rasitukset kohdistuvat esimerkiksi paitsi x- ja y-suuntaan myös z-suuntaan. Tässä yhteydessä nousee esiin kysymys liittimen ylikytkentävarmuudesta. Se kuvaa terä- ja jousiliittimien päällekkäisyysaluetta ja mahdollistaa siten paitsi erilaiset piirilevyjen väliset etäisyydet myös – tämän alueen koosta riippuen – toleranssialueet.
Lue ilmaisesta whitepaperista, mitkä muut tekijät vaikuttavat toleranssialueeseen ja miten ne voidaan kompensoida.
Pyydä whitepaper »
Käytössä rasitukset kohdistuvat esimerkiksi paitsi x- ja y-suuntaan myös z-suuntaan. Tässä yhteydessä nousee esiin kysymys liittimen ylikytkentävarmuudesta. Se kuvaa terä- ja jousiliittimien päällekkäisyysaluetta ja mahdollistaa siten paitsi erilaiset piirilevyjen väliset etäisyydet myös – tämän alueen koosta riippuen – toleranssialueet.
Lue ilmaisesta whitepaperista, mitkä muut tekijät vaikuttavat toleranssialueeseen ja miten ne voidaan kompensoida.
Pyydä whitepaper »
Testausmenetelmä
Board-to-board-liittimien kestävyysominaisuuksien perusteelliseksi testaamiseksi on olemassa erilaisia testausmenetelmiä. Niissä tarkastellaan muuttujia, kuten jännitteenkestävyyttä ja kosketusvastusta, ennen rasitustestiä ja sen jälkeen, ja kontaktien kunto tarkastetaan silmämääräisesti. Näin voidaan esimerkiksi tarkistaa 500 liitäntäjakson vaikutukset jännitteenkestävyyteen tai ilmasto-testissä selvittää, vaikuttavatko useat tunnit ensin -55 °C:ssa ja sen jälkeen 125 °C:ssa negatiivisesti liittimen siirtovastukseen. Lämpötilashokkitestissä liittimen on kestettävä nopea vaihtelu näiden äärilämpötilojen välillä 100 kertaa 30 minuutin ajan. Myös liittämisen yhteydessä esiintyvä keskipisteen ja kulman siirtymä sekä liitetyssä tilassa vallitseva toleranssialue tulisi tarkistaa paitsi teoriassa CAD-mallin avulla, myös testata kattavasti käytännössä ja vahvistaa kestävyys empiirisesti. Yhtä tärkeää on, että erilaisia kontaktipinnalle kriittisiä testejä suoritetaan myös yhdistelmänä todellisten olosuhteiden simuloimiseksi. Esimerkiksi liitäntäsyklit ja haitallisten kaasujen testit voitaisiin suorittaa yhdessä sen varmistamiseksi, että liittimen suorituskyky siirtovastuksen ja jänniteluokituksen suhteen ei ole heikentynyt ja että kontaktit eivät ole vaurioituneet.
Ilmainen verkkoseminaari piirilevyjen välisten liittimien kestävyydestä
Tarvitsetteko yksityiskohtaista tietoa sopivan liitostekniikan valitsemisesta vaatimustenne perusteella?
Siinä tapauksessa sopikaa kanssamme ilmainen webinaariaika.
Pyydä webinaaria »
Siinä tapauksessa sopikaa kanssamme ilmainen webinaariaika.
Pyydä webinaaria »
Sinun suunnittelusi – sinun valintasi
Sovelluksen vaatimuksista riippuen on olemassa erilaisia kestävyyskriteerejä, jotka piirilevyjen välisen liittimen on täytettävä. Täytyykö sen esimerkiksi kompensoida suuria toleransseja? Onko se alttiina voimakkaille iskuille tai tärinälle? Käytetäänkö sitä voimakkaan lämmön tai kylmän vaikutuksen alaisena? Vai onko liitäntäratkaisun oltava suojattu kosteudelta, haitallisilta kaasuilta tai lialta? Jos käyttäjä ottaa nämä kysymykset huomioon liitäntäratkaisua valitessaan, hän voi olla varma, että liitin on parhaalla mahdollisella tavalla varustettu kenttäkäyttöön.
Onko kysyttävää?
Ota meihin yhteyttä!
Lähetä kysely lomakkeella
+49 8861 2501 0
sales@ept.de
Ota meihin yhteyttä!
Lähetä kysely lomakkeella
+49 8861 2501 0
sales@ept.de