SKEDD-Direktstecktechnik verändert die Anschlusstechnik

Bild 1: Die neuen Steckverbinder mit SKEDD-Direktstecktechnik von Phoenix Contact lassen sich direkt und werkzeuglos in durchkontaktierte Bohrlöcher auf der Leiterplatte stecken. Phoenix Contact

Leiterplatten sind das zentrale Nervensystem moderner Geräte, deren Leistungsfähigkeit in den letzten Jahren durch den technischen Fortschritt stetig zugenommen hat. Weil gleichzeitig die Geräte- und Leiterplattenabmessungen immer kleiner werden, stehen die Hersteller vor der Herausforderung, möglichst viel Gerätefunktionalität auf wenig Bauraum unterzubringen. Gleichzeitig wächst in der Produktion der Anspruch an flexible und effiziente Prozesse. Mit Blick auf optimierte Fertigungsverfahren und damit auf die konkurrenzfähige industrielle Produktion gerät eine etablierte Bauteilgruppe nun stärker in den Fokus: der Leiterplatten-Anschluss.

Zuverlässig – aber irreversibel

Um Signale, Daten und Leistung sicher zwischen Gerät und Feldebene zu übertragen, kommen Leiterplattenklemmen oder Leiterplatten-Steckverbinder zum Einsatz. Sowohl Klemmen als auch Grundgehäuse werden in automatisierten Lötprozessen oder über Einpressautomaten nahezu irreversibel mit der Leiterplatte verbunden. Direkt steck- und lösbare Verbindungen waren bisher nur an den Leiterplattenrändern mit so genannten Edge-Steckverbindern möglich, die auf Löt-Pads gesteckt werden. Diese Art der Direktstecktechnik findet sowohl in industriellen Applikationen als auch in weißer Ware oder Heizungstechnik Anwendung.

Bild 2: Die neue Produktfamilie SDC 2,5 verbindet die SKEDD-Direktstecktechnik mit dem Push-in-Federanschluss. Phoenix Contact

SKEDD

Die neuen Steckverbinder SDC 2,5 von Phoenix Contact kombinieren die Vorteile der etablierten Montagetechniken. Die SKEDD-Direktstecktechnik ermöglicht erstmals direkt steck- und lösbare Verbindungen an beliebiger Position auf der Leiterplatte (Bild 2). Diese Steckverbinder benötigen keine Grundgehäuse und lassen sich von Hand in durchkontaktierte Bohrlöcher auf der Leiterplatte stecken.

Die Geometrie der SKEDD-Kontakte ist eine Weiterentwicklung der Kontakte für die Einpresstechnik. Die Kontaktzone besteht aus zwei federnden und leicht nach außen gebogenen Kontaktschenkeln, die sich durch diese Kontur besonders gut an die Bohrlöcher anpassen können. Beim Einstecken des Kontaktes in die Bohrung werden die Kontaktschenkel zusammengedrückt. Die daraus resultierende Kontaktkraft zwischen Kontaktschenkel und Innenseite des Bohrloches sorgt dann für eine sichere mechanische und elektrische Verbindung (Bild 3).

Bild 3: Die Geometrie der SKEDD-Kontakte sorgt für eine sichere Verbindung zwischen Stecker und Leiterplatte. Durch die bauchige Form und die federnden Eigenschaften passen sich die beiden Kontaktschenkel direkt an die Kontur der Bohrlöcher an. Phoenix Contact

Hierbei bestehen keine speziellen Anforderungen an die Leiterplatte. Die Einhaltung der Vorgaben aus der Einpresstechnik ist ausreichend, und verzinnte durchkontaktierte Bohrlöcher sind bei der Leiterplatten-Herstellung für viele Anwendungen bereits Standard, zum Beispiel für den THR-Lötprozess.

Seitliche Spreizniete am Steckverbinder stellen eine zusätzliche mechanische Verbindung her (Bild 4). Die Verriegelung der Spreizniete ist für Leiterplatten mit einer Stärke von 1,6 mm – ein Standardmaß in der Leiterplatten-Fertigung – ausgelegt. Zum Lösen öffnet der Anwender lediglich die seitliche Verriegelung wieder, um dann den Direktsteckverbinder von der Leiterplatte abzuziehen. Bis zu 25 Steckzyklen sind möglich, ohne dass sich die Qualität der Steckverbindung merklich verschlechtert.

Direktstecktechnik mit neuem Komfort

Die neuen Steckverbinder sind im Raster 5,0 mm in den Polzahlen 1 bis 16 verfügbar und dabei für Spannungen bis 320 V sowie Ströme bis 12 A ausgelegt. Der Leiteranschluss erfolgt über den gängigen Push-in-Federanschluss mit Federöffner für Leiter mit einem Querschnitt von 0,2 bis 2,5 mm². Starre und flexible Leiter mit Aderendhülse werden direkt – also ohne Öffnen des Klemmraums – kontaktiert. Zum Lösen des Leiters lässt sich der farblich abgesetzte Federöffner mit einem Schraubendreher betätigen. Auch eine Spannungsprüfung über einen integrierten Tipp-Abgriff ist jederzeit möglich.

Bild 4: Die seitlichen Spreizniete stellen eine vibrationssichere mechanische Verbindung zwischen Steckverbinder und Leiterplatte her. Phoenix Contact

Die Steckverbinder vom Typ SDC 2,5 können an jeder beliebigen Stelle auf die Leiterplatte gesteckt werden, an der die Positionierung von durchkontaktierten Bohrlöchern möglich ist. Dadurch steigt die Flexibilität beim Leiterplatten-Design, denn die bereits am Markt verfügbaren Steckverbinder mit Direktstecktechnik erlauben nur eine Kontaktierung am Rand der Leiterplatte.

Ein weiterer Vorteil dieser Steckverbinder besteht darin, dass sie sich von Hand – also ohne Werkzeug – stecken und abziehen lassen. Dies ist zum Beispiel bei Komponenten mit Einpresstechnik nicht möglich. Dort sind spezielle Einpressstempel notwendig, um eine Kontaktierung mit der Leiterplatte herzustellen. Ein Auspressen der Komponenten ist zwar möglich, jedoch ebenfalls nicht ohne Spezial-Werkzeug.

Prozess- und Bauteilkosten einsparen

Darüber hinaus erfolgt  bei der SKEDD-Direktstecktechnik keine zusätzliche thermische Belastung der Leiterplatte. Aktuell geschieht die Verarbeitung  vieler Leiterplatten im ersten Schritt im SMD-Prozess und im zweiten Schritt folgt das Auflöten der Printklemmen oder Grundgehäuse im Wellenlötprozess. Mit der SKEDD-Direktstecktechnik kann dieser zweite Lötprozess entfallen, was Prozess- und Bauteilkosten einspart. Neben dem Lötprozess erübrigen sich auch die komplette Logistik und Disposition für die Grundgehäuse. Im SMD-Lötprozess sind zusätzlich weder Rüstkosten noch Feeder-Platz erforderlich, was wiederum zu Einsparungen führt. Dementsprechend spart der Verzicht auf die Grundgehäuse in der SMD-Linie viel Platz für weitere Bauteile. So ist im Idealfall die Fertigung zusätzlicher Baugruppen ohne Umrüstung auf einer Anlage möglich.

Die neue SKEDD-Direktstecktechnik erleichtert es, zusätzliche Funktionen auf die Leiterplatte zu bringen. So lässt sich eine Leiterplatte für verschiedene Geräteausführungen nutzen. Auf der Leiterplatte müssen die Entwickler jeweils nur die durchkontaktierten Bohrungen für die Steckverbinder vorsehen; bei einer Funktionserweiterung kontaktieren sie lediglich bei Bedarf den entsprechenden Steckverbinder in die Bohrlöcher. Bisher mussten sie hierfür generell vorab in der Leiterplattenfertigung eine Printklemme oder ein Grundgehäuse auf die Leiterplatte löten – und zwar unabhängig davon, ob sie die Zusatzfunktion nun benötigen oder nicht. Der Wegfall des Grundgehäuses bewirkt auch eine Miniaturisierung der Baugruppe sowie eine Reduzierung von Übergangs- beziehungsweise Verbindungsstellen. Dadurch entfallen Übergangswiderstände und mögliche Fehlerquellen.

Bild 5: Die neuen Steckverbinder mit SKEDD-Direktstecktechnik sind für Ströme bis 12 A bei maximal 320 V ausgelegt. Phoenix Contact

Vielseitige Einsatzbereiche

Die Einsatzbereiche für die Steckverbinder mit SKEDD-Direktstecktechnik sind vielseitig. Für den Leiteranschluss eignen sie sich sowohl für klassische Industrieanwendungen im Bereich der Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik als auch für die Bereiche Gebäudeautomation, Heizungen und weiße Ware. Mögliche Anwendungen sind etwa Steuerungen für Heizungs- und Klimaanlagen, Haushaltsgroßgeräte sowie Rauch- und Feuermelder. Eine weitere Verwendungsmöglichkeit sind Applikationen, bei denen auf der Vorderseite der Leiterplatte verschiedene Bauteile bestückt und verlötet werden und der Steckverbinder auf der Rückseite der Leiterplatte kontaktiert wird. Kommt hierbei ein Stecker mit SKEDD-Direktstecktechnik zum Einsatz, kann das rückseitige Bestücken und Löten der Grundgehäuse entfallen, so dass es zu keiner erneuten thermischen Belastung der Leiterplatte kommt.

(av)