Gelungene Symbiose zweier Verbindungstechniken

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Bindenähte im Isolierkörper

Eine weitere Herausforderung sind auftretende Bindenähte im Isolierkörper. Sie können beim Spritzguss i.d.R. nicht vermieden werden. Sie entstehen, wenn der an einem Hindernis zusammenfließende Massestrom nicht mehr richtig verbunden ist. Es bilden sich kleine Kerben, die bei mechanischer Belastung durch die Kontakte des Steckverbinders aufgrund von Kerbwirkung reißen können.

Eine verbesserte Festigkeit der Bindenaht erreicht man durch die richtige Auswahl des Kunststoffes, die Auslegung des Werkzeuges und durch die optimale Temperierung beim Zusammenfließen der Schmelze. Je länger die Schmelze im Bereich der Bindenaht diffundieren kann, umso beständiger ist die Bindenaht.

Das kann durch unzureichendes Verschmelzen der Fließfronten miteinander, aber auch durch die hohe Steifigkeit und die geringe Zähigkeit des ausgewählten Kunststoffes verursacht werden.

Der Aufbau vieler Leiterkartensteckverbinder erfordert vermehrt sehr geringe Wandstärken. Oft wird auch ein nicht sichtbarer Angussanschnitt gefordert. Für solche Anwendungen sind leicht fließende Materialien notwendig. Diese haben im Vergleich zu technischen Kunststoffen deutlich höhere Werkzeugwand- und Massetemperaturen beim Spritzgießen. Bei teilkristallinen Werkstoffen muss darauf geachtet werden, dass die Materialien beim Abkühlen im Formwerkzeug richtig auskristallisieren.

Generell ist bei Hochleistungskunststoffen sehr genau auf die erforderlichen Parameter bei der Massetemperatur wie auch die Einstellparameter der Formwerkzeuge zu achten, damit keine negativen Auswirkungen auf die Qualität auftreten (Bild 1).

Anforderungen an die Leiterplatte

Eine entsprechende Abstimmung der Leiterplatte auf die THR-Steckverbinder ist ebenfalls erforderlich. Das betrifft die Löcher, die für die THR-Steckverbinder vorgesehen sind. Diese sollen einen nur ca. 0,2 mm größeren Durchmesser als der zu verlötende Stiftdurchmesser aufweisen. Darüber hinaus müssen die Löcher in der Leiterplatte durchkontaktiert sein. Um diese durchkontaktierten Löcher wird sowohl auf der Oberseite wie auf der Unterseite ein sogenanntes Lötauge angebracht. Damit wird die Stabilität der Verbindung erhöht.

Hilfreich ist auch ein Verzinnen oder Vergolden als Anlaufschutz für die Kupferbahnen der Leiterplatte.

Anschließend wird die Leiterplatte mit Lot beaufschlagt und gleichzeitig wird Lot in die THR-Löcher gedrückt. Dieses Lot zieht sich dann beim Einsetzen der THR-Leiste an den Lötbeinchen mit herunter und füllt das Lötloch beim Löten zu mindestens 75% aus.

Dies garantiert eine gute und sichere Verlötung, die auch eine visuelle Kontrolle der durchgesteckten Kontakte nach dem Verlöten ermöglicht.

Die Vorteile eines THR-Steckverbinders

Jedes der beiden Lötverfahren – Welle und SMT – benötigt eigene Steckverbinder. Ein wesentlicher Vorteil der Wellenlöt-Technik (THT) ist die mechanische Festigkeit in der Leiterplatte. Der SMD-Steckverbinder punktet durch prozessintegriertes, automatisches Bestücken und Löten. Die Kombination beider Techniken in der THR-Version verbindet dies. Hersteller, die seit der Umstellung auf bleifreies Lot Isolierkörper aus hochtemperaturfestem Kunststoff einsetzen, können ihr Portfolio ohne weitere Tests und Umstellungen mit geringen mechanischen Änderungen auf die kürzere Lötstiftlänge für die THR-Version erweitern. Der automatisierte Lötprozess mit einhergehender automatischer Bestückung könnte dem THR-Steckverbinder zu breiterer Anwendung verhelfen. Dies ist gerade für die zum Teil weiterhin recht großen Bauteile der Steckverbinder-Familie interessant.

* Gerhard Brüser ist als leitender Entwicklungsingenieur für Steckverbinder bei Fischer Elektronik in Lüdenscheid tätig.

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