Whitepaper Rugged Bildwechsel 2021
Valge paber

Teabeleht: Pistikühenduste töökindlus

Olgu tegemist lennunduse ja kosmosetööstusega (lennundus- ja kosmosetööstus), tööstusautomaatikaga, transpordi- või tervishoiusektoriga: pistikühendused (konnektor) peavad alati tagama usaldusväärse signaaliülekande ega tohi mingil juhul rikkeid tekitada. Samal ajal on nad oma keskkonna tõttu avatud mitmesugustele koormustele: mehaanilised mõjud, nagu löögid, vibratsioon ja võnked, ohustavad andmeedastuse stabiilsust sama palju kui termilised ja keemilised keskkonnamõjud, mis tulenevad äärmuslikest temperatuuridest, tugevatest temperatuurikõikumistest, kahjulikest gaasidest, niiskusest ja mustusest. Kvaliteetsete pistikühenduste (konnektor) tootjad kasutavad seetõttu kõiki võimalusi, et kaitsta oma pistikuid nende koormuste eest. 

Vastupidavus hoolimata miniatuurse suurusest

Groessenvergleich
Joonis 1: Vanem D-seeria DIN-pistik 5,08 mm samm ja selle all uus Zero8 0,8 mm samm
Kaasaegne elektrotehnika allub rohkem kui kunagi varem ühele suundumusele: miniaturiseerimisele. Komplektid ja nende komponendid peavad sellega kaasnevalt muutuma mitte ainult üha võimsamaks, vaid ka üha väiksemaks. Siiski kasutatakse neid sageli rasketes tegelikes tingimustes. Seetõttu muutuvad nii komponendid kui ka pistikühendused (konnektor) püsiva koormuse juures üha filigraansemaks. Kvaliteetne konnektor talub seda koormust aga mitte ainult sama hästi kui tema vanem ja suurem vend, vaid isegi paremini. Selle põhjuseks on edasiarendused materjali koostises ning toote disainis, näiteks isolatsioonikorpuse geomeetrias (joonis 1).

Mõjutav tegur: pind

Abrieb Oberflaeche
Joonis 2: kontaktpind kulumine ja korrosioon
 Pistikühenduse vastupidavust mõjutab mitu tegurit. Üks neist on kontaktpind (kontaktpind). See määrab oluliselt konnektori kasutusiga, mida mõõdetakse tavaliselt ühendustsüklite (ühendustsükkel) arvuga. Kasutamisel on konnektor (konnektor) allutatud teatud mikroliikumistele. Need põhjustavad pinna kulumist ja sellest tulenevalt oksüdeerumist (joonis 2).

Selle tagajärjeks on suurenenud üleminekutakistus (kontakttakistus) ja seega halvem signaaliülekande kvaliteet. Seetõttu on oluline vähendada kõrgekvaliteedilise ja vastupidava kontaktkatte (kontaktikate) abil pindade kulumist ühendamisel ja töötamise ajal miinimumini. Selleks peavad nii tera- kui ka vedrukontaktid (emane kontakt) olema piisavalt siledad. Hoolimata tõusvatest hindadest kasutatakse kulda tänapäevalgi meelsasti pinnakattematerjalina tänu selle korrosioonikindlusele ja suurepärasele juhtivusele. Kuna puhas kuld on pehme, legeeritakse seda 0,2–0,3 protsendilise koobalt- või niklisisaldusega, saades sel viisil nn kõvakuld. Kes aga otsib selle kattekonstruktsiooni jaoks hinnalt stabiilsemat alternatiivi, võib näiteks kasutada nikkel-fosforsulamit koos „flash-kuldamine“. Teatud kindlates proportsioonides kombineerituna ilmutavad need kaks materjali samu positiivseid omadusi, mida iseloomustab ka kuld: kõrge korrosioonikindlus, märkimisväärne kulumiskindlus ja suurepärane elektrijuhtivus. Kontaktmaterjali ja pinnakatte vahelise difusiooni vältimiseks kasutatakse sageli nn nikli barjäärkihti. Selle barjääri abil on võimalik korrosiooni ära hoida.

Mõjutav tegur: kontaktide disain

ept f g w 150x
Joonis 3: One27 vedrutulbi kujutis pärast stantsimise ja painutamise protsessi
Konnektori kontaktid on stantsitud või keeratud. Stantsimise (stantsimine) puhul tekib stantsitud linti alumisele küljele aga mikroskoobi all nähtav ebaühtlane, teravate servadega pind. Tavapärased süsteemid loovad kontakti selle stantsimisservaga (lõikeserv), mis toob kaasa suurema pindkulumise ja seega ka suurema üleminekutakistuse (kontakttakistus). Seda on võimalik vältida, kui painutada vedrutulpi nn stantsimispainutusprotsessis 90 kraadi võrra, nii et see puutub kokku sileda, valtsitud pinnaga noakontaktiga (isane kontakt) (joonis 3).
 
Kuid mitte ainult „emane konnektor“ disain, vaid ka „isane konnektor“ disain on otsustava tähtsusega konnektori pikaealisuse tagamisel. Sest ka viimased tuleb puhtalt stantsida ja edasi töödelda, et vältida vigaseid, teravaid geomeetrilisi kujundeid.

Mõjutav tegur: kontaktisüsteem

Doppelseitiger Federkontakt
Joonis 4: Skeemiline kujutis: One27 kahepoolne emane kontakt ilma (vasakul) ja löögimõju korral (paremal)
Klassikalistel kaheosalistel pistikühendustel (konnektor) on üks Messer- ja üks emane kontakt. Tugeva löögi korral võib Messer-isane konnektor siiski emane konnektor'ist lahti tulla. Et sellist kontaktikatkestus ei tekiks, saab kahepoolse emane konnektor'i abil tagada redundantsuse ja seega kontakti kindluse, sest teise emane konnektor'i abil on signaali edastamine igal ajal tagatud vähemalt ühe kontaktpunkti kaudu (joonis 4).
Schnitt Doppelkontakt
Joonis 2: ept Colibri konnektor optimeerimine 10+ Gbit/s-lt 16+ Gbit/s-le
Veel vastupidavamad on aga pistikühendused (konnektor), millel on nn „hermafrodiitne“ kontaktisüsteem. Eripäraks on siin konnektori pooled – pistiku (Plug) ja pistikupesa (Socket) – identne kontaktgeomeetria. Mõlemal on seega nii vedru kui ka kontaktnuga. Seega puutub iga viik kokku kahe vedruga, kusjuures pistik ja pistikupesa on omavahel põimitud ega saa üksteisest lahti tulla. Kui kahepoolne vedruriba (emane konnektor) tagab mehaanilise koormuse korral alati vähemalt ühe kontaktpunkti, siis soolaneutraalsete kontaktisüsteemide põimitud geomeetria tagab, et signaaliülekande toimub alati kahe kontaktpunkti kaudu. See kõrge redundantsus võimaldab seega maksimaalset kontaktikindlust (joonis 5).
Schliffbild Verguss
Joonis 6: Kaheosalise konnektor ja üheosalise flexilinkb-t-b mikroskoopiline pilt (ristlõikelihv) pärast valamist (kapseldamine)
Tugevuse poolest ületavad seda hermafrodiitset kontaktisüsteemi vaid üheosalised konnektorid. Need loobuvad täielikult klassikalisest kaheosalisest kontaktipõhimõttest, mis koosneb Messer- ja emane konnektor-kontaktidest. Haavatava kontaktpiirkonna puudumise tõttu on üheosalised konnektor mitte ainult kõige vastupidavamad löökidele, vibratsioonile, niiskusele, tolmule ja ilmastikutingimustele, vaid sobivad ka valamiskapseldamine ja muudeks komponentide kaitsemeetoditeks. Kombineerituna sissepressimistehnikaga (press-fit-tehnoloogia) moodustavad need kahe trükkplaadi kõige turvalisema mehaanilise ja elektrilise ühenduse (joonis 6). 


Mõjutav tegur: ühendustehnika

Bild Einpressen 4c
Joonis 7: Sissepressimise protsess
Trükkplaatidele konnektor ühendusklambrite kinnitamiseks on mitmeid võimalusi. Üks neist on juba mainitud sissepressimistehnika (press-fit-tehnoloogia). Selle eesmärk on saavutada võimalikult väikese sissepressimisjõu (sissepressimisjõud) juures võimalikult suur hoidejõud ühendusklambri ja trükkplaadi vahel. Hoidejõud määravad mehaanilise ühenduse, mis peab omakorda vastu pidama löökidele ja vibratsioonile. See ühendustehnika (ühendustehnika) on miljardite kordade jooksul end tõestanud meetod, mille puhul surutakse sissepressitav tapp (press-fit-tihvt) trükkplaadi läbivasse avasse (metalliseeritud ava) (joonis 7). 
schnitt tcom press 02
Joonis 8: Mikroskoopiline pilt ept-i enda surumisalast (press-fit-tsoon) Tcom press®
  press-fit-tihvt i diagonaal on suurem kui trükkplaadi augu läbimõõt. Pistikühenduse kontakt on painduv „ press-fit-tsoon “ suunas, et trükkplaat ei deformeeruks sissepressimise käigus tekkivate füüsikaliste jõudude mõjul. Seetõttu piirdub deformatsioon press-fit-tsoon (joonis 8). Tekib külmkeevitus kontakttihvt ja metalliseeritud trükkplaadi augu vahel: gaasitihe, korrosioonikindel, madala takistusega ja elektrit hästi juhtiv mehaaniline ühendus, mis sobib ka kapseldamine jaoks. See on täpsemalt kirjeldatud standardis DIN EN 60352-5 ning säilitab kontakti ka väga suurte mehaaniliste ja termiliste koormuste korral, nagu vibratsioon, painutamine ja tugevad temperatuurikõikumised, ning talub isegi kuni 200 g suurust löögikoormust.
 
Tänu oma suurepärastele vastupidavusomadustele ja kümme korda paremale elektrilisele ühendusele ( tõrkesagedus ) (FIT-väärtus) võrreldes automatiseeritult joetud ühendusega ( konnektor) kasutatakse press-fit-tehnoloogia -d meelsasti kõrge turvalisusega rakendustes, kus signaaliülekannet ei tohi mingil juhul katkestada, näiteks turvapadjasüsteemides või ABS- ja ESP-moodulites.
Meniskusbildung
Joonis 9: Ühtlane meniski moodustumine One27-i jootmisjaljootejalg ümber
Kuid press-fit-tehnoloogia ei ole alati sobiv, näiteks juhul, kui trükkplaate tuleb varustada mõlemalt poolt või kui jõusuunas ei ole võimalik säilitada minimaalset kaugust komponentidest. Veel üks võimalus luua usaldusväärne ja vastupidav ühendus pistikühenduse (konnektor) ja trükkplaadi vahel on sel juhul pinnapaigaldustehnoloogia (SMT). jootepasta'i abil jootetakse konnektor trükkplaadi kindlaksmääratud kontaktpindadele, nn jootepadidele. Alles nn reflow-ahi sulatatakse jootematerjal ja seejärel lastakse see kõveneda. SMT-tehnoloogia abil on võimalik luua stabiilseid ühendusi pistikupesa ja trükkplaadi vahel. Selleks peavad aga olema täidetud mõned kriteeriumid: esiteks tuleb standardile IPC-A-610 vastava jootekoht'i puhul järgida õiget suhet jootejalg'i, jootepadi'i ja jootepasta'i vahel. Ainult nii luuakse kvaliteetne ühendus, mis võimaldab IPC-klassi 3 vastavat ühendust, mis sobib seega kasutamiseks suure võimsusega elektroonikas. Selles klassis peab signaaliülekande häire olema igal ajal välistatud. Optimaalset jootmisühendust (jooteühendus) on võimalik ära tunda ühtlase meniski kujunemise järgi. Kontakt peab olema üleni jootmeniskiga ümbritsetud, et saavutada parimad hoidejõud trükkplaadil. (Joonis 9). 
Kontaktjalgade koplanaarsus on suurepärase ühenduse eelduseks. Kui kõik need tingimused on täidetud, suudavad SMT-pistikud tõendatult taluda mehaanilisi koormusi kuni 400 N.

Mõjutav tegur: isolatsioonielemendi konstruktsioon

ept Mitten Winkel Versatz
Joonis 10: Zero8-konnektor võimaldab ±0,7 mm radiaalnihe ja 4° nurknihe
 Lisaks aitab pistikühenduse isolatsioonikorpuse geomeetria kaitsta kontakte kahjustuste eest nii töötamise kui ka paigaldamise ajal. See peaks olema selline, et haavatavad kontaktid asuksid pistikühenduse sees kaitstult. Lisaks aitavad

 sisselükkamise kaldenurgad vältida kahjustusi paigaldamise ajal. Need aitavad ühendamisel kompenseerida trükkplaatide nihkeid igas suunas. Täiendava kinnitusala abil saab mõlemat pistikupoolt ühendada ilma kahjustusteta ka keskmise või nurga nihke korral (joonis 10).

ept Boardlock
Joonis 11: One27-i Boardlock
Mõnedel konnektoritel on lisaks ka Boardlocks. Nende all mõeldakse metallklambreid, mis on kinnitatud isoleerkorpus ja samuti jootetud trükkplaadile (joonis 11). Nii tagavad need täiendavat stabiilsust – isegi ebasoodsates tingimustes, nagu vibratsioon ja löögid.

Mõjutav tegur Lubatud vahemik

Toleranzausgleich im Betrieb
Joonis 12: Zero8-i tolerantside kompenseerimine kõigis suundades
Pistikühenduse tolerantsivahemik mängib selle vastupidavuse hindamisel otsustavat rolli. Kui konnektor ei suuda antud tolerantside vahet kompenseerida, põhjustavad mehaanilised liikumised kulumist või isegi pistikühenduse kahjustumist. Paigaldamisel aitavad siin kaasa juhtfaasid, mis võimaldavad terade ja „emane konnektor” kahjustusteta ühendamist. Kuid ka ühendatud olekus tuleb mikrolikumised kompenseerida. See õnnestub kontaktide ja isolatsioonielementide geomeetria abil. Kui ühendusel (konnektor) on ujuvfunktsioon (ujuvus), suudab see ka töötamise ajal kompenseerida kuni ±0,4 mm. See funktsioon muutub üha olulisemaks, kuna see mängib otsustavat rolli trükkplaadi varustamisel mitme konnektoriga. Kuid praktikas tekivad koormused mitte ainult x- ja y-suunas, vaid ka z-suunas (joonis 12).

UEberstecksicherheit
Joonis 13: 1,5 mm ja 0,9 mm ülekattuvusala tagab One27-l täiendava kontakti kindluse
Siinkohal tõuseb esile küsimus konnektori ülekattuvuse kohta (efektiivne ühenduspikkus). See kirjeldab tera- ja vedruriba (emane konnektor) ülekattuvat ala ning võimaldab seega mitte ainult erinevaid plaatidevahelisi kaugusi, vaid – sõltuvalt selle ala suurusest – ka tolerantsivahemikke (joonis 13).

Maksimaalset tolerantside kompenseerimist on aga võimalik saavutada kaabliühenduse abil. Siin määrab kaabli pikkus konnektori tolerantsivahemiku.

Kontrollimenetlus

Zero8 nach Kombi Pruefung
Joonis 14: Zero8 Socket’i kahjustamata kontaktid pärast edukat ühendustsükkel-Schadgas-Testung’i läbimist
 konnektor vastupidavuse põhjalikuks testimiseks on olemas erinevad katsemeetodid. Selle käigus vaadeldakse muutujaid nagu pingekindlus ja kontakttakistus vastavalt enne ja pärast koormuskatset ning kontrollitakse kontaktide seisukorda visuaalselt. Nii saab näiteks kontrollida 500 ühendusühendustsükkel mõju pingekindlusele (pingekindlus) või kliimakatse käigus kindlaks teha, kas mitu tundi kestev viibimine esmalt -55 °C ja seejärel 125 °C juures mõjub konnektori üleminekutakistusele (kontakttakistus) negatiivselt. Temperatuurišokk-katse puhul peab pistik taluma kiiret vaheldumist nende äärmuslike temperatuuride vahel 100 korda, iga kord 30 minutit. Samuti tuleks ühendamisel esinevat keskmise ja nurknihe, samuti ühendatud olekus kehtivat tolerantsivahemikku kontrollida mitte ainult teoreetiliselt CAD-mudeli abil, vaid neid tuleks praktikas põhjalikult testida ja vastupidavust empiiriliselt kinnitada. Samavõrd oluline on, et erinevaid katseid, mis on kontaktpinnale (kontaktpind) kriitilise tähtsusega, viidaks läbi ka kombineeritult, et simuleerida tegelikke tingimusi. Näiteks võiks ühendamistsükleid (ühendustsükkel-) ja segagaasikatseid läbi viia kombineeritult, et tagada, et konnektori toimivus üleminekutakistuse (kontakttakistus) ja pingekindluse (pingekindlus) osas ei ole halvenenud ning et kontaktid ei ole kahjustunud (joonis 14). 

Teie disain – teie valik

Bewerbungsprozess Icons 2000x1457px Gluehbirne FREI
Sõltuvalt rakenduse nõuetest kehtivad erinevad vastupidavuskriteeriumid, millele ühenduskonnektor peab vastama. Kas see peab näiteks kompenseerima suuri tolerantside erinevusi? Kas see on avatud tugevale löögikoormusele või vibratsioonile? Kas seda kasutatakse tugeva kuumuse või külma mõju all? Või peab ühenduslahendus olema kaitstud niiskuse, kahjulike gaaside või mustuse eest? Kui kasutaja lähtub ühenduslahenduse valimisel nendest küsimustest, võib ta olla kindel, et tema konnektor on välitingimustes kasutamiseks optimaalselt varustatud. 

Teie sõnum on saadetud.

Suur tänu huvi eest – vastame teie päringule niipea kui võimalik.

Kontaktivorm

*-ga märgitud väljad on kohustuslikud.

Isikuandmed

Teie sõnum

Andmekaitse

Meie andmekaitsetingimustega saate tutvuda siin.

Teie sõnum on saadetud.

Suur tänu huvi eest – vastame teie päringule niipea kui võimalik.

Kontaktivorm

*-ga märgitud väljad on kohustuslikud.

Isikuandmed

Tagasikutsumine

Teie sõnum

Mind huvitab

Teabematerjal

Andmekaitse

Meie andmekaitsetingimustega saate tutvuda siin.

Suur tänu teie huvi eest

Siit saate valge raamatu alla laadida:

Lae alla valge raamat

Enne valge raamatu allalaadimist palun täitke järgmised väljad. Suur tänu. Tärniga (*)

märgitud väljad on kohustuslikud.

Isikuandmed

Andmekaitse

Meie andmekaitsetingimustega saate tutvuda siin.

Teie sõnum on saadetud.

Suur tänu huvi eest meie Electronica-järgse võrgustikuürituse vastu. Vaadame teie taotluse läbi ja kinnitame teie osalemise niipea kui võimalik.

Päringuvorm

*-ga märgitud väljad on kohustuslikud.

Isikuandmed

Andmekaitse

Meie andmekaitsetingimustega saate tutvuda siin.

Suur tänu!

Võtame teiega peagi ühendust, et arutada teie nõudeid. Koostame ja saadame teile üksikasjaliku aruande kiiruse omaduste kohta ning S-parameeter teie enda disaini simuleerimiseks.

Küsige HighSpeed-omadusi ja S-parameeter oma disaini simuleerimiseks

*-ga märgitud väljad on kohustuslikud.
Meie andmekaitsetingimustega saate tutvuda siin.

Suur tänu teie päringu eest

Me vaatame Teie soovid läbi ja võtame Teiega võimalikult kiiresti ühendust.

Teie nõuded vajalikule pistikühendusele

Tärniga (*) märgitud väljad on kohustuslikud, palun täitke need.

Kontaktisik

Teie soov

Vale failiformaat! Palun valige PDF- või JPG-faili.
Meie andmekaitsetingimustega saate tutvuda siin.

Suur tänu teie päringu eest

Me vaatame Teie soovid läbi ja võtame Teiega võimalikult kiiresti ühendust.

Küsige konnektor'i individualiseerimise kohta

Tärniga (*) märgitud väljad on kohustuslikud, palun täitke need.

Kontaktisik

Teie soov

Vale failiformaat! Palun valige PDF- või JPG-faili.
Meie andmekaitsetingimustega saate tutvuda siin.