Zukunft der Anschlusstechnik Was wird aus dem Stecker?

In den letzten Jahren ist der Markt für Leiterplatten-Anschlussklemmen und -Steckverbinder verstärkt in Bewegung geraten. Dem Entwickler steht mittlerweile eine Vielzahl an neuen Materialien, Kontaktierungssystemen und Technologien zur Verfügung.

Als essentielle Anforderungen an die moderne Anschlusstechnik haben sich die folgenden Punkte herauskristallisiert:

  • Zeitsparender, komfortabler Leiteranschluss, 
  • Einbindung in die vollautomatisierte Fertigung, 
  • stimmige Integration der Anschlussklemme in das Endprodukt und 
  • maximale Leistungsfähigkeit gepaart mit kompaktem Design. 

Die genannten Punkte lohnt es sich detailliert zu betrachten: Ein zeitsparender, komfortabler Leiteranschluss lässt sich am besten mit der Push-In-Technik realisieren. Der große Querschnittsbereich, der dauerhaft und vibrationssicher elektrisch kontaktiert werden kann im Verbund mit der werkzeuglosen Verdrahtung starrer und flexibler Leiter mit Aderendhülse machen die Push-In-Technik zur effizientesten aller Anschlussmethoden. Keine andere Anschlusstechnik bietet soviel Potential bezüglich geringem Zeitaufwand für die Verdrahtung und dauerhafter, wartungsfreier Kontaktierung, sowie Freiheit bei der Entwicklung der Leiterplatten-Anschlussklemme oder des Steckverbinders.

Zeit- und damit Kostenersparnis lässt sich aber nicht nur durch die Verwendung der Push-In-Technologie erzielen, sondern auch durch die Einbindung der Anschlussklemmen in die vollautomatisierte Fertigung. Diese zeichnet sich durch hauptsächlich gegurtete, oberflächenmontierte und reflowfähige Bauteile aus. Die Anschlussklemmen müssen darüber hinaus über eine für die automatische Entnahme optimierte Verpackung verfügen, besonders zu erwähnen ist hier das sogenannte Tape-On-Reel (Bild 1). Um der vergleichsweise langanhaltenden, hohen Temperatureinwirkung beim Reflow-Lötprozess standhalten zu können, ist ein spezieller Hochtemperatur-Kunststoff zu verwenden.

Ein optimales Lötergebnis wird durch kürzere Auslegung der Lötpins als beim immer noch weitverbreiteten Wellenlötverfahren realisiert (Bild 2). Üblicherweise müssen für eine Stiftleiste oder eine Anschlussklemme Bohrungen auf der Leiterplatte (Through Hole Technology/Reflow – THT/THR) durchgeführt werden. Eine Auslegung der Lötpins auf eine reine Oberflächenmontage (Surface Mounted Technology – SMT) ermöglicht hingegen die uneingeschränkte, beidseitige Nutzung der Leiterplatte. Sollten jedoch größere Kräfte auf die Klemme einwirken, beispielsweise durch extrem lange und schwere Kabel oder andere äußere Einflüsse, sind durch die Leiterplatte gesteckte Bauelemente den oberflächenmontierten vorzuziehen. Gesteckte Lötpins können ohne zusätzliche Abstützung bis zu einem gewissen Grad mechanische Belastungen auffangen.

Was macht die Fertigung?

Neben der Kosten- und Zeitersparnis durch Verwendung von Push-In-Technik und der Einbindung in die vollautomatisierte Fertigung ist es zunehmend wichtig, die Anschlusstechnik möglichst gut in das Endprodukt zu integrieren. Das kann bedeuten, dass auf einer LED-Lichtleiste möglichst wenig Abschattung durch die verwendeten Anschlussklemmen erzeugt wird, eine Klemme bündig mit einem Gehäuse abschließt oder ein Steckverbinder, der sich direkt im Sichtfeld des Endkunden befindet, ein ansprechendes Industriedesign aufweist. Anhand Bild 3 ist ersichtlich, dass die einfache Forderung nach stimmiger Integration in das Endprodukt zu sehr unterschiedlichen Lösungen führen kann. Für eine Anschlussklemme, die beispielsweise in der Beleuchtungstechnik verwendet wird, ist auf eine niedrige Bauhöhe und einen hellen Kunststoff zu achten. Beim bündigen Gehäuseeinbau soll die Klemme eine gerade Außenform sowie Leitereinschub- und Werkzeugöffnung in der gleichen Ebene aufweisen.

Kleine Kontakte

Neben den bisher genannten Anforderungen sollen Anschlussklemmen dem allgemeinen Trend zur Miniaturisierung folgen. Dies bedeutet kompakte Bauweise, gepaart mit angemessener Leistungsfähigkeit. Wachsende elek¬trische Anforderungen, parallel zur Miniaturisierung, werden beim Design der Kontakttechnik durch einen Mix aus »intelligenter« Materialauswahl und Ingenieurskunst gelöst, denn Anschlussklemmen und Steckverbinder stellen nicht immer die optimale Lösung dar. Bei besonderen Anforderungen sind Federkontaktblöcke eine echte Alternative. Wird zum Beispiel eine sehr große Anzahl an Kontaktzyklen gefordert, liegen schwierige Einbausituationen oder besondere Umgebungseinflüsse vor, so ist oftmals eine gefederte Kontaktierung der klassischen Anschlusstechnik vorzuziehen. Gibt es jetzt oder in Zukunft das eine perfekte Produkt für die elektrische Anschlusstechnik? Sicher nicht; so erfüllt beispielsweise die weiße Miniaturklemme »AK4091« (Bild 3 Mitte) die Forderungen nach 
Push-In-Leiteranschluss, Reflow-fähigkeit, SMT, maximaler Kompaktheit und stimmiger Integration in das Endprodukt. Ein bündiger Gehäuseeinbau ist mit dieser Klemme jedoch nicht möglich und auch nicht sinnvoll. Eine Lösung für alle Probleme ist nicht in Sicht, vielmehr ist eine optimale Abstimmung auf die anvisierten Einsatzbereiche erforderlich. Der Markt für Leiterplatten-Anschlussklemmen und -Steckverbinder wird weiter in Bewegung bleiben und allerlei moderne, optimal auf den Anwendungsfall abgestimmte Kontaktierungssysteme hervorbringen, die eine oder mehrere der beschriebenen Anforderungen erfüllen.