Elastomere Steckverbinder für Embedded-Systeme
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Elastomere Steckverbinder für Embedded-Systeme
Die elektrische Übertragung basiert auf dem Prinzip der redundanten Kontakte (Bild 2). In vier Aussparungen befinden sich die von einem Silikonmantel umgebenen Golddrahtreihen, jeweils zwei pro Kontaktkammer. Die Golddrähtchen befinden sich voneinander isoliert in einem Abstand von 50 μm. Jeweils oben und unten steht die Silikon-Golddraht-Kombination etwas über das Trägermaterial hinaus, so dass bei der Montage die Goldkontakte fest auf die Kontaktflächen (Pads) der Platinen gepresst werden. Diese Form der Steckverbindung kann bis zu 50 Mal gelöst und wieder verbunden werden, ohne die elektrischen Eigenschaften negativ zu beeinflussen.
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In Bild 3 sind die Kontakt-Pads auf der Trägerplatine und dem SoM mit den zugehörigen Fixierbohrungen für die Aufnahme der Elastomer-Stecker zu erkennen. Nach der Montage kontaktieren die Drähtchen die Pads beider Platinen. Die Zonen zwischen den Pads auf den Boards bleiben kontaktfrei. In Bild 4 ist dieses Prinzip noch Mal verdeutlicht. Die hellblauen Bereiche (Drähtchen), die die Pads oben und unten verbinden, sind leitend. Die orangen Zonen, haben keinen Kontakt zu den Pads und isolieren somit. Durch entsprechend dimensionierte Kontakt-Pads können auf diese Weise neben Datenverbindungen auch Ströme bis zu einigen Ampere übertragen werden.
Das Pad-Layout
Sind bei traditionellen Steckern die Pins maßgebend für die Anzahl der elektrischen Übertragungsmöglichkeiten, entspricht das bei redundanten Kontakten der Anzahl der Pads. Aus zahlreichen Untersuchungen hat sich ein Pad-Layout wie in Bild 5 als Optimum zwischen Anzahl der Pins und Funktionssicherheit herausgestellt.
Bei dem vorliegenden Raster von 0,8 mm und vier zweireihigen Kontakt-Pads pro Stecker Typ ABCD erhält man 208 Kontakte. Bei Verwendung von zwei Steckern, wie bei den miriac-Modulen (Bild 3), sind über 400 Kontakte (Pins) realisiert. Sollen Versorgungsspannungen übertragen werden, können Pads zusammengefasst werden.
In Bild 5 beispielsweise sind sechs Signal-Pads zu einem großen zusammengefasst. In dieser Konfiguration sind Stromstärken von 2 A problemlos übertragbar; bei zwölf Pads sind bis zu 4,4 A möglich.
Die Kontaktflächen sind relativ groß, verglichen zu Federkontaktpunkten herkömmlicher Stecker. Sie stehen senkrecht zueinander und werden durch die Schraubverbindung sehr stark gepresst. Daraus resultiert ein gutes Übertragungsverhalten. Messungen der FH Oberösterreich Forschungs- & Entwicklungs-GmbH bescheinigen elastomeren Steckverbindern beste Übertragungseigenschaften von Datenraten bis zu 2,5 Gbit/s und mehr.
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