Wie individuell ein Steckverbinder gestaltet werden muss, kommt auf die Applikation des Kunden an.

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Individuelle Steckverbinder-Lösung Den passenden Steckverbinder für jede Anwendung finden

11.02.2022

Die Auswahl des passenden Steckverbinders ist den vergangenen Jahren immer komplexer geworden. Neben der steigenden Produktvielfalt bei den Herstellern von Steckverbindern spielen auch Themen wie RoHS und Reach sowie die Normung beim Endkunden eine größere Rolle als in der Vergangenheit.

Besonders das Segment der kundenspezifischen Steckverbinder wird in den vergangenen Jahren ein immer größerer Markt. Während früher in vielen Fällen eine standardisierte Kombination aus Stift- und Buchsenleiste ausreichend war, steigt der Anspruch an individuellen Steckverbinderlösungen stetig.

Dies liegt einerseits an den kürzeren Entwicklungszyklen in der Elektronikindustrie andererseits an der steigenden Komplexität der Subsysteme und der Miniaturisierung aller elektronischen und elektromechanischen Bauelemente. Bei der Auswahl des passenden Steckverbinders hat sich Fischer Elektronik in den vergangenen 50 Jahren als verlässlicher Partner etabliert und bietet eine hohe Expertise in den Bereichen Kühlkörper, Gehäuse und Steckverbinder.

Wieso kundenspezifisch?

Kundenspezifische Steckverbinder sind, wie der Name es vermuten lässt, individuelle Kundenlösungen, welche speziell auf die technischen Anforderungen angepasst sind. Wie individuell der Steckverbinder gestaltet werden muss, kommt auf die Applikation des Kunden an. Der kundenspezifische Steckverbinder kann eine Ableitung eines vorhandenen Standardproduktes sein, welcher modifiziert und nach Kundenangaben abgeändert wird oder auch eine komplette Neuentwicklung.

Diese Neuentwicklung orientiert sich speziell an den Gegebenheiten der Kundenanwendung. Dabei muss vom Kunden definiert werden, welche Schnittstellen durch das Steckverbindersystem verbunden werden sollen und in welcher Umgebung die Steckverbinder verbaut werden. Eine Sonderbestückung der Kontakte oder Veränderung von Steck- und Einlötmaßen stellt heutzutage für die meisten Hersteller keine große Herausforderung mehr dar.

Die Maschinenparks der Hersteller von Steckverbindern sind meist so ausgerichtet, dass einfache Modifizierungen keinen wesentlich höheren Mehraufwand darstellen, wenn die Änderung des Steckverbinders keine eigens konstruierten Kontakt- oder Isolationsmaterialien verlangt.

Wenn für den neuen Steckverbinder jedoch neue Materialien und Geometrien verwendet werden müssen, ist der Aufwand für die Hersteller wesentlich höher und der Kunde muss eine hohe Anzahl an Steckverbindern bestellen, damit die Kosten, welche eine Neuentwicklung mit sich bringt, für den Steckverbinder gering gehalten werden können. Bei einer kompletten Neuentwicklung muss häufig der Maschinenpark und die Werkzeuge der Produzenten umgebaut oder neue Maschinen und Werkzeuge konstruiert und hergestellt werden.

Die passende Kombination aus Kontakt- und Isolationsmaterial

Steckverbinder bestehen üblicherweise aus zwei Komponenten, dem Kontaktwerkstoff und dem Isolationsmaterial. Typische Kontaktwerkstoffe sind die Kupferlegierungen Bronze (CuSn), Messing (CuZn) und Berylliumkupfer (CuBe). Diese drei eignen sich durch den hohen Kupferanteil, als sehr gut leitende Kontaktmaterialien, für die Kontaktierung von Bauteilen und Schaltkreisen auf der Leiterkarte. Des Weiteren bieten alle Kupferlegierungen gute mechanische und federnde Eigenschaften, welche für die Kontaktierung von Vorteil sind.

Die zuvor genannten Kupferlegierungen werden bei den meisten Herstellern mit einer Nickelsperrschicht überzogen, bevor es zur Veredelung der Kontakte kommt. Diese Nickelsperrschicht verhindert, dass die Veredelungsmaterialien Gold, Silber oder Zinn in die Kupferlegierung hineindiffundieren.

Sobald diese Veredelungsmaterialien in die Kupferlegierung hineindiffundieren, ist der Effekt dieser Materialien kaum noch vorhanden. Veredelungsmaterialien wie Gold, Silber oder Zinn dienen nämlich der besseren Verarbeitung der Steckverbinder auf der Leiterkarte und haben einen geringeren Kontaktwiderstand als Kupfer.

Doch nicht nur bei den Kontaktmaterialien muss auf viele Besonderheiten geachtet werden, auch bei den Isolationsmaterialien gibt es jede Menge Faktoren, die in Einklang sein müssen, um das bestmögliche Ergebnis zu erhalten. Hier sind die Fließeigenschaften des Kunststoffes im Spritzgusswerkzeug genauso entscheidend wie das Schwinden des Materials nach dem Spritzgießen.

Wenn die Kunststoffisolierkörper auch noch sehr filigran aufgebaut sind, zum Beispiel durch sehr kleine Rastermaße oder geringe Wand stärken, müssen dünnflüssige Kunststoffe wie Polyamide oder Kunststoffe aus der LCP-Gruppe verwendet werden. Gerade dann, wenn es um kundenspezifische Steckverbinder geht, müssen die einzelnen Komponenten so aufeinander abgestimmt sein, dass sich die physikalischen und geometrischen Eigenschaften des Steckverbinders nicht beim Lötvorgang oder während der Lebenszeit verändern.

Kundenspezifische Verpackungsformen

Nicht nur der kundenspezifische Steckverbinder, sondern auch das Verpackungsmaterial spielt eine entscheidende Rolle. Durch die stetige Automatisierung und Vernetzung von Prozessen, welche unter dem Namen „Industrie 4.0“ immer häufiger auftaucht, werden auch Verpackungen, die einer automatisierten Bestückung dienen, immer relevanter.

Durch Verpackungsformen wie Stangenmagazine oder auch Blistergurte (Tape & Reel) können die Steckverbinder über einen Feeder zugeführt und auf der Leiterkarte bestückt werden. Um das Bestücken auf der Leiterkarte zu erleichtern, werden die meisten Steckverbinder mit einer Bestückungshilfe versehen. Diese Bestückungshilfe wird zumeist durch eine Venturidüse angesaugt oder durch einen Fingergreifer aufgenommen um den Steckverbinder an der richtigen Stelle auf der Leiterkarte zu platzieren. Nach dem Lötvorgang wird die Bestückungshilfe dann von dem Steckverbinder abgezogen und entsorgt.

Die Stangenmagazine und Blistergurte müssen genau wie die Bestückungshilfen an den kundenspezifischen Steckverbinder angepasst werden, da zum Beispiel bei einem zu groß gewählten Stangenmagazin oder Blistergurt sich die Steckverbinder verschieben und ineinander verhaken könnten.

Auch ist das Risiko einer Positionsverschiebung der Steckverbinder im Verpackungsmaterial bei einer falschen Dimensionierung wesentlich höher als bei einer Anpassung des kundenspezifischen Steckverbinders an den Blistergurt oder das Stangenmagazin. Dafür bietet Fischer Elektronik neben kurzen Lieferzeiten auch eine hohe Expertise und Qualität sowohl bei Standardverpackungen als auch in der Entwicklung und Fertigung von kundenspezifischen Sonderlösungen.

Vor- und Nachteile von kundenspezifischen Steckverbindern

Die Vorteile von kundenspezifischen Steckverbindern liegen einerseits in der passgenauen Lösung für den Kunden, andererseits in der einzigartigen Ausführung, welche eine Nachahmung durch Mitbewerber nahezu ausschließt.

Die Nachteile liegen in den hohen Entwicklungs- und Fertigungskosten, welche sich bei kundenspezifischen Steckverbindern in vielen Fällen ergeben. Zudem darf der erhöhte zeitliche Aufwand bei der Entwicklung der individuellen Steckverbindung nicht außer Acht gelassen werden.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass durch die stetige Miniaturisierung der elektronischen und elektromechanischen Bauteile und der Automatisierung von Fertigungsprozessen kundenspezifische Steckverbinder mehr und mehr an Bedeutung gewinnen. Des Weiteren werden bei vielen Neuentwicklungen Steckverbinder erst sehr spät mit eingeplant, wodurch eine standardisierte Lösung meist nicht mehr genutzt werden kann und ein eigens für die Applikation entwickelter Steckverbinder verwendet werden muss.

Dabei müssen nicht nur die geometrischen Maße des Steckverbinders berücksichtigt werden, sondern auch die physikalischen Eigenschaften des Kontakt- und Isolationsmaterials, wie auch eine angepasste Verpackungsvariante, die eine automatisierte Zuführung der Steckverbinder gewährleistet.

Bildergalerie

  • Die Steckverbinder von Fischer Elektronik sind nach Kundenwunsch individuell anpassbar.

    Bild: Fischer Elektronik

  • Steckverbinder für individuelle Anwendungen

    Bild: Fischer Elektronik

  • Verpackungsoption für kundenspezifische Steckverbinder

    Bild: Fischer Elektronik

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