Der Trend geht dahin, dass Kunden auch ergänzende Design- und Fertigungs-Leistungen vom Hersteller erwarten, um beispielsweise platzkritische Anwendungen besser umsetzen zu können. Erni Electronics hat das erkannt und zeigt sich als Steckverbinder-Hersteller, der Kabelkonfektionierung, Design-Services, aufgebaute und getestete Systeme sowie leistungsfähige Auftragsfertigung (EMS) mit Bestückung, Löten und Rework anbietet. Das Unternehmen bestätigt, dass sich SMC-Steckverbinder im 1,27-mm-Raster mit Ausführungen für Board-to-Cable-Verbindungen seit mehr als 20 Jahren bewähren. Im gleichen Raster und mit dem doppelseitigen Federkontakt ausgestattet, steht darüber hinaus das einreihige, kompakte Kabelsteckersystem Mini-Bridge zur Verfügung. Für den ökonomischen Einsatz gibt es auch konfektionierte kostengünstige Kabelsteckverbinder.

„Kompakt“ lautet das Zauberwort

Die wesentlichen Kennzeichen des Kabelsteckersystems sind Kompaktheit bei hoher Performance und Zuverlässigkeit. Bei Abmessungen von nur 10 x 10 x 3 mm (in der vierpoligen Variante) erreicht das System, bedingt durch ein spezielles Kontaktmaterial, eine hohe Strombelastbarkeit (beim Verwenden entsprechender Kabel) über einen Temperaturbereich von -55 bis +125 °C. Entsprechend dem Derating-Verhalten sind es 4 A / Kontakt bei 20 °C (kabelabhängig, bei 125 °C Grenztemperatur).

Die Messerleisten haben SMT-Anschlüsse für die ökonomische Verarbeitung, während die Federleisten in Schneidklemmtechnik (IDC) ausgeführt sind. Darüber weisen die Federleisten verschiedene Verriegelungsarten für normale Vibrations-/Schock-Belastung (Bauform Schwarz) und für hohe Vibrations-/Schock-Belastungen (Bauform Rot) auf. Bei der robusteren Ausführung ist die Verriegelung nur mit einem Werkzeug (Schraubendreher) lösbar. Außerdem sind auch „fliegende“ Kabel-zu-Kabel-Verbindungen möglich. Dafür stehen sowohl Feder- und Messerleisten mit IDC-Kabelanschluss für Flachkabel und Einzeladern im AWG26-Querschnitt zur Verfügung.

Eine hohe Kontaktsicherheit ergibt sich durch eine selektive Vergoldung im Kontaktbereich, voll beschichtete Kontakte (keine blanken Stanzkontakte mit der Gefahr von Korrosion), doppelseitige zuverlässige Federkontakte und minimale garantierte Kontaktkräfte. Durch die konstruierte Kabelführung wird bei den Federleisten ein einfaches und schnelles Anschlagen eines Flachband-Kabels im Raster 1,27 mm oder auch von Einzeladern gewährleistet. Die IDC-Klemme ist ausgelegt für Leiter mit AWG 26 (Draht oder Litze).

Nach Wunsch konfektioniert

Bild 1: Kompakte Mini-Bridge-Kabelsteckverbinder sind für beengte Einbauverhältnisse prädestiniert.

Bild 1: Kompakte Mini-Bridge-Kabelsteckverbinder sind für beengte Einbauverhältnisse prädestiniert.Erni Electronics

Neben SMC- und Maxi-Bridge-Steckverbindern (einreihig, mit 2,54 mm) bietet Erni Electronics vor allem Mini-Bridge-Kabelstecker in den verfügbaren Polzahlen von 2 bis 12 komplett konfektioniert an (Bild 1). Dabei kann der Hersteller unterschiedliche Kabelarten verarbeiten. Mit Kabelvoll- und halbautomaten für Flachband sowie Stripper-Crimper für Einzeladern verfügt er über eine hochwertige Ausrüstung für die Kabelkonfektionierung. Zum Programm zählen auch Rundkabel und Einzeladerkonfektion in Löt- und Crimptechnik. Um konfektionierte Kabelstecker zu attraktiven Preisen anbieten zu können, setzt man weitgehend auf Automatisierung. Mit einem entsprechend ausgelegten Vollautomat lassen sich, je Arbeitsschicht, bis zu 5000 Kabelstecker konfektionieren und testen (Bild 2).

Bild 2: Vollautomatische Kabelkonfektionierung: Damit lassen sich bis zu 5000 Mini-Bridge-Kabelstecker – je Arbeitsschicht – kostengünstig und mit geprüfter Qualität konfektionieren.

Bild 2: Vollautomatische Kabelkonfektionierung: Damit lassen sich bis zu 5000 Mini-Bridge-Kabelstecker – je Arbeitsschicht – kostengünstig und mit geprüfter Qualität konfektionieren.Erni Electronics

Der Vollautomat verarbeitet Kabel mit Längen von 41 bis 800 mm. Alle erforderlichen Arbeitsgänge erfolgen automatisch und sekundenschnell – vom flexiblen Bedrucken des Kabels über das Ablängen und das Anschlagen. Der Prozess wird zur Qualitätssicherung überwacht. Abschließend durchlaufen die konfektionierten Kabelstecker eine Prüfung im Hinblick auf die Verbindung (Durchgang) und elektrische Isolation; standardmäßig verwendet man bis zu 1 A und 400 V Isolationsspannung. Um auch die hohen Anforderungen in der Bahn-, Verkehrs- oder Sicherheitstechnik erfüllen zu können, kann man bis zu 2 A und 1500 V prüfen. Abschließend erfolgt noch eine visuelle Prüfung mit Hilfe eines Kamerasystems, das die Position der Schneidklemmen nach vorgegebenen Kriterien untersucht. Alle genannten Bearbeitungsschritte für ein komplettes Kabel benötigen weniger als fünf Sekunden. Neben kundenspezifischen Ausführungen gibt es auch PVC-Kabel in den Standardlängen von 100, 200 und 300 mm.

Rework & Repair

Der Trend hin zu SMT ist ungebrochen. Auf den Boards kommen daher verstärkt Fine-Pitch-Komponenten mit Rastern von 1 mm und darunter, aber auch Miniatur-Steckverbinder mit kleinem Raster und in SMT vor. Der Rahmen des Dienstleistungsangebotes von Erni Electronics umfasst den eigenen SMD-Rework-Service. Gründe für das Rework sind dabei nicht nur defekte Bauteile, sondern auch unzureichende Lötstellen, falsch platzierte Komponenten, Änderungen und Updates bei den Bauteilen sowie die Wiederverwendung von teuren Komponenten. Ein Reparaturprozess für SMD-Komponenten besteht in der Regel aus den folgenden Arbeitsschritten:

1. Auslöten des entsprechenden Bauteiles.

2. Entfernen des Restlotes auf dem Board (gegebenenfalls auf der Komponente).

3. Auftragen von der Lotpaste auf die Leiterplatte oder das Bauelement (gegebenenfalls Reballing oder Pastendruck).

4. Aufnehmen, Ausrichten und Platzieren des Bauteils.

5. Einlöten des Bauteils.

Die Tendenz zu immer kleineren, engeren Geometrien bedeutet, dass auch der Rework-Prozess komplexer geworden ist und weniger Fehler verzeiht. Zudem erfordert die bleifreie Technologie höhere Temperaturen, die sowohl die Gehäuse als auch die Chips selbst mehr stressen. Auch die Parameter für feuchteempfindliche Bauteile ändern sich dadurch. Bei der Reparatur ist es wichtig, dass man umliegende Bauelemente nicht aufschmilzt und deplatziert – ein Prozess der bei komplexen, dicht bestückten Boards eine Herausforderung darstellt. Beim IR-Löten wird dies durch Aufkleben von Schutzfolien verhindert, die man bei jedem Arbeitsschritt überprüfen und gegebenenfalls neu platzieren muss. Heißgas-Reparaturstationen erfordern ein spezielles Design der Lötdüse und ein optimiertes Lötprofil. Jede unnötige thermische Belastung der Baugruppe führt zu vorzeitiger Alterung, deshalb sollte man diese möglichst vermeiden.

Bild 3: Mit einer modernen SMD-Rework-Station lassen sich Fine-Pitch-Bauteile oder komplexe Miniatur-Steckverbinder temperaturschonend überarbeiten.

Bild 3: Mit einer modernen SMD-Rework-Station lassen sich Fine-Pitch-Bauteile oder komplexe Miniatur-Steckverbinder temperaturschonend überarbeiten.Erni Electronics

Das Rework von größeren Komponenten wie Steckverbindern ist eine spezielle technische Herausforderung, angesichts des relativ großen Isolierkörpers, der steigenden Anzahl von Kontakten beziehungsweise Kontaktdichte und der Tatsache, dass die Kontakte unter dem Isolierkörper „versteckt“ sind. Prinzipiell gilt, dass das Rework als Strategie bereits in das Design und die Fertigungslinie eingeplant werden sollte. Außerdem ist für das Rework komplexer Baugruppen leistungsfähige Maschinen-Unterstützung erforderlich, denn verdeckte Lötstellen sind mit Lötspitzen nicht mehr zugänglich, während die miniaturisierten Bauteile eine exakte Platzierung erfordern. Eine leistungsfähige Rework-Station (Bild 3), die mit dem Heißgas-Prinzip arbeitet, ermöglicht nicht nur das temperaturschonende Aus- und Einlöten, sondern ist auch für die selektive Montage geeignet, die während der Dampfphase zwar ebenfalls schonend Wärme liefert, aber kein selektives Löten ermöglicht.

Beim Rework von Steckverbindern profitieren Anbieter neben der entsprechenden Geräteunterstützung auch von der umfassenden Expertise bei der SMT-Verarbeitung dieser komplexen SMD-Bauteile. Der hier angebotene Rework-Service umfasst alle relevanten Bearbeitungsschritte bis hin zur automatischen Prozesskontrolle und -dokumentation. Bei Bedarf kann die Analyse der Lötstellen auch mit einem Röntgengerät erfolgen.

Entwicklung und Schlüsselkomponenten

Mit speziellen Dienstleistungen und Schlüsselkomponenten für die Zentralelektrik von Nutzfahrzeugen adressiert man die Bereiche Fahrerkabine, Außenbereich und das Motorumfeld von Bussen, Baumaschinen, Lastkraftwagen, Traktoren oder Zugmaschinen. Für sichere Verbindungen vertraut man dort auf bewährte Einpresstechnik bei der Bestückung von Leiterplatten und als EMS-Dienstleister. Das Dienstleistungsportfolio von Erni Electronics, unter dem Slogan Blue-Contact-Solutions, umfasst das gesamte Projektmanagement vom Muster bis zur Serie, das Entflechten der Leiterplatten, die Entwicklung und Lieferung der mechanischen Komponenten sowie das Integrieren der Leiterplattenbaugruppe.

Bild 4: Das Spektrum an Power-Elementen, Sicherungshaltern, Relaissockeln sowie Leiterplatten- und Kabelsteckverbindern ergänzt sich durch Design-Dienstleistungen für die Zentralelektronik von Nutzfahrzeugen.

Bild 4: Das Spektrum an Power-Elementen, Sicherungshaltern, Relaissockeln sowie Leiterplatten- und Kabelsteckverbindern ergänzt sich durch Design-Dienstleistungen für die Zentralelektronik von Nutzfahrzeugen.Erni Electronics

Komplementär zur Entwicklungsunterstützung umfasst das Angebot vielfältige Powerelemente mit kombinierter elastischer und massiver Einpresszone. Während die massive Einpresszone zur Aufnahme des Drehmoments und sicherer Halterung dient, gewährleistet die flexible Einpresszone eine optimale Stromübertragung. Sicherungshalter, Relaissockel sowie Leiterplatten- und Kabelsteckverbinder für Nutzfahrzeuge mit elastischer Einpresszone runden das Spektrum ab (Bild 4). Diese robusten Komponenten für Nutzfahrzeuge weisen einen modularen Aufbau, eine hohe Anzahl von Kontaktpunkten und Einpresskontakte auf. Gegenüber der weit verbreiteten reinen massiven Einpresstechnik besitzen die Komponenten mit elastischer Einpresszone Verarbeitungsvorteile wie:

  • kein Reißen der Leiterbahnen durch den Düseneffekt beim Einpressen,
  • minimierte Spanbildung beim Einpressen,
  • geringe Gefahr der Delamination und damit des unerwünschten Kurzschlusses durch Feuchteeinschluss in der Leiterplatte,
  • höhere Zuverlässigkeit bei Temperaturwechsel und Vibration,
  • bessere Stromübertragung,
  • allgemeine Stressminimierung der Leiterplatte.

Auf einen Blick

Bei der Kabelkonfektionierung setzen Hersteller vermehrt auf Automatisierung. Voll- und Halbautomaten sind hier auf dem Vormarsch, denn sie konfektionieren schnell, zuverlässig und in hoher Qualität. Bei SMD-Steckverbindern ist besonders das Rework schwierig: eine SMD-Rework-Station punktet hier, da sie komplexe kompakte Steckverbinder temperaturschonend bearbeitet.