Sådan vælges en møntcelle-batteriholder for maksimal stød- og vibrationsbeskyttelse og let udskiftning

Litium-møntceller som CR2032 er blevet brugt i et væld af bærbare elektroniske applikationer, hvoraf mange vil kræve udskiftning af batterier. For at være brugervenlige skal designerne sikre, at møntcellerne er monteret i batteriholdere, der gør udskiftning af batterier enkel og hurtig. Samtidig skal batteriholderen have et robust design, der opretholder en god forbindelse til cellen, selv ved stød og vibrationer. Celleholdere skal også sikre en sikker fastholdelse af cellen og beskytte mod utilsigtet kortslutning.

På fremstillingssiden skal celleholdere være designet til automatiseret pick-and-place-produktion med en klar adskillelse af forbindelserne. Der bør være tilgængelig cellemontering med enten overflademontering eller gennemgående hulmontering.

Denne artikel ser på konceptet bag disse batteriholdere, gennemgår deres unikke funktioner og fordele og gennemgår designovervejelser ved valg af møntcellebatteriholdere. Derefter introduceres og vises det, hvordan man anvender Snap Dragon-serien af møntcelle-batteriholdere fra Memory Protection Devices (MPD), der bruger et ikke-ledende, klikdæksel til at løse designernes problemer.

Snap Dragon-konceptet

For at imødekomme disse designkrav har MPD introduceret Snap Dragon-serien, en helt ny kategori af celleholdere. Disse øger i høj grad pålideligheden af åbne møntcelle-batteriholdere ved hjælp af et låse- og klikdæksel, der forhindrer stød, vibrationer og fald i at løsne møntcellen eller forårsage afbrydelser i forbindelserne. For at opfylde det brugervenlige krav kan dækslet stadig fjernes med et "snuptag", så batteriet hurtigt og nemt kan udskiftes.

Til fremstilling er enhedens flydende krystalpolymer (LCP) base tolerant over for reflow-lodningsprocesser ved høj temperatur. Klikdækslet er ikke kun designet for at gøre det nemt at bruge det, men det er også fremstillet af polypropylenmateriale, hvilket betyder, at det er stærkt og fleksibelt nok til at muliggøre flere udskiftninger af batterier på med tiden. Selv med disse funktioner holder Snap Dragon-holderne en meget lav profil, idet de typisk kun tilføjer 1 mm til møntcellebatteriet over printkortet.

Snap Dragon-batteriholdere til møntcellebatterier har et todelt design bestående af en snap-on-batteriholder og en tilhørende base, som sammen holder batteriet (Figur 1).

Figur 1: Snap Dragon-møntcelle-batteriholdere har et todelt design bestående af en base og en ikke-ledende batteriholder, der kan klikkes fast, for at sikre pålidelig drift, selv i tilfælde af stød og vibrationer. (Billedkilde: Memory Protection Devices)

Når dækslet er klikket på, er møntcellen låst fast, hvilket sikrer, at Snap Dragon giver en fremragende og pålidelig forbindelse.

Mens nogle celleholdere med høj pålidelighed kan gøre det vanskeligt eller umuligt at installere og udskifte batterier, er Snap Dragon-celleholderen designet til at gøre processen let og intuitiv. Snap Dragon-designet er patentanmeldt og er den nyeste tilføjelse til MPD's portefølje af batteriholderteknologier.

Snap Dragon-møntcelle-batteriholdere er tilgængelig i to forskellige størrelser, så de passer til BR/CR2032- og BR/CR1225-celler i enten vandret eller lodret retning. De kan leveres enten med faner til SMT-lodning (Surface Mount Technology) eller med stifter til gennemgående montering på et printkort. Disse celler giver op til ca. 220 milliamperetimer (mAh) strøm og er ret små, hvilket gør dem perfekte til kredsløb med lave strømkrav i håndholdte bærbare enheder (figur 2).

Figur 2: En monteret Snap Dragon-overflademonteret møntcelle-batteriholder, der viser batteriholderen, der er klikket på plads og holder en 20 mm møntcelle fast på basen. (Billedkilde: Memory Protection Devices)

Den grundlæggende komponent

Snap Dragon-møntcelle-batteriholdere har en base af flydende krystalpolymerplast af høj kvalitet, som er både tynd og stærk. Den kan også modstå de høje temperaturer, der er forbundet med SMT-lodningsprocesser. Holderen er beregnet til et temperaturområde fra -40 °C til 280 °C. LCP-bunden giver også en fremragende kemisk modstandsdygtighed og kan modstå ugunstige miljøforhold.

Snap Dragon-basen er fremstillet med dobbelte trykkontakter af forniklet fosforbronze med en guldbelægning, der giver fremragende elektrisk ledningsevne. Dette giver også ekstra korrosionsbeskyttelse ved kontakt med møntcellens nikkelbelagte elektroder af rustfrit stål. De dobbelte trykkontakter giver ikke kun ekstremt lav elektrisk modstand, men giver også en god pasform for at forhindre, at møntcellen forskydes som følge af stød, vibrationer eller forkert håndtering (Figur 3).

Figur 3: Her ses de dobbelte trykkontakter på en MPD-overflademonteret base. (Billedkilde: Memory Protection Devices)

Den base, der er vist i figur 3, er en Memory Protection Devices BHSD-2032-SM. Det er en horisontalt orienteret overflademonteret base til en CR2032-møntcelle. De dobbelte trykkontakter er tydeligt vist.

Snap Dragon-celleholderne er i stand til at give alle disse fordele og samtidig bevare en ekstremt lav profil.

Celleholderen

Den anden komponent i Snap Dragon-serieens celleholdere er den gennemsigtige polypropylen (PP)-celleholder eller -dæksel, som giver en pålidelig batteriopbevaring. Dækslet er både stærkt og fleksibelt, og dets brugervenlighed skyldes brugen af fleksible faner, der gør det nemt at fjerne og geninstallere batteridækslet flere gange uden at forvride plasten.

Den matchende holder til den base, der er vist i figur 3, er MPD's BHSD-2032-COVER (figur 4).

Figur 4: Det matchende dæksel til den møntcelleholderbase, der er vist i figur 3. (Billedkilde: Memory Protection Devices)

Test af celleholderens pålidelighed

Prøvning af pålideligheden af BHSD-2032-SM-holderbasen omfatter testning af swept sinusvibrationer (10-50-10 Hz) i en time i hver af de ortogonale akser uden at løsne celler og uden tab af kontaktkontinuitet på mere end 10 mikrosekunder (ms). Enhederne er også udsat for 150 g, halvsinus-stødtest, herunder tre stød i hver retning på hver akse for i alt 18 stødimpulser uden tegn på fysisk beskadigelse. Den sidste mekaniske miljøtest er en faldtest på en meter, igen uden at battericellen løsnes.

Alle Snap Dragon-møntcelle-batteriholdere har lignende testspecifikationer, hvilket giver sikkerhed for deres pålidelighed.

Snap Dragon-konfigurationer

Snap Dragon-celleholdere er tilgængelig i en række forskellige konfigurationer. Den tidligere omtalte BHSD-2032-SM er en beregnet til overflade horisontal montering. BVSD-2032-PC med dens holder, BVSD-2032-COVER, repræsenterer en vertikal celleorientering ved hjælp af gennemgående hulmontering på printkortet (figur 5a og 5b).

Figur 5: BVSD-2032-PC (a) er en vertikalt orienteret celleholder med gennemgående hulmontering, sammen med dens holder, BVSD-2032-COVER (b). (Billedkilde: Memory Protection Devices)

Versionerne af Snap Dragon-celleholdere til hulmontering bruger stifter i stedet for loddeplader, men er ellers identiske med versionerne til overflademontering

Ud over holdere til møntceller med en diameter på 20 mm omfatter MPD også holdere til møntceller med en diameter på 12 mm (figur 6); den vigtigste forskel er batterikapaciteten.

Figur 6: En 12 mm battericelleholder (a) sammen med dens holder (b). (Billedkilde: Memory Protection Devices)

BHSD-1225-SM (vist i figur 6a ovenfor) er designet til at rumme BR/CR1225-møntceller og er konfigureret til horisontal overflademontering. Der findes også en version til gennemgående hulmontering. De har begge en fælles dækselsholder i BHSD-1225-COVER (b).

Overholdelse og anvendelse af lovgivningen

For applikationer, der skal distribueres over hele verden, er det vigtigt at vide, at LCP-plasten, der anvendes i Snap Dragon-celleholdere, er miljøvenlig, halogen- og PFOA-fri og i fuld overensstemmelse med SVHC-, REACH-, RoHS- og WEEE-reglerne.

Snap Dragon-familien af møntcelle-batteriholdere er velegnet til kompakte håndholdte medicinske produkter og andre applikationer, hvor pålidelighed, holdbarhed og brugervenlighed er vigtige.

Snap Dragon celleholdere er yderst kompatible med forskellige typer steriliseringscyklusser, der er almindelige i medicinske applikationer. Her er dens todelte snap-on-funktion særlig værdifuld, da batteriet måske skal fjernes før sterilisering, da steriliseringscyklussens temperaturer kan overstige batteriets maksimale temperatur for varmeeksponering.

Konklusion

Valg og integration af batteriholdere kræver nøje overvejelse af slutapplikationens specifikationer og anvendelsesmodel. Batteristørrelse, orientering, kompatibilitet med automatiseret placering, overholdelse af lovgivningen og let udskiftning af batterier er de vigtigste faktorer sammen med de samlede omkostninger. Snap Dragon-møntcelle-batteriholdere fra MPD giver billig og pålidelig batteriopbevaring til BR/CR2032- og BR/CR1225-battericeller, selv i tilfælde af fald, vibrationer eller stød. Alt sammen med mulighed for nem udskiftning af celler.