Leiterplattenanschluss Strom auf die Platine

Ströme bis zu 60 A können mit Han-Fast Lock auf die Leiterplatte gebracht werden.

Die Übertragung hoher Ströme auf Leiterplatten ist eine besondere Herausforderung: Wegen unterschiedlicher Übergangswiderstände wirkt sich jeder einzelne Anschluss auf das Platinenlayout aus. So ergeben sich je nach Ausführung des Kontakts andere Lösungen für das Wärmemanagement der Leiterplatte.

Generell gilt: je länger die Leiterbahnen, desto schlechter die Wärmeleitfähigkeit und desto größer das Risiko, dass sich auf der Leiterplatte Hotspots bilden. Diese Gefahr besteht auch, wenn mehrere Hochstromkontakte zu nahe beieinander positioniert sind. Leiterplattendesigner sind deshalb normalerweise bemüht, die Leiterbahnen für die Leistungsversorgung kurz zu halten und die Kontakte möglichst nahe an den Verbrauchern − Transformatoren, Transmitter und Leistungstransistoren (z.B. IGBT) − zu platzieren. Die Schwierigkeit besteht darin, die Fläche für den Kontaktpunkt auf der Platine möglichst klein zu halten und zugleich genügend Platz zu belassen, um die Verbindungen steckbar ausführen zu können. In der Vergangenheit bestand die Lösung stets darin, ein weiteres Bauteil auf die Leiterplatte zu bringen und den Kontakt zu löten oder per Einpressverbindung aufzubringen.

Mit »Han-Fast Lock« möchte die Firma Harting all diesen Herausforderungen auf der Leiterplatte mit nur einem Bauteil und in wenigen Arbeitsschritten begegnen (Bild 1). Ströme bis zu 60 A − bei einer 10-mm²-Litze − können mit Han-Fast Lock auf die Leiterplatte gebracht werden.

Die Leiterplatte wird dazu mit einer Standardbohrung und einem Auflagepad versehen. Die Innenfläche der Bohrung dient als Kontaktbereich. Einzelkontakte und Kabel lassen sich außerhalb der Leiterplatte mit einer Crimpzange gleichmäßig und kraftschlüssig verbinden. Eine schnelle Verarbeitung von Han-Fast-Lock-Kontakten auf Rolle ermöglicht der Crimpautomat »BC-SC« des Unternehmens. Er ist als Stripper-Crimper ausgelegt, nach Sensorauslösung wird automatisch der Leiter abisoliert und der Kontakt angecrimpt. Der Automat zeichnet sich durch eine schnelle Arbeitsweise aus und stellt sicher, dass die Crimpung reproduzierbar und gasdicht ist. Bestücker können den Crimpkontakt − lötfrei − in einem Standardloch mit 4,4 mm Durchmesser auf der Leiterplatte befestigen: durch einfaches Niederdrücken eines Verriegelungsstifts. Aber auch Kontakte ohne Stift lassen sich mithilfe eines Kunststoffadapters schnell positionieren.

Anforderungen an Steckverbinder

Die steckbare Anschlusstechnik erfüllt höchste Anforderungen an Steckverbindungskonzepte für Leiterplatten:

  • Die Anschlusspunkte auf der Leiterplatte sind frei positionierbar.
  • Für den Anschluss wird lediglich ein Kontaktloch in Standardgröße und Standardausführung benötigt.
  • Es sind keine zusätzlichen Verarbeitungsschritte notwendig.
  • Der Kontakt ist bei Bedarf ent- und wieder verriegelbar

Zum Anbinden der Platinen stehen Industriesteckverbinder mit Modulen beziehungsweise Kontakteinsätzen für passende Ströme zur Verfügung. Im Vergleich zu »Han DD«-Kontakteinsätzen mit PCB-Adapter ergibt sich für das Design von Geräten ein erheblicher Vorteil: Die Leiterplatte lässt sich weiter entfernt vom Steckverbinder positionieren. Je nach Leiterquerschnitt werden Distanzen von 10 cm bis 50 cm zwischen Leistungs-Eingang und Leiterplatte möglich. Beim alternativen Einsatz eines PCB-Adapters für die Leistungsanbindung wäre eine Positionierung der Platine parallel zur Schaltschrankwand in engem Abstand nötig, um den Kontakt herzustellen. Über Han-Fast Lock lassen sich auch mehrere Steckverbinder oder eine Schnittstelle mit verschiedenen Leiterquerschnitten verwenden. Das Lochbild auf der Leiterplatte bleibt gleich.

Han-Fast Lock findet zum Beispiel in der Beleuchtungs- und Bühnentechnik Anwendung. Szenisches Beleuchtungsequipment für Theater und Opernhäuser profitiert ebenso vom steckbaren Leiterplattenanschluss wie Steuerungen für Beleuchtungssysteme und Maschinerien auf Bühnen und in Fernsehstudios. Für die Anschlusspunkte der drei Phasen und des Neutralleiters sind auf der Leiterplatte Standardkontaktpads vorgesehen. Die Kontaktpunkte werden möglichst nah an den Transformatoren platziert, um die Leiterbahnen kurz zu halten und die Entstehung von Hotspots zu vermeiden. Han-Fast Lock hat in solchen Applikationen den Vorteil, dass steckbare Anschlüsse schnell hergestellt und im Servicefall auch rasch wieder gelöst werden können.

Über den Autor:

Frank Quast leitet das Produktmanagement für »Han«-Produkte bei Harting Electric.

Weitere Vorteile und Features von »Han-Fast Lock«

- flexible Positionierung der Kontaktanschlusspunkte auf der Leiterplatte
- mehr Spielraum für die Positionierung der Leiterplatte im Gerät/Schaltschrank
- unterschiedliche Anschlussquerschnitte in einer Schnittstelle verwendbar
- lötfreier Gesamtprozess/Anschluss
- Standard-Herstellungsverfahren für die Leiterplatte
- optimales Wärmemanagement auf der Leiterplatte möglich
- Zusammenlegung von Einzelquerschnitten möglich
- schnelle Montage / zerstörungsfreie Demontage des Kontakts
- uneingeschränkter Einsatz aller Kontakte (Phase+PE+Nullleiter)
- maschinelle Verarbeitung möglich
- Standard-B-Crimpung
- identisches Lochbild auf der Leiterplatte bei unterschiedlichen Anschlussquerschnitten
- einsetzbar für unterschiedliche Spannungsbereiche und Leiterplattenstärken