Wymagania dotyczące wytrzymałych złączy do płytek drukowanych
Złącza do płytek drukowanych muszą być wytrzymałe, niezawodnie przesyłać sygnały i nie mogą ulegać awariom. Wytrzymałe złącza do płytek drukowanych muszą wytrzymywać obciążenia mechaniczne, termiczne i chemiczne, takie jak: • wstrząsy, • wibracje, • drgania, • gazy, • wilgoć, • wysokie temperatury, • wilgoć oraz • pył, bez ryzyka awarii. Wytrzymałe złącza do płytek drukowanych są potrzebne zwłaszcza w lotnictwie i kosmonautyce, automatyce przemysłowej, przemyśle motoryzacyjnym oraz w technice medycznej.
Dzięki różnym metodom nasze złącza do płytek drukowanych są odporne na te obciążenia. Dzięki naszemu działowi rozwoju nasze złącza do płytek drukowanych są stale optymalizowane i zabezpieczane przed kolejnymi czynnikami środowiskowymi. Dzięki wielu procedurom testowym zapewniamy niezmiennie wysoką jakość.
Wpływy mechaniczne, takie jak wibracje, drgania i wstrząsy – brak awarii styków dzięki wytrzymałym złączom do płytek drukowanych
Odpowiedni system styków do wytrzymałych złączy do płytek drukowanych
System styków: dwustronna listwa stykowa w złączu do płytek drukowanych
Dwustronny styk sprężynowy One27 bez (po lewej) i po oddziaływaniu uderzeniowym (po prawej)
Oferowane przez nas wytrzymałe złącza do płytek drukowanych są wyposażone w dwustronną listwę sprężynową, która zapewnia redundancję i pewność styku w złączach typu board-to-board. Dzięki drugiej sprężynie transmisja sygnału jest zawsze zapewniona przez co najmniej jeden punkt styku, nawet przy silnych wstrząsach działających na złącze. Zapewnia to optymalną konstrukcję urządzenia.
Dla porównania: klasyczne dwuczęściowe złącza do płytek drukowanych posiadają jedynie styk nożowy i styk sprężynowy. W przypadku silnego wstrząsu może to spowodować, że listwa nożowa odłączy się od listwy sprężynowej i przerwie transmisję sygnału.
System styków: system styków neutralny pod względem płci w złączu do płytek drukowanych
System kontaktowy Zero8 o neutralnej płciowo nazwie
Znacznie bardziej wytrzymałe są złącza do płytek drukowanych wyposażone w „uniwersalny” system styków. Cechą charakterystyczną tego systemu styków jest to, że połówki wtyku i gniazda mają identyczną geometrię styków. W ten sposób każdy pin jest stykany przez dwie sprężyny, a wtyk i gniazdo są ze sobą zazębione i nie mogą się od siebie odłączyć. Zapewnia to maksymalną redundancję i sprawia, że nasze złącza płytka-płytka są niezwykle wytrzymałe i niezawodne pod względem styku. (rys. 5).
System połączeń: Jednoczęściowe złącze wtykowe do płytek drukowanych
Jednoczęściowe złącze flexilink
Jednoczęściowe złącza do płytek drukowanych są jeszcze bardziej wytrzymałe niż system styków o neutralnej płci stosowany w złączach typu board-to-board.
Jednoczęściowe złącza do płytek drukowanych rezygnują z klasycznej, dwuczęściowej zasady działania opartej na listwie nożowej i listwie sprężynowej. Nie posiadają one wrażliwego obszaru stykowego, dzięki czemu są niezwykle odporne na wstrząsy, wibracje, wilgoć, kurz i warunki atmosferyczne.
Jednoczęściowe złącza płytka-płytka nadają się również do zalewania i innych procesów mających na celu ochronę elementów złącza do płytek drukowanych. W połączeniu z techniką wciskania wytrzymałe, jednoczęściowe złącza do płytek drukowanych stanowią najbezpieczniejsze połączenie mechaniczne i elektryczne dwóch płytek drukowanych.
Odpowiednia konstrukcja styków do wytrzymałych złączy do płytek drukowanych
Tulipan sprężynowy modelu One27 po procesie wykrawania i gięcia
Nasze wytrzymałe złącza do płytek drukowanych stykają się z listwą sprężynową wygiętą pod kątem 90 stopni.
Zaleta: złącze do płytek drukowanych styka się z gładką, walcowaną powierzchnią, a nie z niejednorodną i ostrą spodnią stroną taśmy wykrawanej, powstałą w wyniku procesu wykrawania. W ten sposób unikamy zwiększonego ścierania powierzchni i zmniejszamy opór przejściowy.
Oprócz listwy sprężynowej również listwa nożowa w złączu do płytek drukowanych musi być precyzyjnie wycięta i poddana dalszej obróbce, aby uszkodzona geometria nie przerywała kontaktu w przypadku wstrząsów, wibracji i drgań.
Odpowiednie elementy izolacyjne do wytrzymałych złączy do płytek drukowanych
Złącze Zero8 umożliwia przesunięcie osiowe o ±0,7 mm oraz przesunięcie kątowe o 4°
Korpusy izolacyjne naszych wytrzymałych złączy do płytek drukowanych zostały zaprojektowane w taki sposób, aby delikatne styki wewnątrz złącza były doskonale chronione przed wstrząsami, wibracjami i drganiami. Skośne powierzchnie wprowadzające na korpusie izolacyjnym złącza płytka-płytka kompensują przesunięcie płytek drukowanych podczas wtykania i umożliwiają połączenie połówek wtyku bez uszkodzeń w przypadku przesunięcia środkowego i kątowego.
Zakres tolerancji dla wytrzymałych złączy do płytek drukowanych
Regulacja tolerancji w modelu Zero8 we wszystkich kierunkach
Zakres tolerancji jest kolejnym czynnikiem wpływającym na wytrzymałość złącza do płytek drukowanych. Jeśli złącze nie jest w stanie wyrównać niewielkich odchyleń, mikroruchy mechaniczne, takie jak wstrząsy, wibracje i drgania, prowadzą w perspektywie średnioterminowej do zużycia lub uszkodzenia złącza. Jeśli wytrzymałe złącze do płytek drukowanych posiada funkcję floating, może ono kompensować odchylenia nawet do ±0,4 mm podczas pracy. Funkcja ta zyskuje na znaczeniu, zwłaszcza w przypadku montażu płytek drukowanych z wieloma różnymi złączami.
Niewielka korozja i ścieranie na powierzchni wytrzymałych złączy do płytek drukowanych w trudnych warunkach
Ścieranie i korozja powierzchni styku
Podobnie jak zaciski do płytek drukowanych, złącza z pinami miedzianymi mogą łatwo ulegać utlenianiu pod wpływem samego tlenu i wilgoci otoczenia. Nasza obróbka powierzchniowa zapobiega utlenianiu styków złączy dzięki warstwie ochronnej. Solidne złącza płytkowe typu board-to-board firmy ept ograniczają ścieranie powierzchni do minimum. Skutkuje to mniejszą korozją, mniejszym tworzeniem się tlenków oraz długą żywotnością przy wielu cyklach wtykania.
Jak nam się to udaje pomimo mikroruchów spowodowanych wstrząsami, wibracjami, drganiami, gazem, wilgocią, wodą i pyłem?
Wysokiej jakości i trwała powłoka styków naszych wytrzymałych złączy do płytek drukowanych
; gładka powierzchnia listwy stykowej i listwy sprężynowej
Wynikiem tego jest niski opór stykowy, a tym samym doskonała transmisja sygnału w wytrzymałych złączach do płytek drukowanych przeznaczonych do pracy w trudnych warunkach. W ten sposób zapobiegamy powstawaniu słabych połączeń elektrycznych i pogorszeniu jakości sygnału.
Stosujemy między innymi następujące powłoki styków:
Ze względu na swoją odporność na korozję i doskonałą przewodność złoto pozostaje niezwykle popularnym materiałem na styki w wytrzymałych złączach do płytek drukowanych, mimo rosnących cen.
Stop niklu i fosforu pokryty warstwą złota to alternatywny materiał o stabilnej cenie. W określonych proporcjach połączenie tych dwóch materiałów zapewnia pozytywne właściwości charakterystyczne dla złota: wysoką odporność na korozję, niskie zużycie i doskonałą przewodność.
Gaz, wilgoć, wysokie temperatury, wilgoć i pył – wytrzymałe złącza do płytek drukowanych bez ryzyka utraty styku
Złącza do płytek drukowanych w technologii wciskanej
Proces wciskania
Dzięki technologii wciskania tworzymy niezwykle wytrzymałe i odporne na zanieczyszczenia złącza do płytek drukowanych, które są odporne na wibracje, wstrząsy, gaz, wilgoć, wodę i pył. Wytrzymałe złącza do płytek drukowanych wykonane w technologii wciskania charakteryzują się dziesięciokrotnie lepszym wskaźnikiem awaryjności (FIT) niż złącza do płytek drukowanych lutowane automatycznie. Są one stosowane na przykład w systemach poduszek powietrznych, modułach ABS i ESP, ponieważ w tych zastosowaniach transmisja sygnału nie może zawieść w żadnych okolicznościach.
Jak to możliwe? Technika wciskania zapewnia najwyższą siłę trzymania między złączem a płytką drukowaną przy niewielkiej sile wciskania. Podczas wciskania kołek o przekątnej większej niż średnica otworu jest wciskany w otwór przelotowy w płytce drukowanej. W strefie wciskania kołek złącza jest elastyczny, dzięki czemu płytka drukowana nie ulega odkształceniu pod wpływem sił fizycznych podczas procesu wciskania. Powstaje zgrzew na zimno między kołkiem stykowym a metalizowanym otworem w płytce drukowanej: gazoszczelne, odporne na korozję, niskorezystancyjne i dobrze przewodzące prąd połączenie mechaniczne, które nadaje się również do zalewania. Jest ono ponadto określone w normie DIN EN 60352-5 i zapewnia pewność styku nawet przy bardzo dużych obciążeniach mechanicznych i termicznych, takich jak wibracje, zginanie, wilgoć, kurz i zmiany temperatury, a także wytrzymuje obciążenia przyspieszeniowe spowodowane wstrząsami do 200 G. Siły G definiują obciążenia, które oddziałują na ciało ludzkie, przedmiot użytkowy lub pojazd w wyniku zmian wielkości i/lub kierunku prędkości. Dla porównania: po ponownym wejściu w atmosferę ziemską na kapsułę kosmiczną działa siła G wynosząca około 7 G.
Złącza do płytek drukowanych w technologii SMT (Surface-Mount-Technology)
Wyprofilowanie łąkotki wokół podstawy lutowniczej modelu One27
Kolejną metodą zapewniającą stabilne i niezawodne połączenie złączy z płytką drukowaną jest technologia montażu powierzchniowego (SMT). Znajduje ona często zastosowanie w aplikacjach przemysłowych oraz w ramach Przemysłu 4.0, zwłaszcza gdy płytki drukowane mają być montowane dwustronnie lub gdy nie można zachować minimalnej odległości od elementów w kierunku działania siły. Nasze wyjątkowo wytrzymałe złącza do płytek drukowanych w technologii SMT spełniają wymagania klasy IPC 3 do zastosowań w elektronice wysokowydajnej. W tej klasie transmisja sygnałów nie może nigdy ulec zakłóceniu i musi przenosić wyższe prądy. Zgodnie z normą IPC-A-610 solidne połączenie złącza i płytki drukowanej musi zachowywać właściwy stosunek stopki lutowniczej, pady lutowniczej i pasty lutowniczej.
Tak działa SMT: za pomocą pasty lutowniczej złącza są lutowane do określonych powierzchni przyłączeniowych płytki drukowanej, tzw. padów lutowniczych. W piecu reflow lut jest podgrzewany do stopienia, a następnie utwardzany. Optymalne połączenie lutowane (SMT) można rozpoznać po równomiernym uformowaniu menisku. Styk musi być całkowicie otoczony meniskiem lutowniczym, aby uzyskać najlepszą siłę trzymania na płytce drukowanej.
Małe, kompaktowe, a jednocześnie wytrzymałe miniaturowe złącza do płytek drukowanych
Bogate doświadczenie zdobyte dzięki regularnym ulepszeniom i pracom rozwojowym pozwala nam tworzyć coraz mniejsze i bardziej wytrzymałe złącza do płytek drukowanych. Dzięki temu nasze złącza typu board-to-board stają się coraz bardziej niezawodne i wydajne, nawet przy coraz mniejszej przestrzeni montażowej. Małe, wytrzymałe miniaturowe złącza do płytek drukowanych firmy ept gwarantują szybką, łatwą i bezpieczną transmisję sygnału pomimo trudnych warunków środowiskowych, takich jak wstrząsy, wibracje, drgania, wysokie temperatury i kurz, a ponadto zapewniają ochronę złącza przed wilgocią.
Dzięki technologii wciskania lub technologii montażu powierzchniowego (SMT) nasze małe, kompaktowe złącza płytka-płytka zapewniają niski wskaźnik awaryjności i najwyższą siłę trzymania. Małe, a jednocześnie wytrzymałe złącza do płytek drukowanych, pomimo swoich miniaturowych rozmiarów, są skonstruowane w taki sposób, że na przykład skosy wprowadzające na korpusie izolacyjnym chronią styki w przypadku przesunięcia środkowego i kątowego. Podczas instalacji skosy wprowadzające zapewniają wsparcie, umożliwiając bezbłędne podłączenie listwy nożowej i sprężynowej. Jest to możliwe dzięki geometrii styków i korpusu izolacyjnego.
Badania mechaniczne i elektryczne złączy do płytek drukowanych
Istnieje wiele różnych procedur testowych dla złączy płytka-płytka, które mogą się różnić w zależności od środowiska przemysłowego. Nasze wytrzymałe złącza do płytek drukowanych przechodzą w szczególności następujące testy:
Test obciążeniowy dla wytrzymałych złączy
W ramach testu obciążeniowego wytrzymałych złączy sprawdza się wytrzymałość na napięcie oraz rezystancję stykową, na przykład po 500 cyklach wtykania przed i po obciążeniu.
Test warunków klimatycznych dla wytrzymałych złączy
W ramach testów klimatycznych wytrzymałych złączy sprawdza się, czy wielogodzinna ekspozycja na temperaturę np. -55°C, a następnie 125°C, ma negatywny wpływ na rezystancję stykową złącza do płytek drukowanych. Gwarantuje to odporność złącza na zmiany temperatury.
Test szokowy temperatury dla wytrzymałych złączy
W teście szokowym temperatury dla wytrzymałych złączy sprawdza się, czy złącze płytka-płytka wytrzyma na przykład 100 cykli po 30 minut, polegających na gwałtownej zmianie temperatury poprzez poddanie złącza na płytce drukowanej działaniu wysokiej i niskiej temperatury.
Badanie cykli wtykowych i badanie gazów szkodliwych dla wytrzymałych złączy wtykowych
Podczas testu cykli wtykania i testu na działanie gazów szkodliwych dla wytrzymałych złączy sprawdza się, czy w praktyce przesunięcie osiowe i kątowe, a także zakres tolerancji działają prawidłowo w stanie po wtyknięciu. Połączenie testu cykli wtykowych i testu gazów szkodliwych gwarantuje, że parametry złącza do płytek drukowanych nie uległy pogorszeniu pod względem rezystancji styku i wytrzymałości na napięcie oraz zapewnia optymalną ochronę przed gazami szkodliwymi w złączu do płytek drukowanych.
