Ohne Umwege auf die Leiterplatte

IDC-Stecker in SKEDD-Technik

8. November 2017, 11:15 Uhr | Von Daniel Kübler, Business Development Manager von Würth Elektronik eiSos

Auf Grundlage der SKEDD-Technik hat Würth Elektronik eiSos einen lötfreien IDC-Steckverbinder entwickelt. Mit dem Stecker lassen sich zum Beispiel Mikrocontroller auch nach der Bestückung bespielen. Firmware-Updates lohnen sich so selbst bei kleinen Serien!

Löt- und Einpresstechniken sind die gängigsten Methoden, um Leiterplatte und Bauteil oder Steckverbinder zu verbinden. Beide Varianten erlauben die automatische Bestückung, bringen aber auch Nachteile mit sich: Der THT-Lötprozess ist zum Beispiel aufwendig und thermisch belastend für die Elektronik. Der Gegenstecker verursacht Kosten, erfordert einen Bestückungsprozess und benötigt wertvollen Bauraum. Zudem lässt er sich, beispielsweise bei einem Defekt, nicht mehr von der Leiterplatte lösen. Die von Würth Elektronik ICS entwickelte SKEED-Technik eliminiert diese Nachteile. Sie ermöglicht ein direktes Stecken auf der Leiterplatte, wodurch das Gegenstück wegfällt.

Der Trick mit der richtigen Kraft

Damit die Komponenten, die mittels einer SKEDD-Verbindung an eine Leiterplatte angebunden werden, über viele Steckzyklen hinweg lösbar sind, muss das Verbindungssystem drei Bedingungen erfüllen:

• Einfache und bequeme Steckbarkeit bei hochpoligen Steckern (Bild 1a): Der gabelartige SKEDD-Kontakt hat zwei federnde Schenkel. Deren Scheitelpunkt ist maßgeblich für die Kraftverhältnisse beim Stecken des Kontaktes in die Leiterplatte. Dabei ist die SKEDD-Gabel anfangs offen, die Elastizität kommt über den Scheitelbereich. Dieser ist so ausgelegt, dass sich der SKEDD-Kontakt mit geringem Kraftaufwand in die Durchkontaktierung stecken lässt.

• Die Kontaktnormalkraft muss groß genug sein, um eine stabile Verbindung herzustellen (Bild 1b): Während des Steckvorgangs beginnen sich die SKEDD-Schenkel zu schließen. Am Ende des Steckvorgangs, also im gesteckten Zustand, erreicht die Federsteifigkeit des SKEDD-Kontakts ihren höchsten Wert. Damit wird der SKEDD-Kontakt robuster gegenüber Erschütterungen oder Vibrationen.

• Um mehrfaches Stecken und Lösen zu realisieren, müssen sich die Kontaktpartner ohne plastische Verformung aneinander anpassen (Bild 1c): Flexible und federnde Schenkel, die sich elastisch verformen, sind Basis für das mehrfach steckbare Verbindungsprinzip. Der SKEDD-Kontakt ist so konstruiert, dass er sich beim Steckvorgang nicht plastisch verformt. Die Kontaktgabeln passen sich immer elastisch an die Leiterplatte an, das heißt es entsteht keine intermetallische Verbindung zwischen SKEDD-Kontakt und Durchkontaktierung. Nur so lässt sich das mehrfache Stecken und Lösen realisieren.

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An beiden Seiten einfach und prozesssicher

Beim „Redfit IDC SKEDD“-Steckverbinder hat Würth Elektronik eiSos die leiterplattenseitige SKEDD-Direktstecktechnik kabelseitig mit einer ebenfalls prozesssicheren und einfachen Anbindung kombiniert (Bild 2). Der Steckverbinder ist seit dem 18. September 2017 erhältlich und konnte sich bereits in einer ersten Anwendung behaupten – als Debugger-Steckverbindung ohne Buchse.

Die Verbindung von Debugger zum Mikrocontroller ist entscheidend in der Entwicklung, um Firmware aufzuspielen, den Code zu prüfen und Fehler zu finden. »Üblicherweise lötet man hierzu eine Buchse auf die Platine zum Anstecken des Debuggers«, erklärt Günther Klenner, Engineering Manager bei K&K Prime Engineering. Diese Buchse wird in der Regel nur einmal verwendet, kostet Platz, Bauhöhe und Geld – für das Bauteil, die Beschaffungslogistik und für die Bestückung. »Bei Großserien werden Mikrocontroller vor der Bestückung bespielt. Mit dem neuen Stecker lohnt es sich auch bei kleinen Serien, den Firmware Upload im Nachhinein auszuführen.« Weil der Stecker einen sicheren Kontakt ohne weiteres Werkzeug oder Gegenhalter ermöglicht, kann auch die Produktion im Nachgang die Firmware schnell und einfach aufspielen.