DIREKTSTECKTECHNIK: STECKER OHNE LÖTSCHRITT
Direktstecktechnik: so kommen Stecker ohne Lötschritt auf Ihre Baugruppe
Ihre Steuereinheit soll kompakter werden, und Sie möchten Stecker ohne Stiftleiste und ohne Lötstelle direkt auf die Leiterplatte setzen? Was die Direktstecktechnik dafür von Ihrem Layout und von der Bestückung verlangt, zeigen wir Ihnen hier.
Steuereinheiten werden kleiner. In der Gebäudetechnik oder im Maschinenbau soll dieselbe Elektronik in immer engere Gehäuse passen. Dabei rückt ein Bauteil in den Blick, das man selten hinterfragt: der Steckverbinder, über den die Leitungen an die Leiterplatte kommen.
Die klassische Verbindung besteht aus zwei Teilen. Auf der Leiterplatte sitzt eine Stiftleiste, auf die später der Stecker mit den Leitungen gesteckt wird. Die Stiftleiste ist nämlich ein bedrahtetes Bauteil. Sie wird in Bohrungen gesteckt und gelötet, meist in einem eigenen Schritt neben der SMD-Bestückung. Wie das abläuft, zeigen wir Ihnen im Beitrag zur THT Bestückung.
Bei der Direktstecktechnik entfällt die Stiftleiste. Stattdessen kommt der Steckverbinder ohne Gegenstück direkt auf die Leiterplatte. So spart die Baugruppe Platz, und die Fertigung spart einen Arbeitsschritt.
Wie ein Direktsteckverbinder ohne Lötstelle hält
Direktsteckverbinder, oft auch Leiterplattensteckverbinder oder Leiterplatten-Direktstecker genannt, kontaktieren die Leiterplatte selbst. Je nach Bauart greifen federnde Kontakte in durchkontaktierte Bohrungen, also in Löcher mit metallisierter Wand. Andere Bauarten stecken dagegen auf Kontaktflächen am Rand der Leiterplatte. Eine Lötstelle braucht es in beiden Fällen nicht.
Der Verbinder lässt sich ohne Werkzeug stecken und wieder lösen. Bei einer Wartung zieht man die Leitung also einfach ab, ohne an der Baugruppe etwas zu verändern. Viele Bauarten lassen sich im Raster aneinanderreihen, ohne dass dabei ein Pol verloren geht. Dazu kommen ein Schutz gegen Fehlstecken und Kodierungen, damit jeder Stecker nur an seinen Platz passt.
Welche Bauart sich für Ihr Gerät eignet, entscheiden Sie mit Ihrer Entwicklung. Die Steckverbinder selbst stammen allerdings von spezialisierten Herstellern. Deren Datenblätter legen fest, wie die Leiterplatte dafür beschaffen sein muss.
Was die Direktstecktechnik für Layout und Fertigung bedeutet
Was im Layout feststehen muss, bevor die Leiterplatte bestellt wird
An diesem Punkt berührt die Direktstecktechnik die Fertigung. Bei einer Stiftleiste verzeiht die Bohrung etwas Spiel, denn das Lot füllt den Spalt. Ein Direktsteckverbinder hält dagegen allein über seine Kontakte. Er verlangt deshalb Bohrungen und eine Leiterplattendicke genau nach den Angaben des Herstellers.
Diese Angaben gehören folglich ins Layout und in die Bestellung der Leiterplatte. Ist die Leiterplatte erst gefertigt, lässt sich eine zu grosse Bohrung nicht mehr korrigieren. Es geht ähnlich wie bei den Passermarken: Was im Layout fehlt, führt vor der ersten Serie zu Rückfragen.
Deshalb lohnt es sich, die Anschlusstechnik früh mit uns zu besprechen, solange das Layout noch offen ist. Wir bei HORELEC begrüssen es, wenn Sie die Kriterien Ihrer Anschlusstechnik von Anfang an einbeziehen.
Wie sich der Ablauf in der Fertigung verändert
Für uns als EMS-Betrieb ist der Direktsteckverbinder ein Bauteil wie jedes andere auf der Stückliste. Wir beschaffen ihn bei den Distributoren und halten ihn für die Fertigung bereit. Weil die Stiftleiste wegfällt, wird die Stückliste allerdings um eine Position kürzer.
Vor allem entfällt in der Bestückung der Arbeitsschritt für die Stiftleiste. Sitzen auf der Baugruppe keine weiteren bedrahteten Bauteile, kommt sie unter Umständen ganz ohne Handlöten aus. Die Leiterplatte durchläuft dann nur die Bestückungslinie für die SMD Bestückung. Mit jeder Lötstelle weniger gibt es auch eine Stelle weniger, an der eine Verbindung unter Wärme oder Last nachgeben kann.
Wer den Verbinder schliesslich an die Leitung bringt, hängt vom Projekt ab. Manche Kunden konfektionieren ihre Kabel selbst, andere lassen Baugruppe und Kabel gemeinsam fertigen. Am Ende steht in beiden Fällen die Prüfung: Sitzt jeder Stecker an seinem Platz, und funktioniert die Baugruppe mit angeschlossenen Leitungen?
Wann die Stiftleiste die bessere Wahl bleibt
Die Direktstecktechnik passt nicht zu jedem Projekt. Läuft eine Baugruppe beispielsweise bereits in Serie, verlangt der Wechsel eine neue Revision des Layouts. Das lohnt sich meist erst, wenn ohnehin eine Überarbeitung ansteht.
Ausserdem ist ein Direktsteckverbinder oft an die Bauform seines Herstellers gebunden. Wird er abgekündigt, lässt er sich nicht ohne weiteres durch das Modell eines anderen Herstellers ersetzen. Bei einer Stiftleiste im gängigen Raster ist die Auswahl grösser.
Ob die Direktstecktechnik für Ihre Baugruppe infrage kommt, klären Sie mit wenigen Fragen. Steht eine Überarbeitung des Layouts an? Ist der Platz auf der Leiterplatte knapp? Müssen Leitungen bei der Wartung abgezogen werden? Gibt es für den gewählten Verbinder genug Vorrat oder einen zweiten Hersteller? Beantworten Sie mehrere Fragen mit Ja, lohnt sich ein Gespräch mit uns, bevor das Layout steht.
Damit Ihre Steuereinheit mit Direktsteckverbindern kompakter wird, muss Ihr Layout zur Anschlusstechnik passen. Bis zur fertigen Baugruppe greifen danach Bauteilbeschaffung und Bestückung ineinander, am Ende steht die Prüfung. Den ganzen Weg zeigen wir Ihnen in den Grundlagen der Leiterplattenbestückung.
Vier Beiträge, die aufeinander aufbauen
SMD Bestückung: so kommt jede Serie in gleicher Qualität zurück
Die Maschine — warum die SMD-Bestückung automatisch und wiederholbar läuft.
THT Bestückung: so sitzen bedrahtete Bauteile in jeder Serie gleich fest
Die Hand — was nicht auf die Oberfläche passt, setzen wir von Hand.
Passermarken: was die Bestückungsmaschine auf Ihrer Leiterplatte braucht
Das Layout — was die Maschine auf Ihrer Leiterplatte braucht.
Direktstecktechnik: so kommen Stecker ohne Lötschritt auf Ihre Baugruppe
Die Verbindung — Stecker direkt auf der Leiterplatte, ohne Stiftleiste und Lötschritt.
Passen Direktsteckverbinder zu Ihrer Baugruppe?
Beschreiben Sie uns in ein paar Sätzen, welche Steckverbindungen auf Ihre Baugruppe sollen. Frau Manuela Hofmann meldet sich umgehend persönlich bei Ihnen und bespricht mit Ihnen, was es braucht, damit Ihre Anschlusstechnik zu Layout und Bestückung passt. Natürlich kostenlos und unverbindlich.
Lieber anrufen? +41 (0)44 886 30 65
Ihre Ansprechpartnerin
Manuela Hofmann
Administrative Leitung
Direktstecktechnik im Detail
In der Praxis
Wo wird Direktstecktechnik eingesetzt?
Direktstecktechnik findet man vor allem dort, wo Steuereinheiten wenig Platz haben. Typisch sind die Gebäude- und Haustechnik sowie der Heizungs- und Maschinenbau. Dort kommen Leitungen von Sensoren oder Pumpen direkt an die Steuerplatine. Ein Platinensteckverbinder ohne Stiftleiste spart auf der Leiterplatte Fläche und Bauhöhe. Weil sich die Leitungen ohne Werkzeug lösen lassen, eignet sich die Technik ausserdem für Geräte, die im Service getauscht oder neu verdrahtet werden.
Wie sieht die Leiterplatte für einen Direktsteckverbinder aus?
Die Leiterplatte braucht keine Lötpads für eine Stiftleiste. Je nach Bauart sind es durchkontaktierte Bohrungen oder Kontaktflächen am Rand der Platine. Wie gross die Bohrungen sein müssen und wie dick die Leiterplatte sein darf, steht im Datenblatt des Herstellers. Diese Werte gehören in die Bestellung der Leiterplatte, denn bei der Direktstecktechnik hält der Kontakt ohne Lot. Was eine Durchkontaktierung genau ist, erklärt Wikipedia.
Wie kommt die Leitung an den Leiterplattensteckverbinder?
Die Leitung wird im Stecker selbst angeschlossen. Verbreitet ist der Push-in-Federanschluss: Man schiebt die abisolierte Ader ein, und eine Feder hält sie fest. Andere Bauarten arbeiten mit einem Zugbügel. Danach kommt der Leiterplattensteckverbinder auf die Platine, bei der Direktstecktechnik ohne Lötschritt. Ob der Kunde die Kabel selbst vorbereitet oder sie im EMS-Betrieb zusammen mit der Baugruppe entstehen, hängt vom Projekt ab.
Vorteile & Grenzen
Welche Vorteile hat die Direktstecktechnik?
Die Vorteile der Direktstecktechnik liegen vor allem beim Platz und im Ablauf. Weil die Stiftleiste entfällt, braucht die Baugruppe weniger Fläche und hat ein Bauteil weniger auf der Stückliste. In der Fertigung fällt der Lötschritt für den Steckverbinder weg. Damit entfällt auch die Wärme, die er für die Leiterplatte bedeutet. Der Verbinder lässt sich ohne Werkzeug stecken und lösen. Kodierungen sorgen dafür, dass kein Stecker am falschen Platz landet.
Sind lötfreie Verbindungen auf der Leiterplatte zuverlässig?
Lötfreie Verbindungen auf der Leiterplatte halten über Federkraft, sofern Leiterplatte und Stecker genau zueinander passen. Deshalb geben die Hersteller für ihre Direktstecktechnik feste Werte für Bohrung und Leiterplattendicke vor. Ihre Verbinder prüfen sie zudem unter anderem auf Vibration. Ob ein bestimmter Verbinder zu Ihrer Anwendung passt, zeigen sein Datenblatt und die Prüfnachweise des Herstellers. Bei Steckern, die im Betrieb Erschütterungen ausgesetzt sind, lohnt sich dieser Blick besonders.
Was unterscheidet Direktstecktechnik und Einpresstechnik?
Beide kommen ohne Löten aus, verbinden aber auf verschiedene Weise. Bei der Einpresstechnik werden Stifte mit hoher Kraft in die Bohrungen gepresst und bleiben dort fest sitzen. Dafür braucht es eine Presse, und die Verbindung ist auf Dauer angelegt. Bei der Direktstecktechnik halten federnde Kontakte den Stecker, und er lässt sich von Hand wieder abziehen. Welches Verfahren passt, hängt davon ab, ob die Verbindung später gelöst werden soll.
Häufige Fragen
Was ist ein Direktsteckverbinder?
Ein Direktsteckverbinder ist ein Steckverbinder, der ohne Gegenstück auf die Leiterplatte gesteckt wird. Bei der klassischen Bauweise sitzt auf der Platine eine gelötete Stiftleiste, auf die der Stecker kommt. Bei der Direktstecktechnik übernimmt die Leiterplatte selbst diese Aufgabe. In englischen Unterlagen heisst das Verfahren auch Direct Plug Technology. Manche Hersteller nennen ihre Produkte schlicht Direktstecker für die Leiterplatte. Die Leiterplatte wird so zum Teil der Steckverbindung.
Ist eine Leiterplattenklemme dasselbe wie ein Direktsteckverbinder?
Meist nicht. Eine Leiterplattenklemme wird in der Regel fest auf die Platine gelötet, und die Leitung wird dann in der Klemme angeschlossen. Bei der Direktstecktechnik entfällt dieser Lötschritt, weil der Verbinder gesteckt wird. Manche Hersteller bezeichnen allerdings auch steckbare Ausführungen als Leiterplattenklemmen. Wer einen Steckverbinder ohne Löten sucht, achtet deshalb im Datenblatt auf die Montageart. Im Zweifel hilft ein kurzer Blick auf die Montagezeichnung.
Was braucht HORELEC für eine Baugruppe mit Direktsteckverbindern?
Am besten wissen wir schon vor der Bestellung der Leiterplatte, welche Verbinder vorgesehen sind. Dann fliessen die Herstellerangaben zu Bohrung und Leiterplattendicke rechtzeitig ins Layout ein. Die Verbinder selbst beschaffen wir wie die übrigen Bauteile Ihrer Stückliste. Wer bei der Direktstecktechnik die Leitungen anschliesst und steckt, klären wir mit Ihnen im Projekt. Welche Unterlagen wir für die Bestückung sonst brauchen, lesen Sie im Beitrag zur SMD Bestückung.
Leiterplattenbestückung - Aktuelles
