Verbindungstechnik Leiterkartensteckverbinder und ihre Einsatzgebiete

Anbieter zum Thema

Fischer Elektronik GmbH & Co. KG

ET System electronic GmbH

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

ept GmbH

Leiterkartensteckverbinder werden in den unterschiedlichsten Anwendungen verbaut. Je nach Einsatzgebiet ergeben sich unterschiedliche Anforderungen. Diese sind entweder durch vorhandene Normen festgeschrieben oder werden durch den Kunden vorgegeben.

Leiterkartensteckverbinder werden in so gut wie jeden elektronischen Baugruppen verbaut. Somit gibt es nicht nur ein Einsatzgebiet für Leiterkartensteckverbinder, sondern viele unterschiedliche. Das Leistungsspektrum der Steckverbinder reicht von Automotive über die Luft- und Raumfahrt bis hinzu zur Messtechnik oder Medizintechnik.

Überall wo Leiterkarten mithilfe von mechanischen Mitteln elektrisch verbunden werden, finden sich Einsatzgebiete der Leiterplattensteckverbinder. Die Systemgrenzen der Steckverbinder werden durch Normen wie beispielsweise die LV 214 oder die IATF 16949 aus dem Automobilbereich bestimmt.

Bildergalerie

Weitere Anforderungen an Steckverbinder sind durch die Umweltnormen RoHS und REACH gegeben. Zu guter Letzt ergeben sich auch qualitative Ansprüche an die Steckverbinder, welche größtenteils über die DIN EN 60512 klassifiziert werden.

Leiterplattensteckverbinder: Technische Anforderungen

Die technischen Anforderungen an Steckverbinder sind ebenso vielfältig wie die Einsatzgebiete. Je nach Anwendung ergeben sich unterschiedliche Anforderungen. So muss der Kunststoff-Isolierkörper für alle gängigen Lötverfahren verwendbar sein und somit auch eine hohe Wärmeformbeständigkeit aufweisen.

Zudem sind die mechanischen Eigenschaften des Isolierkörpers wichtig, da der Steckverbinder je nach Anwendungsgebiet hohen mechanischen Belastungen oder Vibrationen ausgesetzt ist. Die Kontaktgeometrie und auch der Kontaktgrundwerkstoff müssen ebenso Vibrationen im Gesamtsystem oder äußeren mechanischen Belastungen ausgelegt sein.

Dabei ist beispielhaft der Aufbau eines Buchsenkontakts zu nennen. Während eine Gabelkontaktfeder mechanische Belastungen eher weniger gut aushält, können Vibrationen oder ähnliches durch eine 4- oder 6-Fingerfeder besser aufgefangen werden. Zudem wirkt sich das Thema Spannungsrelaxation im Bereich der Gabelkontaktfedern stärker aus als es bei den 6-Fingerfedern der Fall ist.

Beschichtungsvarianten für unterschiedliche Einsatzgebiete

Weitere technische Anforderungen liegen in der Beschichtung der Kontaktoberflächen der einzelnen Kontaktelemente. Während im Automobilbereich einige wenige Steckzyklen gefordert werden, liegen diese besonders in der Messtechnik und der Medizintechnik deutlich höher. Damit ergeben sich auch unterschiedliche Kontaktwerkstoffe für die unterschiedlichen Anwendungsgebiete.

Im Automobilbereich und weiteren Einsatzgebieten mit einigen wenigen Steckzyklen werden häufig Zinn oder Silber als Kontaktbeschichtung verwendet, da diese kostengünstig sind und den entsprechenden Anforderungen genügen. Um eine höhere elektrische Leitfähigkeit zu gewährleisten, wird für diese Anwendungsgebiete mittlerweile auch eine Hauchvergoldung (Flashgold) verwendet. Flashgold ist eine kostengünstige Alternative zu den verzinnten oder versilberten.

Sobald jedoch Steckzyklen von 100 oder darüber gefordert werden, muss die Schichtdicke der Vergoldung der Kontakte deutlich höher sein. Gold besitzt im Vergleich zu Zinn oder Silber eine höhere Festigkeit und bessere chemische Beständigkeit. Dadurch eignen sich Goldbeschichtungen gut für Anwendungen mit höhere Steckzyklen, da die mechanische Beständigkeit gut ist und im Wesentlichen keine Oberflächenkorrosion an den Kontaktbeschichtungen erfolgt.

BtB-Steckverbinder: Einsatzgebiete von Messtechnik bis Automotive

Leiterkartensteckverbinder werden in vielen unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt. Dabei können die Leiterkarten direkt mithilfe von Stiftleisten verbunden werden. Diese Verbindung lässt sich jedoch nicht zerstörungsfrei bzw. nur mit erheblichem Aufwand voneinander trennen.

Häufiger werden Kombinationen aus Stift- und Buchsenleiste verwendet, um die elektromechanische Verbindung der Leiterkarten herzustellen. Beispielsweise werden in der Messtechnik sehr viele unterschiedliche Steckverbinder genutzt, da viele Messsysteme mit mehreren Leiterkarten aufgebaut und diese untereinander verbunden sind.

Neben Leiterkartensteckverbindern wie Stift- und Buchsenleisten werden heutzutage immer noch direkte Federleisten in der Messtechnik verwendet, um kleinere Leiterkartenmodule mit dem Mainboard zu verbinden.

Im Automobilbereich befinden sich in so gut wie allen elektronischen Baugruppen Leiterkartensteckverbinder, beispielsweise im Steuergerät, im Bordcomputer oder der Beleuchtung. Da häufig ein gewisser Preisdruck vorhanden ist, die Qualitätsanforderungen jedoch sehr hoch sind, besteht ein Balanceakt zwischen Erfüllung der Qualitätsanforderungen nach LV 214 und dem Kostenziel des strategischen Einkäufers.

In der Medizintechnik sind sehr spezifische Anforderungen an die Steckverbinder gestellt. Neben einer hohen Fertigungsgenauigkeit, sind auch Themen wie Steckzyklen und Schichtstärke der Kontaktoberfläche eine wichtige Entscheidungsgrundlage für die Auswahl der passenden Steckverbinder. Aufgrund der unterschiedlichen Medizingeräte werden häufig viele Steckzyklen und somit eine dicke Goldschicht auf den Kontakten der Stift- und Buchsenleisten gefordert.

Leiterplattensteckverbinder: Standardartikel oder kundenspezifische Sonderlösung?

Je nach Einsatzgebiet und Kundenanforderung kann entweder ein standardisierter Steckverbinder verwendet oder es muss eine kundenspezifische Sonderlösung entwickelt werden. Bei schwachen Anforderungen wie beispielsweise in der Industrieelektronik reichen häufig standardisierte Steckverbinder für die Applikation aus.

In der Medizintechnik und im Automotive-Bereich gibt es deutlich höhere technische und qualitative Anforderungen an die Steckverbinder. Somit kommt es gerade hier häufiger zu Neuentwicklungen von kundenspezifischen Sonderlösungen. Diese sind jedoch im Vergleich zu Standard-Steckverbindern deutlich kostenintensiver, da neben hohen Entwicklungs- und Konstruktionskosten in den meisten Fällen auch Werkzeug- und Maschinenkosten anfallen.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen Standardsteckverbinder kundenspezifisch zu modifizieren. Dabei kann entweder eine Teilbestückung des Steckverbinders oder eine Veränderung der Isolierkörperposition vorgenommen werden. Außerdem lassen sich die einzelnen Kontaktoberflächenbeschichtungen angleichen.

Dabei kann sowohl die Schichtdicke als auch die Legierung der Beschichtungswerkstoffe angepasst werden. Als Verpackungsoption für die automatisierte Bestückung kann sowohl für die Standard- als auch die kundenspezifische Variante Stangenmagazin oder Blistergurt (Tape & Reel) vorgesehen werden. Bei hohen Stückzahlen hat sich die Verpackungsoption Tape & Reel etabliert, da im Blistergurt deutlich mehr Produkte verpackt werden können als im Stangenmagazin. (kr)

* Stefan Suchan ist als leitender Entwicklungsingenieur von Steckverbindern bei Fischer Elektronik in Lüdenscheid tätig.

(ID:49262381)