Leiterplattensteckverbinder Fünf Tipps für die Auswahl von Steckverbindern

Von Stefan Suchan *

Anwender von Steckverbindern müssen heute zahlreiche Parameter bei der Auswahl des für die Anwendung passenden Steckverbinders berücksichtigen. Eine Checkliste, worauf Sie achten müssen.

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Steckverbinderauswahl: Der Anwender muss bei der Suche nach dem passenden Steckverbinder wesentlich mehr Aspekte berücksichtigen als früher.
Steckverbinderauswahl: Der Anwender muss bei der Suche nach dem passenden Steckverbinder wesentlich mehr Aspekte berücksichtigen als früher.
(Bild: © Fischer Elektronik)

Die Auswahlmöglichkeiten und Vielfältigkeit nehmen auch im Bereich der Steckverbinder immer weiter zu. Während vor einigen Jahren lediglich die Temperaturbeständigkeit und die Anzahl der Steckzyklen für die Auswahl von Steckverbindern von Bedeutung waren, sind mittlerweile auch Themen wie Kontaktbeschichtungen, Lötverfahren oder auch Verpackungsformen für einen automatengerechten und sicheren Transport relevant für den Anwender.

Der Beitrag gibt Anwendern von Leiterkartensteckverbindern fünf Tipps für die Auswahl des für die Applikation passenden Steckverbinders.

1. Die technischen Parameter: Zuerst sollten Sie die technischen Anforderungen Ihrer Applikation kennen, damit Sie den passenden Steckverbinder finden. Diese Parameter sind: Rastermaß, Lötverfahren, Nennspannung, Nennstrom, Steckzyklen, Temperaturbereich, Platinenabstand, Kontaktgeometrie und Bohrungsdurchmesser der Lötaugen.

Anhand dieser Angaben können Sie auf den Websites von Steckverbinderherstellern und Distributoren eigenständig suchen. Sobald weitere Spezifikationen oder auch kundenspezifische Ausführungen benötigt werden, sollte Sie sich allerdings direkt an den Hersteller von Steckverbindern wenden.

Dabei spielt auch der Zeitpunkt der Kontaktaufnahme eine wichtige Rolle. Je früher sich der Anwender im Entwicklungsprozess mit dem Hersteller in Verbindung setzt, desto höher ist die Chance, dass Sie einen standardisierten Steckverbinder oder eine nur leicht abgewandelte Variante verwenden können.

2. Der richtige Design-in-Zeitpunkt: Für viele Entwickler von Leiterkarten spielt zunächst die Anordnung der aktiven Bauelemente wie beispielsweise Mikrocontroller, Transistor oder Diode eine entscheidende Rolle. Dabei werden häufig die passiven Bauelemente wie Kondensatoren, Widerstände oder auch Steckverbinder im Entwicklungsprozess hinten angestellt. Diese Vorgehensweise birgt großes Konfliktpotential.

Stecker-Design-in: Aktive und passive Bauteile berücksichtigen

Wenn Sie die passiven Bauelemente bei der Entwicklung nicht berücksichtigen, wird das Leiterplattendesign in vielen Fällen schlussendlich deutlich komplizierter und kostenaufwändiger. Denn dadurch können häufig keine Standard-Steckverbinder mehr verwendet werden, sondern es müssen kundenspezifische Steckverbinder entwickelt werden.

Kundenspezifischen Steckverbinder bedeuten für den Hersteller häufig einen Umbau der Fertigungsmaschinen oder auch die Fertigung von kundenspezifischen Vorrichtungen und Werkzeugen. Je nach Grad der Kundenspezifizierung können dadurch Kosten von einigen Hundert bis zu mehreren Zehntausend Euro entstehen.

Bei Prototypenmengen sind diese Werkzeuganpassungen jedoch nicht wirtschaftlich. Deswegen ist der Zeitpunkt für die Berücksichtigung der Steckverbinder und auch aller anderen passiven Bauelemente im Entwicklungsprozess so wichtig. Denn auch die Wirtschaftlichkeit des Kundenprojekts soll ja im Rahmen bleiben.

3. Die richtige Verpackung: Neben dem standardisierten Karton, welcher häufig bei THT-Steckverbindern zum Einsatz kommt, können auch Verpackungen für die automatisierte Bestückung genutzt werden. Diese Verpackungsoptionen sind Tape & Reel und das Stangenmagazin. Das Stangenmagazin wird häufig in der Prototypenphase bzw. bei kleineren Stückzahlen verwendet. Dahingegen findet die Verpackungsoption Tape & Reel eher bei der Serienfertigung und somit höheren Stückzahlen Verwendung.

Bild 1: Beispiel für kundenspezifische 
Steckverbinder.
Bild 1: Beispiel für kundenspezifische 
Steckverbinder.
(Bild: © Fischer Elektronik)

Stangenmagazine sind in den meisten Fällen geometrisch auf eine Länge von ca. 500 mm begrenzt. Tape & Reel sind lediglich durch die Höhe des Steckverbinders und den Kammerabstand der Bauteile im Gurt bestimmt. Somit können deutlich mehr Steckverbinder über die Verpackungsoption Tape & Reel transportiert und auf der Leiterkarte bestückt werden.

Cross-Referenzen zu Steckverbindern aus Fernost

4. Die Lieferketten: Viele Hersteller von Leiterkartensteckverbindern sitzen in Fernost. Durch den aktuellen Rohstoffmangel und die damit verbundenen hohen Lieferzeiten ergibt sich für Hersteller aus Deutschland und Europa eine große Chance. Viele Leiterplattenbestücker und auch Leiterplattenentwickler versuchen aktuell über Cross-Referenzen Alternativen zu den Steckverbindern aus Fernost zu finden.

Dabei sollten Anwender jedoch die Qualitätsunterschiede wie z.B. bei der Goldauflage berücksichtigen. Während in Fernost in den meisten Fällen Flashgold mit einer sehr geringen Hauchvergoldung aufgetragen wird, arbeiten die Galvaniken in Deutschland und Europa häufig mit einer Mindestschichtstärke von 0,2 µm Gold.

Bild 2: Beispiel für unterschiedliche Fassungen von Steckverbindern.
Bild 2: Beispiel für unterschiedliche Fassungen von Steckverbindern.
(Bild: © Fischer Elektronik)

Die Problematik des Lieferverzugs kann künftig ausgeschlossen werden, indem der Produktionsstandort Deutschland und somit auch die Lieferanten aus dem deutschen und europäischen Raum gestärkt werden.

Dafür bietet Fischer Elektronik neben kurzen Lieferzeiten auch eine hohe Expertise und Qualität sowohl bei Standardartikeln als auch in der Entwicklung und Fertigung von kundenspezifischen Sonderlösungen.

5. Die Partner: Als letzten Anwendertipp sollten Sie einen zuverlässigen und langfristig agierenden Partner auswählen. Der Hersteller sollte zuverlässig hohe Qualität liefern. Aber auch die Kombination der Kontaktwerkstoffe muss passen. Bei den Kontaktpartnern sollten die Kontaktbeschichtungen möglichst vom gleichen Materialtyp sein.

Eine Kombination von verzinntem Stiftkontakt und vergoldetem Buchsenkontakt ist möglich, jedoch für eine hohe Lebensdauer des Systems aufgrund von Kontaktkorrosion (elektrochemische Spannungsreihe) nicht förderlich. Besser ist in dem Fall verzinnte bzw. vergoldete Kontakte bei der Applikation zu nutzen.

Leitkongress zu Trends und Einsatz moderner Steckverbinder

Der Anwenderkongress Steckverbinder beleuchtet praxisorientiert technische Aspekte beim Design und Einsatz moderner Steckverbinder. In Praxis-Workshops und Seminaren vermitteln hochkarätige Experten elektrotechnische Grundlagen, spezifisches Knowhow und helfen bei der Auswahl des richtigen Steckverbinders.

Der Kongress ist eine in Europa einzigartige Veranstaltung, die sich den Themen rund um das Steckverbinder-Design, Design-in, Werkstoffe, Qualifizierung und Einsatz von Steckverbindern widmet.

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Das magische Dreieck Kosten – Zeit – Leistung

Der Kunde hat einen hohen Gestaltungsspielraum bei der Auswahl des passenden Leiterkartensteckverbinders und der entsprechenden Verpackungsoption. Dabei spielt jedoch das magische Dreieck aus Kosten, Zeit und Leistung eine entscheidende Rolle.

Dieses magische Dreieck kann aktuell am besten mit Steckverbindern aus dem deutschen und europäischen Raum bedient werden. Denn neben kurzen Lieferzeiten können auch eine hervorragende Qualität und eine angemessene Preisstruktur erreicht werden.

Buchtipp

Das "Praxishandbuch Steckverbinder" ist ein Nachschlagewerk für die Geräteentwicklung und für den Einsatz von Steckverbindern. Entwickler und Anwender erhalten Informationen zu Materialien, physikalischen Grundlagen, Kontaktoberflächen, Abschirmmaßnahmen und vielem mehr. Die zweite überarbeitete und erweiterte Auflage des Buchs enthält neue wichtige Themen: Whisker-Wachstum, Oberflächen zur Whisker-Reduzierung, Steckverbinder für E-Mobilität und Single-Pair-Ethernet.

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

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