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Qualitätsprobleme vermeiden

21 Tipps zur Auslegung von PCB-Steckverbindern

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Micro-Pitch-Steckverbinder sind zwar für robuste Anwendungen konstruiert, wegen ihrer geringen Größe jedoch anfälliger für Beschädigungen als größere Steckverbinder.
© Samtec

Welche Vorteile hat ein zweireihiger Steckverbinder gegenüber einer einreihigen Version? Gibt es eine Kontaktbeschichtung, die am wenigsten Probleme bereitet? Und was sagt die Normalkraft über die Leistungsfähigkeit eines Steckverbinders aus?

Bei der Auswahl und Auslegung von Steckverbindern gibt es Kriterien und Regeln, die allgemein gültig sind und sich auf nahezu alle Leiterplattensteckverbinder anwenden lassen. Diese Kriterien beziehen sich auf die Auswahl, das Design, die Handhabung und Verarbeitung von Steckverbindern, immer mit dem Ziel, potenzielle Fehlerquellen aufzuzeigen und Qualitätsprobleme zu vermeiden.

Phil Eckert von Samtec nennt 21 praktische Tipps für die Auslegung von Leiterplatten-Steckverbindern, die  – abhängig von er Applikation – eine Überlegung wert sind: 

1. Je kürzer, desto besser! Mit zunehmender Breite eines Steckverbinders können Probleme im Zusammenhang mit der Koplanarität und der Lötung sowie der Ausrichtung der Leiterplatten bzw. der Steckverbinder auftreten. Das gilt insbesondere für SMD-Steckverbinder. Wer einen Steckverbinder mit 20 Kontakten benötigt, wählt also am besten einen zweireihigen Steckverbinder (2×10) – und nicht die 1×20-Version. Samtec bietet aus diesem Grund alle wesentlichen Steckverbinder-Typen in ein-, zwei- und dreireihigen Ausführungen an.

2. Halten Sie sich genau an die PCB-Layout- und Schablonen-Empfehlungen. Die meisten Bauteilzulieferer haben unterschiedliche Layouts und Konfigurationen getestet und kennen sich mit ihrer Art von Produkten bestens aus. Man fährt also in der Regel gut, wenn man sich an diese Empfehlungen hält.

3. Alles, was zum eigentlichen Steckverbinder hinzugefügt wird, kann Probleme bereiten: Zentrierstifte, Bestückungs-Pads, Verpolschutz, Einfassungen der Stiftleisten usw. können alle potenziell zu Produktions- und Qualitätsproblemen führen. Natürlich dienen diese Bauteile alle einem gewissen Zweck und rufen üblicherweise keine Probleme hervor. Um aber auf Nummer sicher zu gehen, sollte man weglassen, was nicht zwingend benötigt wird.

4. Sich addierende Toleranzen sind problematisch. Wenn beispielsweise eine lange Platine mit drei verschiedenen Direktkartensteckern verbunden wird, können sich Toleranzen aufsummieren und Probleme durch mechanische Interferenzen auftreten. Falls möglich, sollte man diese Aufsummierung vermeiden und in diesem Beispiel folglich drei separate Platinen verwenden.

5. Es ist wichtig, die Anmerkungen in den Zeichnungen aufmerksam zu lesen und die empfohlenen Schablonen und Leiterplatten-Layouts zu beachten. Halten Sie sich an die Datenblätter und technischen Spezifikationen, wenn Sie mehrere Exemplare eines Steckverbinders auf Leiterplatten montieren wollen. Dies wird umso wichtiger, je mehr Pins die Steckverbinder haben und je kleiner die Verbinder ausgelegt sind. In bestimmten Fällen können die Steckverbinder-Toleranzen zu gegenseitigen Behinderungen führen, wenn die Verbinder nicht gemäß den Empfehlungen angeordnet werden. Auch hier sind die empfohlenen Leiterplatten- und Schablonen-Designs zu beachten.

6. Die meisten Steckverbinder werden mit Infrarot-Reflow-Lötung getestet, während nur bei wenigen die Tests mit Dampfphasen-Lötung erfolgen.

7. Wenn Sie (insbesondere an den Lötanschlüssen) kein Gold benötigen, sollten Sie stattdessen Zinn spezifizieren. Mit Gold nämlich kann es an Lötstellen leichter zu Problemen kommen als mit Zinn. Bei der Wahl des richtigen Steckverbinders spielen häufig Kostenüberlegungen eine Rolle; die Beschichtung kann ein erheblicher Kostenfaktor sein.

8. Achten Sie darauf, dass etwaige Abstandshalter und Platinen-Verschraubungen nicht mit der Höhe der Steckverbinder im gesteckten Zustand (Z-Achse) kollidieren. Abstandshalter dürfen das Stecken der Verbinder in X- und Y-Richtung keinesfalls behindern.

9. Steckverbinder bestehen aus Kunststoff. Bei falscher Anwendung kann das Material Risse bekommen, brechen, sich verwinden oder verbiegen. Schräges Stecken und Abziehen von Steckverbindern kann zu Beschädigung des Kunststoffes führen. Seien Sie also vorsichtig!

 

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Nicht verbrauchtes Flussmittel kann zu Ausfällen im Feld führen.
© Samtec

10. Die Kontakte und Stifte von Steckverbindern sind oft filigran und bestehen aus sehr dünnem Kupfer, weshalb sie bei falscher Anwendung verbogen werden können. Lassen Sie deshalb auch hier Vorsicht walten.

11. Ziehen Sie niemals am Kabel, um einen Kabel-Steckverbinder abzuziehen, denn hierdurch kann sich das Kabel von seinem Anschluss lösen, sofern keine Zugentlastung vorhanden ist. Besonders problematisch ist dies bei nicht gelöteten Kabelabschlüssen wie etwa Schneidklemm-Steckverbindern.

12. Die Taschen, in denen sich gegurtete Bauelemente befinden, sind für Vakuum-Pickups vorgesehen und nicht etwa für Greifer. Sind Bestückungsmaschinen mit Greifern ausgestattet, sind möglicherweise spezielle Taschen erforderlich.


  1. 21 Tipps zur Auslegung von PCB-Steckverbindern
  2. Vorsicht bei anspruchsvollen Bedingungen...

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