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Superfici di contatto con meno oro

Superfici di contatto nei connettori: prestazioni elevate anche con meno oro

I processi di galvanizzazione all'avanguardia aumentano la redditività dei connettori per circuiti stampati

Laddove sia necessario garantire a lungo termine l'affidabilità assoluta di un connettore anche in condizioni operative e ambientali difficili, le superfici di contatto placcate in oro rimangono la scelta privilegiata per i connettori. In molti casi, tuttavia, i requisiti prestazionali possono essere soddisfatti anche con un sistema di rivestimento che richiede una minore quantità di oro.
La progettazione dei connettori per circuiti stampati si basa solitamente sul miglior compromesso possibile tra requisiti tecnici ed economici. Dal punto di vista tecnico, occorre considerare fattori quali la resistenza meccanica del collegamento, le condizioni ambientali specifiche durante il funzionamento e le prestazioni di trasmissione richieste. Dal punto di vista economico, è necessario definire il livello di qualità del prodotto in relazione allo scopo e alla durata dell'applicazione.

L’oro è spesso la prima scelta come superficie di contatto per i connettori

Soprattutto nel caso di prodotti di alta qualità e tecnicamente sofisticati, la richiesta da parte del cliente di superfici di contatto placcate in oro per il connettore è spesso un dato di fatto. In effetti, l’oro è l’unico materiale che riunisce in modo ottimale tutte le proprietà che determinano la qualità di un connettore: l’oro è resistente alla corrosione e resiste anche alle condizioni ambientali più estreme, mostra un’usura del materiale minima anche dopo un gran numero di cicli di accoppiamento e garantisce una trasmissione ottimale di corrente e tensione anche a temperature fino a 150 gradi Celsius. Come alternativa più economica, tradizionalmente e a seconda del caso d’uso, si propone un rivestimento in argento, che in termini di conduttività elettrica offre prestazioni addirittura superiori a quelle dell’oro. Tuttavia, la forza di contatto normale (forza normale di contatto), in questo caso notevolmente più elevata, può comportare, nella progettazione del connettore, limitazioni indesiderate a seconda del caso specifico.

L'uso mirato dell'oro consente di ridurre i costi nei connettori a innesto

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Fig. 1: Rivestimento puntuale in un sistema a doppio contatto
Chi non vuole rinunciare all’oro può almeno limitarne l’uso al minimo: ad esempio, rivestendo i contatti delle strisce a lama e del connettore femmina solo in punti specifici e direttamente nel punto di effettivo passaggio di corrente e tensione.

Nel sistema di contatto a doppia faccia Scale-X del connettore Zero8 vengono utilizzate a questo scopo due maschere spot, poiché le superfici funzionali sono disposte su entrambi i lati.

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Rivestimenti alternativi per connettore ad alta funzionalità

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Fig. 2: superfici di contatto utilizzate da ept
Lega di palladio-nichel con «flash d'oro»

Tra gli esempi tipici di alternativa all’oro figura il rivestimento delle superfici di contatto con una combinazione dell’80% di palladio e del 20% di nichel, con un sottile strato d’oro come superficie di contatto. Questo strato è denominato «flash d'oro». Rispetto all’oro, questa struttura stratificata offre una resistenza alla corrosione comparabile. Il «flash d'oro» è necessario affinché i connettore compatibili possano essere collegati tra loro senza limitazioni. Inoltre, in caso di modifica del sistema di rivestimento, non è necessario adeguare la forza normale di contatto. Per quanto riguarda le caratteristiche essenziali di un connettore (resistenza di contatto, tensione di tenuta, portata di corrente, riscaldamento intrinseco durante il funzionamento), le superfici di contatto in PdNi rappresentano, in definitiva, un’alternativa performante ed economicamente vantaggiosa rispetto ai prodotti con rivestimento in oro puro.

Lega nichel-fosforo con flash d'oro

Un’ulteriore alternativa al rivestimento in oro è rappresentata da una lega nichel-fosforo, sulla quale viene applicato anche un sottile strato di flash d'oro. L’lega nichel-fosforo è particolarmente dura e duttile ed è considerata chimicamente nobile, come dimostrano le sue scarse proprietà di usura e l’elevata resistenza alla corrosione. Grazie alla quasi totale assenza di metalli preziosi, questa lega è molto conveniente dal punto di vista economico.

Il servizio di galvanica interno presso il produttore di connettori offre la massima flessibilità

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Fig. 3: galvanica in continuo ept di Augsburg
In Europa, fin dal XVIII secolo vengono applicate numerose tecniche di galvanoplastica. Prevale la galvanoplastica di singoli pezzi, per la quale si distingue in dettaglio tra «galvanica a telaio» e «galvanica a rotobarile». Come suggerisce il nome, nella «galvanica a telaio» i componenti da rivestire vengono appesi a telai e immersi nel bagno elettrolitico. Nella «galvanica a rotobarile», i singoli pezzi vengono inseriti in un tamburo e così immersi nell’elettrolita. La galvanizzazione a tamburo (galvanica a rotobarile) è tipica per i materiali sfusi come il Boardlock nei connettori.

Per il rivestimento dei connettori, i produttori ricorrono spesso al processo di galvanizzazione a nastro (galvanica in continuo). In questo caso, i componenti vengono trascinati attraverso un impianto di galvanizzazione sotto forma di nastro continuo. Rispetto alla galvanizzazione a tamburo o su telaio (galvanica a telaio), nella galvanizzazione a nastro prevalgono sempre le stesse condizioni di processo, in modo da poter garantire uno spessore del rivestimento affidabile e uniforme.

Nel processo di produzione della galvanizzazione a nastro (galvanica in continuo), i nastri tranciati con i semilavorati dei contatti vengono trascinati in modo automatizzato e a velocità relativamente elevata attraverso i bagni di galvanizzazione. Avvolti su bobine e quindi protetti da eventuali danni dovuti alla movimentazione o al trasporto, i contatti rivestiti sono immediatamente disponibili per l’assemblaggio automatizzato degli alloggiamenti dei connettori (alloggiamento del connettore).
Grazie alla continua ottimizzazione del processo produttivo, un impianto di galvanizzazione a nastro (galvanica in continuo) gestito internamente non solo consente un’elevata variabilità per quanto riguarda il tipo di contatti da lavorare, ma permette anche di realizzare in modo economicamente vantaggioso superfici di contatto personalizzate in base alle specifiche esigenze. Per quanto riguarda l’uso dell’oro, un produttore di connettori dotato di un proprio impianto Inhouse-galvanica ha la possibilità di ridurre al minimo assoluto l’impiego di questo prezioso metallo, ad esempio rivestendo i contatti delle strisce a lama e dei connettori femmina solo in punti specifici e immediatamente in corrispondenza del punto effettivo di passaggio di corrente e tensione. Inoltre, disporre di un proprio impianto di galvanizzazione offre ai produttori di connettori il vantaggio di poter realizzare una vasta gamma di ulteriori combinazioni di materiali, quali ad esempio nichel, stagno, stagno/piombo, nichel/fosforo e palladio.
Per ottenere un rapporto costi-benefici ottimale e garantire la massima flessibilità per quanto riguarda l’superficie di contatto e i rivestimenti da configurare, si consiglia di scegliere un produttore di connettori dotato di un proprio impianto di galvanizzazione. La ept GmbH, uno dei principali produttori mondiali di connettori per circuiti stampati, gestisce sei linee di galvanizzazione a nastro in due sedi tedesche e consente, con un minimo sforzo di modifica, la realizzazione di rivestimenti con un massimo di 10 diverse combinazioni di superfici.

Controllo qualità nei nostri laboratori

 La configurazione dei connettori per circuiti stampati, specifica per il cliente e l’applicazione, non si limita alla superficie, ma comprende l’intera struttura di un contatto, inclusi il materiale di base e lo sottostrato. Sulla base dei rispettivi requisiti tecnici ed economici, processi sviluppati appositamente consentono la produzione di prodotti altamente personalizzati, la cui qualità viene dimostrata tramite test continui nei nostri laboratori. In questo modo, il funzionamento conforme alle specifiche viene testato in condizioni che vanno ben oltre le norme di riferimento. Ne sono un esempio i requisiti della norma DIN 41612 connettore, secondo i quali la qualità di un prodotto deve essere pienamente garantita anche dopo 500 (livello di prestazione 1) o 400 (livello di prestazione 2) cicli di accoppiamento. 

Processo produttivo sostenibile

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Oltre a garantire un’ottimale redditività e la massima qualità dei prodotti, il rivestimento effettuato su linee di galvanizzazione interne consente anche un utilizzo estremamente parsimonioso delle risorse impiegate. Tra queste rientrano, oltre ai materiali di rivestimento, in particolare le sostanze chimiche necessarie nel processo di galvanizzazione, che presso il produttore di connettori ept vengono trattate in modo completo tramite un sistema interno di trattamento delle acque reflue. Inoltre, l’acqua di risciacquo utilizzata per la pulizia dei contatti galvanizzati viene riciclata attraverso un impianto a scambio ionico, riducendo al minimo il fabbisogno di acqua fresca degli impianti.

ept garantisce la sostenibilità della produzione grazie a un sistema complesso di gestione dei progetti e dei processi, nonché alle proprie capacità di sviluppo e produzione di tutte le attrezzature necessarie. Gli utensili e i macchinari necessari per la produzione di connettori per circuiti stampati vengono progettati dall’azienda con personale proprio. Dalla produzione su misura alla manutenzione degli impianti, fino alla progettazione elettrica, tutti i lavori necessari per il funzionamento corrente vengono eseguiti internamente, al fine di migliorare continuamente la produzione e adattarla alle più recenti conoscenze tecniche.

Webinar «Superfici di contatto nel settore dei zona di accoppiamento»

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Volete saperne di più sul tema delle superfici di contatto nel settore dei connettori (zona di accoppiamento) e dei processi galvanici?

Il nostro esperto di superfici Christoph Schnatz vi illustrerà le caratteristiche principali delle superfici di contatto in oro, argento, nichel, palladio e stagno e vi spiegherà quale superficie di contatto sia la scelta giusta in ogni caso, affinché requisiti quali la durata, le condizioni ambientali impegnative e le condizioni elettriche non influenzino la trasmissione dei dati.

Durante il webinar riceverete spiegazioni dettagliate ed esempi pratici.

Maggiori informazioni sul webinar »
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