Elastomere Steckverbinder für Embedded-Systeme

Der Vorteil von System-on-a-Chip: Auch die Peripherie ist fast vollständig enthalten. Um jedoch alle erforderlichen Systemfunktionen von Embedded-Systemen anwendergerecht abzudecken, werden die zusätzlich benötigten Systemfunktionen auf einem Modul zusammengefasst...

Der Vorteil von System-on-a-Chip: Auch die Peripherie ist fast vollständig enthalten. Um jedoch alle erforderlichen Systemfunktionen von Embedded-Systemen anwendergerecht abzudecken, werden die zusätzlich benötigten Systemfunktionen auf einem Modul zusammengefasst – System on a Module (SoM). Weitere Bausteine und I/O-Anschlüsse werden auf Carrier Boards untergebracht. Als Bindeglied zwischen SoM und Carrier Board dienen elastomere Steckverbinder.

Mit der zunehmenden Komplexität heutiger 32-bit-CPU-Architekturen für Embedded-Systeme gibt es einen wachsenden Bedarf, diese einfach, schnell und kostengünstig in zweckvolle Produkte umzusetzen. Die Halbleiterhersteller bieten deshalb hochintegrierte CPU-Komponenten an – so genannte SoC-Lösungen (System on a Chip). Vorteil dieser Bauteile ist die fast vollständige Peripherie mit auf einem Chip. Allerdings können damit noch nicht alle erforderlichen Systemfunktionen abgedeckt werden. Deshalb liegt es nahe, diejenigen Systemfunktionen auf einem Modul zu integrieren, die den größten gemeinsamen Nenner aller typischen Aufgaben von Embedded-Systemen zusammenfassen.

Auf Carrier Boards werden die weiter benötigten Peripheriebausteine und I/O-Anschlüsse untergebracht. Anwendung findet dieses Konzept in Bereichen wie Medizintechnik, Militärtechnik, Telekommunikation, Fahrzeugtechnik, Messen und Testen oder in der Automatisierung und Steuerungstechnik. Diese Marktsegmente sind in der Regel sehr anspruchsvoll in Bezug auf die benötigte Leistung, die geforderte Lebensdauer, die Umgebungs- und Betriebsbedingungen.

Die meisten Projekte in diesen Märkten erreichen bei weitem nicht die hohen Stückzahlen wie in Consumer-Elektronik. Deshalb können die entsprechenden Entwicklungskosten nicht auf die Stückkosten umgelegt werden. Die Kombination eines Systems on a Module (SoM) mit entsprechendem Carrier Board für die I/O-Funktionen (Bild 1) ermöglicht es gerade hier, komplexe Computertechnik mit anspruchsvollen Aufgaben kostengerecht umzusetzen. Schon ab Stückzahlen von 50 Systemen pro Jahr können entsprechende Lösungen realisiert werden. Das bestehende Basis-Design in Form des SoM, eine Einmalentwicklung, lässt sich für eine Vielzahl der unterschiedlichsten Anwendungen verwenden. Die Anpassungen an Kunden und Einsatzbereiche werden auf dem Carrier Board entsprechend realisiert.

Entwicklung neuer Steckverbindungen

Durch immer mehr Funktionen auf kleinstem Raum bei SoC- und SoMKomponenten werden immer mehr Anschlusspins benötigt, die in hochintegrierten Halbleitern zusammengefasste Systemfunktionen nach außen führen, um so die entsprechende Peripherie anzukoppeln. Viele SoMs werden beispielsweise auf der Basis des SODIMM-Steckstandards mit etwa 200 Pins angeboten. Neuere Systeme, die bis zu 500 Pins benötigen und mit Taktraten im Gigahertzbereich betrieben werden, sind mit solchen Goldkontakt-Steckerleisten nicht mehr zu realisieren. Die Kontaktflächen werden kleiner und die Abstände zwischen den Pins rücken enger zusammen. Das hat zwangsläufig Auswirkungen auf die elektromechanischen Eigenschaften solcher Designs.