Elektrische Steckverbinder

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1 Helmut Katzier Elektrische Steckverbinder Technologien, Anwendungen und Anforderungen

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Konstruktive Basiskomponenten Der elektrische Kontakt Prinzip des elektrischen Kontakts Geschlossener Kontakt Öffnender Kontakt Schließender Kontakt Offener Kontakt Kontakttechnologien Steck- und Ziehkräfte Durchgangswiderstand Herstellung von Kontaktoberflächen Bauformen elektrischer Kontakte Anschluss an die Übertragungsmedien Kontaktierung an Schaltungsträgern Leiterplatten Lötverfahren Reflowlöten Wellenlöten Einpresstechnologie Pinraster bei hochpoligen Steckverbindern Kabel Kabeltypen Leiter Isolierung Schirmung...79

3 8 Inhaltsverzeichnis Elektrische Eigenschaften von Kabel Übertragungseigenschaften von Kabel Twisted-Pair-Kabel Kreiszylindrische Koaxialkabel Kabelbäume Anschlusstechnologien an Kabel Wickeln Löten Schraubverbindungen Federklemmen Schweißen Crimpen Schneidklemmen Gehäuse Gehäusematerialien Kunststoffgehäuse Metallgehäuse Oberflächen Dichtungen Schutzarten Arretierung Elektrische Schirmung Vorzentrierung Kodierung MID-Technologie Materialien und Werkstoffe Metalle Schmelztemperatur Temperaturkoeffizient der Länge Wärmeleitfähigkeit Spezifische Wärmekapazität Dichte Elastizitätsmodul Elastizitätsgrenze Streckgrenzen Dehnungsgrenze...125

4 Inhaltsverzeichnis Zugfestigkeit Gleichmaßdehnung Bruchdehnung Federbiegegrenze Biegewechselfestigkeit Umform- und Biegbarkeit Spannungsrelaxation Härte Elektrische Leitfähigkeit und spezifischer Widerstand Temperaturkoeffizient der Leitfähigkeit Schmelzspannung Magnetische Eigenschaften Kupfer Gold Palladium Silber Nickel Zinn Platin Aluminium Zink Kupferlegierungen Kunststoffe Kennwerte für Kunststoffe Glasübergangstemperatur Schmelztemperatur Betriebstemperatur Wärmeformbeständigkeit Ausdehnungskoeffizienten Schwindung Fließfähigkeit Dichte Bestimmung der mechanischen Kennwerte Elastizitätsmodul Streckspannung und Streckdehnung Bruchspannung und Bruchdehnung Spezifischer elektrischer Widerstand...166

5 10 Inhaltsverzeichnis Spannungsfestigkeit und Durchschlagsfestigkeit Kriechstromfestigkeit Oberflächenwiderstand Relative Dielektrizitätskonstante Dielektrischer Verlustfaktor Wasseraufnahme Brandbeständigkeit Verarbeitungs- und Umwelteigenschaften Liquid Crystalline Polymers (LCP) Polyamide (PA) Polybutylenterephthalat (PBT) Polycarbonat (PC) Polyethylen (PE) Polyetheretherketon (PEEK) Polyetherimid (PEI) Polyethersulfon (PES) Polyethylenterephthalat (PET) Perfluoralkoxylalkan (PFA) Polymethylmethacrylat (PMMA) Polyoxymethylen / Polyacetal (POM) Polypropylen (PP) Polyphenylenether (PPE) / Polyphenylenoxid (PPO) Polyphenylensulfid (PPS) Polystyrol (PS) Polysulfon (PSU) Polytetrafluorethylen (PTFE) Polyvinylchlorid weich (PVC-P) Polyvinylidenfluorid (PVDF) Elektrische Eigenschaften Zeitbereich Zeitkontinuierliche Darstellung Signalintegrität Powerintegrität Zeitdiskrete Darstellung Augendiagramme Harmonische Darstellung...217

6 Inhaltsverzeichnis Frequenzbereich Frequenzbänder Streuparameter Zusammenhang zwischen Frequenz und Zeitbereich Bandbreite Strom und Spannung Kriechstromfestigkeit und Spannungsfestigkeit Widerstände Messung des Durchgangswiderstandes R D Impedanzen Allgemeine Impedanz Impedanzprofil Impedanz bei einer Einzelleiterübertragung Impedanz bei einer Zweileiterübertragung Gegentaktbetrieb Gleichtaktbetrieb Zusammenhang zwischen Gleich- und Gegentaktbetrieb Messung der Impedanzen Kalibrierung des Spannungssprunges Messfassung Reflexionen Zeitbereich Frequenzbereich Transmission Zeitbereich Frequenzbereich Übersprechen Nahübersprechen Zeitbereich Frequenzbereich Fernübersprechen Zeitbereich Frequenzbereich Laufzeiten Zeitbereich Modenkonversion Modenkonversion in Twisted-Pair-Kabeln...267

7 12 Inhaltsverzeichnis 4.13 Skineffekt Elektromagnetische Verträglichkeit Physikalische Ursachen der Schirmung Schirmfaktor und Schirmdämpfung Koppelimpedanz Schirmungsmaßnahmen in Steckverbindern Intermodulation Simulation Genauigkeit der Ergebnisse Rechenalgorithmus Diskretisierung Randbedingungen Quellen und Senken Geometriedaten Materialdaten Beispiel: Simulation der Stromverteilung Beispiel: Simulation des thermischen Verhaltens Beispiel: Simulation der elektromagnetischen Verträglichkeit Beispiel: mechanische Simulation Beispiel: Moldflow Simulation Simulationsmodelle für den Anwender SPICE-Modelle für Steckverbinder Touchstone -Format IBIS-Format Checkliste zur Auswahl eines Simulators Qualifizierung Prüfmethoden Vibration Schock Klima Umwelteinflüsse Testplan Richtlinien, Normung, Standard und Patente Normen Kennzeichnung der Normen Struktur der Normungsgremien...323

8 Inhaltsverzeichnis Standards und Spezifikationen Richtlinien Patente Steckverbindertypen Modulare Steckverbinderfamilien Koaxiale Steckverbinder Kopplungsmechanismen Gehäuse Innenleiter Isolator Dichtung Kabelanschluss Leiterplattenanschluss Gehäuseanschluss Bauformen Gehäusesteckverbinder Kundenspezifische Steckverbinder Mezzanine-Steckverbinder Baugruppen- und Rückwandsteckverbinder High-Speed-Steckverbinder RJ-Steckverbinder Multifunktionale Steckverbinder Kompatible Steckverbinder D-SUB-Steckverbinder Literatur Abkürzungsverzeichnis Formelzeichen und Symbole Abkürzungen Stichwortverzeichnis Inserentenverzeichnis...394