Selbstausrichtender Floating Pin

Die in der Elektronikindustrie häufig verwendete Surface Mounted-Technologie (SMT) bietet neben vielen Vorteilen auch einige Risiken. Grund dafür: Die Verbindung besteht elektrisch und mechanisch nur noch über den Lötpunkt. Somit kann jeder Fehler, etwa bei geringster Verunreinigung der Platine, zu schlechter Verbindung und instabiler mechanischer Haftung des Bauteils führen. Häufiger auftreten können diese Probleme Insbesondere bei großen Bauteilen mit hoher Polzahl. Weco hat deshalb seine F&E-Anstrengungen intensiv auf dieses Problem fokussiert und als Lösung die Floating Elements-Technologie entwickelt. Durch Nutzung dieser neuen Technologie kann die Eigenschaft der Bauteile ausgenutzt werden, sich der Oberfläche und deren mechanischer Verformung bei Temperaturunterschieden und bei unterschiedlichen Schmelzpunkten der Lötpaste anzupassen. Durch die mit Floating Pin realisierte Beweglichkeit der einzelnen, meist innenliegenden, metallischen Komponenten können solche Ungenauigkeiten ausgeglichen und kompensiert werden.

Je nach Bauart sind die Kontaktelemente innerhalb definierter Toleranzgrenzen in alle Richtungen frei beweglich und setzen zuverlässig auf der Leiterplattenoberfläche beziehungsweise der Lötstelle auf. „Auf diese Weise wird eine hundertprozentige Koplanarität bei den SMD-Bauelementen erzielt. Die Größe der Bauteile oder die Polzahl haben keinen Einfluss mehr auf das Endergebnis“, erklärt Weco-Geschäftsführer Detlef Fritsch.

Hohe Platinen-Abreißkraft

Aktuell stehen bei dem Hersteller Ausführungen im 3,5 und 5,0 Millimeter-Raster zur Verfügung. Die Weco-Anschlussklemme 930-D-SMD-DS im Raster von 3,5 mm beispielsweise ist für einen Leiterquerschnitt von 1 mm² geeignet. Der Klemmkörper befindet sich beweglich im Gehäuse. Eine Besonderheit bei dieser Variante ist, dass keine seitlichen Lötflansche zur Vergrößerung der Lötoberfläche notwendig sind. Dennoch bietet bereits die zweipolige Ausführung eine Platinen-Abreißkraft von über 100 Newton.

Koplanare Verbindung

Auch Bauteile mit einem Raster von 5,0 mm stehen mittlerweile für SMT zur Verfügung. Dazu gehört die Leiterplattenklemme 140-A-126-SMD. Bei dieser Klemme ist der Klemmbügel mit Lötfahne aus einem Stück hergestellt und fest im Gehäuse integriert. Die Lötfahnen, die nach dem Reflowlöten eine koplanare Verbindung erzeugen, werden parallel zur Leiterplatte ausgerichtet. Die Gehäuse haben zwei seitliche Befestigungsflansche, in denen sich Lötelemente befinden, die in vertikaler Richtung geringfügig beweglich sind. Das ermöglicht einerseits den Ausgleich von Höhenunterschieden, die sich ergeben können, wenn die Lötpaste ungleichmäßig auf die Leiterplatte aufgebracht wird und andererseits das vollständige Auffangen der seitlichen Scherkräfte. Dadurch vermeidet man wirkungsvoll Stress an den elektrischen Lötkontakten.

Sichere mechanische Fixierung

Die optimale Anpassung an die Lötpastendicke gewährleistet bei dieser Version eine sichere mechanische Fixierung auf der Leiterplatte, was bei Prüfvorgängen mit der gängigen Zahl von sechs Polen verifiziert worden ist. Demnach hält die Leiterplattenklemme Abreißkräften von bis zu 320 Newton stand. Zusätzliche Bohrungen, durchkontaktierte Lötverbindungen oder Verschraubungen sind nicht notwendig.

Das Raster wird durch die Lötelemente nicht verändert. „Das Stichwort heißt hier Kohäsion“, erklärt Fritsch. „Dies bedeutet, dass ein aufschmelzendes Lötpad immer bestrebt ist, ein aufzulötendes Element, hier bsw. einen Floating Pin, durch die Oberflächenspannung in den optimalen also kraftlosesten Zustand zu positionieren.“ Durch die Technik, die den Pin nicht starr in dem Gehäuse fixiert, kann das Floating Element diesem physikalischen Prinzip folgen.