Come i connettori connettore scheda-scheda acquisiscono
robustezza
White paper: Come i connettori «connettore scheda-scheda» acquisiscono robustezza e quali fattori influenzano il connettore
Che si tratti del settore aerospaziale (aerospaziale), dell’automazione industriale, dei trasporti o della sanità: i connettori board-to-board (connettore scheda-scheda) devono sempre garantire 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 dovuti a temperature estreme, forti sbalzi termici, gas nocivi, umidità e sporcizia. I produttori di connettore per circuiti stampati di alta qualità ricorrono quindi a un’ampia gamma di soluzioni per proteggere i propri connettori board-to-board da queste 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 quindi diventare non solo sempre più potenti, ma anche sempre più piccoli. Ciononostante, vengono spesso impiegati in condizioni reali difficili. I componenti, così come i connconnettore, diventano quindi sempre più delicati a parità di sollecitazioni. Un connettore di alta qualità, tuttavia, non solo resiste a queste sollecitazioni altrettanto bene quanto il suo predecessore più grande, ma addirittura meglio. Ciò è dovuto ai progressi compiuti nella composizione dei materiali e nella progettazione del prodotto, ad esempio nella geometria del corpo isolante.
Diversi fattori influenzano la robustezza di un connettore scheda-scheda:
Diversi fattori influenzano la robustezza di un connettore scheda-scheda:
- Superficie
- , progettazione
- dei contatti, sistema
- di contatto, tecnica di connessione, progettazione
- del corpo isolante, intervallo di tolleranza
Fattore di influenza: superficie
Un fattore determinante è la superficie di contatto (superficie di contatto). Questa determina in modo decisivo la durata del connettore, che di norma viene misurata in cicli di innesto (cicli di accoppiamento). Durante l’utilizzo sul campo, il connettore (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 transizione (resistenza di contatto) e quindi una qualità inferiore nella trasmissione del segnale.
Un placcatura dei contatti di alta qualità e durevole è quindi fondamentale per contrastare l’abrasione superficiale.
Leggete nel nostro white paper gratuito a cosa prestare attenzione nella scelta della superficie di contatto.
Un placcatura dei contatti di alta qualità e durevole è quindi fondamentale per contrastare 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 eseguiti tramite tranciatura o tornitura. Tuttavia, durante la tranciatura si forma sul lato inferiore del nastro tranciato una superficie disomogenea e dai bordi taglienti, visibile al microscopio. I sistemi convenzionali stabiliscono il contatto su questo bordo tranciato, il che comporta una maggiore abrasione superficiale e quindi una maggiore resistenza di contatto di contatto.
White paper gratuito sul tema della robustezza di un connettore
Nel white paper gratuito scoprirà, ad esempio, come ottenere una resistenza di contatto il più bassa possibile scegliendo il giusto design dei contatti. Inoltre, sulla base di diversi fattori influenti, le spiegheremo come i connettori filo-scheda connettore acquisiscano robustezza e a cosa occorre prestare particolare attenzione.
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Fattore influente: sistema di contatto
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.
Fattore di influenza: tecnica di connessione
Esistono diverse modalità per montare i connettori (connettore) sui circuiti stampati.
Una di queste è la già citata tecnica di inserimento a pressione (tecnologia press-fit). Il suo obiettivo è ottenere forze di ritenzione il più elevate possibile tra il connettore e il circuito stampato, applicando una forza di inserimento (forza di inserzione) il più ridotta possibile. Le forze di ritenzione determinano il collegamento meccanico, che a sua volta deve resistere a urti e vibrazioni.
Tuttavia, la tecnica di inserimento a pressione (tecnologia press-fit) 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 connettore e circuito stampato è quindi la tecnologia a montaggio superficiale (SMT). Mediante pasta di saldatura (pasta saldante), i connettori vengono saldati su piazzole definite del circuito stampato, le cosiddette piazzole di saldatura.
Una di queste è la già citata tecnica di inserimento a pressione (tecnologia press-fit). Il suo obiettivo è ottenere forze di ritenzione il più elevate possibile tra il connettore e il circuito stampato, applicando una forza di inserimento (forza di inserzione) il più ridotta possibile. Le forze di ritenzione determinano il collegamento meccanico, che a sua volta deve resistere a urti e vibrazioni.
Tuttavia, la tecnica di inserimento a pressione (tecnologia press-fit) 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 connettore e circuito stampato è quindi la tecnologia a montaggio superficiale (SMT). Mediante pasta di saldatura (pasta saldante), i connettori vengono saldati su piazzole definite del circuito stampato, le cosiddette piazzole 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
L’intervallo di tolleranza di un connettore gioca un ruolo decisivo 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. Qui si pone la questione della «lunghezza utile di accoppiamento» (sicurezza di innesto) di un connettore. Essa descrive l’area di sovrapposizione tra la striscia di contatto a lama e quella a molla (connettore femmina) e consente quindi non solo distanze diverse tra le schede, ma anche – a seconda delle dimensioni di tale area – 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. Qui si pone la questione della «lunghezza utile di accoppiamento» (sicurezza di innesto) di un connettore. Essa descrive l’area di sovrapposizione tra la striscia di contatto a lama e quella a molla (connettore femmina) e consente quindi non solo distanze diverse tra le schede, ma anche – a seconda delle dimensioni di tale area – intervalli di tolleranza.
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Procedura di verifica
Per testare a fondo i connettori board-to-board in termini di robustezza, esistono diverse procedure di prova. In questo contesto vengono prese in considerazione variabili quali la resistenza alla tensione di tenuta e la resistenza di resistenza di contatto, sia prima che dopo un test di carico, e lo stato dei contatti viene ispezionato visivamente. In questo modo è possibile, ad esempio, verificare gli effetti di 500 cicli di accoppiamento sulla tensione di tenuta oppure, nella prova climatica, accertare se l’esposizione per diverse ore a -55 °C e successivamente a 125 °C abbia un impatto negativo sulla resistenza di contatto del connettore. Nel test di shock termico, il connettore deve resistere a 100 rapidi passaggi tra queste temperature estreme, ciascuno della durata di 30 minuti. Inoltre, lo scostamento centrale e quello angolare (disallineamento angolare) durante l’innesto, così come il campo di tolleranza una volta innestato, non dovrebbero essere verificati solo teoricamente sul modello CAD, ma testati approfonditamente nella pratica e la loro resistenza confermata empiricamente. È altrettanto importante che i diversi test critici per la superficie di superficie di contatto (cicli di accoppiamento-) vengano eseguiti anche in combinazione, al fine di simulare le condizioni reali. Ad esempio, le prove di corrosione con gas misti e quelle sul ciclo di innesto potrebbero essere effettuate in combinazione per garantire che le prestazioni del connettore in termini di resistenza di resistenza di contatto e tensione di tenuta 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 board-to-board 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, sia di calore che di freddo? Oppure la soluzione di connessione deve essere protetta da umidità, gas nocivi o sporcizia? Se un utente si orienta a queste domande nella scelta della propria soluzione di connessione, può essere certo che il suo connettore sia perfettamente attrezzato per l’impiego sul campo.
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