Die Kunst den richtigen PCB-Connector auszuwählen

Dave Young
|  Created: May 13, 2019  |  Updated: August 27, 2020

Steckverbinder sind die heimlichen Stars eines Produkts und seiner Hardware-Entwicklung. Jeder Apple-Benutzer kennt die romantische Geschichte, die das Unternehmen über seine Dongles gesponnen hat: Von der Verliebtheit in den ersten Magnetstromstecker über den Verrat der 3,5-mm-Buchse bis hin zum heutigen "Es ist kompliziert"-Status.

Produktentwickler machen mit ihren Prototypen ähnliche emotionale Erfahrungen. Ein unzuverlässiger Steckverbinder, dessen Einsteck- oder Biegerate während der Tests überschritten wird, kann eine tagelange Fehlersuche bedeuten. Manuelles Crimpen oder Löten von Kontakten ist ärgerlich und manchmal komplett ineffektiv, weil niemand ein 1.500-Dollar-Werkzeug zum Crimpen von 10 Prototyp-Drähten kaufen wird. Und dann gibt es noch die Probleme in der Lieferkette und die Kämpfe mit Imitationen von fragwürdiger Qualität. Für die Lebensdauer des Produkts zahlt es sich aus, schon frühzeitig über den Verbindungsprozess mit PCB-Connectoren nachzudenken, ohne sich vorzeitig an ein bestimmten Variante zu hängen.

Erstellen Sie eine Vision

In Gantt-Diagrammen sieht die Auswahl oft nach einer einfachen und schnellen Angelegenheit aus – nicht schwieriger als die Auswahl eines LDO-Spannungsreglers. In Wirklichkeit handelt es sich um eine gemeinsame Anstrengung der elektrischen, mechanischen und UI Entwickler, wobei ein Dutzend Variablen abzuwägen sind, die nicht alle mit einem Datenblatt ausgewertet werden können. Wie bei jedem Projekt ist es entscheidend, frühzeitig eine Zielvision zu entwickeln. Einige typische Fragen, die zu stellen sind:

  • Wie groß soll der Stecker sein?
  • Wie soll er sich beim Einsetzen/Entfernen anfühlen?
  • Welche Art von unsachgemäßem Gebrauch wird bei typischer, wenn auch unbeabsichtigter, Verwendung erwartet?
  • Welche Form ist sowohl für den Stecker als auch für die Steckdose akzeptabel?
  • Wie sieht die Umgebung aus? Muss er staub-, vibrations- oder wasserfest sein?
  • Wie viel Spannung und Strom wird er führen?
  • Wie lange muss der PCB-Connector halten?
  • Gibt es einen bestehenden Standard, den der Kunde lieber verwenden möchte oder dessen Verwendung das Unternehmen vermeiden möchte?
  • Wie sieht das physische Routing der zugehörigen Leitung aus?

Connector Image

Beginnen Sie die Suche nach dem richtigen PCB-Connector

Wenn man eine Vision hat, müssen als nächstes mögliche Kandidaten identifiziert werden. Am besten blättert man einen Katalog durch (falls man diesen findet), um zu sehen, was es da draußen gibt und welche Terminologie verwendet wird, um die Steckverbinder zu beschreiben, die man in Betracht zieht. Digitale Kataloge sind eine weitere Möglichkeit, ebenso wie Demo-Kits und FAEs von Anbietern. In jedem Fall ist die Auswahl aus einem Menü der einfachste Ausgangspunkt. Eine Liste potentieller Kandidaten kann auf der Grundlage schriftlicher elektrischer und mechanischer Spezifikationen erstellt werden, wie z.B.:

  • Nennspannung 
  • Nennstrom (einschließlich Derating bei Umgebungstemperatur und Grenzwerte für den Gesamtstrom)
  • Größe und Form
  • Abdeckungen und Schlösser und Schlüssel
  • Spezifikationen zu Umweltaustritt und Vibrationsschutz
  • Plattieren und Unterplattieren von Materialien und Dicken (dies ist eine Wissenschaft für sich und kann nicht ignoriert werden)
  • Bewertung der Einsteckrate
  • Mechanische Stabilität (SMT- oder Durchsteck- oder Panelmontage)

Alles, was auf dieser Liste steht oder auch nur annähernd darauf zutrifft, sollte dann gekauft werden, damit jeder im Team die Steckverbinder persönlich ausprobieren kann. Dazu gehört das gesamte Steckverbindersystem - die Stiftleiste, der Kontakt, das Gehäuse, verschiedene Varianten mit Abdeckungen/Verriegelungen usw... Oft weiß ein Team erst, was es braucht, wenn es sieht. Schließlich leben und sterben PCB-Steckverbinder basierend auf dem realem 'Gefühl'. Es ist auch möglich, dass sich gar nichts richtig anfühlt und das Team wieder an das Zeichenbrett zurückkehren muss. Hier können Besuche von Verkäufern und Vertriebsingenieuren hilfreich sein, da das Team dann eine Vorstellung davon hat, was gut und was schlecht ist.

Wire harness Image

Wählen Sie den besten PCB-Connector aus

Wenn eine Liste mit ausgewählten Steckverbindungsystemen definiert ist, sollten andere sekundäre Aspekte berücksichtigt werden, die nicht mit dem PCB-Connector selbst zusammenhängen:

  • Wie sieht die Lieferkette aus?
  • Gibt es vorgecrimpte Drähte, die für die Prototypenfertigung und die frühe Produktion gekauft werden können?
  • Wie verbreitet ist dieser PCB-Connector, und ist das hilfreich oder nicht?
  • Kann die Auswahl an anderer Stelle im Design verwendet werden? Wenn ja, ist das Risiko, dass der Stecker in die falsche Buchse geht, begrenzt und/oder akzeptabel?
  • Verfügt der ausgewählte Vertragshersteller über die Werkzeuge für das Steckverbindungssystem?

Beachten Sie, dass ein bestimmter PCB-Connector alle "falschen" Antworten aus dieser sekundären Liste liefern kann, aber wenn er der einzige ist, der die Aufgabe erfüllen kann, ist er wahrscheinlich immer noch die "richtige" Wahl. Ähnlich wie eine Weltraumrakete nichts anderes ist als Kosten, Risiko und Ärger – bis sie die Menschheit auf den Mond bringt.

Apollo 11 image

Es ist wahrlich eine Kunst, die Leistung, das Aussehen und die Haptik eines Steckverbindungssystems miteinander zu verbinden. Designer sollten feiern, dass das höchste Lob für einen Steckverbinder die Tatsache ist, dass seine Verwendung unbemerkt bleibt.

Möchten Sie mehr darüber erfahren, wie Altium Ihnen bei Ihrem nächsten PCB-Design helfen kann? Sprechen Sie mit einem Experten von Altium oder lesen Sie weiter über die Modellierung und Platzierung von PCB-Connectoren in Altium Designer®. 

Mit dem neuen Altium 365 steht außerdem eine Cloud-Plattform zur Verfügung, mit der Sie eine noch bessere Kommunikation innerhalb Ihres Teams sowie zu Lieferanten gewährleisten können, und zwar von überall aus.

About Author

About Author

Dave's experience is centered around taking an idea through design, prototype, and manufacturing stages while improving the quality and reducing costs of designs; often times during exciting high pressure, time-critical situations. Focusing on analog circuitry, he has spent my technical career learning, applying, and teaching electronics wherever possible.

Dave also co-founded BlueStamp Engineering (BSE) to help educate high school students by supplementing traditional education with hands-on learning. BSE is a summer program where students build prototypes that they find interesting while meeting many professionals from the engineering and entrepreneurial field.

Dave looks forward to applying his love of engineering to roles that not only involve technology, but also the people behind making things happen.

Specialties: Product definition, System design, Analog hardware design, PCB design, and Electronics manufacturing

most recent articles

Back to Home