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Der MXM-Standard (Mobile PCI Express Module) und die daraus abgeleitete Qseven-Norm definieren ein austauschbares Grafikkartenmodul und dessen mechanische, elektrische und thermische Schnittstelleneigenschaften. Darin enthalten sind der Steckverbinder sowie die Software. Der Board-to-Board-Steckverbinder überträgt dabei Bild- und Videodaten von der Grafikkarte zum Bildschirm. Bislang wurden Verbindungen dieses Standards in Notebooks und PCs der Bürowelt realisiert.

MXM im Automobil

Wie auch im Consumer-Bereich sind die Anforderungen an Infotainment-Systeme in Automobilen gestiegen. Anforderungen von diversen Medien und Schnittstellen sind hohe Qualität und Sicherheit bei Abgriff und Widergabe. Egal, ob es sich um das Anbinden an das Navigationssystem, das Verwenden von DVD-Playern oder das Anbinden der Schnittstellen zu MP3-Playern handelt. Aufgrund der sehr begrenzten Platzverhältnisse favoritisiert Yamaichi die Verwendung von nur einem Steckverbinder. Mit Hilfe des Board-Edge-Connectors, dessen 230 Kontakte das Modul von oben und unten kontaktieren, lassen sich alle benötigten Schnittstellen und Daten übertragen. Beim Design des Steckverbinders muss man in diesem Anwendungsbereich besondere Umstände berücksichtigen. Diese Anforderungen sind:

  • Mechanische Resistenz gegen Vibrationen im Fahrzeug,
  • höherer Temperaturbereich von -40 bis +85 °C,
  • verschärfte klimatische Bedingungen, wie hohe Luftfeuchtigkeit und/oder höhere Schadgasbelastung
  • Sicherstellen der Kontaktierung bei Vibrationen und Schockbelastungen,
  • verbesserte EMV-Anbindung.

Mechanisch stabil

Aufgrund der im Fahrzeug auftretenden Vibrationen in verschiedenen Frequenzen sowie Schockmomenten ist das Sicherstellen der mechanischen Stabilität eine der wichtigen Anforderungen an ein automotive-taugliches Stecksystem. Das sichere Verbinden des Steckverbinders mit dem Motherboard wird zum einen durch das Verlöten der 230 Kontakte und zum anderen durch vergrößerte SMT-Tabs realisiert, die gleichzeitig die Schirmanbindung gewährleisten. Diese Form der Anbindung hält Abzugskräften von mindestens 500 N stand. Ein weiterer Punkt ist die Fixierung des Moduls im Steckverbinder. Der Kunde hat die Möglichkeit, mittels eingepresster Muttern im SMT-Tab-Bereich das eingesteckte Modul mit Hilfe von M2-Schrauben am Steckverbinder selbst zusätzlich zu sichern. Dadurch wird die Position des Moduls auch bei starken Vibrationen und Schockeinwirkungen sichergestellt. Die Kontakte und der sie umgebende Isolierkörper sind so konstruiert, dass sie für eine hohe Bandbreite von Vibrationen und Frequenzen Kontaktsicherheit gewährleisten können.

Von Toleranzen und Klima

Durch dieses spezielle Kontaktdesign werden PCB-Toleranzen (in einem festgelegten Bereich) sicher ausgeglichen. Das Design im Einführbereich des BEC-Steckverbinders erlaubt auch die Nutzung von Modulen ohne Einführfase, was eine Kosteneinsparung bei den verwendeten PCBs bedeutet.

Anwendungen im Automobilbereich sind rauen Bedingungen ausgesetzt. Dazu zählen:

  • große Temperaturunterschiede,
  • Schwankungen in der Feuchtigkeit,
  • Belastungen durch Schadgase wie Schwefeldioxid SO2, Stickstoffdioxid NO2, Schwefelwasserstoff H2S.

Durch gezielte Materialauswahl, zum Beispiel LCP für den Isolierkörper oder Phosphor-Bronze und Goldplatierung für die Kontakte lässt sich auch hier die Funktionsfähigkeit sichern.

Passende Eigenschaften

Die Bausteine genügen den speziellen Anforderungen an den Automotive-Bereich, wie Langzeittests bewiesen. Darin versuchte man, die Lebenszeit eines Fahrzeugs im Zeitraffer durch erhöhte Anforderungen darzustellen. So mussten die Steckverbinder beispielsweise Lagerungen mit extremem Klimawechsel von -40 bis +85 °C und 1000 Zyklen standhalten. Außerdem erfolgten Lagerungen über 1500 Stunden in hochfeuchtem Klima sowie diverse Vibrationstests und Tests unter verschärften Schadgasbedingungen.

Der BEC-Steckverbinder unterstützt Graphikstandards wie PCIExpress, HDMI, DisplayPort. Das Steckgesicht ist kompatibel zu Modulen, die der MXM1.0- und der Qseven-Norm entsprechen. Mit seiner Bauhöhe von 7,8 mm, die Steckhöhe des Moduls misst 5 mm; kommt er engen Platzverhältnissen entgegen. Die Anzahl von 30 Steckzyklen ist gewährleistet und das Design im Einführbereich ermöglicht das Einführen des Moduls in einem Winkel von 5° bis 30°. Dies ermöglicht sowohl die manuelle als auch die maschinelle Bestückung des Moduls (Bild 1). Der Isolierkörper ist aus LCP gefertigt. Die Kontakte bestehen aus Phosphor-Bronze und ihre Oberfläche ist in drei verschiedenen Schichtdicken erhältlich, vergoldet von Au Flash bis zu 30 µ Zoll. Ausgeliefert wird auf Bandspulen (Tape & Reel).

Test-Contactor für Embedded-Module

Yamaichi Electronics bietet mit dem Qseven / BEC-Testadapter ein im European Design Center in München entwickeltes Test-Contactor-System an, das als Test-Interface für Embedded-Module dient (Bild 2). Dabei programmiert und testet man das Qseven- oder MXM-Modul mit dem impedanzkontrollierten Testadapter. Der Qseven/BEC-Testadapter folgt der Leiterplattenarchitektur und Pin-Belegung des Qseven-Standards, kontaktiert aber auch mühelos kundenspezifische Kontaktbelegungen und Modulformate. Dieses System bietet ein zuverlässiges und robustes Kontaktieren der Leiterplattenmodule für den Einsatz im Labor und in der Produktion.

Daniela Pallas

ist Produktmanagerin bei Yamaichi Electronics Deutschland GmbH in München.

(rao)

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