Lötfreie Anschlusstechnik
Einpresstechnik: Worauf man achten muss
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Einpresstechnik: Worauf man achten muss
Bei extrem hohen Kräften auf die Hülse ist ein Hineingleiten des Kontaktes in das Einpressloch nicht mehr sichergestellt. Die Materialien verhaken sich und der sog. „Düseneffekt“ entsteht. Dabei wird die Kupferhülse in Längsrichtung verschoben und stark gedehnt. Außerdem verformen sich auch die Leiterbahnanbindungen in den Innenlagen. Die Kupferstrukturen ähneln dabei der Form einer Düse.
Teilweise werden von den Bauelemente-Herstellern im Datenblatt die typischen Einpresskräfte für die jeweiligen Pins angegeben. Diese gelten unter der Voraussetzung des passenden Lochdurchmessers und der optimalen Leiterplattenoberfläche. Bei verzinnten Einpresspins sind hier auch keine Komplikationen zu erwarten. Es gibt jedoch noch einige Steckverbinder, die aufgrund ihrer Konstruktion eine vergoldete Einpresszone aufweisen (z.B. Übergabestecksysteme). Werden diese Teile dann mit der Leiterplattenoberfläche NiAu kombiniert, so ist je nach Ausführung mit erhöhten Einpresskräften zu rechnen.
Die Kräfte können teilweise so hoch werden, dass eine Einpressung nicht mehr möglich ist und die Steckverbinder zerstört werden. Daher ist immer darauf zu achten, dass zumindest ein Partner der Einpressverbindung mit einer Zinnoberfläche versehen ist. Nur dann sind ausreichende Gleiteigenschaften beim Einpressvorgang vorhanden.
Heute ist in den meisten Anwendungsfällen mit einer Kombination von Einpresstechnik und SMD-Bauelementen für Löttechnik zu rechnen. SMDs reagieren jedoch teilweise sehr kritisch auf mechanische Belastungen. Klassisches Beispiel hierfür ist die Verwendung von Keramik-Vielschicht-Kondensatoren – hier können bereits geringste Verwindungen und Verwölbungen der Leiterplatte, also Mikrobiegungen, den Bruch des Keramikpaketes auslösen. Daher dürfen Steckkräfte von Steckverbindersystemen auf der Leiterplatte keine nennenswerten Biegekräfte erzeugen. Deshalb sind auch je nach Applikation mechanische Abfangungen notwendig. Noch kritischer ist der Einpressvorgang. Trotz Unterstützung der Leiterplatte mit den entsprechenden Unterwerkzeugen wird der Leiterplattenaufbau in seiner Gesamtheit mechanisch belastet. Untersuchungen mit der Finite-Elemente-Analyse sowie die bisherigen Erfahrungen haben gezeigt, dass ein Mindestabstand von 2 mm zu benachbarten Bauelementen einzuhalten ist, um kritische Biegemomente auszuschließen.
Bleifrei – kann auf Blei wirklich verzichtet werden?
Die RoHS-Richtline hat das Ziel, die besonders problematischen Bestandteile aus den Produkten zu verbannen. Eines der herausragenden Probleme ist die Verwendung von bleifreiem Zinn. Wo eine technische Realisierbarkeit ohne Blei-Anteil als schwierig oder nur unter Qualitätseinbußen realisierbar schien, wurden Ausnahmen in der Richtlinie definiert. So ist Blei weiterhin in hochschmelzenden Loten, in Glühlampen und Leuchtstoffröhren, in optischen Gläsern usw. zugelassen. Mittlerweile gehört auch die Einpresstechnik zu den Ausnahmen der RoHS-Direktive. Die Industrie hat Bedenken angemeldet, dass die technische Realisierbarkeit von qualitativ hochwertigen und zuverlässigen Verbindungen ohne Bleianteil in den Oberflächen der Einpresspins nicht ohne weiteres gegeben ist. Als Gründe hierfür werden die verminderte Gleiteigenschaft beim Einpressen als auch die Gefahr von Whisker-Wachstum bei Reinzinnschichten gesehen. Hier muss je nach Applikation entschieden werden, welcher Weg beschritten wird.
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