Leiterplattenstifte erklärt: Arten, Verwendung und Auswahltipps

Leiterplattenstifte dienen bei vielen aktuellen elektrischen Verbindungssystemen als winzige Bausteine zwischen Komponenten und Leiterplattenbaugruppen. Mit ihnen können Steckerstifte direkt auf eine Leiterplatte montiert werden, für eine Verbindung der Standardstecker ohne Draht, Kabel oder unzuverlässige Lötdrähte. Es handelt sich dabei um kleine Metallstifte, die in Reihe montiert werden können, um eine kostengünstige, funktionelle und angepasste Verbindung von Komponenten auf einer Platine oder von einer Platine mit einer anderen zu ermöglichen. Durch die Entwicklung immer kleinerer elektronischer Datenverarbeitungs-, Steuerungs- und Kommunikationsgeräte nimmt ihr Einsatz in Produkten zu. Heutzutage gibt es Leiterplattenstifte in vielen Größen, Formen, Materialien und Konfigurationen.

Wie werden die Leiterplattenstifte verwendet?

Im Grunde sind Leiterplattenstifte röhrenförmige metallene Steckverbindungen, die mithilfe der Durchstecktechnik einzeln oder in Gruppen überwiegend direkt auf einer Leiterplatte montiert werden. Sie können auch als Teil einer Reihe in einem Kunststoffgehäuse, einer sogenannten Stiftleiste, verwendet werden.

Als Steckverbinder benötigen Leiterplattenstifte zur Herstellung einer Verbindung eine Buchse oder einen Sockel, in den der Stift eingeführt wird. Die stabile Steckverbindung zwischen Stiften und Stiftleisten dient dazu, die Funktion eines Bauteils oder einer Leiterplatte mit einer anderen in einem System elektrisch und mechanisch zu koppeln. Dadurch eröffnen sich verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten, darunter gerade und rechtwinklige Verbindungen.

Vorteile der Verwendung von Leiterplattenstiften in einem Design

Komponenten in elektronischen Systemen können auf viele Arten verbunden werden, einige eleganter als andere. Leiterplattenstifte sind unverzichtbar für heutige Designs, die signalwirksame und fertigungsfreundliche Verbindungen erfordern. Hier sind einige ihrer Vorteile für Ihr Produktdesign:

• Herstellung einer einfachen Leiterbahn für einen Stromkreis
• Möglichkeit von Mehrfachverbindungen
• Problemlose Anpassung an verschiedene Board-Konfigurationen
• Mit einer Steckfassung können sie auch eine Leiterplatte mechanisch verstärken
• Ihre große Vielfalt ermöglicht eine individuelle Anpassung für eine Vielzahl von Anwendungen
• Bieten eine zuverlässige, stabile und sichere Verbindung ohne Signalverlust
• Langlebige Bauart, resistent gegen Stöße, Vibrationen und Temperaturschwankungen
• Geringer Wartungsaufwand und einfacher Austausch bei Reparatur oder Aufrüstung
• Kostengünstig im Vergleich zu anderen Verbindungslösungen
• Lassen sich aufgrund der geringen Einführungskraft leicht einstecken oder entfernen
• Beanspruchen nur minimalen Platz auf der Leiterplatte und ermöglichen hoch-dichte Verbindungen
• Geeignet für Highspeed-Datenübertragung sowie für Strom- und Audiosignale

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Arten und Formen verfügbarer Leiterplattenstifte

Mit der zunehmenden Verwendung der Leiterplattenstift-Technologie haben sich verschiedene Arten und Formen entwickelt. Die Haupttypen von Leiterplattenstiften sind: Anschlussstifte, eine andere Bezeichnung für einzelne Leiterplattenstifte; Stiftleisten, Steckverbinder mit einzelnen, von einem Kunststoffsockel eingefassten Stiften; Sockelstifte, also Stifte mit Buchsen, in die Leiterplattenstifte eingesetzt werden; und Steckbrücken, kleine Steckverbinder, die zur Überbrückung von Verbindungen auf einer Leiterplatte verwendet werden, um Tests, Fehlersuchen oder Designänderungen zu erleichtern.

Darüber hinaus gibt es zahlreiche Formen von Leiterplattenstiften für verschiedene Anwendungen und/oder Fertigungsverfahren. Zu diesen individuellen Stiftformen gehören:

• Einfach- oder doppelendig: Anschluss an einem Ende oder an beiden Enden des Stifts möglich
• Einreihig oder zweireihig: eine Reihe von Stiften oder zwei
• Randbefestigung: Befestigung an der Kante und parallel zu einer Leiterplatte
• Nagelkopf: Stift mit einem flachen Kopf, wie ein Nagel
• Löthülse: hohler Stift mit einer konkaven, muschelförmigen Aussparung an einem Ende, um einen Draht sicher zu halten und den Lotfluss zu erleichtern
• Geschlitzt: Stift mit einem vertikalen Schlitz, der das Einführen von Drähten und das Löten erleichtert
• Turret: Stift mit einem oder mehreren erhabenen runden Bereichen (Schultern), die das Umwickeln von Drähten oder das Anlöten erleichtern oder als Prüfpunkte dienen können
• Wire Crimp und Wrap: quadratisch geformter Stift, der das Umwickeln mit und Anlöten von Draht ermöglicht
• Kabelanschluss: hohler Stift für bestimmte Kabelgrößen, der nicht gelötet werden kann (auch als Crimpanschluss bekannt)
• Ummantelt: Stift mit einer Ummantelung oder erhöhter Bereich beim Steckverbindergehäuse zum Schutz des Stifts bei Montage, Einstecken und Entfernen
• Pogo und magnetischer Pogo: federbelasteter Stift mit einem komprimierbaren Verbindungskontakt im Inneren, der auch magnetisiert werden kann. Weitere Informationen finden Sie in unserem Blog über Pogo-Stifte.

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Vergleich von Leiterplattenstiften und Standard-Steckverbindern

Bei der Entwicklung moderner elektronischer Systeme auf Leiterplattenebene spielt der Platz eine entscheidende Rolle. Laut dem ungeschriebenen Gesetz der Produktleistung sollte die Gerätefunktionalität stets zunehmen, bei sinkendem Platzbedarf.

Elektronische Standardsteckverbinder eignen sich zwar hervorragend für bestimmte Anwendungen, können aber meist nicht mit den platzsparenden Möglichkeiten von Stiftleisten mithalten, die den verfügbaren Platz auf einer dicht bestückten Leiterplatte optimal ausnutzen. Rundsteckverbinder können nur eine begrenzte Anzahl von Kontakten aufnehmen. Standard-D-Sub-Steckverbinder haben bis zu 50 Kontakte, High-Density-Versionen etwas mehr. Berücksichtigt man jedoch, dass integrierte Schaltungen mehr als 100 Stifte haben können, wird das Problem deutlich.

Einmal auf der Leiterplatte montierte Standard-Steckverbinder lassen sich nur schwer ersetzen oder bei neuen Designs austauschen, ohne dass eine völlig neue Leiterplatte entworfen werden muss. Leiterplattenstifte lassen sich mit modernen Montageanlagen leicht zu großen Gruppen zusammenfassen und bleiben über mehrere Steckzyklen hinweg stabil und sicher – die ideale Lösung für die Herausforderungen der Verbindungstechnik.

Bestückungs- und Montagearten für Leiterplattenstifte

Leiterplattenstifte können auf verschiedene Weise in ein Design integriert werden. Die grundlegenden Techniken zur Befestigung auf einer Leiterplatte sind Einpressen, Stanzen, Quetschen oder Löten. Jede dieser Techniken stellt je nach Anwendungsbedarf eine unterschiedlich starke Verbindung des Stifts zur Platine her.

Leiterplattenstifte gibt es auch in den Standardbefestigungsarten, einschließlich:

• Oberflächenmontage: auf die Oberseite der Platine gelötet
• Durchgangsloch: durch die Platine gesteckt und eingelötet
• Drahtbefestigung: als Ersatz für blanke Drahtverbindungen durch Verwendung einer Stellschraube oder Klemme
• Frei hängend: zum Verbinden von Drähten oder Kabeln

Spezifikation der Leiterplattenstifte

Wie bei allen elektronischen Bauteilen muss der Entwickler die Spezifikationen und die Leistung festlegen, die er für sein Design benötigt. Bei Leiterplattenstiften sind folgende Details relevant:

• Physikalisch: Anschlussgröße, Stiftdurchmesser, Stiftausrichtung (vertikal, horizontal oder rechtwinklig), Größe der Montagelöcher, Plattendicke, Stiftformat (rund, quadratisch oder rechteckig), Strom- und Spannungswerte, Maßhaltigkeit und Stiftdichte
• Kontaktmaterial: in der Regel Messing, Bronze, Kupfer oder Nickel
• Beschichtung: Kupfer, Gold, Silber, Zinn, Nickel, Palladium oder Blei
• Herstellungsprozess: Wie Sie die Stifte in Ihre Platten einfügen und befestigen werden

Vielleicht gibt es auch andere Anforderungen wie schwierige Umgebungsbedingungen oder korrosiven Betrieb, die zusätzliche Steckereigenschaften erforderlich machen.

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Typische Anwendungen für Leiterplattenstifte

Die Leiterplattentechnologie wird in vielen Branchen und Anwendungen eingesetzt, z. B. in Computern, medizinischen Geräten, Prüfgeräten, Telekommunikationsausrüstungen, Unterhaltungselektronik, Automobilelektronik, industriellen Automatisierungssystemen, Luft- und Raumfahrt und bei der Verteidigung.

Wenn Sie eine kostengünstige, effiziente und anpassungsfähige Verbindungslösung für Ihr Produktdesign benötigen, bietet die Leiterplattentechnologie womöglich die gesuchte Lösung.

Zusammenfassung

Leiterplatten-Stiftleisten passen sich als bewährte Verbindungstechnologie gut an die Anforderungen verschiedenster Anwendungen an. Sie bieten effiziente und sichere Verbindungen, die platzsparend, einfach zu testen und leicht zu reparieren sind. Sie werden in vielen Branchen für die Herstellung elektronischer Produkte verwendet und spielen eine wichtige Rolle beim Bau von Prototypen und bei der Entwicklung von Leiterplatten. Somit stellen sie auch eine elegante Lösung für Ihre Steckverbindungen dar. (na)