Leiterplatten-Verbindungstechnik Zuverlässige Kontakte zwischen starrflexibler Leiterplatte und ZIF-Stecker

Dieser ZIF-Kontakt ersetzt Verkabelungen bei einer Motorsteuerung für Rolläden und Markisen.

Würth Elektronik bietet seinen Kunden jetzt auch starrflexible Leiterplattenlösungen mit ZIF-Kontakten und speziell abgestimmten ZIF-Steckverbindern aus einer Hand an.

Flex- und Starrflex-Leiterplatten werden zunehmend mit der ZIF-Schnittstelle (ZIF = Zero Insertion Force) ausgeführt; sie verfügen also über sogenannte ZIF-Kontakte für den Anschluss eines ZIF-Steckers. Dieser wird beispielsweise als ZIF-Steckverbinder WR-FPC von Würth Elektronik eiSos angeboten. Und diesen gibt es wahlweise mit 1 mm und 0,5 mm Pitch, und dessen Kontaktanordnung besteht jeweils aus dem auf der Leiterplatte gelöteten ZIF-Stecker und dem ZIF-Kontakt, der exakt in den ZIF-Stecker passen muss. Der ZIF-Kontakt kann ein einfaches Flachbandkabel (FFC), eine komplexere flexible Leiterplatte (FPC) oder ein Flexausleger bei einer starrflexiblen Leiterplatte sein.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, ZIF-Kontakte aufzubauen. Um auf die notwendigen 0,3 mm Leiterplatten-Dicke an den Kontaktstellen zu kommen, werden Starrflex-Leiterplatten und die in der Regel dünneren Flex-Leiterplatten unterschiedlich behandelt. Bei Flex-Leiterplatten wird im Kontaktbereich eine Verstärkung aufgeklebt, was einen entsprechenden Handling-Aufwand beim Klebeprozess mit relativ hohen Kosten bedeutet. Bei der Starrflex-Leiterplatte setzt Würth Elektronik hingegen auf das einfache und kostengünstige Präzisions-Tiefenfräsen, um die geforderte Dicke herzustellen.

Herstellungstoleranzen bis herab auf 50 µm sind gefordert

Damit der ZIF-Kontakt genau in den ZIF-Stecker passt, muss er mit sehr kleinen geometrischen Toleranzen hergestellt werden. Aus diesem Grund sind auch nur plane Löt-Oberflächen möglich. Für höhere Zuverlässigkeit und Lebensdauer hat sich in der Praxis die Veredlung mit chemisch Nickel/Gold als vorteilhaft erwiesen.

Die Kontur eines einfachen ZIF-Kontakts, die den technischen Anforderungen einer Leiterplattenkontur im Toleranzbereich von ±0,1 mm entspricht, wird durch Fräsen hergestellt. Erhöhte Anforderungen - etwa ±50 µm - müssen durch Kamera-unterstütztes Fräsen oder Laserschneiden realisiert werden.

Damit der Kontakt in den ZIF-Stecker eingeführt werden kann, darf die vorgegebene Kontaktlänge seitlich nicht mit Stegen versehen sein. Die Anbindung durch Stege muss außerhalb des Steckbereichs erfolgen. Dazu gibt es mehrere Varianten:

- Darf die Kontaktverstärkung nach Abklärung mit dem Kunden in den Flexbereich hinein verlängert werden, dann können stabile Stege im Verstärkungsbereich (FR4 tiefengefräst) gesetzt werden.

- Ist eine Verlängerung des Verstärkungsbereiches nicht zulässig, so müssen die Stege im Flexbereich direkt im Anschluss an die Verstärkung gesetzt werden.

- Zwischensteg: Hier bleibt Material in der Gesamtstärke der Leiterplatte stehen und bietet viele Vorteile.

- Gelaserte Microstege im flexiblen Bereich: Bei gelaserter Flexkontur können Microstege verwendet werden. Starrmaterial unter dem Flexausleger erhöht die Stabilität des Nutzens. Das Austrennen kann leicht von Hand - also ohne Werkzeuge - erfolgen.

  - Handlingshilfen „Ohren“: Eine Idee aus der Leiterplattentechnik mit hohem Nutzwert und geringen Kosten.