Auslegung elektrischer Verbindungen und Steckverbinder

Elektrische Verbindungen und Steckverbinder sind entscheidend für die zuverlässige Funktion elektronischer Systeme. Sie müssen elektrische, mechanische und thermische Anforderungen erfüllen und auch unter anspruchsvollen Betriebsbedingungen zuverlässig funktionieren. Das Fraunhofer EMFT unterstützt Unternehmen bei der Entwicklung, Auslegung und Optimierung elektrischer Verbindungen und Steckverbinder – von der Konstruktion über die numerische Simulation bis zur experimentellen Validierung und Qualitätsbewertung.

Dr.-Ing. Anqi Li bei Ihrer Arbeit an numerischen Simulationen für Elektronikentwicklungen
© Fraunhofer EMFT/ Puneet Sansare
Dr.-Ing. Anqi Li bei Ihrer Arbeit an einer Presssitzsimulation am Fraunhofer EMFT in Weßling

Unsere Leistungen für elektrische Verbindungen und Steckverbinder

 

  • Konstruktion und Design von Steckverbindern: Beratung zu Material, Design und Konstruktion sowie Entwicklung und Optimierung zuverlässiger Kontaktstellen unter Berücksichtigung anwendungsbezogener Anforderungen.
  • FEM-Analyse und Lebensdauervorhersage: FEM-basierte Bewertung elektrischer Verbindungen und Lötstellen unter thermischer, mechanischer und thermo-mechanischer Belastung sowie Lebensdauervorhersage.
  • Auslegung und Modellierung von Lötstellen: Auslegung von Lötstellen und Lotvolumina sowie Bewertung relevanter Anforderungen und Normen, beispielsweise nach IPC Class 3.
  • Expertenberatung und Qualitätsbewertung: Beratung von der Konzeptphase bis zur Serie sowie Bewertung der Qualität elektrischer Verbindungsstellen – von Lötstellen bis zu Steckkontakten.

Numerische Simulation und FEM 

Numerische Simulationen unterstützen die Auslegung bereits in frühen Entwicklungsphasen. Mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) analysiert das Fraunhofer EMFT mechanische, thermische und thermo-mechanische Belastungen elektrischer Verbindungen und Steckverbinder. So können Konstruktionsvarianten bewertet, kritische Bereiche identifiziert und Verbindungslösungen optimiert werden.

Anwendungsbeispiele

Steckverbinder für kryogene Anwendungen

Im Munich Quantum Valley (MQV) arbeitet das Fraunhofer EMFT an der Weiterentwicklung von supraleitenden Qubit-Plattformen. Ein innovativer Verbinder sorgt für präzise Verbindungen zwischen Flexline und Leiterplatte. Durch thermische Simulationen wird das Verhalten der Verbindung bei kryogenen Temperaturen untersucht.

Einpresstechnik in der Antriebstechnik

Die Einpresstechnik bietet eine innovative Lösung für Kontaktierungsprozesse in der Antriebstechnik. Durch die Entwicklung eines Prüfstands und eines numerischen Modells analysiert das Fraunhofer EMFT Team die Spannungsverteilung und den Prozess der Einpressverbindung zwischen Einpressstift und Kupferhülse. Dies ermöglicht die Optimierung der Prozessstabilität und verhindert Bauteilschäden.

Experiment: Presssitzstift
Einpress-Pin in mehrlagiger Leiterplatte: Experiment
Numerisches Modell: Presssitzstift
Einpress-Pin in mehrlagiger Leiterplatte: Numerische Simulation

Thermische Simulation für Lötverbindungen

Das Fraunhofer EMFT Team nutzt thermische Simulationen, um den Lötprozess zu optimieren und stabile elektrische Verbindungen zu gewährleisten. Durch die Analyse der Temperaturverteilung und thermischen Gradienten werden Lötprozesse effizienter gestaltet und die Qualität der Lötstellen verbessert.

Wärmeübertragung in Kupfer und Thermoplastik im Basismaterial mittels transienter thermischer Simulation.

Sie möchten elektrische Verbindungen oder Steckverbinder entwickeln und optimieren?

Dann nehmen Sie mit uns Kontakt auf!

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