Die Bauteile gibt es sowohl als Einzelverbindung mit Stiften und Buchsen, als auch mit kunststoffumpressten Modulen, Stift- und Buchsenleisten. WDI zeigt, wie sich die verschiedenen Modelle voneinander unterscheiden.
Die wachsende Vielfalt technischer Verbindungsmodelle, die heute zur Verfügung stehen, macht die Auswahl der richtigen Komponenten aufwändiger. Dafür sind die Bauteile aber auch immer passender auf die jeweilige Anwendung abgestimmt. Immer kompaktere Bauformen sind nötig, um dem Trend der Miniaturisierungen zu folgen. Hierbei helfen neben den Standardsteckverbindern eine Vielzahl von einzelnen präzisionsgedrehten Kontakten und Buchsen, individuelle Varianten zu realisieren. Dabei wird es immer kritischer die Produkteigenschaften, Qualität und Performance zu gewährleisten.
Steckbare und permanente Verbindungen
Heute ist die Voraussetzung für die meisten Board-to-Board-Verbindungen (Bild 1), dass sie nicht fest, sondern steckbar sind. Dies erlaubt den unkomplizierten Ersatz von Bauteilen oder Platinen im Fehlerfall. Es ermöglicht zudem Leiterplatten mit multiplen Ansteckoptionen, falls der Anwender Ersatz-, Test- oder Zusatzplatinen anstecken muss. Außerdem kann er so zukünftige Produktänderungen und -erweiterungen bereits frühzeitig miteinbeziehen.
Auf einen Blick
Präzisionsgedrehte Stiftkontakte und Buchsen fertigt der US-Hersteller Mill Max mit einer Produktionskapazität von mehr als 100 Millionen Komponenten pro Woche. Als Einzelkontakte und Buchsen oder eingepresst in Kunststoffkörper als Stift- und Buchsenleisten in diversen Ausführungen gibt es für die Bauteile viele Einsatzmöglichkeiten. Mehr als 40.000 Standardprodukte gibt es inzwischen. Darauf basieren die kundenspezifisch entwickelten Modelle.
In einigen Board-to-Board-Verbindungen sind feste Lötverbindungen nötig bei denen doppelseitige Stiftleisten in die beiden Platinen eingelötet sind (Bild 2). Auch diese Stiftleisten gibt es in diversen Stiftausführungen und Längen.
Fine-Pitch- und SMD-Leiterplattenverbindungen
Die Vorteile von immer kleineren und kompakteren Lösungen sind auch bei diesen Bauteilen offensichtlich und daher sind Pins und Buchsen für Standardrastermaße von 2 mm, 0,1 Zoll, 0,070 Zoll, 0,05 Zoll und inzwischen auch für 1 mm und 0,8 mm erhältlich. Bei Leiterplatten, deren Bestückung ausschließlich aus SMD-Bauteilen besteht, ist es natürlich ebenso notwendig, SMD-bestückbare Leiterplattenverbinder (Bild 3) zu verwenden. Auch hierzu fertigt Mill Max (Vertrieb WDI) inzwischen eine große Auswahl: Dazu zählen Stift- und Buchsenleisten als Gull-Wing-Versionen (Bild 4) oder SMD-Versionen in verschiedenen Bauhöhen und Pinabständen von 1 mm bis 0,1 Zoll. Hierdurch sind zusätzliche Arbeitsschritte bei der Bestückung, wie Bohren zusätzlicher Löcher, Handbestückung und zusätzliches Wellenlöten nicht mehr notwendig. So lassen sich alle Bauteile per Reflow-Lötprozess in einem Arbeitsschritt verarbeiten.
Ultraflache Leiterplattenverbindungen
Bei Anwendungen, die eine sehr enge Verbindung der beiden Leiterplatten vorsehen, also der Abstand zwischen den Leiterplatten möglichst gering sein muss, gibt es auf der Seite der Stiftleisten flachbauende Versionen (Bild 5). Um auf der Buchsenseite die Bauhöhe zu reduzieren, die üblicherweise schon durch den aufbauenden Kunststoffköper der Buchsenleisten vorhanden ist, kommen sogenannte Carriers zum Einsatz. Hierbei steckt man einzelne Buchsen auf eine Stiftleiste oder einen mit Stiften bestückten Kunststoffkörper, der auch kundenspezifischen Anforderungen entsprechen kann.
Diese Buchsen platziert man dann direkt in die Bohrungen auf der Platine, verlötet sie und zieht den Carrier wieder ab. Dadurch wird der Kunststoffkörper in der Buchsenleiste entfernt, sodass sich die Bauhöhe auf nur noch den oberen Rand der Buchsen reduziert. Auf diese Weise erhält man eine flache aber steckbare Leiterplattenverbindung.
Multiple Leiterplattenverbindungen
Soll eine Verbindung von drei Leiterplatten (Bild 6) steckbar gestaltet sein, benötigt man sogenannte Durchsteckbuchsenleisten. Diese sind mit offenen Buchsen bestückt, bei denen ein kleines Fiberglasplättchen die untere Öffnung beim Lötvorgang schützt, so dass kein Lot oder Flussmittel hineinlaufen und den Kontaktclip verkleben kann. Beim Stecken der Stiftleisten fallen diese Plättchen dann einfach heraus. Neben dem multiplen Steckbarmachen von mehreren Leiterplatten lassen sich diese Durchsteckbuchsenleisten auch umgekehrt von unten in einer Leiterplatte platzieren, um Stiftleisten von der Rückseite der Leiterplatte stecken zu können (Bild 7).
Rechtwinklige horizontale Leiterplattenverbindungen
Um Leiterplatten horizontal nebeneinander zu verbinden, finden rechtwinklige Buchsen und Stiftleisten Verwendung (Bild 8). In Verbindung mit geraden Stift- und Buchsenleisten lassen sich auch rechtwinklige Leiterplattenverbindungen erstellen (Bild 9). Soll die horizontale Verbindung zweier Leiterplatten mithilfe von SMD-Versionen erfolgen, so sind gebogene Z-Versionen sowie weniger Platz benötigende SMD-Block-Versionen (Bild 10) erhältlich.
Leiterplattenverbindungen mit Federkontakten
Für Anwendungen bei denen zwischen den Leiterplatten eine gewisse variierende Abstandstoleranz besteht oder sich durch Schock und Vibration keine feste Steckverbindung herstellen lässt, weil sie brechen oder reißen würde, eignet sich der Einsatz von Federkontakten. Die Federkontakte gibt es in vielen Einzelversionen oder auch kunststoffumpresst (Bild 11) als einreihige und doppelreihige Module. Zudem lassen sich die Federkontakte umpresst in kundenspezifische Kunststoffkörper oder nach Kundenvorgabe in FR-4-Leiterplattenmaterial einpressen. Die Federkontakte sind als SMD-Version oder Durchsteckversion erhältlich. Sie benötigen in der Regel nur eine Goldkontaktfläche als Gegenseite auf der anderen Leiterplatte. Eine gegenüberliegende Buchsen- oder Stiftleiste entfällt dadurch.
Sollte der Abstand zwischen den Leiterplatten zu groß sein und nicht mit den gängigen Bauhöhen kontaktierbar sein, so gibt es Gegenkontakte und passende Gegenkontaktmodule (Bild 12), die den Abstand zu den Federkontakten verkürzen, denen quasi entgegenkommen. Durch diese sinkt das Risiko, das bei überlangen Federkontaktpins besteht: sie können bei unsachgemäßer Handhabung leichter zur Seite wegbiegen, als Federkontakte mit kürzerem Federstift. Auch für sogenannte Blindkontaktierungen eignen sich Federkontakte. Denn bei Anwendungen, die schlecht oder gar nicht einsehbar sind, würden normale Buchsen- und Stiftleisten unter Umständen beim Stecken beschädigt, die Stifte verbiegen oder der Kontaktclip in der Buchse herausgedrückt oder verbogen. Das Sichern einer zuverlässigen Verbindung ist dadurch nicht mehr möglich.
Falko Ladiges
(rao)
