L’esigenza dei connettori flottanti è nata nel settore automotive, ma più recentemente anche altri settori come il medicale e l’industriale hanno visto un aumento sempre maggiore della tecnologia digitale e quindi la necessità di avere connessioni affidabili e precise perché i macchinari sono sempre più soggetti a vibrazioni e shock, e i connettori tradizionali non soddisfano al meglio le necessità, portando a frequenti rotture o malfunzionamenti.
Nel settore industriale ad esempio l’impiego sempre più frequente di controller logici programmabili e robot, a volte sottoposti a condizioni di lavoro estreme, richiede connessioni stabili e affidabili per non generare blocchi nelle linee di produzione.
I problemi con i connettori tradizionali
I connettori board to board tradizionali hanno contatti che sono saldati direttamente al circuito stampato e tenuti insieme dall’housing plastico. Questa tipologia di connettori funziona benissimo in assenza di stress e disallineamenti. D’altro canto la problematica maggiore consiste nel fatto che questi connettori generano molto stress sul PCB e sulle saldature, e questo può portare a rotture o malfunzionamenti. Inoltre, in caso di assemblaggio automatico, richiedono una perfetta coordinazione nel posizionamento robotico. Un’altra problematica dei connettori tradizionali è legata alla possibile perdita di segnale in caso di movimenti nel tempo che rovinino parzialmente la superficie del contatto, il che comporta anche l’ossidazione dei contatti e l’aumento della resistenza elettrica (fretting).
Un connettore affidabile
Molte applicazioni, sia in ambito automotive, che medicale e industriale, hanno all’interno sempre più tecnologia. Basti pensare all’infotainment nelle automobili che sempre più deve essere interconnesso, dalla connessione del cellulare, ai sensori per la temperatura interna e esterna, a tutta la strumentazione di assistenza alla guida interna e esterna alla vettura, i veicoli a guida automatica etc. Ma anche nel medicale e nell’industriale con l’aumento della tecnologia molte applicazioni necessitano di connessioni affidabili in condizioni esterne sempre più problematiche.
Le necessità del mercato hanno portato quindi a progettare i connettori floating (flottanti). Questi connettori sono studiati in modo che i contatti abbiano una sorta di molla interna che permette il movimento sugli assi X e Y. La funzione principale è quella di assorbire lo stress generato al punto di saldatura e risolvere quindi molti problemi dei connettori tradizionali.
Inoltre i connettori floating risolvono anche il problema spesso rilevante della risonanza dei PCB: alcune frequenze di vibrazione infatti portano i pcb a aumentare il loro grado di movimento con la conseguenza di una naturale flessione della scheda. I connettori floating sono disegnati in modo tale da assorbire anche queste vibrazioni orizzontali senza aggiungere ulteriore stress sui contatti.
Come funzionano i connettori floating
Il concetto di riferimento per il funzionamento dei connettori flottanti è quello della molla. I contatti di questi connettori sono progettati a livello di materiale impiegato e di forma in modo tale da poter flettere. Questa capacità permette ai contatti di potersi muovere entro certi gradi sia a destra che a sinistra. Anche la struttura dell’housing ha delle capacità di movimento in modo da assecondare i movimenti dei contatti.
Questo design permette al connettore di mantenere le forze di accoppiamento durante le vibrazioni.
L’evoluzione del design floating, la direzione Z
Oltre agli assi X e Y, la possibilità di movimento nella direzione Z è l’ultima frontiera dei connettori flottanti, come per il connettore Z-move di Iriso. Questi connettori hanno tutti i vantaggi dei connettori flottanti più tradizionali con l’aggiunta della possibilità di assorbire stress e disallineamenti anche sull’asse Z, quindi nella direzione di accoppiamento. Questa differenza è significativa perché spesso gli stress in gioco sono in tutte le direzioni quindi aumenta ancora di più l’affidabilità di questi connettori, non accumulando nessuno stress sul connettore.
Inoltre, questo aspetto riduce anche la probabilità di rottura dei pin durante la fase di assemblaggio avendo un certo grado di adattabilità.
Queste caratteristiche ne fanno il connettore ideale per applicazioni di sicurezza come nel caso di dell’automotive nel powertrain oppure per i sensori. Il connettore Z move trova anche una perfetta adozione nel settore medicale e industriale.
Come funziona il connettore Z move
Nel connettore Z move, i contatti sono disegnati con diversi diametri, spessori e dimensioni nelle 3 direzioni che permettono ai contatti stessi di muoversi con maggior libertà anche sotto forze applicate. Il loro design permette di mantenere la corretta forza di contatto, eliminando al contempo gli stress di vibrazione e disallineamento.
Elimina inoltre anche il problema dello sfregamento superficiale dei contatti perché eventuali movimenti vengono accomodati grazie alla flessibilità dei contatti.
Il connettore Z-move è decisamente la nuova frontiera nel design di connettori flottanti che risolve al meglio i problemi di affidabilità, e assolutamente da considerare in tutte le applicazioni soggette a vibrazioni, stress esterni o ambienti difficili.
Iriso, azienda leader nel settore, è nata nel 1966 e ha sviluppato da subito vari connettori per PCB. La mission dell’azienda è creare valore e contribuire allo sviluppo del design dei clienti verso il futuro, producendo connettori di alta qualità e innovativi, facendone un partner tecnologico affidabile.
