Klein und kontaktstark

Industrieelektronik

Leiterplattensteckverbinder – Die fortschreitende Miniaturisierung stellt auch die Hersteller von Steckverbindern vor wachsende Herausforderungen. Neben speziellen Werkstoffen erfordert dies auch innovative Verpackungslösungen.

14. April 2015

Der Trend zur Miniaturisierung in allen Bereichen der Industrie ist ungebrochen. Auch die Hersteller von Leiterplatten-Steckverbindern müssen deshalb hier Schritt zu halten. Zwar dominiert für Bauteile und Steckverbinder noch das bekannte Rastermaß 2,54 Millimeter Leiterplattensteckverbinder, jedoch gewinnen in der Anwendung die kleineren Raster 2,00 Millimeter und 1,27 Millimeter zunehmend an Bedeutung, die damit um 20 bzw. 50 Prozent kleiner sind als das bisherige Standardraster. Die immer kleiner werdenden Elektronikbaugruppen im Maschinen- und Steuerungsbau verlangen daher auch bei den Steckverbindungen nach kleineren Ausführungen.

Gerade im Bereich der Datenübertragung mit meist geringen Strombelastungen, die teilweise im niedrigen Ampere-Bereich liegen, sind diese kleineren Raster gut geeignet. So lassen sich die Leitungen im Zwei-Millimeter-Raster teilweise mit Nennströmen bis ca. drei Ampere belasten, während dieser Wert beim Raster 1,27 Millimeter bei ca. 1,5 Ampere die obere Grenze erreicht. Eine Voraussetzung für solche Reduzierungen des Kontaktrasters sind neben der Miniaturisierung der Kontakte selbst auch entsprechend geeignete Kunststoffe für die Isolierkörper der Steckverbinder, schließlich lassen sich die zum Teil sehr geringen Wandstärken von nur einigen zehntel Millimetern mit den üblichen Kunststoffen kaum noch fertigen.

Spezialisten wie die Fischer Elektronik GmbH in Lüdenscheid nutzen dafür innovative technische Kunststoffe aus der Gruppe der flüssigkristallinen Polymere (LCP), mit denen sich auch bei einem sehr langen Fließweg selbst schmalste Hohlräume zuverlässig füllen lassen. Möglich macht dies der Aufbau dieser Kunststoffe aus starren, stabförmigen Makromolekülen, die sich in der Schmelze parallel ausrichten.

Durch Zusatz von faserförmigen oder mineralischenFüllstoffen entsteht ein hoch formbeständiger Kunststoff, mit dem die hochfeinen Strukturen, die sich bei vielen Steckverbinderleisten ergeben, sicher gefüllt und produziert werden können. Voraussetzung dafür sind jedoch entsprechend geeignete Formwerkzeuge, die speziell auf diesen dünnflüssigen Kunststoff abgestimmt und hochpräzise gefertigt sein müssen.

Entscheidend für den Einsatz von Kunststoffen für die Herstellung der Steckverbinder sind auch deren thermische Eigenschaften, die den üblichen Lötverfahren in der Elektronikfertigung, dem Wellenlötverfahren und dem SMT-Lötverfahren, Rechnung tragen müssen. Speziell durch die SMT-Lötverfahren sind die Ansprüche an die Steckverbinder deutlich gestiegen, weil diese hier während des Lötprozesses Temperaturen von ca. 260 Grad Celsius ausgesetzt sind.

Dies setzt voraus, dass die Isolierkörper aus einem entsprechend hoch temperaturbeständigen Kunststoff produziert werden. Hierfür eignen sich neben den üblichen hochtemperaturbeständigen Kunststoffen besonders auch die LCP-Kunststoffe sehr gut, da sie im Löttemperaturbereich oberhalb von 280 Grad Celsius angesiedelt sind und auch eine hohe Dauergebrauchstemperatur erzielen. Beim Wellenlötverfahren dagegen sind die Steckverbinder einer kaum höheren thermischen Belastung ausgesetzt als der maximalen Dauertemperatur im Einsatz.

Hitech-Polymer im Standard

Speziell für kleinere Hersteller von Steckverbindern lohnt es sich jedoch kaum, bei gleichen Bauformen der Isolierkörper unterschiedliche Kunststoffe für das Wellenlötverfahren und das SMT-Lötverfahren zu verwenden. Stattdessen bietet es sich an, generell den hochtemperaturbeständigen Kunststoff für alle identischen Bauformen zu verwenden, unabhängig vom Lötverfahren.

Wichtig für die effiziente Verarbeitung der Steckverbinder ist auch deren Verpackung, schließlich akzeptieren immer weniger industrielle Verbraucher von Steckverbindern ein unnötiges manuelles Handling. Entsprechend verarbeiten moderne Bestückungsautomaten heute nur noch bei entsprechender Sonderausstattung die bis vor wenigen Jahren noch üblichen Stangenmagazine. Gefragt sind hier heute vorwiegend Lösungen in so genannten Tape-and-Reel-Verpackungen (Gurt und Spule), die ein deutlich höheres Stückzahlvolumen pro Gurt gegenüber einem Stangenmagazin bieten, wodurch die Produktivität eines Bestückungsautomaten spürbar steigt. Selbst Steckverbinder, die für die Wellenlöttechnik ausgeführt sind, werden mittlerweile auch in automatenbestückbaren Tape-and-Reel-Verpackung nachgefragt.

Vorteile bietet eine automatengerechte Verpackung zudem für die Qualität der Bauelemente, schließlich werden die Kontakte und die Anschlüsse mit zunehmender Miniaturisierung immer kleiner und empfindlicher gegen Verbiegung und Beschädigung. Bei einer sehr einfachen Verpackung, etwa einer Kartonverpackung, werden deshalb immer wieder Reklamationen durch eine Beschädigung der Steckverbinder an Kontakt- und Lötanschlüssen auftreten. Bei einer Tape-and-Reel-Verpackung sind solche Schäden dagegen nahezu ausgeschlossen.bt

Auf einen Blick

- Die Fischer Elektronik GmbH in Lüdenscheid ist ein führender Hersteller von Komponenten für die Elektronikfertigung.

- Das Produktspektrum umfasst unter anderem Kühlkörper, Gehäuse und Steckverbinder für Leiterplatten.

Erschienen in Ausgabe: 03/2015