Board-to-Board-Verbinder: Leiterplatten in Geräten sicher kontaktieren

| Redakteur: Gerd Kucera

Finepitch ist eine neue Serie robuster Board-to-Board-Steckverbinder; es gibt sie sowohl geschirmt als auch ungeschirmt.
Finepitch ist eine neue Serie robuster Board-to-Board-Steckverbinder; es gibt sie sowohl geschirmt als auch ungeschirmt. (Bild: Phoenix Contact)

Die neue Kontaktierungslösung Finepitch dient der robusten Geräte-internen Verbindung mehrerer PCB. Es gibt Ausführungen im Rastermaß 0,8 und 1,27 mm.

Die neu entwickelte Produktserie bietet variantenreiche Lösungen zur Verbindung mehrerer Leiterplatten innerhalb eines Gerätes. Aufgrund horizontaler und vertikaler Feder- und Messerleisten können Anwender die Leiterplatten im Gerät mezzanin, koplanar oder orthogonal anordnen. Beide jetzt vorgestellten Produktfamilien umfassen 12- bis 80-polige Ausführungen für Ströme bis 1,4 A und Spannungen bis 500 VAC. Die Verbinderfamilie Finepitch 0.8 eignet sich mit ihrer EMV-Schirmung insbesondere für die störungsfreie Highspeed-Datenübertragung mit bis zu 16 Gbit/s.

Die Steckgeometrie verhindert Montagefehler

Die doppelseitig ausgeführten Kontakte des ScaleX-Kontaktsystems sichern eine langzeitstabile elektromechanische Verbindung auch bei Belastungen wie Stoß oder Vibration. Gleichzeit erlaubt das Prinzip eine hohe Toleranz bei montagebedingt abweichend positionierten Steckverbindern.

Die Geometrie des Isoliergehäuses verhindert zudem zuverlässig, dass die Steckverbinder fehlerhaft ineinander gesteckt werden. Konfektionierte IDC-Federleisten der Produktfamilie Finepitch 1.27 sind auf Wunsch mit Flachbandleitungen in individuellen Längen erhältlich und erlauben so den sofortigen Einsatz im Gerät.

Vibrationssichere Verbindung des doppelseitigen Kontakts

In den kompakten Rastern ist das robuste Stecken- und Ziehen besonders wichtig, um eine Beschädigung der Kontaktmetalle beim Ineinanderstecken auszuschließen. Die spezielle Gehäusegeometrie sorgt für ein robustes und zuverlässiges Stecken. Die Finepitch-Steckverbinder sind entsprechend polarisiert - die spezielle Geometrie des Isoliergehäuses sorgt dafür, dass Pol 1 der Federleiste mit Pol 1 der Messerleiste kontaktiert - ein Fehlstecken um 180° ist nicht möglich.

Die doppelseitig ausgeführten Kontakte beider Produktfamilien kontaktieren auf den goldbeschichteten Walzflächen der Metalle und gewährleisten so eine stets optimale Kontaktkraft, selbst unter hohen Stoßeinwirkungen von bis zu 50 g (11 ms). Ein weiterer Vorteil ist die hochqualitative Oberflächenbeschaffenheit der Kontakte: Bis zu 500 Steck- und Ziehzyklen sind möglich, ohne dass die elektromechanische Stabilität beeinträchtigt wird. Dies sorgt ebenfalls für eine vibrationssichere Verbindung des doppelseitigen Kontakts.

Die ungeschirmte Serie Finepitch 1.27 eignet sich für Stapelhöhen von 8 bis 13,8 mm. Innerhalb dieses Bereichs kann der Geräte-Designer den Abstand zwischen den Platinen frei wählen. Mit einem variablen Übersteckbereich von 1,5 mm bekommt er eine hohe Flexibilität für sein Gerät. Für größere Leiterplattenabstände und für eine komplett flexible Verbindung von Platinen im Gerät bietet die Produktfamilie Finepitch 1.27 konfektionierte IDC-Federleisten mit Flachbandleitung an, die sogenannte Wire-to-Board-Lösung.

Mechanisch robust durch ScaleX-Verbindungstechnik

Die Serie Finepitch 0.8 mm bietet besonders kompakte Lösungen für die Highspeed-Datenübertragung mit bis zu 16 Gbit/s. Abhängig von der Anwendung und der geforderten elektromagnetischen Verträglichkeit stehen ungeschirmte Ausführungen sowie Varianten mit seitlichen Schirmmetallen für eine hohe Datenintegrität zur Verfügung.

Die Produktserie Finepitch 0.8 ermöglicht lückenlose Stapelhöhen von 6 bis 12 mm. Der variable Übersteckbereich beträgt ebenfalls 1,5 mm, was im kompakten Raster 0,8 mm eine große Flexibilität bedeutet. Ein Ausbau von höheren Stapelhöhen bis 20 mm ist bereits in Planung.

Toleranter Fangbereich für Fertigung und Montage

Die hermaphroditisch ausgeführten Kontakte bieten viele Vorteile. Der doppelseitige Kontakt ist nicht nur zuverlässig und sicher gegen Stoß und Vibration; das ScaleX-Kontakt-Design ermöglicht eine Gehäusegeometrie, in der die Kontakte besonders geschützt sind. Auch bei eventuellem Fehlstecken während des Steckvorgangs liegen die Kontakte im Gehäuse geschützt und werden nicht berührt. So wird eine Beschädigung durch Fehlstecken verhindert.

Die so entstehende langzeitstabile Verbindung im Geräteinneren ermöglicht wartungsfreundliche Geräte. Zusätzlich lassen sich Geräte sehr leicht modular aufbauen und können nach individuellen Bedürfnissen ergänzt werden. Somit bedient die Finepitch-Serie mit ihrer hohen Flexibilität, Modularität und Vernetzung die umfassenden Anforderungen der Industrie.

Die ebenfalls neu entwickelte ScaleX-Technologie gewährleistet nicht nur eine besonders hohe mechanische Stabilität. Sie erlaubt auch hohe Toleranzen bei produktions- oder montagebedingt abweichend positionierten Messer- und Federleisten. Der Fangbereich der Serie Finepitch 0.8 liegt bei +/-0,7 mm je Achse, die Winkeltoleranzen beim Stecken bei bis zu +/-2 Grad in Längsrichtung und +/-4 Grad in Querrichtung. Aufgrund dieser hohen Toleranzen ist auch eine einschwenkende Leiterplattenmontage kein Problem.

Die Schirmung der Serie 0.8 ist so ausgelegt, dass Störströme auf direktem Weg abgeleitet werden. Dazu gibt es viele Kontaktpunkte zwischen Feder- und Messerleiste sowie zur Leiterplatte. Dadurch werden eine niedrige Koppelinduktivität und eine gute Schirmwirkung erreicht. Mit Polzahlen zwischen 12 und 80, verschiedenen Stapelhöhen sowie geschirmten und ungeschirmten Ausführungen bietet die Serie eine hohe Flexibilität und Variabilität.

Einfache Lösung auch für SMT-Prozesse

Die Board-to-Board-Steckverbinder der Serie Finepitch eignen sich ebenfalls gut zur Integration in den vollautomatisierten SMT-Prozess. Speziell geformte und verzinnte Gullwing-Flächen bieten eine hohe Auflagefläche auf den Lötpads und verbessern so die mechanische Stabilität zwischen Steckverbinder und Leiterplatten-Oberfläche. Die Lötflächen sind so konstruiert, dass sie die Verlötung „über Kopf“ zulassen. Dies ist immer dann notwendig, wenn die Leiterplatte beidseitig bestückt wird.

Die ungeschirmten Ausführungen erlauben zudem die automatisch-optische Inspektion (AOI); sie kommen prozessgerecht in einer Gurtverpackung zur Auslieferung. Die geschirmten Ausführungen werden durch einen CT-Scan inspiziert. Mit Tape-&-Reel-Verpackung und einer Koplanarität von kleiner 0,1 mm, lassen sich die Steckverbinder leicht in vollautomatische SMT-Prozesse integrieren.

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