Suchen und Finden
Service
Praxishandbuch Steckverbinder
von: Herbert Endres
Vogel Communications Group GmbH & Co. KG, 2021
ISBN: 9783834362827 , 532 Seiten
2. Auflage
Format: PDF, OL
Kopierschutz: Wasserzeichen
Copyright / Impressum
6
Vorwort
7
Inhaltsverzeichnis
9
1 Was ist ein Steckverbinder?
19
2 Steckverbinder-Bestandteile
21
3 Unterschiedliche Anschlusstechniken
23
3.1 Einlöten
23
3.2 Durchlöten
23
3.3 Auflöten
23
3.4 Einpresstechnik
24
3.5 Anlöten
24
3.6 Anschweißen
25
3.7 Anschrauben
25
3.8 Crimpen
25
3.9 Schneidklemmtechnik
26
4 Isolatormaterialien
27
4.1 PBT
32
4.2 PA
32
4.3 LCP
33
4.4 PPS
33
4.5 PC
33
4.6 Produktion von Steckverbindergehäusen
33
4.7 Reel-to-Reel-Verarbeitung
33
4.8 Krematoriumseffekte
34
5 Kontaktmaterialien
35
5.1 Kupfer
36
5.2 Messing
36
5.3 Federnde Legierungen
36
5.4 Relaxation der Federkräfte
36
5.5 Kontakte
38
6 Kontaktpunkt
39
7 Verschiedene Kontaktoberflächen
41
7.1 Nickel
41
7.2 Gold
42
7.3 Palladium
42
7.4 Silber
42
7.5 Zinn
42
7.6 Multilayer
43
7.7 Nickel-Sperrschicht
43
7.8 Kontakte aus vorveredelten Bandmaterialien
43
7.9 Kontaktgabe zwischen unterschiedlichenKontaktoberflächen
44
8 Kontaktwiderstand
51
8.1 Kontaktwiderstand und Temperatur
55
8.2 Kontaktwiderstand und Korrosion
56
8.3 Kontaktwiderstand und Reibkorrosion
56
8.4 Kontaktwiderstand und Steckzyklen
57
8.5 Filme auf den Kontaktoberflächen
58
8.6 Ein niedriger Kontaktwiderstand ist wichtig
58
9 Abschirmmaßnahmen
61
9.1 Elektromagnetische Verträglichkeit
62
9.2 Der EMV-Schirmfaktor
64
9.3 Pseudo-Koaxial-Pinbelegung zur Optimierung der Signalintegrität
66
10 Verriegelung der Steckverbinder
71
11 Gehäuse und Mechanik
75
11.1 Positionscodierungen
75
11.2 Vorzentrierungen
76
11.3 Steckkompatibilität
77
11.4 Inverse Stecksysteme
78
11.5 Soft- und hartmetrische Rückwand-Leiterplattensysteme
78
11.6 Wasserdichte Ausführungen
79
11.7 Explosionsgeschützte Steckverbinder
81
12 Warum werden neue Steckverbinder entwickelt?
83
13 Steckverbinder in der Leistungselektronik
85
13.1 Beispiel Kühlung durch Anschlussleitungen
86
13.2 Beispiel Kühlung durch Kupfer in der Leiterplatte
86
13.3 Thermische Simulation für den Extremfall
87
13.4 Hot Plugging in der Leistungselektronik
88
13.5 Stromverträglichkeit im Grenzbereich
89
14 Steckverbinder für hohe Datenraten
93
14.1 Warum werden diese Signale als differenzielles Paar übertragen?
93
14.2 Wie überträgt man digitale Signale?
93
14.3 Was muss bei den Übertragungsstrecken beachtetwerden?
96
14.4 Warum sind Impedanz-Stoßstellen kritisch?
97
14.5 Neben- oder Übersprechen bei hohen Datenraten
98
14.6 Signal-Störabstand – Warum ist Nebensprechenso kritisch?
99
14.7 Simulation in der Steckverbinderindustrie
101
14.8 Signalübertragung bei hohen Datenraten
103
14.9 S-Parameter
107
14.10 S-Parameter im unsymmetrischen Betrieb(single ended)
107
14.11 S-Parameter im Mischbetrieb
108
14.12 Verifikation von S-Parametern nach der Simulation
111
14.13 Was sind Augendiagramme?
112
14.14 Einfluss der Leiterplatte
114
15 Weiterverarbeitung von Steckverbindern imFertigungsprozess
117
15.1 Lötvorgänge bei unterschiedlichen Leiterplatten-Löttechniken
117
15.2 Steckverbinder auf Leiterplatten in Einpresstechniksetzen
118
15.3 Anschluss von Drähten, Litzen und Kabeln an Steckverbinder
119
16 Steckverbinderauswahl
121
16.1 Einsatzfall
121
16.2 Checkliste
125
Expertenbeiträge
129
1 Steckverbinder qualifizieren und bewerten
131
1.1 Anforderungen an Steckverbinder
131
1.2 Anforderungen an das Prüflabor
131
1.3 Normen, Standards, Prüfprogramme
132
1.4 Bewertungskriterien und Prüfmethoden
133
1.5 Fehler- und Schadensanalyse an Stecksystemen
137
2 Einpresstechnik
147
2.1 Reparaturfähigkeit
148
2.2 Leiterplattenoberflächen
148
2.3 Lochaufbau
149
2.4 Oberflächenbeschichtung der Kontakte und der Einpresszone
149
2.5 Leiterplattendesign: Mindestabstand und Leiterbahnenverlauf
150
2.6 Einpressprozess
150
2.7 Pressen
152
2.8 Zuverlässigkeit der Einpresstechnik
152
2.9 Anwendungsbeispiele
153
3 Whisker in der Einpresstechnik
155
3.1 Whisker
155
3.2 Historie der Zinn-Whisker
156
3.3 Whisker-Wachstumstheorie & Wachstums-Mechanismen
157
3.4 Whisker-Wachstum bei Einpress-Verbindungen
159
3.5 Whisker-Risikobewertung
163
3.6 Standards / Normen
166
4 Oberflächen für Einpresspins
171
4.1 Sn-haltige Oberflächen
172
4.2 Sn-freie Einpresstechnik
178
4.3 Zusammenfassung
183
5 Komponentendesign für die automatisierte Kabelsatzfertigung
185
5.1 In Zukunft gibt es keine Alternative mehr zurautomatisierten Fertigung
185
5.2 Neue Herausforderungen und Chancen für Entwickler von Kabelsätzen und Komponenten
185
5.3 Die große Herausforderung ist die Geschwindigkeit der Automaten
186
5.4 Die heute noch gültigen Prüfnormen sind unzeitgemäß
186
5.5 Fasungen und Rundungen erleichtern den Einführprozess
186
5.6 Generelle Anforderungen an die Stecker
187
5.7 Flächen für die optische Vermessung
188
5.8 Vorsicht mit vor- und rückversetzten Kammereingängen!
189
5.9 Zusätzliche Fixierung für Einzeladerabdichtungen
190
5.10 Tipps für Kammereinläufe und Übergänge in den Stecker
191
5.11 Empfehlungen für Konstruktionen von Steckern mit Dichtmatten
192
5.12 Keine Kunst, sobald man das Prinzip kennt
194
6 Werkstoffe für Steckverbinderkontakte
195
6.1 Warum Kupferlegierungen?
195
6.2 Applikationsspezifische Eigenschaften (Fokus auf Bandwerkstoffe)
197
6.3 Kupferwerkstoffe für Stanz-Biegekontakte
205
6.4 Kupferwerkstoffe für spanend hergestellte Kontakte
218
7 Kontaktphysik
223
7.1 Einleitung
223
7.2 Der Engewiderstand nach HOLM
223
7.3 Reale versus scheinbare Kontaktfläche
227
7.4 Morphologie des Kontaktpunktes und elektrischeLeitvorgänge
229
7.5 Simulation der realen Kontaktfläche
232
7.6 Verschleiß
243
8 Oberflächen für Steckverbinderkontakte
247
8.1 Anforderungen an die Oberflächen für Steckverbinder
247
8.2 Kontaktmaterialien für Steckverbinder
248
8.3 Hartgold-Oberflächen für Steckverbinder
250
8.4 Palladium oder Palladium-Nickel mit Goldflash
256
8.5 Nickel-Phosphor-Goldflash
259
8.6 Silber
260
8.7 Zinnbasierte Beschichtungen
267
8.8 Zusammenfassung und Einsatzempfehlungen
286
9 Neue hochleistungsfähige Beschichtungen für Steckverbindersysteme – Es muss nicht immer«edel» sein
289
9.1 Einleitung
289
9.2 Experimentelles
290
9.3 Ergebnisse und Diskussion
291
9.4 Ausblick
309
10 Technologische Herausforderungen bei der Anwendung von Koaxialsteckverbindern beihohen Datenraten
311
10.1 Einleitung
311
10.2 Stand der Technik heute
312
10.3 Neue koaxiale Steckverbinder für Mobilfunk-Anwendungen
314
10.4 Koaxiale Steckverbinder Board-to-board «blind mate»
315
10.5 Integrierte Lösungen von Ko axialsteckverbindern im Automobil FAKRA
319
10.6 Koax-Verbindung für Übergang von Glasfaser aufelektrische Leitung
320
10.7 Zusammenfassung: Die Grenzen der Koaxialtechnik
321
11 USB-C – Eine Steckverbindung, nicht nur fürUSB-Anwendungen!
323
11.1 Typische Anwendungen
323
11.2 Image vs. Fakten
325
11.3 Lowcost: Nein danke!
325
11.4 Mechanische Performance
326
11.5 EMV
327
11.6 SuperSpeed USB 20 GBit/s
327
11.7 Die Schirmung der Steckverbindung
332
11.8 Bei der Auswahl des Steckers zu beachten
333
11.9 Die weitere Evolution des USB: «USB4»
334
12 M12 Push-Pull Steckverbinder nachIEC 61076-2-012
337
12.1 Einleitung
337
12.2 Metrische M12-Rundsteckverbinder
337
12.3 Der Weg zum M12 Push-Pull
337
12.4 Die Funktionsweise des Inner Push-Pull
339
12.5 Vorteile des Systems
339
12.6 Geräteintegration
341
12.7 Fazit und Ausblick
342
13 Steckverbinder für Single Pair Ethernet
343
13.1 Die aktuellen IEEE802.3 Standards für SPE
343
13.2 Auslegung der elektrischen Kennwerte
347
13.3 Technische Ausführung der SPE Verbindungstechniknach IEC 63171-6
348
13.4 SPE Verbindungstechnik nach IEC 63171-1
350
13.5 SPE Verbindungstechnik nach IEC 63171-4
351
13.6 SPE Verbindungstechnik nach IEC 63171-2 und -5
352
13.7 SPE Verbindungstechnik für Automotive Anwendungen
352
14 Wird Single Pair Ethernet den RJ45 verdrängen?
354
14.1 Ethernet Netzwerke im Gebäude
354
14.2 Ethernet wandert in industrielle Anwendungen
354
14.3 Ethernet erreicht die Feldebene
356
14.4 Die Automobilindustrie als Treiber für Single PairEthernet
356
14.5 Unterschiedliche Anwendungsfelder für Single PairEthernet
357
14.6 Vorteile von SPE in der Industrie
358
14.7 Steckverbinder für Single Pair Ethernet
359
14.8 Grundlegende elektrische Eigenschaften von SPE Steckverbindern
361
14.9 Vergleich RJ45- und SPE-Steckverbinder
364
14.10 Zukunft der Kommunikationsschnittstellen
367
15 Steckverbinder für neue Fahrzeugarchitekturenund Bordnetze
370
15.1 Neue Fahrzeugarchitekturen und die Veränderungen im Bordnetz
370
15.2 Anforderungen an Hochvolt-Verbindungssysteme
372
15.3 Betriebssicherheit
373
15.4 Applikationen
378
15.5 Ausblick
390
16 Qualitätsabsicherung der Dichtheit von Steckverbindern im Produktionsprozess
392
16.1 Steckverbinder
392
16.2 Dichtheitsprüfung im Labor
393
16.3 Dichtheitsprüfung im Produktionsprozess
395
16.4 Dichtheitsprüfung von Steckverbindern
399
16.5 Optimierungen
403
16.6 Typprüfung versus Stückprüfung
404
17 Entwicklungen für Spezialanwendungen
406
18 Thermische Charakteristik eines Steckverbinders
414
19 CAE-Simulation als unterstützendes Werkzeugim Entwicklungsprozess für Steckverbinder
418
19.1 Einsatz der CAE-Simulation im Entwicklungsprozess
418
19.2 Die Verfahren der CAE-Simulation zurSteckverbinderentwicklung
418
19.3 Durchführung einer CAE-Simulation am Beispiel derelektromagnetischen Feldsimulation von Steckverbindern
423
19.4 Potenzial der parametrischen Simulation in derProduktentwicklung
428
20 Modulare Steckverbinder:Kompakte und flexible Schnittstellen für Produktionsanlagen
430
20.1 Entstehung modularer Steckverbinder
431
20.2 Aufbau modularer Steckverbinder-Programme
431
20.3 Modulare Verbindungen für modulare Maschinen
431
20.4 Vielfältige Optionen für eine Schnittstelle
432
20.5 Platz sparen bei der Lichtwellenleiter-Übertragung
432
20.6 Einfache Anschlusstechnik für schnelle Installationen
432
20.7 Modular und smart für die Netzwerkkommunikation
433
20.8 Empfindliche Elektronik schützen, Anlagenverfügbarkeitverbessern
433
21 Optische Steckverbindungen für dieKommunikationsnetze
436
21.1 Definition
436
21.2 Struktur und Funktion eines optischen Steckverbinders,Parameter
436
21.3 Struktur und Funktion eines Mittelstücks / Adapters
440
21.4 Struktur und Funktion optischer Steckverbindungen,Parameter der Einfügedämpfung
441
21.5 Grenzwerte und Qualitäten der optischenSteckverbindungen
445
21.6 Steckverbinder und Kabel
446
21.7 Simplex-, Duplex- und Mehrfasersteckverbinder,Anwendungsbereiche
447
21.8 Patchkabel und Pigtails
448
21.9 Standards
449
22 Die Steckverbinderauswahl in der digitalen Welt
450
22.1 Produktinformationen in Textform
450
22.2 Produktinformationen, visuell dargestellt
451
23.1 Die elektrische Zahnbürste – Das erste kabelloseLadesystem mit Massenverbreitung
456
23.2 Was zeichnet induktive kabellose Übertragungssystemeaus?
461
23.3 Praxisbeispiel Elektromobilität
461
23.4 Megatrends mit kabellosen Übertragungslösungenbegegnen
464
Schlusswort
472
Abkürzungen
474
Lebensläufe der Autoren
478
Glossar
500
Alle Preise verstehen sich inklusive der gesetzlichen MwSt.