Anforderungen für Robuste Steckverbinder für Leiterplatten
Steckverbinder für Leiterplatten müssen robust sein, zuverlässig Signale übertragen und dürfen nicht ausfallen. Robuste Steckverbinder für Leiterplatten müssen mechanische, thermische und chemische Belastungen wie: • Schock, • Vibration • Schwingung • Gas, • Feuchte, • hohe Temperaturen, • Nässe, und • Staub, ohne Ausfall Stand halten. Speziell in der Luftfahrt und Raumfahrt, der Industrie Automation, in der Automobil-Industrie und in der Medizintechnik werden robuste Steckverbinder für Leiterplatten benötigt.
Mit unterschiedlichen Verfahren sichern unsere Leiterplattensteckverbinder diese Belastungen ab. Durch unsere Entwicklungsabteilung werden unsere Steckverbinder für Leiterplatten ständig optimiert und laufend gegen weitere Umwelteinflüsse abgesichert. Anhand vieler Prüfverfahren sorgen wir für eine gleichbleibend hohe Qualität.
Mechanische Einwirkungen wie Vibration, Schwingung und Schock – Kein Kontaktausfall mit robusten Steckverbindern für Leiterplatten
Passendes Kontaktsystem für robuste Steckverbinder für Leiterplatten
Kontaktsystem: Doppelseitige Federleiste beim Steckverbinder für Leiterplatten
Doppelseitiger Federkontakt One27 ohne (links) und mit Schockeinwirkung (rechts)
Robuste Steckverbinder für Leiterplatten verfügen bei uns über eine doppelseitige Federleiste, die Board-to-Board Steckverbinder redundant und kontaktsicher machen. Durch die zweite Feder ist die Signalübertragung zu jeder Zeit, auch bei hoher Schockbelastung des Leiterplattensteckverbinders, über einen Kontaktpunkt sichergestellt. Das sichert ein optimales Gerätedesign.
Im Vergleich: Klassische zweiteilige Leiterplattensteckverbinder verfügen lediglich über einen Messerkontakt und einen Federkontakt. Im Falle einer starken Schockeinwirkung kann es dazu führen, dass die Messerleiste von der Federleiste abhebt und die Signalübertragung unterbricht.
Kontaktsystem: Genderneutrales Kontaktsystem beim Steckverbinder für Leiterplatten
Genderneutrales Kontaktsystem Zero8
Deutlich robuster sind Leiterplattensteckverbinder mit dem „genderneutralen“ Kontaktsystem. Die Besonderheit bei diesem Kontaktsystem besteht darin, dass die Steckerhälften Plug und Socket identische Geometrien ihrer Kontakte aufweisen. So wird jeder Pin von zwei Federn kontaktiert, Plug und Socket sind dabei ineinander verschränkt und können sich nicht voneinander lösen. Dies schafft maximale Redundanz und macht unsere Board to Board Steckverbinder extrem robust und kontaktsicher. (Abb.5).
Kontaktsystem: Einteiliger Steckverbinder für Leiterplatten
Einteiliger Steckverbinder flexilink
Nur einteilige Leiterplattensteckverbinder sind noch robuster als das genderneutrale Kontaktsystem bei Board-to-Board Steckverbindern.
Einteilige Steckverbinder für Leiterplatten verzichten auf das klassische zweiteilige Kontaktprinzip aus Messerleiste und Federleiste. Sie besitzen keinen vulnerablen Kontaktbereich und sind daher enorm widerstandsfähig gegen Schock, Vibration, Feuchtigkeit, Staub und atmosphärische Bedingungen.
Einteilige Board to Board Steckverbinder eignen sich auch für den Verguss und andere Verfahren zum Schutz der Komponenten des Leiterplattensteckverbinders. In Kombination mit der Einpresstechnik stellen robuste, einteilige Steckverbinder für Leiterplatten die sicherste mechanische und elektrische Verbindung zweier Leiterplatten dar.
Passendes Kontaktdesign für robuste Steckverbinder für Leiterplatten
Federtulpe des One27 nach dem Stanzbiegeprozess
Unsere robusten Steckverbinder für Leiterplatten kontaktieren auf der Federleiste, die um 90 Grad gebogenen Federleiste.
Vorteil: Der Leiterplattensteckverbinder kontaktiert mit der glatten, gewalzten Fläche und nicht auf der durch den Stanzvorgang entstandenen, inhomogenen und scharfkantigen Unterseite des Stanzbands. Wir vermeiden dadurch einen verstärkten Abrieb der Oberfläche und reduzieren den Übergangswiderstand.
Neben der Federleiste muss auch die Messerleiste beim Leiterplattensteckverbinder sauber gestanzt und weiterverarbeitet werden, damit schadhafte Geometrien bei Schock, Vibration und Schwingung den Kontakt nicht unterbrechen.
Passende Isolierkörper für robuste Steckverbinder für Leiterplatten
Der Steckverbinder Zero8 ermöglicht einen Mittenversatz von ±0,7mm und Winkelversatz von 4
Die Isolierkörper unserer robusten Steckverbinder für Leiterplatten sind so konstruiert, dass die sensiblen Kontakte im Inneren des Steckverbinders perfekt gegen Schock, Vibration und Schwingung geschützt sind. Einführschrägen am Isolierkörper des Board-to-Board Steckverbinders gleichen einen Versatz der Leiterplatten beim Stecken aus und lassen die Stecker Hälften im Falle eines Mittenversatzes und Winkelversatzes ohne Beschädigung zusammenstecken.
Toleranzbereich für robuste Steckverbinder für Leiterplatten
Toleranzausgleich des Zero8 in alle Richtungen
Der Toleranzbereich ist ein weiterer Einflussfaktor zur Robustheit eines Leiterplattensteckverbinders. Kann der Leiterplattensteckverbinder kleine Toleranzen nicht ausgleichen, führen mechanische Mikrobewegungen wie Schock, Vibration und Schwingung mittelfristig zum Verschleiß oder zur Beschädigung der Steckverbindung. Verfügt ein robuster Steckverbinder für Leiterplatten über eine Floating-Funktion, kann er auch im Betrieb bis zu ±0,4 mm ausgleichen. Diese Funktion gewinnt zunehmend an Relevanz, gerade bei der Bestückung einer Leiterplatte mit mehreren unterschiedlichen Steckverbindern.
Wenig Korrosion und Abrieb auf der Oberfläche von robusten Steckverbindern für Leiterplatten in rauen Umgebungen
Abrieb und Korrosion der Kontaktoberfläche
Ähnlich wie Leiterplattenklemmen können Steckverbinder mit Pins aus Kupfer allein mit Sauerstoff und Umgebungsfeuchte leicht oxidieren. Unsere Oberflächenbehandlung verhindert durch eine Schutzschicht das Oxidieren der Steckverbinder Pins. Die robusten Board-to-Board Leiterplattensteckverbinder von ept reduzieren den Abrieb der Oberfläche auf ein Minimum. Dies führt zu weniger Korrosion, weniger Oxidbildung und zu einer langen Lebensdauer mit vielen Steckzyklen.
Wie schaffen wir das trotz Mikrobewegungen durch Schock, Vibration, Schwingung, Gas, Feuchte, Nässe und Staub?
Qualitativ hochwertige und haltbare Kontaktbeschichtung unserer robusten Steckverbinder für Leiterplatten
Glatte Oberfläche von Messerleiste und Federleiste
Die Konsequenz ist ein geringer Übergangswiderstand und damit eine hervorragende Signalübertragung von robusten Steckverbindern für Leiterplatten in rauen Umgebungen. Somit verhindern wir unzureichend elektrische Verbindungen und Signalverschlechterungen.
Wir verwenden u. a. folgende Kontaktbeschichtungen:
Gold ist aufgrund seiner Beständigkeit gegen Korrosion und seiner exzellenten Leitfähigkeit trotz steigender Preise eine äußerst beliebte Kontaktoberfläche beim robusten Leiterplattensteckverbinder.
Legierung aus Nickel und Phosphor mit Goldflash, die preisstabile alternative Oberfläche. In ganz bestimmten Anteilen kombiniert zeigen diese beiden Werkstoffe die positiven Eigenschaften, die auch Gold mit sich bringt: hohe Beständigkeit gegen Korrosion, geringen Verschleiß und perfekte Leitfähigkeit.
Gas, Feuchte, hohe Temperaturen, Nässe und Staub – robuste Leiterplattensteckverbinder ohne Kontaktausfall
Steckverbinder für Leiterplatten in Einpresstechnik
Der Einpressvorgang
Mithilfe der Einpresstechnik erzeugen wir einen höchst robusten und schmutzsicheren Leiterplattensteckverbinder, der Vibration, Schock, Gas, Feuchte, Nässe und Staub überwindet. Robuste Steckverbinder für Leiterplatten in Einpresstechnik haben eine zehnmal bessere Ausfallrate (FIT-Rate) als automatisiert gelötete Steckverbinder für Leiterplatten. Sie werden beispielsweise in Airbag Systemen, ABS und ESP Modulen eingesetzt, da die Signalübertragung in diesen Anwendungen unter keinen Umständen ausfallen darf.
Wie? Einpresstechnik erzeugt mit geringer Einpresskraft höchste Haltekräfte zwischen Steckverbinder und Leiterplatte. Beim Einpressen wird ein Einpressstift mit größerer Diagonale als der Lochdurchmesser in ein durchkontaktiertes Loch in der Leiterplatte gepresst. In der Einpresszone ist der Steckverbinderstift flexibel, damit die Leiterplatte durch physikalische Kräfte beim Einpressvorgang nicht verformt wird. Es entsteht eine Kaltverschweißung zwischen Kontaktstift und metallisiertem Leiterplattenloch: eine gasdichte, korrosionssichere, niederohmige und elektrisch gut leitende mechanische Verbindung, die sich auch für den Verguss eignet. Sie wird darüber hinaus in der DIN EN 60352-5 spezifiziert und bleibt auch bei sehr hohen mechanischen und thermischen Belastungen, wie Vibration, Biegung, Feuchte, Staub und Veränderungen der Temperatur kontaktsicher und hält sogar Beschleunigungsbelastungen durch Schock von bis zu 200 G stand. G-Kräfte definieren Belastungen, die aufgrund von Veränderungen der Größe und/oder Richtung der Geschwindigkeit auf den menschlichen Körper, einen Gebrauchsgegenstand oder ein Fahrzeug einwirken. Zum Vergleich: Nach dem Wiedereintritt in die Erdatmosphäre wirkt auf eine Raumkapsel eine G-Kraft von rund 7 G.
Steckverbinder für Leiterplatten in SMT (Surface-Mount-Technology)
Meniskusausbildung um den Lötfuß des One27
Eine weitere Möglichkeit zur stabilen und zuverlässigen Verbindung von Steckverbindern und Leiterplatte ist die Surface-Mount-Technology (SMT). Sie finden Ihre Anwendung oft in industriellen Anwendungen und in der Industrie 4.0, wenn insbesondere Leiterplatten beidseitig bestückt werden sollen oder der Mindestabstand zu Bauteilen in Kraftrichtung nicht eingehalten werden kann. Unsere besonders robusten Steckverbinder für Leiterplatten in SMT entsprechen der IPC-Klasse 3 für den Einsatz in Hochleistungselektronik. In dieser Klasse darf die Übertragung der Signale nie ausfallen und muss höhere Ströme übertragen. Nach IPC-A-610 Norm muss eine robuste Verbindung von Steckverbinder und Leiterplatte das richtige Verhältnis von Lötfuß, Lötpad und Lotpaste einhalten.
So funktioniert SMT: Mittels Lotpaste werden die Steckverbinder auf definierte Anschlussflächen der Leiterplatte, den Lötpads, gelötet. Im Reflow-Ofen wird das Lötmittel zum Aufschmelzen und anschließend zum Aushärten gebracht. Eine optimale Lötverbindung (SMT) erkennt man an der gleichmäßigen Meniskusausbildung. Der Kontakt muss umlaufend mit Lötmeniskus umschlossen sein, um die besten Haltekräfte auf der Leiterplatte zu erreichen.
Kleine, kompakte und dennoch robuste Miniatur Steckverbinder für Leiterplatten
Viel Know-how durch regelmäßige Optimierungen und Entwicklungen ermöglichen es uns, immer kleinere und robustere Steckverbinder für Leiterplatten zu bauen. Dadurch werden unsere Board-to-Board Steckverbinder immer beständiger und leistungsfähiger, auch bei einem immer kleiner werdenden Bauraum. Der kleine, robuste Miniatur Leiterplattensteckverbinder von ept garantiert eine schnelle, einfache und sichere Signalübertragung trotz rauen Umweltbedingungen wie Schock, Vibration, Schwingung, hohe Temperaturen und Staub und gewährleistet darüber hinaus einen Feuchtigkeitsschutz des Leiterplattensteckverbinders.
Mit Einpresstechnik oder Surface-Mount-Technology (SMT) gewährleisten unsere kleinen, kompakten Board-to-Board Steckverbinder eine geringe Ausfallquote und höchste Haltekräfte. Kleine und dennoch robuste Steckverbinder für Leiterplatten sind trotz ihrer Miniatur so konstruiert, dass beispielsweise Einführschrägen am Isolierkörper die Kontakte im Falle von Mittenversatz und Winkelversatz schützen. Bei der Installation bieten Einführschrägen eine Unterstützung, um ein fehlerfreies Stecken von Messer- und Federleiste zu ermöglichen. Dies gelingt durch die Kontakt- und Isolierkörpergeometrie.
Mechanische Prüfungen und elektrische Prüfungen bei Steckverbindern für Leiterplatten
Es gibt eine Vielzahl von Prüfverfahren für Board-to-Board Steckverbinder, die je nach industriellem Umfeld variieren können. Unsere robusten Steckverbinder für Leiterplatten durchlaufen insbesondere folgende Prüfungen:
Belastungstest: Prüfung von Spannungsfestigkeit und Übergangswiderstand von beispielsweise 500 Steckzyklen vor und nach der Belastung.
Klimatischer Test: Prüfung, ob mehrere Stunden bei beispielsweise -55 °C und anschließend 125 °C sich negativ auf den Übergangswiderstand des Leiterplattensteckverbinders auswirken. Das gewährleistet einen temperaturbeständigen Leiterplattensteckverbinder.
Temperatur-Schock-Test: Prüfung, ob der Board-to-Board Steckverbinder beispielsweise 100-mal für je 30 Minuten einen schnellen, extremen Temperaturwechsel durch Hitze-Kältezufuhr auf den Leiterplattensteckverbinder aushält.
Steckzyklen Test und Schadgast Test: Prüfung, ob in der Praxis Mittenversatz und Winkelversatz ebenso wie der Toleranzbereich im gesteckten Zustand funktionieren. Die Kombination von Steckzyklentest und Schadgastest stellt sicher, dass sich die Leistung des Steckverbinders für Leiterplatten hinsichtlich Übergangswiderstand und Spannungsfestigkeit nicht verschlechtert hat und ein optimaler Schadgas Schutz beim Leiterplattensteckverbinder gewährleistet ist.
Als Rugged Connectors werden allgemein robuste und widerstandsfähige Steckverbinder bezeichnet, die für sich für den Einsatz unter schwierigen Umgebungsbedingungen eignen. Die Platinen-Stecker müssen dabei nicht nur Feuchtigkeit und Schmutz standhalten, sondern oft auch aggressiven korrodierenden Schadstoffen. Häufig kommen Rugged Connectors auch in anspruchsvollen Anwendungen zum Einsatz, wo sie starken Vibrationen ausgesetzt sind. Beispiele dafür wären der Einsatz von PCB Connectors in Luft- und Raumfahrt, militärischen Anwendungen oder im Transportwesen. Die Stecker müssen hier den Vibrationen standhalten und dabei eine zuverlässige elektrische Kontaktierung gewährleisten. Die Colibri SMT-Steckverbinder halten beispielsweise 18,5 g Vibration auf drei Achsen und 50 g physischen Schock ohne Kontaktunterbrechung stand. Fordern Sie dazu gerne unseren ausführlichen Testbericht an oder laden Sie sich das Datenblatt eines unserer rugged Connectors herunter!
Auch Steckverbinder in Einpresstechnik bieten höchste Zuverlässigkeit beim Einsatz unter schwierigen Bedingungen und in rauer Umgebung. Einpressverbinder sind mechanisch sehr belastbar und bieten eine deutlich besser Stoßfestigkeit und Vibrationsfestigkeit. Durch Einpressen der Steckverbinder-Kontakte in die Leiterplatte entsteht eine gasdichte Verbindung, die lange Haltbarkeit auch unter schwierigen Bedingungen verspricht. Überzeugen Sie sich selbst von unseren Steckverbindern in Einpresstechnik! Alle Typen der ept Stecker sind RoHS-konform.
