Come i connettori scheda-scheda
acquisiscono robustezza
White paper: Come i connettori scheda-scheda acquisiscono robustezza e quali fattori influenzano il connettore
Che si tratti del settore aerospaziale, dell'automazione industriale, dei trasporti o della sanità: i connettori board-to-board devono garantire sempre una trasmissione affidabile del segnale e non devono in nessun caso subire guasti. Allo stesso tempo, sono esposti a una serie di sollecitazioni ambientali: Gli impatti meccanici quali urti, vibrazioni e oscillazioni compromettono la stabilità della trasmissione dei dati, così come gli influssi ambientali termici e chimici generati da temperature estreme, forti sbalzi termici, gas nocivi, umidità e sporcizia. I produttori di connettori per circuiti stampati di alta qualità adottano pertanto diverse soluzioni per proteggere i loro connettori board-to-board da tali sollecitazioni.
Robustezza dei connettori board-to-board nonostante la miniaturizzazione
L'elettrotecnica moderna è soggetta più che mai a una tendenza: la miniaturizzazione. I moduli e i loro componenti devono diventare non solo sempre più potenti, ma anche sempre più piccoli. Tuttavia, vengono spesso utilizzati in condizioni operative difficili. Componenti come i connettori diventano quindi sempre più delicati, pur essendo sottoposti alle stesse sollecitazioni. Un connettore di qualità, tuttavia, non solo resiste a queste sollecitazioni altrettanto bene quanto il suo predecessore più grande, ma addirittura meglio. Ciò è dovuto agli sviluppi nella composizione dei materiali e nel design del prodotto, ad esempio nella geometria del corpo isolante.
Diversi fattori influenzano la robustezza di un connettore board-to-board:
Diversi fattori influenzano la robustezza di un connettore board-to-board:
- Superficie
- Progettazione
- dei contatti Sistema di contatto
- Tecnologia di connessione
- Progettazione dei corpi isolanti
- Intervallo di tolleranza
Fattore di influenza: superficie
Un fattore determinante è la superficie di contatto. Questa influisce in modo decisivo sulla durata del connettore, che di norma viene misurata in cicli di innesto. Durante l'utilizzo sul campo, il connettore è soggetto a determinati micro-movimenti. Questi provocano l'abrasione della superficie e, di conseguenza, la formazione di ossido. La conseguenza è un aumento della resistenza di contatto e quindi una qualità inferiore nella trasmissione del segnale.
Un rivestimento dei contatti di alta qualità e durevole è quindi fondamentale per l'abrasione superficiale.
Leggete nel nostro white paper gratuito a cosa prestare attenzione nella scelta della superficie di contatto.
Un rivestimento dei contatti di alta qualità e durevole è quindi fondamentale per l'abrasione superficiale.
Leggete nel nostro white paper gratuito a cosa prestare attenzione nella scelta della superficie di contatto.
Fattore determinante: il design dei contatti
I contatti di un connettore per circuiti stampati vengono stampati o torniti. Tuttavia, durante lo stampaggio, sul lato inferiore della striscia stampata si forma una superficie irregolare e dai bordi taglienti, visibile al microscopio. I sistemi convenzionali realizzano il contatto su questo bordo stampato, il che comporta una maggiore abrasione superficiale e, di conseguenza, una resistenza di contatto più elevata.
White paper gratuito sul tema della robustezza di un connettore
Nel white paper gratuito scoprirà, ad esempio, come ottenere una resistenza di contatto minima scegliendo il giusto design dei contatti. Inoltre, illustreremo, sulla base di diversi fattori influenti, come i connettori board-to-board raggiungono la massima robustezza e quali aspetti occorre tenere in considerazione. Richiedi
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Fattore influente: sistema di contatto
I connettori classici a due parti sono dotati di un contatto a lama e di uno a molla. In caso di forti urti, tuttavia, la barra a lama può staccarsi dalla barra a molla. Per evitare che si verifichi una tale interruzione del contatto, è possibile garantire la ridondanza e quindi la sicurezza del contatto utilizzando una barra a molla doppia, poiché grazie alla seconda molla la trasmissione del segnale è assicurata in ogni momento almeno tramite un punto di contatto.
Ancora più robusti sono invece i connettori dotati del cosiddetto sistema di contatto “gender-neutral”. La particolarità consiste nelle geometrie identiche dei contatti delle due metà del connettore.
Ancora più robusti sono invece i connettori dotati del cosiddetto sistema di contatto “gender-neutral”. La particolarità consiste nelle geometrie identiche dei contatti delle due metà del connettore.
Fattore determinante: tecnica di collegamento
Esistono diverse modalità per montare i connettori sui circuiti stampati.
Una di queste è la già citata tecnica di inserimento a pressione. Il suo obiettivo è ottenere forze di fissaggio il più elevate possibile tra il connettore e il circuito stampato, utilizzando una forza di inserimento il più ridotta possibile. Le forze di tenuta determinano la qualità del collegamento meccanico, che a sua volta deve resistere a urti e vibrazioni.
Tuttavia, la tecnica di inserimento a pressione non è sempre adatta, ad esempio quando i circuiti stampati devono essere assemblati su entrambi i lati o quando non è possibile rispettare la distanza minima dai componenti nella direzione della forza. Un’altra possibilità per realizzare un collegamento affidabile e durevole tra il connettore e il circuito stampato è quindi la tecnologia a montaggio superficiale (SMT). In questo caso, i connettori vengono saldati mediante pasta saldante su aree di collegamento definite del circuito stampato, i cosiddetti pad di saldatura.
Una di queste è la già citata tecnica di inserimento a pressione. Il suo obiettivo è ottenere forze di fissaggio il più elevate possibile tra il connettore e il circuito stampato, utilizzando una forza di inserimento il più ridotta possibile. Le forze di tenuta determinano la qualità del collegamento meccanico, che a sua volta deve resistere a urti e vibrazioni.
Tuttavia, la tecnica di inserimento a pressione non è sempre adatta, ad esempio quando i circuiti stampati devono essere assemblati su entrambi i lati o quando non è possibile rispettare la distanza minima dai componenti nella direzione della forza. Un’altra possibilità per realizzare un collegamento affidabile e durevole tra il connettore e il circuito stampato è quindi la tecnologia a montaggio superficiale (SMT). In questo caso, i connettori vengono saldati mediante pasta saldante su aree di collegamento definite del circuito stampato, i cosiddetti pad di saldatura.
Fattore influente: progettazione del corpo isolante
La geometria del corpo isolante di un connettore board-to-board contribuisce inoltre a proteggere i contatti da eventuali danni durante il funzionamento o l'installazione. Dovrebbe essere progettata in modo tale che i contatti vulnerabili all'interno del connettore siano protetti.
Inoltre, gli smussi di inserimento evitano danni durante il montaggio, compensando lo sfalsamento dei circuiti stampati in qualsiasi direzione durante l'inserimento. Grazie a un'area di aggancio aggiuntiva, le due metà del connettore possono essere inserite l'una nell'altra senza subire danni anche in caso di sfalsamento centrale o angolare.
Inoltre, gli smussi di inserimento evitano danni durante il montaggio, compensando lo sfalsamento dei circuiti stampati in qualsiasi direzione durante l'inserimento. Grazie a un'area di aggancio aggiuntiva, le due metà del connettore possono essere inserite l'una nell'altra senza subire danni anche in caso di sfalsamento centrale o angolare.
Fattore influente Intervallo di tolleranza
Il campo di tolleranza di un connettore gioca un ruolo fondamentale nella valutazione della sua robustezza. Se il connettore non è in grado di compensare determinate tolleranze, i movimenti meccanici causano usura o addirittura danneggiano il collegamento.
In campo, ad esempio, le sollecitazioni non si verificano solo nelle direzioni x e y, ma anche nella direzione z. In questo contesto si pone la questione della sicurezza di innesto di un connettore. Tale parametro descrive l'area di sovrapposizione tra la lama e la morsettiera e consente quindi non solo diverse distanze tra i circuiti stampati, ma anche – a seconda delle dimensioni di quest'area – diversi intervalli di tolleranza.
Leggete nel white paper gratuito quali altri fattori influenzano l'intervallo di tolleranza e come compensarli.
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In campo, ad esempio, le sollecitazioni non si verificano solo nelle direzioni x e y, ma anche nella direzione z. In questo contesto si pone la questione della sicurezza di innesto di un connettore. Tale parametro descrive l'area di sovrapposizione tra la lama e la morsettiera e consente quindi non solo diverse distanze tra i circuiti stampati, ma anche – a seconda delle dimensioni di quest'area – diversi intervalli di tolleranza.
Leggete nel white paper gratuito quali altri fattori influenzano l'intervallo di tolleranza e come compensarli.
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Procedura di verifica
Per testare a fondo i connettori scheda-scheda in termini di robustezza, esistono diverse procedure di prova. In questo contesto vengono prese in considerazione variabili quali la resistenza di isolamento e la resistenza di contatto, sia prima che dopo una prova di stress, e viene ispezionato visivamente lo stato dei contatti. In questo modo è possibile, ad esempio, verificare gli effetti di 500 cicli di innesto sulla resistenza di isolamento oppure, nel test climatico, determinare se diverse ore a -55 °C e successivamente a 125 °C abbiano un effetto negativo sulla resistenza di contatto del connettore. Nel test di shock termico, il connettore deve sopportare il rapido passaggio tra queste temperature estreme per 100 volte, per 30 minuti ciascuna. Inoltre, lo scostamento centrale e angolare durante l'innesto, così come il campo di tolleranza a connettore inserito, non dovrebbero essere verificati solo sul modello CAD in teoria, ma testati ampiamente nella pratica e la resistenza dovrebbe essere confermata empiricamente. È altrettanto importante che i vari test critici per la superficie di contatto vengano eseguiti anche in combinazione, al fine di simulare le condizioni reali. Ad esempio, i test sui cicli di innesto e sui gas nocivi potrebbero essere effettuati in combinazione per garantire che le prestazioni del connettore in termini di resistenza di contatto e rigidità di tensione non siano peggiorate e che i contatti non abbiano subito danni.
Webinar gratuito sul tema della robustezza dei connettori board-to-board
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Il vostro design – La vostra scelta
A seconda dei requisiti dell'applicazione, un connettore scheda-scheda deve soddisfare diversi criteri di robustezza. Deve, ad esempio, compensare tolleranze elevate? È esposto a forti urti o vibrazioni? Viene utilizzato in presenza di forti sbalzi di temperatura? Oppure la soluzione di connessione deve essere protetta da umidità, gas nocivi o sporcizia? Se l’utente orienta la propria scelta tenendo conto di tali parametri, può essere certo che il connettore sarà perfettamente equipaggiato per l’impiego sul campo.
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