Überblick über Leiterplattensteckverbinder

 

Was sind Leiterplatten?

Eine Leiterplatte (engl. Printed Circuit Board, PCB) ermöglicht es, komplexe Schaltkreise in einem stabilen modularen Design zusammenzufassen. Dabei bieten sie den elektronischen Komponenten in einem Schaltkreis Halt und übernehmen zudem die Verbindung all dieser Schaltkreise. Mit Leiterplatten ist es Unternehmen möglich, komplexe elektronische Geräte in Massen zu produzieren.

Eine einzige Leiterplatte besteht aus mehreren verschiedenen Schichten. Dazu gibt es ein- und zweiseitige Designs.

Das leitende Material ist Kupfer, das in der Form von Blechen auf eine nicht-leitende Oberfläche laminiert wird. Löcher, sogenannte Vias, werden in die Leiterplatte gebohrt, damit die Leiter der verschiedenen Schichten der Leiterplatte miteinander verbunden werden können.

Darüber hinaus gibt es eine Sonderform von Leiterplatten, sogenannte gedruckte Schaltungen. Dies sind Leiterplatten, die über keinerlei Komponenten auf der Platte selbst verfügen.

Eine mit Komponenten vollbesetzte Leiterplatte wird manchmal auch als Leiterplatten-Einheit bzw. Printed Circuit Board Assembly bezeichnet. Eine alternative Bezeichnung lautet Circuit Card Assembly; diese wird von der Association Connecting Electronics Industries, kurz: IPC, verwendet.

Leiterplatten werden gleichermaßen von Herstellerfirmen und Hobby-Bastlern verwendet. Das Herstellverfahren von Leiterplatten ist so komplex, dass manche Bastler die jeweiligen Leiterplatten-Designs extern herstellen lassen.

Die einfachste Art, einen Blick auf eine Leiterplatte zu werfen, besteht darin, einen Computer zu öffnen und die innenliegenden Komponenten zu untersuchen, die die Funktion des Geräts überhaupt erst möglich machen. Die größte Leiterplatte in einem Computer ist das sogenannte Motherboard. Die Befestigung des Motherboards an anderen Leiterplatten erfolgt über zahlreiche Steckverbinder, von denen einige unten beschrieben sind. Diese Steckverbinder bieten stabile elektrische Verbindungen und stellen dank ihres Designs sicher, dass schwerere Geräte - darunter Grafikkarten und andere Peripherie-Geräte - die Leiterplatte nicht beschädigen oder aufgrund ihres eigenen Gewichts von dieser herunterfallen.

Neuere Computer sind oftmals mit anderen Leiterplattensteckverbindern ausgestattet als ältere Computer; vergleicht man diese zwei Steckverbinder miteinander, erfährt man viel über deren Entwicklung.

Viele Leiterplattensteckverbinder verfügen über eine Art Verriegelungsmechanismus, der verhindert, dass der Anschluss versehentlich beschädigt wird. Aufgrund der relativ empfindlichen Natur vieler Leiterplatten ist es wichtig, jeden mit einer Leiterplatte verbundenen Stecker auf einen solchen Verriegelungsmechanismus zu überprüfen, bevor versucht wird, ihn mit übermäßiger Kraftanwendung herauszuziehen

Produktion der Platten

Heutzutage ist der Prozess zur Herstellung von Leiterplatten so optimiert, dass er die kostengünstige Massenproduktion komplexer elektronischer Geräte ermöglicht.

Mit Hilfe eines Design Automation Tools wird ein Schaltbild des gewünschten Schaltkreises erzeugt. An dieser Stelle wird das gewünschte Design erarbeitet, und die erforderlichen Abmessungen und Entwürfe bestimmt.

Eine Leiterplatte kann aus bis zu 12 Schichten bestehen. Dies ermöglicht die Erschaffung sehr komplexer Schaltungen und dient - neben der Bestimmung der Anzahl an Schichten - im nächsten Schritt dazu, die Ebenen zu bestimmen, die jeweils als Masse bzw. als Stromquelle dienen.

Zunächst wird die Leitungsimpedanz der Leiterplatte bestimmt, während im Anschluss die Anordnung der verschiedenen Komponenten der Leiterplatte festgelegt wird. Im nächsten Schritt werden die Signalleitungen verlegt und eine Gerber-Datei erstellt, mit deren Hilfe das Design der Leiterplatte fertiggestellt werden kann.

Die Entwicklung von Leiterplatten ist ein langer und arbeitsintensiver Prozess, doch gleicht deren schnelle und kostengünstige Produktion dies wieder aus. Wurde eine Leiterplatte erst einmal entwickelt, kann sie, anders als einzeln gelötete Leiterplatten bzw. Schaltkreise mit Point-to-Point Verbindungen, immer und immer wieder zu relativ geringen Kosten hergestellt werden.

Herstellung von Leiterplatten

Die Herstellung von Leiterplatten ist ebenfalls ein sehr komplexer Prozess mit mehreren Schritten. Die zuvor erwähnte Gerber-Datei findet bei der Entwicklung einer Leiterplatte Verwendung, doch wenn die Leiterplatte letztlich bereit für die Produktion ist, werden die Informationen dieser Datei in ein CAM-System übersetzt.

Mit einer Reihe an hinzufügenden und abziehenden Prozessen sind Hersteller in der Lage, Leiterplatten als exakte Kopien voneinander herzustellen, um somit ein hohes Maß an Beständigkeit ihrer elektronischen Geräte sicherzustellen.

Durchsteck- versus Oberflächenmontage

Leiterplatten können entweder mit Durchsteck-, oder mit Oberflächenmontage hergestellt werden. Durchsteckmontage erfordert, dass die Person bei der Montage der Leiterplatte die elektrischen Leitungen jeder Komponente durch Öffnungen der Leiterplatte verlegt. Die Leitungen werden für mehr Stabilität an beiden Seiten angelötet.

Durchsteckmontage war bis zu den 1980er-Jahren am weitesten verbreitet. Mittlerweile wurde sie jedoch von der sogenannten Oberflächenmontage ersetzt.

Obwohl Leiterplatten mit Oberflächenmontage in den 1960er-Jahren das erste Mal auftraten, konnten sie sich erst in den 1990er-Jahren richtig durchsetzen. Diese Bauart erfordert nicht die Verlegung von Leitungen durch Bohrungen in den Leiterplatten. Vielmehr werden flache Metallösen an den Enden jeder Komponenten direkt auf die Oberfläche der Leiterplatte gelötet. Somit können Gewicht und Kosten der Leiterplatte gesenkt werden.

Manche Komponenten sind direkt in die Leiterplatte selbst geätzt; so wird mit dem Bedarf ausgeräumt, eine externe Komponente auf der Leiterplatte bzw. durch Bohrungen an der Leiterplatte zu befestigen.

Manche Komponenten von Leiterplatten können demontiert und wieder verwertet werden, indem sie von der bisherigen Leiterplatte ausgelötet und an einer neuen Leiterplatte befestigt werden. Viele der Komponenten an Leiterplatten werden jedoch einfach zusammen mit der Leiterplatte recycelt, da Auslöten mit großen Schwierigkeiten verbunden ist, und da Leiterplatten und deren Komponenten sehr preiswert in der Anschaffung sind.

Was sind Leiterplattensteckverbinder?

Leiterplattensteckverbinder gibt es in vielen verschiedenen Ausführungen: Kein Wunder, angesichts der Vielzahl an Komponenten und Geräten, die mit diesen Steckverbindern interagieren. Manche Leiterplattensteckverbinder sind auf den Einsatz unter schwierigen Bedingungen ausgelegt, können hohe Lasten handhaben, und Stabilität und Sicherheit unter diesen Umständen gewährleisten. Andere Leiterplattensteckverbinder sind wesentlich empfindlicher.

Leiterplattensteckverbinder sind oftmals in Kits erhältlich, zusammen mit beiden Enden der Verbindungen und der erforderlichen Hardware, um den Steckverbinder an einer Leiterplatte zu montieren. Manche Leiterplattensteckverbinder können nur mit einer Art von Steckverbindern eingesetzt werden, während andere auf abisolierte Drähte ausgelegt sind und somit Geräte ganz allgemein integrieren können, ohne auf einen bestimmten Steckverbinder angewiesen zu sein.

Backplane Steckverbinder

Backplane Steckverbinder verfügen über ein paralleles Design und sind an jedem Computer Motherboard leicht zu erkennen. Diese Steckverbinder sind so konstruiert, dass jeder Stift in dem Stecker eine elektrische Verbindung mit dem jeweils selben Stift von sämtlichen anderen Steckern eingeht. Hiermit wird ein sogenannter Computer Bus erschaffen.

Backplane Steckverbinder werden oftmals für Steckkarten von Computern verwendet. Ihr Design kann leicht variieren, und so gibt es neben den sogenannten Butterfly Backplanes auch aktive und passive Backplane Steckverbinder.

DIN 41612 Steckverbinder

DIN 41612 Steckverbinder werden in der Telekommunikationsindustrie und in Datenanwendungen eingesetzt. Sie sind sehr geläufig für Rack-basierte Geräte. Sie können über 1 bis 3 Kontaktreihen verfügen, und diese Reihen können bei Bedarf angeschlossen werden.

DIN 41617 Steckverbinder

DIN 41617 Steckverbinder sind in der Lage, mit hohen Stromstärken umzugehen, und sind trotz ihres Alters noch immer weit verbreitet. Diese Steckverbinder sind mit drei verschiedenen Stiftzahlen erhältlich und sind zudem sehr kompakt.

FPC Steckverbinder

FPC kommt aus dem Englischen und steht für „Flexible Printed Circuit“. FPC Steckverbinder werden in Anwendungen eingesetzt, die kompakte Anschlüsse erfordern. Zu den Merkmalen dieser Steckverbinder zählen unter anderem die Unterstützung von Nullkraftstockeln, sowie die Verfügbarkeit rechtwinkliger Designs mit sehr geringer Profilhöhe, was einen der Hauptgründe für die Beliebtheit dieser Steckverbinder darstellt.

IDC-Steckverbinder

Ein IDC-Steckverbinder wird durch das automatische Abisolieren von Drähten an bestimmten Stellen installiert. So entsteht eine sehr zuverlässige Verbindung, während Entwickler keinerlei Drähte mehr abisolieren müssen. Sie sind in vielen verschiedenen Designs erhältlich. IDC kommt aus dem Englischen und steht für „Insulation Displacement Connector“.

Jumpers und Shunts

Jumpers und Shunts sind Steckverbinder, die das Überbrücken eines bestimmten Schaltkreises ermöglichen, und einen geöffneten Schaltkreis schließen können. Sie sind an Computern und Motherboards sehr geläufig und verfügen in der Regel über mehrere Stifte, die mit Jumpern verwendet werden können. Diese Art von Stiften werden Jumperblöcke genannt. In der Regel sind dies kleine, rechteckige Plastik-Bauteile mit einem leitenden Material im Inneren.

LVDS-Steckverbinder

LVDS kommt aus dem Englischen und steht für „Low Voltage Differential Signaling“. LVDS-Steckverbinder werden zusammen mit Kabeln verwendet, die allgemein in Anwendungen mit Monitoren eingesetzt werden, darunter Industriemonitore, Fernseh- und Spielmonitore, und ähnliches.

Leiterplattensteckverbinder Kontakte

Leiterplattensteckverbinder Kontakte werden allgemein direkt an der Leiterplatte befestigt und ermöglichen somit das mühelose Schließen von Schaltkreisen, indem ein Kabel mit dem entsprechenden Steckverbinder hinzugefügt wird.

Leiterplattensteckverbinder Gehäuse

Leiterplattensteckverbinder Gehäuse bieten den Systemen, bei denen sie verwendet werden, einen sicheren Anschluss. Manche Gehäuse sind mit Verriegelungs- und Schließmechanismen ausgestattet, um die sichere Verbindung zu gewährleisten.

Leiterplattensteckverbinder Sets

Leiterplattensteckverbinder Sets umfassen allgemein beide Seiten des Steckverbinders, gemeinsam mit weiterer Hardware zur Befestigung des Steckers an einer Leiterplatte. Diese Sets bieten eine angenehme Lösung zur Beschaffung aller für ein Projekt benötigten Teile.

Leiterplatten-Steckverbinder Zubehör

Für Leiterplatten-DIN-Steckverbinder gibt es eine Vielzahl an Zubehörartikeln. Diese Steckverbinder werden oftmals in Anwendungen eingesetzt, bei denen mechanischer Stress oder erschwerte äußere Bedingungen ein Problem darstellen können; so sorgt das erhältliche Leiterplatten-DIN-Steckverbinder Zubehör für mehr Stabilität und Sicherheit des Anschlusses.

Leiterplatten-Steckverbinder Kontakte

Leiterplatten-DIN-Steckverbinder Kontakte sind darauf ausgelegt, einen DIN-Steckverbinder mühelos mit einer Leiterplatte zu verbinden. Sie sind oftmals nach Stückzahl erhältlich und wurden entwickelt, um mit einem bestimmten DIN-Steckverbinder zu interagieren. Erhältlich sind sie im Allgemeinen in verschiedenen Metallen.

Leiterplattensteckverbinder Zubehör

Leiterplattensteckverbinder Zubehör bzw. Zubehör für Leiterplatten-Header umfasst Artikel, die darauf ausgelegt sind, Leiterplatten-Header zu schützen und Geräte schneller und mit mehr Sicherheit mit einem Motherboard oder ähnlichem zu verbinden.

Leiterplatten Header

Leiterplatten Header bieten das „männliche Ende“ der Anschlüsse einer Leiterplatte. Sie verfügen in der Regel über diverse Stifte, passend zu ihrem Gegenstück.

Leiterplatten Stift- und Sockelleisten

Leiterplatten Stift- und Sockelleisten stellen die Stifte und Empfänger vieler verschiedener Leiterplattensteckverbinder zur Verfügung. Sie sind in einer Vielzahl verschiedener Designs, Montagearten und Größen erhältlich.

Leiterplatten Buchsen

Leiterplatten Buchsen stellen die Aufnahme des jeweiligen Steckverbinders dar. Sie können zusammen mit anderen Zubehörartikeln an der Leiterplatte befestigt werden und so für mehr Stabilität und Sicherheit des Anschlusses sorgen.

Leiterplatten Printklemmen

Leiterplatten Printklemmen bieten eine vielseitige Lösung zum Anschluss elektronischer Geräte. Sie sind in einer Unmenge an verschiedenen Konfigurationen erhältlich, mit Stiftabständen in metrischen bzw. zölligen Ausführungen. Manche Klemmen sind darüber hinaus nummeriert, um Ingenieuren die Montage ihrer eigenen Geräte zu erleichtern.

RITS Steckverbinder

RITS kommt aus dem Englischen und steht für „Remote I/O Terminal System“. RITS Steckverbinder erleichtern das Anschließen von Klemmen aller Art und bestehen aus einem System, das das Einführen und Anziehen eines Kabels in einer Klemme erlaubt und somit sogenannte generische Steckverbinder ermöglicht.

 

 

XFP und SFP Kabel konfektioniert

XFP und SFP Steckverbinder werden in der Telekommunikation eingesetzt, insbesondere bei Glasfaserleitungen. Dabei ist SFP das kompaktere Design. XFP und SFP Kabel konfektioniert umfassen die verschiedenen Komponenten, die für beide Anschlussvarianten benötigt werden. Dabei bieten die XFP und SFP Käfige den Anschlüssen Schutz.

XFP und SFP Zubehör

XFT und SFP Zubehör umfasst Komponenten, die darauf ausgelegt sind, die Montage von Käfigen zu erleichtern und die Steckverbinder selbst vor Umwelteinflüssen zu schützen.

XFP und SFP Käfige

XFP und SFP Käfige bieten ein sicheres Umfeld für die Anschlüsse von Glasfaserleitungen. Sie werden in der Regel aus Metall gefertigt und sind in vielen verschiedenen Größen und Montagevarianten erhältlich.

XFP und SFP Steckverbinder

XFP und SFP Steckverbinder werden eingesetzt, um Glasfaserleitungen miteinander zu verbinden. Sie sind sogenannte Transceiver und auf 10 GB Glasfaserleitungen ausgelegt.