Bild 1: Der neue zweireihige Wireclip spart gegenüber den einreihigen Varianten noch mehr Platz auf der Leiterplatte ein.

Bild 1: Der neue zweireihige Wireclip spart gegenüber den einreihigen Varianten noch mehr Platz auf der Leiterplatte ein. alle Bilder Provertha

Gelötete Drahtverbindungen für den Leiterplattenanschluss sind platzsparend und zuverlässig, auch bei Schock und Vibration, und bieten im Vergleich zu Steckverbindungen zudem einen geringeren Übergangswiderstand. Wie kann man nun eine Anzahl einzelner Drähte oder Litzen (auch unterschiedlichen Durchmessers) in einem einzigen Arbeitsgang vollautomatisch mit der Leiterplatte so verlöten, dass sich eine vibrationssichere Verbindung mit Zugentlastung ergibt? Diese soll zudem nicht viel mehr Platz benötigen als die Lötstelle selbst und nicht höher sein als ein typisches elektronisches Bauteil auf der Platine. Die Antwort heißt Wireclip. Diese Clips gibt es jetzt auch zweireihig (Bild 1); sie sind im Vergleich zu den einreihigen Clips (Bild 2) noch kompakter.

Eckdaten

Wireclips sind patentierte Kunststoff-Bauteile, die auf der Leiterplatte verankert werden und für die sichere Verdrahtung der Anschlüsse auf der Leiterplatte sorgen. Kabelseitig ergibt sich dadurch eine Kontaktreihe mit definiertem Rastermaß. Die Anbringung und Verlötung ist automatisiert möglich. Wireclips benötigen nur wenig mehr Platz auf der Platine als die Lötstelle selbst. Sie kommen bislang vor allem dort zum Einsatz, wo es auf niedrige Bauhöhen und sehr hohe Ausfallsicherheit der Kabelverbindung ankommt, beispielsweise in der Automobilindustrie. Zu den bislang einreihigen Bauteilen ist jetzt eine zweireihige Variante auf den Markt gekommen. Diese Bauteile sind noch kompakter und sparen damit weiteren Platz auf der Leiterplatte.

Für alle Steckverbinder-Lösungen gilt, dass sie auch bei sehr hohem Miniaturisierungsgrad noch relativ viel Raum auf der Leiterplatte benötigen. Je nach Verriegelungskonzept besteht auch die Gefahr des unbeabsichtigten Lösens durch mechanische Beanspruchung oder Vibration. Oft ist es schwierig, kabelseitig unterschiedliche Leiterquerschnitte, beispielsweise 0,35 mm2 und 0,75 mm2, miteinander zu mischen, und schließlich sind Steckverbindungen prinzipiell mit einem Übergangswiderstand behaftet, dessen Verhalten über die Zeit vom verwendeten Kontaktmaterial abhängt.

Ist die leichte Lösbarkeit der Verbindung keine Designvoraussetzung, dann bietet sich eine Board-to-Wire-Lösung an, in der die Drähte oder Litzen direkt mit der Leiterplatte verlötet sind. Die elektrischen Daten dieser Verbindungstechnik sind sehr gut, aber auch diese Kontaktierungsart muss vor Vibration und Zugbelastung geschützt werden.

Aufbau und Leistungsmerkmale von Wireclips

Wireclips bestehen aus einem speziell konstruierten, hochtemperaturfesten Kunststoffteil mit integriertem Snap-in-Rastclip. Die zuvor in der Kabelkonfektion verdrillten und verzinnten Einzeladern werden dann mithilfe einer speziellen Vorrichtung in dieses Bauteil gefasst, wahlweise gerade durchgeführt oder um 90° abgewinkelt, abisoliert und verzinnt. Damit ergibt sich kabelseitig ähnlich wie beim Steckverbinder eine Kontaktreihe mit definiertem Rastermaß (üblicherweise 2,54, aber auch 3 oder 4 mm), die sich getrennt von der Platine auf Richtigkeit der Bestückung prüfen lässt.

Bild 2: Einreihige Wireclips sind eine wirtschaftliche und platzsparende Wire-to-Board-Lösung mit anschlussfertigen Kabelkonfektionen bei geringer Einbauhöhe in unterschiedlichen Varianten.

Bild 2: Einreihige Wireclips sind eine wirtschaftliche und platzsparende Wire-to-Board-Lösung mit anschlussfertigen Kabelkonfektionen bei geringer Einbauhöhe in unterschiedlichen Varianten.

Darüber hinaus dient der Halteclip des Wireclips als Einlöthilfe und mechanische Stabilisierung: Der Kunststoffkörper weist platinenseitig einen sogenannten Boardlock mit einer Schnapphaken-Rastgeometrie auf, der in Bohrungen in der Leiterplatte einrastet. Das fixiert gleichzeitig die Aderenden in der richtigen Position auf der Platine und bietet sowohl die geforderte Zugentlastung der Lötstellen als auch den Schutz gegen Vibration. Die Platine kann nun auf der Welle verlötet werden. Der Wireclip selbst besteht aus einem hochtemperaturfesten, bis 290 °C spezifizierten Kunststoff (Polyamid, PA 4.6). Falls auch die Isolation der Leitungen entsprechend ausgelegt sind, ist durch bleifreie SMT-reflowfähige Kontaktverzinnung auch eine Verarbeitung im Reflow-Verfahren möglich.

Bild 3: Wenn es besonders flach sein muss – dafür gibt es Low-Profile-Versionen des Wireclips mit Bauhöhen von nur 2,5 mm.

Bild 3: Wenn es besonders flach sein muss – dafür gibt es Low-Profile-Versionen des Wireclips mit Bauhöhen von nur 2,5 mm.

Bis zu einem Leiterdurchmesser von 0,76 mm beträgt die Bauhöhe der einreihigen Clips über der Platinenoberfläche nur 4,5 mm, das gesamte Einbaumaß ist mit lediglich 8,5 mm sehr kompakt. Falls Einbauhöhe und Einbauraum dafür nicht ausreichend sind, gibt es eine Low-Profile-Version des Wireclips mit umspritzten Einzeladern (Bild 3). Sie ermöglichen Einbauhöhen von 2,5 mm. Auch hier lassen sich Signal- und Powerleitungen kombinieren. Auch Sonderbauformen wie umspritzte Varianten bietet der Hersteller an. Neben diesen Varianten gibt es Wireclips nun auch als zweireihige Version.

Einsatzgebiete für Wireclips und ihre Vorzüge

Wireclips werden vor allem dort eingesetzt, wo es auf niedrige Bauhöhen und sehr hohe Ausfallsicherheit der Kabelverbindung ankommt. Die Technik hat sich in der Automobilindustrie bewährt. Fast alle Fahrzeughersteller benutzen Wireclips in ihren Fahrzeugen, und zwar in sicherheitsrelevanten Systemen im Bereich der Fahrzeugsicherheit und im Lenkrad-Bereich.

Für die Verarbeitung bieten diese Bauteile zahlreiche Vorteile, zum Beispiel Direktkontaktierung ohne Zwischenstecker, geringe Bauhöhe und Abmaße, keine Übergangswiderstände, geringer Bestückungsaufwand, definiertes Rastermaß, integrierter Rastclip für sichere Verrastung auf der Leiterplatte, konfektioniert mit kundenspezifischer Leitung. Der eingesetzte Kunststoff ist selbstverständlich hochtemperaturfest.

Noch kompaktere Anschlüsse mit zweireihigen Clips

Der neue zweireihige Wireclip (Bild 1) ist nochmals kompakter als die bisherigen, einreihigen Varianten. Er ist mit anschlussfertigen Kabelkonfektionen ausgestattet, die eine prozess- und funktionssichere Verbindung von Einzellitzen und Einzeladern gewährleisten. Der zweireihige Wireclip (HCV225) mit fünf Pins und für AWG22-Litze (0,35 mm2) hat beispielsweise eine Bauhöhe von nur 6,3 mm bei einer Länge von 10,0 mm. Im Vergleich zu einem siebenpoligen Standard-Wireclip benötigt dieser zweireihige Clip für 0,5 mm2 Litze (HCV207) bei gleicher Polzahl nochmals um etwa 15 % weniger Platz auf der Leiterplatte. Gegenüber alternativen Lösungen ist die Platzersparnis noch signifikant größer. Das derzeitige Portfolio an zweireihigen Wireclips umfasst Versionen für Litzen mit AWG20 und AWG22 (0,50 mm2 bzw. 0,35 mm2) und Polzahlen von drei, fünf, sieben und neun Pins.