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1 Einpresstechnik Kompetenz: Einpresstechnologie Mit Hilfe der Einpresstechnik werden elektrische und mechanische Verbindungsprobleme im Bereich der Elektromechanik gelöst. Ein Schwerpunkt in der Steckverbindertechnologie ist die Einpresstechnik. Als Einpresstechnik bezeichnet man eine lötfreie elektrische Verbindung, die durch das Einpressen eines Steckverbinderstiftes (Pin) in ein durchkontaktiertes Leiterplattenloch entsteht. Sie gilt als sichere elektrische Verbindung für die Montage von Steckverbindern auf gängigen Leiterplattenmaterialien. Die Einpresstechnik beruht auf dem Prinzip: ein Kontaktstift (z.b. Messer- oder Federkontakt) hat einen größeren Querschnitt als das metallisierte Leiterplattenloch. Der Kontaktstift wird mit einer definierten und kontrollierten Kraft in dieses Leiterplattenloch eingepresst. Heute verwendet man überwiegend flexible Einpresszonen, bei denen die Verformung am Kontaktstift aufgenommen wird. So werden die auftretenden Kräfte beim Einpressen möglichst klein gehalten und dennoch wird eine Gasdichte, elektrisch sicher leitende und mechanisch stark belastbare Verbindung erzeugt. Abb. 1a + 1b: Darstellung des Einpressvorgangs mit der flexiblen Tcom press Einpresszone der Firma ept in ein metallisiertes Leiterplattenloch. Beim Einpressen mit der flexiblen Einpresszone verformt sich die Einpresszone am Stift. Entstanden ist die Einpresstechnik in den 70er Jahren. Anfänglich wurden verbreiterte, massive Stifte benutzt. Mit diesen fixierte man Bauteile auf der Leiterplatte, um so ein Verrutschen während des Lötvorganges zu vermeiden. Später wurde die Einpresstechnologie - als Vorläufer der Multilayer-Technologie - zum Stapeln von Leiterplatten verwendet. Mit dem Aufschwung der gepressten Multilayer verschwand diese Technik wieder, der Einpresspfosten in den Steckverbindern blieb. Drei Jahrzehnte lang hat sich die Einpresstechnik über verschiedene Varianten zu dem entwickelt, was sie heute ist: eine allgemein anerkannte, breit eingesetzte, lötfreie Verbindungstechnik zwischen Steckverbinder und durchkontaktierter Leiterplatte. Sie ept GmbH & Co. KG. Tel. +49 (0) 88 61/ Seite 1 von 6

2 zeichnet sich durch hohe Zuverlässigkeit, hohe Kontaktsicherheit und einfache Verarbeitung aus. Die allgemeinen Bedingungen zur Verwendung der Einpresstechnik werden in den Normen IEC 352-5, bzw. EN , beschrieben. Die Einpresstechnik bietet als zuverlässige Verbindungstechnik einige Vorteile gegenüber der herkömmlichen Löttechnik. Diese und die vielen unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten führten und führen immer noch zum wachsenden Erfolg der Einpresstechnik. Wir möchten hier nur einige der Vorteile aufzählen: keine thermische Belastung der Leiterplatte (da kein Löten erforderlich!) Reparaturfähigkeit schnelle und kostengünstige Bestückung der Steckverbinder. Ein wesentliches und oft unterschätztes Plus, der Einpresstechnik gegenüber der Löttechnik, ist der wirtschaftliche Vorteil bei der Bestückung von Leiterplatten. Bei einer fundierten Wirtschaftlichkeitsrechnung schneidet die Einpresstechnik im Vergleich zur konventionellen Löttechnik erheblich günstiger ab. die Einpresstechnik entspricht den Richtlinien der RoHS und WEEE hochpolige Steckverbinder werden heute, insbesondere auf SMD- Leiterplatten, meist in Einpresstechnik verarbeitet, um das teure selektive Löten zu vermeiden Bei den Backpanels wird die beidseitige Bestückungstechnik, die erst durch die Einpresstechnik ermöglicht wird, genutzt. In der Automobiltechnik wird die Einpresstechnik unter Anderem aufgrund der deutlich besseren Stoßund Vibrationsfestigkeiten eingesetzt. Abb. 2: Stiftleiste mit der ept-einpresszone - eine branchenübergreifende Standardanwendung für die Einpresstechnik. ept GmbH & Co. KG. Tel. +49 (0) 88 61/ Seite 2 von 6

3 Die Lösung von elektrischen und mechanischen Verbindungsproblemen mittels der Einpresstechnik ist nicht auf bestimmte Branchen begrenzt, sondern lässt sich überall anwenden. So entdeckt gerade die Automobilindustrie immer mehr Anwendungsmöglichkeiten für die Einpresstechnik. Die Einpresstechnik bietet für neue und alte Technologieanwendungen die richtige Verbindungstechnik. Die Firma ept in Peiting bietet schon seit vielen Jahren ihre Kompetenz rund um die Einpresstechnologie an. Diese beruht auf der von ept entwickelten flexiblen Einpresszone Tcom press, die sich bereits in zahlreichen Einsatzgebieten bewährt hat. Sie kann für eine Vielzahl von Applikationen - den Anforderungen entsprechend - selektiert und/oder dimensioniert werden. Etliche Lösungen für die verschiedensten Verbindungsprobleme konnten so schon bei ept entwickelt werden. Um die gesamten Vorteile der Einpresstechnik nutzen zu können bietet ept zusätzlich die, auf die jeweilige Applikation abgestimmte, Verarbeitungstechnik an. Diese Einpresswerkzeuge und Maschinen werden bei Bedarf auch auf die individuellen Anforderungen der Kunden angepasst oder sogar komplett neu entworfen. Vom Einpresskontakt bis hin zur Prozesskontrolle bietet ept somit eine auf die jeweiligen Verbindungsanwendung ausgerichtete komplette und effektive Systemlösung an. Abb. 3: Schliff durch die flexible ept-einpresszone Tcom press. Steckverbinder in Einpresstechnik werden heute in einem großen Standardprogramm oder als kundenspezifisches Bauelement angeboten. Sie sind sehr flexibel und können so in fast allen Bereichen eingesetzt werden. Die vielen Vorteile gegenüber der Löttechnik machen die Einpresstechnik für zahlreiche Anwendungen und Branchen interessant. Besonders erwähnenswert sind zum Einen die finanziellen Vorteile bei bestmöglicher Abstimmmung der Komponenten auf die jeweilige kundenspezifische Verbindungsanwendung. Zum Anderen kann die Einpresstechnik verglichen zu herkömmlichen Steckverbindern die Dimension der Applikation (z.b. mit Einpresskontakten, die in die Gehäuseform integriert (umspritzt) sind) erheblich miniaturisieren. Und die Einpresstechnik benötigt kein Lot und muss sich somit keine Gedanken zum bleifreien Löten machen. Sie entspricht damit voll den aktuellen EU-Richtlinien RoHS und WEEE. ept GmbH & Co. KG. Tel. +49 (0) 88 61/ Seite 3 von 6

4 Dass die Einpresstechnik den Anwendern einen echten Vorteil bietet, zeigen die Reaktionen einiger ept Kunden: Die ept Einpresstechnik war das beste Verfahren, das wir jemals in unserem Hause eingeführt haben. Die ept Einpresszone lässt sich mit HAL, chem. Gold und chem. Zinn problemlos verarbeiten. Die Einpresstechnik haben wir ausgewählt, weil sie die einfachste, wirtschaftlichste, zuverlässigste und flexibelste ist. Abb. 4: Einpressmaschine, kundenspezifische Entwicklung. Vom manuellen Bestücken bis hin zur vollautomatischen Einpressmaschine sind alle kundenspezifischen Wünsche möglich. Miniaturisierung mit Einpresstechnik: Für neue Steckverbinder-Applikationen, wie z.b. AdvancedTCA oder MicroTCA werden Einpresszonen mit Materialstärken von 0,2 mm und Leiterplattenlöchern von 0,55 mm Durchmesser verwendet. Der Kontakt muss eine Datenübertragung von bis zu 12,5 GBit/sec gewährleisten. Abb. 5: µtca Steckverbinder Abb. 5a: ATCA Anwendung ept GmbH & Co. KG. Tel. +49 (0) 88 61/ Seite 4 von 6

5 Powerübertragung mit Einpresstechnik: Die Übertragung von hohen Strömen werden zunehmend bei Applikationen für die Leistungselektronik, die Automobiltechnik oder bei Baugruppenträgern gefordert. Um diese Anforderungen zu lösen wurde die Energie bisher über mehrere Pfosten parallel übertragen, dies benötigte entsprechend Platz auf der Leiterplatte. Wie Versuche gezeigt haben ist bei der Stromübertragung nicht die ept Einpresszone Tcom press das begrenzende Element. Der Glasungspunkt einer Leiterplatte limitiert die Temperaturbelastbarkeit einer Einpressverbindung. Beim Einpressen entsteht eine Kaltverschweißung von Pin und LP-Durchkontaktierung, die zu sehr geringen Übergangswiderständen (< 1 mohm) führt. Dadurch trägt die Einpressverbindung nur unwesentlich zur Erwärmung des Systems bei. Mit dem ept-einpresspin lassen sich Applikationen mit Temperaturen von bis zu 150 C realisieren. Abb. 6: Power Steckverbinder und Powerbugs 3D-MID: Die Molded Interconnect Device (MID) Technologie (dreidimensionale Schaltungsträger) verzichtet auf Leiterplatten und integriert die Leiterbahnen auf dreidimensionalen Gehäuseteilen, die meist aus spritzgegossenem Kunststoff bestehen. Die in das Gehäuse eingebrachten Bohrungen werden galvanisch metallisiert und verbinden so die Leiterbahnen mit den Bauelementen. Steckverbinder können in Einpresstechnik verarbeitet werden. Eine wirtschaftliche Lösung hierfür bietet die integrierte Verbindungstechnik von ept. Durch ein großes Angebot von Steckverbindern, der Einpresszone Tcom press, speziellen Einpresswerkzeugen und -maschinen kann ept auch bei dieser Technologie eine interessante Komplettlösung bieten. ept GmbH & Co. KG. Tel. +49 (0) 88 61/ Seite 5 von 6

6 RoHS + Einpresstechnik: Die ept Einpresszonen sind RoHS konform beschichtet. Diese Beschichtung wurde vom verbleite SnPb auf eine matte Reinzinn-Oberfläche umgestellt. Die darunter liegende Nickelsperrschicht dient der Whiskersicherheit. Die ept Einpresszonen eignen sich gleichermaßen für bleifreie Leiterplatten in chem. Sn, NiAu, Cu und den herkömmlichen Technologien wie HAL oder galvanisch Zinn (Aufschmelztechnik). Platz sparendes Stapeln mit der Doppel-Tcom press -Einpresszone ept Kontaktstifte mit je einer Einpresszone am oberen und am unteren Ende (Doppel-Tcom press ) eröffnen dem Konstrukteur eine Palette neuer Lösungsmöglichkeiten. Mit der Einpresstechnik und der Doppel-Tcom press Lösung können übereinander gestapelte Leiterplatten gleichzeitig mechanisch- und elektrisch verbunden werden. Dadurch lässt sich Platz sparen und die Montagekosten können reduziert werden. Abb. 6: Die ursprüngliche Anwendung ohne Doppel-Tcom press -Lösung benötigte viel Platz. Abb. 6a: Von ept überarbeitete Anwendung mit Doppel-Tcom press -Steckverbinder bringt eine enorme Platzersparnis und reduziert dabei sogar Zeit und Kosten in der Fertigung. Befestigung von Sensoren/Aktoren auf Leiterplatten über Einpresskontakte Aktoren (z.b Motoren, Ventile) oder Sensoren, Relais oder Sockel auf Elektronikbaugruppen werden oft noch über konventionelle Löttechnik befestigt. Die Verwendung von Einpresskontakten ermöglichen eine lötfreie elektrische Verbindung mit der Leiterplatte und befestigen zugleich die Sensoren bzw. Aktoren mechanisch auf der Baugruppe. ept GmbH & Co. KG. Tel. +49 (0) 88 61/ Seite 6 von 6

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