13. August 2015

Coax

PCB Anschlusstechniken

für koaxiale Steckverbinder

Steckverbinder bekommen eine immer größere Anwendungsbreite und werden dadurch auch kompakter und komplexer. Dies stellt auch die Anschlüsse an die Leiterplatten (Printed Circuit Boards = PCBs) vor immer größere Herausforderungen. Im folgenden stellen wir vier unterschiedliche PCB Anschlusstechniken vor, wie sie bei Telegärtner zum Einsatz kommen.


PBC_Demoboard-web
diverse Telegärtner Leiterplattensteckverbinder auf einem Demo-Board

Einlöttechnik (THT – Through Hole Technology)

Bei der Einlöttechnik kommen bedrahtete elektronische Bauelemente oder Bauelemente mit Anschlusspins zum Einsatz, die mittels Durchkontaktierung in die Leiterplatte gesteckt und einseitig verlötet (konventionelles Handlöten, Wellenlöten oder Selektivlöten) werden. Das Kontaktrastermaß (engl.: Pitch) beschreibt den Mittenabstand zweier Pin-Anschlüsse des Bauelements und gibt somit die Platzanforderung der Lötung vor.

PCB-Einloetstecker.jpgObwohl inzwischen immer häufiger die SMT (Surface Mount Technology) angewandt wird, bestehen noch sehr viele Anwendungsfälle bei denen man wegen der erforderlichen Stromtragfähigkeit, der Größe der Bauelemente oder der hohen mechanischen Belastung der Bauelemente selbst (z. B. Steckverbinder, größere Schalter, größere Elektrolytkondensatoren, Leistungsspulen und Leistungshalbleiter), nach wie vor standardmäßig Bauelemente für die Einlöttechnik verwenden muss.


Steckverbinder für die Einlöttechnik

SMT (Surface Mount Technology)

Heutzutage werden über 95% der Bauteile auf der Leiterplatte mit der Surface Mount Technologie verbaut, dem gegenüber stehen 20% der Gesamtlötkosten durch die mögliche Automation. Daher werden alle Leiterplatten für Geräte, die in Massen hergestellt werden, bevorzugt mit SMT verarbeitet.

Die Leiterplatten werden, meist im Schablonendruck, mit einer Lötpaste bedruckt, worauf dann die Bauteile aufgesetzt werden. Dies erspart dem Leiterplattenhersteller das Bohren von Kontaktlöchern und ermöglicht gleichzeitig ein doppelseitiges Bestücken der Leiterplatte, da man beide Seiten der Leiterplatten verwenden kann. Es kann aber nicht auf alle Bohrungen verzichtet werden, da diese zur Durchkontaktierung zur elektrischen Verbindung der verschiedenen Lagen benötigt werden.

Weitere Vorteile neben der Kostenersparnis sind eine deutliche Erhöhung der Bauteildichte auf der Leiterplatte und eine Maximierung der Produktqualität, da der Mensch durch die Automatisierung als Fehlerquelle entfällt.

Edge-Mount Technologie

PCB-Edge-Mount-Stecker.jpgDie Telegärtner Karl Gärtner GmbH bietet auch platzsparende Steckverbinder mit Edge-Mount Technologie an, mit der sich HF-Signale auf gedruckte Schaltungen übertragen lassen. Durch diese Einbaumethode überragt die Steckverbindung die Leiterplatte nur um wenige Millimeter und erlaubt so eine flachere Bauweise der Endgeräte (z.B. Mobilfunk-Handys). Der Edge-Mount-Stecker wird in einer Aussparung am Rand der Leiterplatte in SMT-Technik aufgelötet und sitzt so quasi in der Leiterplatte. Horizontal zur Leiterplatte lässt sich dann eine Kabelbuchse aufstecken.


MMCX Edge-Mount Steckverbinder in SMT auf die Leiterplatte gelötet

Einpresstechnologie (engl. Press-Fit Technology)

Bei der Einpresstechnologie werden die Anschluss-Pins des Bauelementes durch Aufwendung von Kraft in ein metallisiertes und veredeltes Bohrloch eingepresst. Eingepresste Verbindungen gelten als besonders robust und ausfallsicher, außerdem wird die Leiterplatte beim Einpressen nicht thermisch belastet und ermöglicht die Herstellung gasdichter Verbindungen ohne die Verwendung von Schrauben, Nieten oder Löten.

Für zahlreiche Applikationen ist die Einpresstechnik die wirtschaftlichste Lösung und, wenn traditionelles Löten nicht mehr möglich ist, oft die einzige. Zugleich ermöglicht diese zuverlässige Anschlusstechnik den leichten Austausch von Bauelementen durch Auspressen, in der Regel sogar mehrfach.

PCB-Einpress-Steckverbinder.jpgMan unterscheidet bei der Einpresstechnik zwischen Stiften in massiver Ausführung und Stiften in flexibler oder elastischer Ausführung. Bei der massiven Ausführung wird die Leiterplatte im Bereich der Bohrung durch die Krafteinwirkung deformiert, es entsteht dadurch eine elektrische Verbindung zwischen der Hülse, der Leiterplatte und dem Einpresskontakt. Die flexiblen Einpressstifte gibt es, je nach Hersteller, in verschiedenen Varianten. Es wird hierbei der Einpresskontakt so zusammengedrückt, dass die Spannung für eine Verbindung zum Einpresskontakt sorgt.

Um die Anschlussqualität abzusichern, werden die mit Einpresstechnik gefertigten Leiterplatten oft einer automatischen optischen Inspektion (AOI) unterzogen. Daher gilt der Einpressprozess als sehr sicher und visualisierbar, ohne dass die Leiterplatte bei der Inspektion beschädigt werden muss.

 

Verschiedene HF Steckverbinder mit Einpresspress-Anschlüssen.

Generell gilt allerdings, dass Leiterplatten oft mischbestückt werden. Dadurch werden technische Vorteile erzielt, im Gegenzug sinkt dafür aber der Automatisierungsgrad und dies sorgt in der Regel für zusätzliche Kosten.

Für weitere Fragen stehen Ihnen die Telegärtner Mitarbeiter gerne zu Verfügung.