Die Art und Weise, wie ein geringer Kontaktwiderstand erreicht wird, kann ein entscheidender Unterschied zwischen Zero Insertion Force (ZIF)- und Low Insertion Force (LIF)-Steckverbindern sein. Viele LIF-Steckverbinder haben im gesteckten Zustand einen geringen Kontaktwiderstand von etwa 30 mΩ, ohne dass ein Verriegelungsmechanismus erforderlich ist. ZIF-Stecker erfordern im Allgemeinen einen Verriegelungsmechanismus, um einen geringen Übergangswiderstand und eine sichere Verbindung zu erreichen. Einige LIF-Stecker (vor allem größere Bauformen) verfügen aber auch über einen Verriegelungsmechanismus.
Ursprünglich in Anwendungen wie Laptops, Mobilgeräten und Flachbildschirmen eingesetzt, werden ZIF-Steckverbinder in immer mehr Bereichen eingesetzt. Natürlich sind es nicht wirklich „Null“-Einsteckkräfte, aber ihre minimale Einsteckkraft verringert das Risiko einer Beschädigung anderer Systemelemente beim Einstecken oder Entfernen.
ZIF-Steckverbinder sind äußerst langlebig, da beim Anschließen kein großer Kraftaufwand erforderlich ist. Das bedeutet weniger Verschleiß am Steckverbinder, seinen Kontakten und dem System, in dem sich der Steckverbinder befindet. Je nach Design werden ZIFs mit Hebeln, Schiebern, Riegeln, Scharnieren und anderen Mechanismen arretiert, die mehreren Steckzyklen standhalten und eine solide Konnektivität bieten.
ZIF-Typen und -Anwendungen
ZIF-Steckverbinder sind in der Regel relativ klein, flach und leicht. Sie verfügen über unterschiedliche Abstände, Kontakte und Ausrichtungen, die für Anwendungen in verschiedenen Branchen geeignet sind. Eine allgemeine Klasse von ZIF-Anwendungen sind Wire-to-Board-Steckverbinder wie flexible Flachkabel- (FFC) und flexible Leiterplatten- (FPC) Steckverbinder, Display-Steckverbinder und serielle Advanced-Steckverbinder Technologie Anschlussanschlüsse (SATA).
Aufgrund der Vielseitigkeit von FFC- und FPC-Steckverbindern sind sie häufig mit einer Auswahl an ZIF- oder LIF-Implementierungen erhältlich (Figure 1). FFC- und FPC-Steckverbinder ermöglichen Konnektivität mit hoher Dichte in Anwendungen wie:
- Automobilsysteme wie Infotainment und fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS)
- Unterhaltungselektronik, einschließlich Laptops und Smartphones
- LED-Beleuchtungssysteme
ZIF-Anschlüsse können eine Reihe von Display-Schnittstellen unterstützen, darunter Low Voltage Differential Signaling (LVDS), Embedded Display Port (eDP), Mobile Industry Processor Interface (MIPI) und andere. Es gibt viele Arten von Displays, darunter:
- Digitale Signatur
- LCD und OLED-Panels
- Monitore und Fernseher
- Touch-Screens
Der Hauptzweck von SATA-Anschlüssen besteht darin, Speichergeräte wie Festplattenlaufwerke (HDDs), Solid-State-Laufwerke (SSDs) und optische Laufwerke mit Schnittstellenelektronik zu verbinden. Die Verriegelungsmechanismen in ZIF-Anschlüssen unterstützen zuverlässige Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungen in tragbaren Computern, Rechenzentrums- und Serverspeichersystemen sowie NAS-Geräten (Network Attached Storage).
Obwohl ZIF-Anschlüsse viele Vorteile haben, weisen sie auch Einschränkungen auf. Sie eignen sich beispielsweise nicht für Verbindungen, die hohe Spannungen oder hohe Ströme erfordern.
LIF-Panel-Anschlüsse
LIF-Steckverbinder sind in verschiedenen Formaten erhältlich. LIF-Panel-Steckverbinder können eine Reihe von Konnektivitätsanwendungen unterstützen, einschließlich E/A mit hoher Dichte. Sie werden mit einer halben Drehung eingerastet und können mehrere Signal-, Strom- und HF-Kontakte mit 260 oder mehr I/Os pro Anschluss enthalten (Figure 2). Diese LIF-Steckverbinder verwenden hyperboloide Stift- und Buchsenkontakte, die im Vergleich zu einfachen Paddelfederkontaktdesigns eine verbesserte Leistung bieten. Die HF-Kontakte sind für 2 GHz und die Leistungskontakte für bis zu 23 A ausgelegt.
Hochleistungs-LIF-Anschlüsse
LIF-Stromsteckverbinder sind für Anwendungen in den Bereichen Industrie, Militär, Rechenzentren, Laden von Elektrofahrzeugen und erneuerbare Energien erhältlich. Zu den Leistungsbeispielen gehören 6.4-mm-Stifte mit einer Nennleistung von 100 A pro Kontakt und 9.1-mm-Stifte mit einer Nennleistung von 180 A pro Kontakt, beide bei 600 V und einem maximalen Temperaturanstieg von 30 °C. Es verwendet zwei Leiterreihen, die redundante Kontaktpunkte schaffen, um gleichzeitig die Normalkraft und den Übergangswiderstand zu reduzieren. Das Design mit mehreren Kontaktpunkten sorgt im Vergleich zu herkömmlichen Designs für eine geringere Einsteckkraft, einen geringeren Leistungsverlust und eine längere Lebensdauer.
Die Steckkraft kann 3x bis 5x geringer sein als bei herkömmlichen Designs, und der Kontaktwiderstand kann 2x bis 3x geringer sein. Die geringere Normalkraft führt zu einem geringeren Metall-auf-Metall-Verschleiß beim Stecken und Trennen, was zu einer Lebensdauer von 10,000 Zyklen führt. Die einzelnen Leiter sind kreisförmig angeordnet, wodurch viele parallele Kontaktpunkte entstehen, die zu einem geringeren Gesamtkontaktwiderstand führen (Figure 3).
Zusammenfassung
ZIF- und LIF-Steckverbinder sind äußerst vielseitig und werden in einem breiten Anwendungsspektrum eingesetzt. ZIF-Steckverbinder sind typischerweise auf Signal- und Schwachstromverbindungen beschränkt, während LIF-Designs für höhere Pinzahlen und mit Hochspannungs- und Hochstromfähigkeiten verfügbar sind. In einigen Fällen sind Steckverbinder wie FPC-Designs mit ZIF- und LIF-Optionen verfügbar.
Bibliographie
Eine neue Technologie für Stromsteckverbinder mit hohem Strom, geringer Einsteckkraft, geringem Widerstand und langer Lebensdauer, Methode
Leichtere Verbindungslösungen, TE Connectivity
Steckverbinder mit geringer Steckkraft, MAC Panel Company
Entschlüsselung der Zero Insertion Force-Technologie, Riverdi
ZIF-Stecker: Ein Leitfaden für zuverlässige Verbindungen, Der Spannungsabfall