​​Short-Jumps - ​​Dreidimensionale Verformung

​Da sind wir schon etwas stolz drauf, denn unsere Short-Jumper waren die ersten Verbindungsteile, die wir patentiert haben und die damit die Grundlage für weitere Patente von uns geliefert haben.

Die Ausgangsidee war, dass wir einfache Bauteile anbieten wollten, mit deren Hilfe Leiterplatten kostengünstig dreidimensional verformt werden können. Das ist uns gelungen, denn aufgrund des günstigen Preises können wir sogar einfachste, einseitige Leiterplatten zu einer quasi „Starrflexschaltung“ wandeln.

Damit bekommen Aufbauten auf günstigsten starren Schaltungen wieder neue Attraktivität. Short-Jumps werden grundsätzlich auf Rollen angeliefert (8mm Gurt) und sind damit automatisch zu verarbeiten. Sie bestehen aus einem Trägerkupfer, wodurch sich ein weiter Temperaturbereich ergibt und die Strombelastbarkeit liegt bei ca. 1 Ampere, je nach Umgebungstemperatur.


Short Jumps
Short Jumps allgemein

​​Short-Jumps allgemein

​Unsere Short-Jumps bestehen aus reinem Kupfer und haben als Oberflächenschutz eine Oberfläche aus Zinn oder Blei-Zinn. Sie sind so geformt, dass sie sich definiert verbiegen können. Dazu werden unterschiedliche Materialstärken gebildet. Die Dimensionen entsprechen den üblichen Rastermaßen, die bei Leiterplatten zum Einsatz kommen.


​Basismaterial

​Short-Jumps werden aus Kupfer mit einer Dicke von 250µm hergestellt.
Dickentoleranz: +/- 10%

Short Jumps Schichtstärken

Schichtstärken

Short Jumps Abmessungen

Abmessungen

Short Jumps Schliff 1

Short-Jump 1x auf 90° gebogen

Short Jumps Schliff 2

Short-Jump 10x auf 90° gebogen

​​​Verformbarkeit

​​Short-Jumps erfüllen die Aufgabe, eine elektrische Verbindung herzustellen. Gleichzeitig sind sie aber auch mechanisch stabil genug, eine Verformung dauerhaft zu halten.

Dadurch können Leiterplatten in einem beliebigen Winkel aneinandergefügt werden und somit entsteht aus einer flachen Baugruppe tatsächlich eine echte 3-D Schaltung. Nicht geeignet sind die Short-Jumps für wiederholte Biegungen. Interne Versuche haben gezeigt, dass ein Materialbruch nach etwa zehn Verbiegungen über einen Winkel von 90° stattfindet. Geht man jedoch davon aus, dass eine Baugruppe grundsätzlich nur einmal in ihren Endzustand verformt wird, ist die Biegebelastung für die Short-Jumps absolut unkritisch.

Wir haben umfangreiche Biegestudien durchgeführt, um herauszufinden, ab wann die elektrische Verbindung der Short-Jumps durch mechanische Überbelastung gefährdet ist. Die folgenden Bilder zeigen, dass nach zehn Biegungen um 90° das Material brüchig wird und eine Gefahr für die elektrische Verbindung eintritt.

Short Jumps ungebogen

Short-Jump ungebogen

Short Jumps 3mal auf 90 Grad gebogen

Short-Jumps 3x auf 90 Grad gebogen

Short Jumps 5mal auf 90 Grad gebogen

Short-Jumps 5x auf 90 Grad gebogen

​​Short-Jumps im Einsatz

​​1: Eine Leiterplatte wird geritzt. Über diese Ritzlinie werden mittels eines SMD-Automaten die Short-Jumps auf SMD-Flächen bestückt.

2: Nach dem Verlöten (üblicherweise im Reflowlötverfahren) wird die Leiterplatte über die Ritzung gebrochen:


3: Die mechanische und elektrische Verbindung erfolgt über die Short-Jumps:



Short Jumps Schritt 1
Short Jumps Schritt 2
Short Jumps Schritt 3
Short Jumps Temperaturtest


​​​​Strombelastbarkeit

  • ​Testspannung: 61.4 Volt                            
  • Teststrom: 0.417 A
  • Temperaturbereich: -30°C bis +130°C        
  • Temperaturzyklen: 114 An        

An den Messwerten ist zu erkennen, dass eine Temperaturveränderung keinen erheblichen Einfluss auf den Stromfluss hat. Daraus kann geschlussfolgert werden, dass die Short-Jumps in dem Temperaturbereich von -30°C bis +130°C uneingeschränkt einsetzbar sind.

Gemessen wurde die Temperaturerhöhung der Short-Jumps in Abhängigkeit der Strombelastung. Die Umgebungstemperatur während dieses Tests betrug 22°C.

​​​Abzugstest

​​​Ein entscheidender Faktor für die mechanische Stabilität und Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen Leiterplatte und Short-Jump ist die Geometrie der Pads. Zur Ermittlung der optimalen Größe haben wir in unserem Labor eine Versuchsreihe aufgebaut, die Abzugskräfte von unterschiedlichen Pads gemessen und die Ergebnisse gegenübergestellt. Die Tabelle unten zeigt einen Ausschnitt aus der Messreihe.

Short Jumps Abzugswerte
Short Jumps Abzugstest
Short Jumps Designhinweis

​​Designhinweis SMD-Pad

​​Aus diesen Untersuchungen konnten wir dann die Maße 1,6mm x 1,2mm als optimale Größe für die SMD-Pads ermitteln.

​L​otpastenschablone

​Um gute Ergebnisse beim Pastendruck zu garantieren, empfehlen wir, die Ausbrüche der SMD-Pads in der Schablone umlaufend um ca 0,05mm zu verkleinern. Die Blechdicke der Pastenschablone kann 150µm betragen.

Short Jumps Lotpastenschablone
Short Jumps Konstruktion Leiterplatte

​​Die Konstruktion der Leiterplatte

​Wie eben gezeigt, konnten wir mit Hilfe von Abzugstests die optimale Padgröße für eine maximale Stabilität der Verbindung zwischen Short-Jump und Leiterplatte ermitteln. Die nachfolgende Abbildung gibt Ihnen weitere Hinweise für die Konstruktion der Leiterplatte.

​Sofern die Short-Jumps nicht nur als elektrische, sondern auch als mechanische Verbindungselemente dienen sollen, ist darauf zu achten, dass eine ausreichende Anzahl an Short-Jumps vorgesehen wird, um eine Stabilität der Baugruppe auch im verformten Zustand zu gewährleisten.

Die Anzahl der einzusetzenden Short- Jumps muss sich dabei an der Leiterplattengröße, der Materialdicke und dem beabsichtigten Einsatz der Baugruppe orientieren.


Short Jumps Bestückter Short-Jump
Short Jumps Anwendungsbeispiele

​​​Anwendungsbeispiele

​​Short-Jumps können nicht nur über Ritzlinien sondern auch über Fräskanäle bestückt werden. Dadurch ergeben sich weitere Möglichkeiten, Baugruppen zu verformen.


​Einsatz als Codierelement

​Als nützlichen Nebeneffekt können die Short-Jumps auch zum hardwareseitigem Codieren von Baugruppen eingesetzt werden. In diesem Fall dienen sie nur als Brückenelement und erfüllen dann die Funktion eines 0-Ω-Widerstandes:

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