Klein, komfortabel und günstig

Individuelle Leiterplatten-Anschlusstechnik

Worauf achten wir beim Kauf eines Mobiltelefons? Klein soll es sein, komfortabel bedienbar und günstig im Preis
– und mit den richtigen Apps soll es genau zu uns passen. Kaum anders ist es bei der Auswahl der passenden Anschlusstechnik für eine Baugruppe – auch hier spielen die aktuellen Trends eine Rolle.

Generelle Entwicklungsrichtungen zeichnen sich schon länger auch in der Anschlusstechnik für die Leiterplatte ab. Kleiner, komfortabler und bedienerfreundlicher, kostengünstiger im Hinblick auf die Prozesskosten sowie individuell an die firmeneigenen Standards anpassbar – so liest sich häufig die Einkaufsliste eines Entwicklers.

Klein soll es sein

Die Baugruppenfertigung ist geprägt durch eine anhaltende Miniaturisierung, die auch vor dem Leiterplattenanschluss nicht haltmacht. Seit Jahrzehnten nimmt die Dichte an Schaltkreisen pro Fläche zu, alle Bauelemente schrumpfen demgemäß in der Baugröße. Applikationsbedingte beengte Einbauverhältnisse bringen immer kompaktere Geräte-Generationen hervor – was hohe Anforderungen an die Anschlusstechnik stellt. Auch die neueren Steckverbinder-Familien von Phoenix Contact weisen auf kleinstem Raster kompakte Abmessungen auf. Häufig erhöht sich die Kontaktdichte durch doppelstöckige Stiftleisten und doppelreihige Stecker deutlich – immer mit dem Ziel, möglichst hohe Ströme und Spannungen zu übertragen.

Komfortabel bedienbar

Soll ein Leiterplattenanschluss komfortabel sein, kommt es auf einen einfachen Leiteranschluss und auf ein bedienerfreundliches Handling an. In der Praxis bewährt und leicht bedienbar ist der Leiteranschluss mit Schraube. Kommt hier eine Klemmhülse mit Fahrstuhlprinzip, eine Leiternullklemmung sowie eine Verdreh- und Rüttelsicherung für die Schraube hinzu, lässt diese Anschlussart kaum etwas zu wünschen übrig. Phoenix Contact bietet hier ein Produktprogramm unterschiedlicher Stecksysteme mit jeweils mehreren Schraubsteckern.

Neben dem Schraubanschluss ist der Leiteranschluss per Federkraft in der Geräteanschlusstechnik unverzichtbar. Als komfortabel erweist sich hier das Push-in-Prinzip für starre Leiter oder Leiter mit Aderendhülse. Der Anschluss erfolgt durch einfaches Einschieben des Leiters in die Klemmstelle. Das Lösen des Leiters erfolgt ebenso einfach durch Drücken eines Fe-deröffners. Unabhängig von der Anschlusstechnik lassen sich beide Stecker mit den gleichen Stiftleisten kombinieren – so hat der Anwender beim gleichen Gerätetyp Wahlmöglichkeiten bei der Anschlusstechnik. Für einen bequemen Leiteranschluss stellt sich als nächstes die Frage, wie der Bedienkomfort beim Stecken und Ziehen des Steckers erhöht werden kann. Je nach Applikation kann die Anzahl der Pole oder die Vibrationsfestigkeit höhere Kräfte erfordern – die einfache Bedienbarkeit soll aber erhalten bleiben. Moderne Steckverbinder sind hier mit dem Lock&Release-System ausgestattet. Ein seitlicher Hebel rastet in Endstellung in der zugehörigen Stiftleiste ein und sichert den Stecker gegen Lösen bei Vibrationen. Will man die Steckverbindung wieder trennen, wird der Hebel heruntergedrückt. Damit schiebt man den Stecker aus der Stiftleiste und überbrückt die anfänglich stärkeren Klemm- und Kontaktkräfte. Der Stecker wird sanft aus der Stiftleiste geschoben – hochpolige Anordnungen profitieren besonders von diesem System.

Günstig auch im Prozess

Eine Komponente wird nicht allein durch ihren Preis günstig, sondern erst dadurch, dass sie sich im Hinblick auf die Fertigungsprozesse einer Baugruppe optimal in den Prozessablauf einfügt. Möglich wird dies durch die Integration von THR(Through Hole Reflow)-Komponenten in die SMD-Montage, die heute den Herstellungsprozess einer Baugruppe dominiert. So wird heute keine Stiftleiste oder Printklemme mehr entwickelt, die nicht den Anforderungen der THR-Fähigkeit genügt. Nur dort, wo Baugröße oder zu erwartendes Wärme-Management einen Einsatz im Reflow-Prozess unwahrscheinlich machen, muss auf das klassische Wellenlöten zurückgegriffen werden. Durch prozessgerechte Materialien und Designs sowie durch automatengerechte Verpackung erübrigt sich der sonst notwendige zweite Arbeitsgang des Wellenlötens. Damit lassen sich die Herstellungskosten der Baugruppe erheblich reduzieren. Neue Designs bei der THR-Technologie sind bei Phoenix Contact inzwischen im Raster 2,54mm verfügbar. Alternativ gibt es die Komponenten auch in SMD-Technologie.

Individuell und kundenspezifisch

Für viele Zeitgenossen wird ein Handy erst durch die richtigen Apps zum individuellen nutzeroptimierten Gerät. Diese Individualität findet ihre Entsprechung in der kundenspezifischen Variation moderner Anschlusstechnik. Dabei rückt immer häufiger auch die Anpassung an die Hausstandards der Anwender in den Fokus.

Ein Elektronik-Hersteller findet beispielsweise im Katalog des Zulieferers einen passenden 10-poligen Steckverbinder – in grün. Seine Hausfarbe ist aber grau. Die einzelnen Pole müssen durchnummeriert bedruckt werden. Das verzinnte Kontaktsystem soll gegen Kontakte mit vergoldeter Oberfläche getauscht werden. In der Gerätefront befinden sich mehrere Stecker, die nur dann nicht vertauscht werden können, wenn jede Kombination durch Kodierungen fehlsteckgeschützt ausgelegt wird. Auch die Spannungen müssen berücksichtigt werden. Die ersten zwei Pole sollten eine höhere Isolationsstrecke haben. Vielleicht kann man sogar auf den dritten Pol verzichten und den Steckverbinder teilbestücken. Dieses Beispiel ist keineswegs übertrieben – es spiegelt vielmehr die Realität wider. Die Varianz eines einzigen Steckverbinders kommt bei etablierten Systemen durchaus auf eine Breite von über 400 Varianten. Für jede Produktfamilie bietet Phoenix Contact die Möglichkeit, die Basiskomponenten in Bezug auf Farben, Bedruckungen, Fehlsteckschutz, Teilbestückung, Kontakt-Oberflächen und vieles mehr an die Anforderungen der Applikation und die des Geräte-Designs anzupassen.

Kompromissbereitschaft steht hoch im Kurs

Ein Tablet-PC bietet wenig Komfort beim Telefonieren, dafür sehen Internet-Inhalte auf dem Smartphone nicht besonders gut aus. Hier zeigen sich die Grenzen vieler Trends. Auch beim Design von Anschlusskomponenten stoßen Trends an Grenzen – auch hier ist dann Kompromissbereitschaft gefragt. Die oben genannten Trends verhalten sich zueinander bisweilen sogar kontraproduktiv, was zwei Beispiele zeigen: Miniaturisierung sollte nie auf Kosten einer komfortablen Bedienung stattfinden. Wenn kleine Leiterquerschnitte einzeln angeschlossen werden, darf das nicht in Fummelei ausarten. Zudem müssen die Betätigungselemente noch mit normalen Schraubendrehern zu betätigen sein. Eine individuelle Farbgebung kann unter Umständen ungünstig sein: kostenoptimierte THR-Produktion bedingt den Einsatz hochtemperaturfähiger Materialien. Wenn Farbton und Material nicht zum Standard gehören, müssen sie zu zusätzlichen Kosten beschafft werden. Entwicklungen für den Leiterplattenanschluss müssen also Kompromisse zwischen allen Anforderungen finden. Wo es gilt, eine oder mehrere Anforderungen für eine Produktgruppe über ein abgestimmtes Paket hinaus neu zu definieren, wird man wieder eine neue Produktgruppe mit entsprechenden Merkmalen entwickeln.

Platzsparend, gut in die Produktionsprozesse der Baugruppenfertigung integriert, ausgestattet mit Bedienkomfort und speziell auf Hausstandards der Kunden abgestimmt – das sind heute die Haupttrends bei der Auswahl geeigneter Anschlusstechnik für die Leiterplatte.