Welcher Steckverbinder für welchen Standard?

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Gibt es einen passenden Steckverbinder zu einem Standard?

Weil aber der Ansatz von den Schnittstellenstandards auf die Steckverbinder zu kommen so komplex ist, wollen wir versuchen den umgekehrten Weg zu gehen, nämlich aus einer Sammlung von bekannten und weniger bekannten Steckverbindern auf deren Einsatz in Standardschnittstellen zurück zu schließen.

• Viele Standards benutzen mehrere Steckverbinder abhängig von Anwendung, Einsatz und Medium

• Anwendungen können unterschiedliche Datenraten oder Standard-Generationen sein

• Zu „Einsatz“ gehören Umgebungsbedingungen oder mechanische Eigenschaften

• Das Medium kann Kupfer (massebezogen – koaxial/differenziell), LWL oder Funk sein.

Steckverbinder sind oft in mehreren Standards vertreten, deshalb soll die Fragestellung umgekehrt werden: Welche Steckverbinder werden wo eingesetzt?

Wir nennen das den „Versuch einer Zuordnung“, weil eine allumfassende Darstellung bei der Vielzahl von Einsatzfällen, die häufig auch durch Umweltbedingungen und mechanische Anforderungen und Beschränkungen eingeschränkt sind, unmöglich ist. Beginnen wir mit den Ein-/Ausgabeverbindern bei den bekanntesten Steckgesichtern: Vom D-Sub über den Ribbon bis zu den Western Plugs (Bild 3).

Außerdem gibt es noch den Standard IEEE1394. Im Bereich der Industriesteckverbinder werden – wegen der geforderten Schutzklasse IP67 – meistens runde Steckverbinder eingesetzt, deren Konzepte auf den legendären „Kleintuchel“ Steckverbinder aus den sechziger Jahren des letzten Jahrhunderts zurückgeht.

Ein- und Ausgabe- sowie Modulverbinder

Nach den Ein-/Ausgabeverbindern sollen die Modulverbinder betrachtet werden – diese dienen im Wesentlichen zur universellen Erweiterung von Rechnern mit Modems, Netzwerkkarten und Funkkarten als auch für herausnehmbare Speichererweiterungen insbesondere bei Kameras und anderen Eingabegeräten wie zum Beispiel die SD-Karte als weitverbreiteter Standard. Dazu zählen auch Kreditkarten und SIM-Karten.

Standardisierung von Speicherkartenmodulen

Eine modulkartenähnliche Anwendung erkennen Sie spätestens, wenn Ihr Rechner am Ende ist: Die Speicherkartenmodule.

JEDEC hat hier über die Jahre bei immer höheren Frontbusgeschwindigkeiten und kleiner werdenden Versorgungsspannungen verschiedene Speichermodule standardisiert, welche in Geschwindigkeiten (SDR – DDR – DDR2 – DDR3) und in Anwendungen (Notebook = Mini) kategorisiert werden können. Wie bereits an früherer Stelle erwähnt, mangelt es auch dieser Zusammenstellung an Vollständigkeit.

Direkte und zweiteilige Leiterplattensteckverbinder

Kommen wir zu den internen Verbindern, meistens in einer Anwendung, in der die Leiterkarten im Winkel von 90° zueinander stehen. Hier unterscheiden wir zwischen den direkten Leiterplattensteckverbindern, deren Gegenstück die Goldfinger auf der zu verbindenden Leiterplatte sind, und den zweiteiligen Steckverbindern.

Für Steckverbinderhersteller ist der direkte Leiterplattensteckverbinder ein schwieriges Unterfangen, weil der Gegenstecker im Verantwortungsbereich des Leiterplattenherstellers liegt und damit die Gewährleistung der Verbindung auf den Gerätehersteller zurückfällt.

Leiterplattenhersteller wissen aber heute mit Goldfingern umzugehen und der Rasierpinseleffekt ist Geschichte.

Der Aufstellung über zweiteilige Leiterplattensteckverbinder mangelt es ebenfalls an Vollständigkeit. Es gab viele Ansätze und die Aufstellung zeigt die gängigsten und erfolgreichsten Verbinder.

Wie man sieht, wurde bis ins Jahr 2000 noch versucht alles zu standardisieren. Danach ging die Entwicklung zu schnell für die Standardisierungskomitees.

Verringert Übersprechen – Luft als Dielektrikum

Nur soviel sei gesagt: Seit 2005 setzt man auf Luft als Dielektrikum, weil es sich herausstellte, dass die Kunststoffe der Trägermaterialien frequenzabhängig sind und Schirmmaßnahmen – in Kunststoffe eingebettet – nicht den Erfolg bezüglich niedrigem Übersprechen benachbarter Signalpaare zeigten.

Es gibt bei Backplane-Steckverbindern weniger Standardisierungsaktivitäten, weil diese plattformbezogen von großen Telekomausrüstern beziehungsweise Netzwerkherstellern ausgewählt werden.

Lediglich im Bereich der Embedded Computer existieren Standardisierungsansätze.

Auswahl von Backplane-Steckverbindern

Neben der primären Auswahl nach Datenrate (die auch von den eingesetzten Frequenzentzerrungsmaßnahmen abhängt) sind auch die mechanischen Abmessungen wichtig, weil durch die zahlreichen Kontrollsignale der Baugruppen oft preiswertere Steckverbinderfamilien auf der gleichen Leiterplatte eingesetzt werden.

Schließlich gibt es noch für interne trennbare Verbindungen die so genannten Mezzanine-Kartenverbinder – als Parallelboard oder 90°-Ausführungen – für so genannte Babybords, welche als Module auf die Baugruppen aufgesetzt werden.

Hierbei ist entscheidend, welcher Kartenabstand (bei Parallelboardverbindern) mit wie viel Signalen bei welchen Datenraten benötigt werden.

Es existieren keine Standards und der Kunde findet auch oft keinen Zweitlieferanten.

Hunderttausend Produkte für Millionen von Applikationen

Die Steckverbinderwelt ist und bleibt babylonisch – es gibt Millionen unterschiedlicher Applikationen und es gibt Hunderttausende unterschiedlicher Produkte.

Wöchentlich erfahren wir, dass es für eine spezielle Anwendung kein passendes Produkt gibt. Das stellt oft ein ziemliches Problem dar, weil die Volumen meistens nicht an die erforderlichen Werkzeugkosten für Stanz- und Spritzwerkzeuge angepasst sind. Modifikationen existierender Produkte scheitern dabei letzendlich oft an den Assemblageautomaten.

* * Herbert Endres... ist als Director Marketing Technology verantwortlich für Technologie und Projekte bei Molex.

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