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Mit SKEDD ohne Umweg auf die Leiterplatte

| Autor / Redakteur: Daniel Kübler * / Kristin Rinortner

Die Direktstecktechnologie SKEDD bildet die Grundlage für einen IDC-Steckverbinder. Mit ihm lassen sich Mikrocontroller nach der Bestückung bespielen, so werden Firmware-Updates günstig.

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Leiterplattensteckverbinder: Der neue REDFIT IDC-Steckverbinder in SKEDD-Technologie.
Leiterplattensteckverbinder: Der neue REDFIT IDC-Steckverbinder in SKEDD-Technologie.
(Bild: Würth Elektronik)

Löt- und Einpresstechnologien sind die gängigsten Methoden, um eine Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem Bauteil oder dem Steckverbinder herzustellen. Bei beiden wird zuerst ein Gegenstecker auf die Leiterplatte dauerhaft eingepresst oder gelötet, auf dem dann die Steckverbinder oder Bauteile gesteckt werden. Beide Varianten erlauben die automatische Bestückung.

Doch diesem zeitsparenden Vorteil stehen auch einige Nachteile gegenüber. So ist zum Beispiel der THT-Lötprozess nicht nur aufwändig, sondern auch thermisch belastend für die Elektronik. Der Gegenstecker verursacht Kosten, erfordert einen Bestückungsprozess und belegt wertvollen Bauraum. Zudem lässt er sich, beispielsweise bei einem Defekt, nicht mehr von der Leiterplatte lösen.

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Diese Nachteile eliminiert die SKEDD-Technologie. Mit ihr können Steckverbinder oder Bauteile direkt, also ohne Gegenstecker, von Hand mit der Leiterplatte verbunden und wieder gelöst werden.

Der Trick mit der richtigen Kraft bei den Kontakten

Damit die Komponenten, die mittels einer SKEDD-Verbindung an eine Leiterplatte angebunden werden, auch über viele Steckzyklen hinweg wieder lösbar sind, muss die Verbindungslösung drei Bedingungen erfüllen:

  • Einfache und komfortable Steckbarkeit auch bei hochpoligen Steckern (Bild 1a): Der gabelartige SKEDD-Kontakt hat zwei federnde Schenkel. Deren Scheitelpunkt ist maßgeblich für die Kraftverhältnisse beim Stecken des Kontaktes in die Leiterplatte. Beim Stecken in die Leiterplatte ist die SKEDD-Gabel anfangs offen, die Elastizität kommt über den Scheitelbereich. Dieser ist so ausgelegt, dass der SKEDD-Kontakt mit geringem Kraftaufwand in die Durchkontaktierung gesteckt werden kann.
  • Die Kontaktnormalkraft muss groß genug sein, um eine stabile Verbindung herzustellen (Bild 1b): Während des Steckvorgangs beginnen sich die SKEDD-Schenkel zu schließen. Am Ende des Steckvorgangs, also im gesteckten Zustand, erreicht die Federsteifigkeit des SKEDD-Kontakts ihren höchsten Wert. Damit wird der SKEDD-Kontakt robuster gegenüber Erschütterungen oder Vibrationen.
  • Um mehrfaches Stecken und Lösen zu realisieren, müssen sich die Kontaktpartner ohne plastische Verformung aneinander anpassen (Bild 1c): Flexible und federnde Schenkel, die sich elastisch verformen, sind Basis für das mehrfach steckbare Verbindungsprinzip. Der SKEDD-Kontakt ist so konstruiert, dass er sich beim Steckvorgang nicht plastisch verformt. Die Kontaktgabeln passen sich immer elastisch an die Leiterplatte an, das heißt, es entsteht keine intermetallische Verbindung zwischen SKEDD-Kontakt und Durchkontaktierung. Nur so kann das mehrfache Stecken und Lösen realisiert werden.

An beiden Seiten einfach und prozesssicher

Diese leiterplattenseitige SKEDD-Direktstecktechnologie nun kabelseitig mit einer ebenfalls prozesssicheren und einfachen Anbindung zu kombinieren, das war der Gedanke, den Würth Elektronik eiSos im SKEDD-Steckverbinder REDFIT IDC (Bild 2) verwirklichte. Seit dem 18. September 2017 offiziell erhältlich, konnte er sich bereits in einer ersten Anwendung behaupten – als Debugger-Steckverbindung ohne Buchse.

Die Verbindung von Debugger zum Mikrocontroller ist entscheidend in der Entwicklung. Sie dient dazu, um Firmware aufzuspielen, den Code zu prüfen und Fehler zu finden. Üblicherweise lötet man hierzu eine Buchse auf die Platine zum Anstecken des Debuggers. Diese Buchse wird in der Regel nur einmal verwendet, kostet Platz, Bauhöhe und Geld – für das Bauteil, die Beschaffungslogistik und für die Bestückung.

Bei Großserien werden Mikrocontroller vor der Bestückung bespielt. Mit dem Steckverbinder bietet Würth Elektronik eiSos nun auch für kleinere Serien einen rentablen Weg, den Firmware Upload im Nachhinein auszuführen. Denn weil durch den Stecker ein sicherer Kontakt ohne weiteres Werkzeug oder Gegenhalter möglich wird, kann auch die Produktion im Nachgang die Firmware schnell und einfach aufspielen.

Der Steckverbinder ist zudem verpolungssicher (Bild 3) und schützt somit Debugger und Mikrocontroller vor Schäden durch falsche Kontaktierung. Die Kunststoffführung ist länger als die Kontakte. Damit werden Kurzschlüsse vor dem Kontakt vermindert beziehungsweise auf der darunterliegenden Montageplatte verhindert. Es entsteht keine Raumanforderung über der Platine, da der Steckverbinder nach dem Firmware Update wieder herausgezogen wird.

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