Supermini

Dir von Globes erhältlichen Supermini-Steckverbindungen erhöhen die Zuverlässigkeit und Qualität beim „Stapeln“ von Leiterplatten und der Verbindung zu Backplane oder Gehäuse. Southwest Microwave

Vor nahezu vier Jahrzehnten wurde den HF-Entwicklern ein neuer Steckverbinder vorgestellt, der den Bedarf an höherer elektrischer Leistung, schnellerer Installation und größerer Dichte in Hochfreqenzanwendungen erfüllte. Diese Bauform, allgemein bekannt als Subminiatur-(SMP)-Steckverbinder, besteht aus einem blind steckbaren Anschlussteil oder einem Rundstecker, untergebracht zwischen zwei auf Platinen oder am Gehäuse montierten Steckerbuchsen. Der in verschiedenen Längen erhältliche Rundstecker ließ eine gewisse axiale und radiale Fehlausrichtung oder Abweichung zu, wobei dennoch die Übertragungsintegrität gewahrt wurde. Dieser neue Steckverbinder öffnete die Türen für die Lockerung der Ausrichtungstoleranzen und einen vereinfachten Produktionsprozess. Er konnte auch eine höhere Konzentration von simultanen Mikrowellenanschlüssen pro Platine oder Leiterplatte aufnehmen, da die mit Gewindesteckern verbundenen sperrigen Befestigungsteile entfielen.

Probleme

Im Laufe der Jahre verringerte sich die SMP-Größe noch weiter, sodass entsprechende Verbesserungen in der Frequenz möglich waren. Die Einführung eines Mikro-Subminiatur-Steckverbinders (SMPM) – 45 Prozent kleiner als der ursprüngliche SMP – dann eines Submikro-Subminiatur-Steckverbinders (SMPS) – wodurch eine weitere Profilverkleinerung um 30 Prozent erzielt wurde – steigerte die HF-Kapazität auf über 65 GHz. Diese Entwicklungen stellten eine Lösung für den Einbau in engere Gehäuse und reduzierte Modulgrößen dar, um die laufenden Bestrebungen nach System- und Modulminiaturisierung zu unterstützen. Mit wachsender Nachfrage nach diesen Steckverbindern führten zahlreiche Hersteller ähnlich gebaute Subminiatur-Steckverbinderprodukte ein, sodass neben der Nachrüstflexibilität für die Systementwickler ein hoher Grad an Kompatibilität zwischen verschiedenen Herstellern im SMP-Bereich ermöglicht wurde.

ECK-DATEN

Die leichten und doch robusten blind steckbaren Verbinder der Baureihe Supermini sind besonders geeignet für Anwendungen in den Bereichen Verteidigung, Luft- und Raumfahrt, Kommunikation, Netzwerke und Testsysteme.

Durch nahezu branchenweite Gleichheit beim Design blieben elektrische und strukturelle Leistungsprobleme bei den meisten SMP-Steckverbindern erhalten. Zu diesen zählen die messbare Verschlechterung des Stehwellenverhältnisses (VSWR) und Einfügungsdämpfung bei radialer oder axialer Abweichung, sowie Instabilität, Fehlausrichtung oder Bruch der Kontaktstifte. Vorzeitiges Versagen der Rundsteckverbinder aufgrund begrenzter Flexibilität der Außenleiterträger sowie Leiterplatten- oder Verbindungsschäden infolge der hohen Abziehkraft, die zum Lösen dieser Verbinder bei höheren Dichten erforderlich sind, können kostenintensive Reparatur oder Austauscharbeiten erfordern. Schließlich führte der Mangel an Subminiatur-Steckverbinderprodukten bei Entwicklern von Elektroniksystemen zu einem erhöhten Bedarf an neuen und besseren Alternativen für Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Verbindungen.

Bewältigung der Probleme

Um die Leistungsprobleme der herkömmlichen SMP-Technologie zu beseitigen, verfolgte Southwest Microwave einen ganz neuen Ansatz und entwickelte Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Steckverbinder der Baureihe Supermini (Eigenschreibweise SuperMini) für Frequenzen von DC bis 67 GHz. Diese miniaturisierten Ultrahochfrequenz-Verbindungslösungen für hochdichte Leiterplatten-Schnittstellen besitzen eine weiterentwickelte Rundstecker- und Buchsenkonstruktion, die die Produktlebensdauer maximiert und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Änderungen des HF-Signals erheblich verbessert. Diese von Globes erhältlichen Steckverbinder erhöhen die Zuverlässigkeit und Qualität beim „Stapeln“ von Leiterplatten und der Verbindung zu Backplane oder Gehäuse.

Supermini-Steckverbinder

Die Supermini-Leiterplatte-zu-Leiterplatte-Steckverbinder haben eine 0,9-mm-Schnittstelle, um die branchenweit kleinste, am häufigsten verwendete Größe und die größte Menge an Verbindungen pro Leiterplatte zu erzielen. Mit horizontalen und vertikalen Befestigungsmöglichkeiten sind sie eine ausgezeichnete Lösung für Bereiche, in denen Raum- und Gewichtseffizienz entscheidend ist, zum Beispiel bei Radarsystemen, phasengesteuerten Antennen, Verstärkern, Empfängern, Schaltmatrizen, und Bus-Karten. Supermini-Leiterplatten-zu-Leiterplatten-Steckverbinder sind darauf ausgelegt, die elektrischen Eigenschaften des Übertragungswegs zwischen Steckverbinder und Schaltung bei Leiterplatten mit Oberflächenmontage und klassischer Montage zu optimieren. Sie sind als vertikale und randmontierte Konfigurationen in Gleit- oder Rastausführung für Streifenleitungen, Mikrostreifenleitungen und koplanaren Schaltkreisen erhältlich. Alle Ausführungen erfüllen MIL-PRF-39012 in Bezug auf Korrosion, Vibration, mechanischer Erschütterung und Temperaturschock.

Supermini

Qualität von Supermini-Leiterplatten-zu-Leiterplatten-Verbindungen; Darstellung der Testkonfiguration (a), der gemessenen Einfügungsdämpfung und des VSWR (b). Southwest Microwave

Diese Supermini-Leiterplatten-zu-Leiterplatten-Lösungen haben die niedrigsten Steck- und Abziehkräfte der Industrie. Die typische Steckkraft beträgt 1,7 N beim Gleitsteckverbinder und 5 N beim Raststeckverbinder. Die typische Abziehkraft beträgt ebenfalls 1,7 N beim Gleitsteckverbinder und 3,3 N beim Raststeckverbinder. Ohne den übermäßigen Steckdruck, der den herkömmlichen Stecklösungen gemein ist, können Hunderte von Steckvorgängen erfolgen, ohne dass Leiterplattenschäden, Fehlausrichtung oder Bruch der Kontaktstifte drohen. Ebenso erleichtert die geringe Gesamtabziehkraft, sogar bei einem Vielfach-Array, das simultane Entkoppeln von Verbindungen ohne negative Auswirkungen auf den Steckverbinder oder die Leiterplatte, die bei anderen Bauformen zu beobachten sind.

Die Konstruktion des Außenleiters (Federfinger) des Supermini-Rundsteckers ermöglicht den vorbeschriebenen Grad an Flexibilität ohne Überbeanspruchung und Überstrecken, was vorzeitiges Altern bei Standard-Rundsteckern bewirkt. Auf diese Weise wird eine unübertroffene Zahl an Steck- und Abziehzyklen erreicht: mehr als 500 sowohl bei Gleit- als auch Rastausführung. Dies macht den Supermini zum idealen Steckverbinder in automatischen Testsystemen.

Stapeln von Leiterplatten

Da das Stapeln von Leiterplatten immer die Gefahr von Fehlausrichtungen der Steckverbinder birgt, war die Herausforderung bei früheren Steckkonstruktionen die erreichbaren axialen und radialen Abweichungen, bevor die elektrische Leistung beeinträchtigt wurde. Weitverbreitete Probleme mit der Kontaktfläche bei der herkömmlichen Technologie, die die geometrischen Eigenschaften der Kontaktflächen ändert, wenn eine Stecker-Buchsen-Fehlausrichtung auftritt, können einen induktiven Pfad hervorrufen, der das VSWR verschlechtert. Umgekehrt verträgt das einzigartige Stecker-Buchsen-Schnittstellendesign von Southwest Microwave Dimensionsänderungen bei Fehlausrichtung, ohne dass die Eigenschaften der Übertragung nennenswert beeinträchtigt werden, da die Wirkung auf die durch den Steckverbinder übertragenen Signale minimiert wird. Dadurch wird eine ausgezeichnete elektrische Leistung des Übertragungswegs zwischen Steckverbinder und Schaltkreis erzielt, während eine axiale Abweichung von bis zu 0,010″ und eine radiale Abweichung von ±10° verkraftet werden können, ohne dass sich das VSWR erheblich verschlechtert.

Leiterplattenabstände 3 mm

Supermini-Leiterplatten-zu-Leiterplatten-Steckverbinder verbessern auch die physikalischen Konstruktionseinschränkungen der SMP-Standardausführungen, die je nach Profilgröße oder dem Risiko für die Buchsen-Innenleiter-Haltbarkeit bei geringem Abstand zwischen den Schnittstellen der Leiterplatten begrenzen. Die Buchse von Southwest Microwave, die den Innenleiter stützt und stabilisiert und zudem gleichbleibende gute Übertragungseigenschaften hat, sorgt für Zuverlässigkeit der HF- und Millimeterwellen für dicht gepackte Leiterplatten, ohne dass die Qualität beeinträchtigt wird. Eine umfangreiche Produktreihe von Buchsen ermöglichen branchenführende Leiterplatten-Abstände von gerade einmal 3 mm. Die Millimeterwellen-Übertragungsstrecke der Supermini-Leiterplatten-zu-Leiterplatten-Technologie hat ein Stehwellenverhältnis von 1,13:1 und ist reproduzierbar, auch bei Fehlausrichtung. Die Zuverlässigkeit dieser Steckverbinder bei 67 oder mehr GHz ermöglicht Systementwicklern nun, ganz einfach die gängigen Probleme bei niederfrequenten, hochdichten Schnittstellen zu bewältigen, während sie gleichzeitig eine langfristige Lösung für fortschrittliche miniaturisierte Hochfrequenzanwendungen der nächsten Generation erhalten.