Hvordan board-to-board-stik
opnår robusthed
Hvidbog: Hvordan board-to-board-stik opnår robusthed, og hvilke faktorer der påvirker stikket
Uanset om det er inden for luftfart og rumfart, industriel automatisering, transport eller sundhedssektoren: Board-to-board-stik skal altid sikre en pålidelig signaloverførsel og må under ingen omstændigheder svigte. Samtidig udsættes de for en række belastninger fra omgivelserne: Mekaniske påvirkninger som stød, vibrationer og svingninger truer stabiliteten i dataoverførslen, ligesom termiske og kemiske miljøpåvirkninger i form af ekstreme temperaturer, store temperatursvingninger, skadelige gasser, fugt og snavs. Producenter af højkvalitets printkortstik trækker derfor på en lang række muligheder for at rustne deres board-to-board-stik mod disse belastninger.
Board-to-board-stikkets robusthed trods miniaturisering
Moderne elektroteknik er mere end nogensinde præget af en tendens: miniaturisering. Moduler og deres komponenter skal ikke blot blive stadig mere effektive, men også stadig mindre. Alligevel anvendes de ofte under barske driftsforhold. Komponenter og stikforbindelser bliver derfor stadig mere filigrane, selvom belastningen forbliver den samme. Et kvalitetsstik modstår imidlertid denne belastning ikke kun lige så godt som sin ældre og større bror, men endda bedre. Årsagen hertil er videreudviklinger i materialesammensætningen samt i produktdesignet, for eksempel i isoleringslegemets geometri.
De mest forskelligartede påvirkningsfaktorer har indflydelse på robustheden af et board-to-board-stik:
De mest forskelligartede påvirkningsfaktorer har indflydelse på robustheden af et board-to-board-stik:
- Overflade
- Kontaktdesign
- Kontaktsystem
- Tilslutningsteknik
- Isolationskropsdesign
- Toleranceområde
Overfladen som påvirkningsfaktor
En afgørende faktor er kontaktfladen. Denne har stor indflydelse på stikkets levetid, som normalt måles i stikcykler. Ved brug i felten udsættes stikforbindelsen for visse mikrobevægelser. Disse fører til slid på overfladen og dermed til dannelse af oxid. Konsekvensen er en øget overgangsmodstand og dermed en forringet kvalitet i signaloverførslen.
En kontaktbelægning af høj kvalitet og med lang holdbarhed er derfor afgørende for overfladeslid.
Læs i vores gratis hvidbog, hvad du skal være opmærksom på, når du vælger kontaktflade.
En kontaktbelægning af høj kvalitet og med lang holdbarhed er derfor afgørende for overfladeslid.
Læs i vores gratis hvidbog, hvad du skal være opmærksom på, når du vælger kontaktflade.
Kontaktdesign som påvirkningsfaktor
Kontakterne i et printkortstik stanses eller drejes. Ved stansning opstår der imidlertid på undersiden af stansbåndet en uensartet overflade med skarpe kanter, som kan ses under mikroskopet. Konventionelle systemer skaber kontakt på denne stanskant, hvilket medfører øget overfladeslid og dermed højere overgangsmodstand.
Gratis hvidbog om stikforbindelsers robusthed
I det gratis whitepaper kan du blandt andet læse, hvordan du ved at vælge det rigtige kontaktdesign kan minimere overgangsmodstanden. Desuden forklarer vi ud fra forskellige påvirkningsfaktorer, hvordan board-to-board-stik opnår robusthed, og hvad man præcist skal være opmærksom på.
Bestil whitepaperet »
Bestil whitepaperet »
Faktor: Kontaktsystem
Klassiske todelte stikforbindelser har en knivkontakt og en fjederkontakt. Ved kraftige stød kan knivkontaktrækken dog løfte sig fra fjederkontaktrækken. For at undgå en sådan kontaktafbrydelse kan man ved hjælp af en dobbeltsidet fjederkontaktræk sikre redundans og dermed kontaktsikkerhed, da den anden fjeder sikrer, at signaloverførslen til enhver tid sker via mindst ét kontaktpunkt.
Endnu mere robuste er derimod stikforbindelser med et såkaldt »kønsneutralt« kontaktsystem. Det særlige ved dette system er, at stikhalvdelernes kontaktgeometrier er identiske.
Endnu mere robuste er derimod stikforbindelser med et såkaldt »kønsneutralt« kontaktsystem. Det særlige ved dette system er, at stikhalvdelernes kontaktgeometrier er identiske.
Faktor: Tilslutningsteknik
Der findes forskellige måder at montere stik på printpladerne på.
En af disse er den allerede nævnte indpressningsteknik. Formålet er at opnå så stor fastgørelseskraft som muligt mellem stikket og printpladen ved hjælp af så lille indpressningskraft som muligt. Holdkræfterne er afgørende for den mekaniske forbindelse, som igen skal kunne modstå stød og vibrationer.
Men indpressningsteknikken er ikke altid egnet, for eksempel når printkort skal bestykkes på begge sider, eller når minimumsafstanden til komponenter i kraftretningen ikke kan overholdes. En anden mulighed for at skabe en pålidelig og holdbar forbindelse mellem stikforbindelsen og printkortet er derfor Surface-Mount-teknologien (SMT). Her loddes stikforbindelserne ved hjælp af loddepasta på definerede tilslutningsflader på printkortet, de såkaldte loddepads.
En af disse er den allerede nævnte indpressningsteknik. Formålet er at opnå så stor fastgørelseskraft som muligt mellem stikket og printpladen ved hjælp af så lille indpressningskraft som muligt. Holdkræfterne er afgørende for den mekaniske forbindelse, som igen skal kunne modstå stød og vibrationer.
Men indpressningsteknikken er ikke altid egnet, for eksempel når printkort skal bestykkes på begge sider, eller når minimumsafstanden til komponenter i kraftretningen ikke kan overholdes. En anden mulighed for at skabe en pålidelig og holdbar forbindelse mellem stikforbindelsen og printkortet er derfor Surface-Mount-teknologien (SMT). Her loddes stikforbindelserne ved hjælp af loddepasta på definerede tilslutningsflader på printkortet, de såkaldte loddepads.
Indflydelsesfaktor: Isolatorens udformning
Isoleringselementets geometri i et board-to-board-stik bidrager desuden til at beskytte kontakterne mod skader under drift eller installation. Den bør være udformet således, at de sårbare kontakter inde i stikket er beskyttet.
Indføringsskråninger kan desuden forhindre skader under monteringen. De hjælper med at udligne en forskydning af printkortene i alle retninger, når de sættes sammen. Ved hjælp af et ekstra fastholdelsesområde kan de to stikhalvdele også sættes sammen uden skader, selv i tilfælde af en forskydning i midten eller vinklen.
Indføringsskråninger kan desuden forhindre skader under monteringen. De hjælper med at udligne en forskydning af printkortene i alle retninger, når de sættes sammen. Ved hjælp af et ekstra fastholdelsesområde kan de to stikhalvdele også sættes sammen uden skader, selv i tilfælde af en forskydning i midten eller vinklen.
Påvirkningsfaktor Toleranceområde
Et stikforbindelses toleranceområde spiller en afgørende rolle for vurderingen af dets robusthed. Hvis stikket ikke kan udligne givne tolerancer, vil mekaniske bevægelser føre til slitage eller endda beskadigelse af stikforbindelsen.
I praksis opstår der for eksempel belastninger ikke kun i x- og y-retningen, men også i z-retningen. Her opstår spørgsmålet om stikforbindelsens overkrydsningssikkerhed. Den beskriver overlapningsområdet mellem stikben og stikfod og muliggør dermed ikke kun forskellige printpladeafstande, men – afhængigt af størrelsen af dette område – også toleranceområder.
Læs i det gratis whitepaper, hvilke andre faktorer der påvirker toleranceområdet, og hvordan de udlignes.
Bestil whitepaper »
I praksis opstår der for eksempel belastninger ikke kun i x- og y-retningen, men også i z-retningen. Her opstår spørgsmålet om stikforbindelsens overkrydsningssikkerhed. Den beskriver overlapningsområdet mellem stikben og stikfod og muliggør dermed ikke kun forskellige printpladeafstande, men – afhængigt af størrelsen af dette område – også toleranceområder.
Læs i det gratis whitepaper, hvilke andre faktorer der påvirker toleranceområdet, og hvordan de udlignes.
Bestil whitepaper »
Prøvningsmetode
Der findes forskellige testmetoder til at gennemgå board-to-board-stik grundigt med hensyn til deres robusthed. Her undersøges variabler som spændingsfasthed og overgangsmodstand både før og efter en belastningstest, og kontaktfladernes tilstand inspiceres visuelt. På denne måde kan man f.eks. kontrollere virkningerne af 500 stikcykler på spændingsfastheden eller i en klimatisk test fastslå, om flere timer ved først -55 °C og derefter 125 °C har en negativ indvirkning på stikforbindelsens overgangsmodstand. Ved temperaturchoktesten skal stikket kunne modstå det hurtige skift mellem disse ekstreme temperaturer 100 gange i 30 minutter ad gangen. Og også midter- og vinkelforskydningen ved tilslutning samt toleranceområdet i tilsluttet tilstand bør ikke kun kontrolleres teoretisk på CAD-modellen, men også testes grundigt i praksis, og belastningsevnen bør bekræftes empirisk. Det er ligeledes vigtigt, at forskellige test, der er kritiske for kontaktfladen, også udføres i kombination for at simulere reelle forhold. Således kunne man f.eks. udføre stikcyklus- og skadelig gas-test i kombination for at sikre, at stikforbindelsens ydeevne med hensyn til overgangsmodstand og spændingsfasthed ikke er forringet, og at kontakterne ikke har taget skade.
Gratis webinar om robusthed hos board-to-board-stik
Har du brug for detaljeret viden om, hvordan du vælger den rigtige forbindelsesteknologi ud fra dine behov?
Så aftal et gratis webinar med os.
Anmod om et webinar »
Så aftal et gratis webinar med os.
Anmod om et webinar »
Dit design – dit valg
Afhængigt af anvendelsens krav er der forskellige robusthedskriterier, som en board-to-board-stikforbindelse skal opfylde. Skal den f.eks. udligne store tolerancer? Er den udsat for store stødbelastninger eller vibrationer? Anvendes den under påvirkning af stærk varme eller kulde? Eller skal tilslutningsløsningen beskyttes mod fugt, skadelige gasser eller snavs? Hvis en bruger orienterer sig efter disse spørgsmål, når han vælger sin tilslutningsløsning, kan han være sikker på, at hans stikforbindelse er optimalt rustet til brug i felten.
Er der yderligere spørgsmål?
Så kontakt os gerne!
Forespørgsel via formularen
+49 8861 2501 0
sales@ept.de
Så kontakt os gerne!
Forespørgsel via formularen
+49 8861 2501 0
sales@ept.de