Die Anforderungen an die Verbindungstechnik sind hoch, vor allem in der Leistungselektronik: Neben einer schnellen und einfachen Verbindung kommt es auf die Robustheit und auf die Übertragung hoher Ströme an. Das war auch die Ausgangsbasis für die Entwicklung des Han-Fast-Lock-Leiterplattensteckverbinder. „Unsere Ausgangsfrage war: Wie kann man schnell und komfortabel von einer Geräteanschlussstelle außerhalb eines Gerätes über einen Steckverbinder zu einer Leiterplatte kommen?“, erklärt Thomas Wolting, Produktmanager bei der Harting Technologiegruppe. „Hinzu kam die Anforderung, das Ganze ohne weitere Baugruppen auf der Leiterplatte zu realisieren.“
Mit Blick auf den Markt wird deutlich, dass derartige Lösungen im Moment nicht angeboten werden. „Die derzeitigen Alternativen bedeuten immer, dass eine Komponente auf die Leiterplatte gelötet oder gepresst wird - und das wollten wir nicht“, so Thomas Wolting. „Das ist für uns zu aufwändig, zu fehlerbehaftet und zu unflexibel.“ Der Han-Fast Lock bietet große Vorteile bei der Leiterplatten-Bestückung. „Hochkomplexe Schaltungen können mit SMD-Bauteilen automatisch bestückt werden“, beschreibt Thomas Wolting die Vorgehensweise. „Alles kann komplett fertiggemacht werden und danach wird der Anschluss genutzt und auf diese Leiterplatte gesetzt - ohne jegliche Verlötung, ganz einfach und schnell.“
Flexibel positionierbar
Dass auf der Leiterplatte keine weiteren Bauteile benötigt werden, bringt zahlreiche Vorteile mit sich. So lassen sich Applikationen deutlich flexibler auslegen, Montage und Service werden weniger aufwändig. Hinzu kommt als weiterer Vorteil, dass die Anschlusspunkte für den Steckverbinder variabel sind. „Sie müssen nicht in einem bestimmten Raster aufgebaut, sondern können aus wärmetechnischen Gründen auch an unterschiedlichen Positionen gesetzt werden“, erläutert Thomas Wolting. Zwar muss natürlich die Dimensionierung der Bohrung eingehalten werden, aber eben keine feste Position auf der Leiterplatte mehr. „Die Leiterplatte wird durchkontaktiert und mit dickeren Leiterbahnen versehen, damit auch höhere Ströme übertragen werden können“, beschreibt Thomas Wolting die Vorgehensweise. „Dann nimmt man nur noch den Han-Fast Lock, setzt ihn auf die dafür vorgesehene Position, drückt einen kleinen Stift runter und das war es.“ Die Verriegelung auf der Leiterplatte ist Bestandteil des Han-Fast Lock und ist vergleichbar mit einem handelsüblichen Druckknopf.
Gerade das Wärmemanagement spielt in der Leistungselektronik mit hohen Strömen eine wichtige Rolle. Der Han-Fast Lock kann Ströme bis 60 A auf die Leiterplatte bringen. „Damit lassen sich größere Motoren oder Unterbaugruppen steuern“, nennt Thomas Wolting die wichtigsten Einsatzgebiete. Und dank der einfachen Kontaktierung des Han-Fast Lock kann sich der Entwickler auf das Wesentliche konzentrieren: Die technischen Anforderungen der Leiterplatte und das Wärmemanagement.
Voll SMD-tauglich
Die Bestückung erfolgt dabei vollständig im SMD-Verfahren - die kostengünstigste Variante zur Fertigung von Leiterplatten. Denn durch die kleinere Bauteileabmessung lassen sich die Leiterplatten deutlich verkleinern, enger aneinander packen und dünner ausführen. Durch die automatische Positionierung der Bauteile auf der Leiterplatte wird die Bestückungsqualität gesteigert und gleichzeitig die Fehlerrate verringert. In diesem Verfahren lassen sich sowohl passive Komponenten wie Widerstände, Kondensatoren oder Quarze, aber auch aktive Bauteile wie Transistor- oder IC-Gehäuse oder Mikrocontroller verarbeiten. Für das Aufbringen von Leistungsanschlüssen musste allerdings der Fertigungsprozess bisher unterbrochen werden, da sich herkömmliche Kontaktelemente nicht im SMD-Prozess aufbringen lassen. Durch das manuelle Fixieren der Anschlusskomponenten, das Verlöten und zusätzliches Prüfen verteuert sich die Herstellung einer Leiterplatte. Durch den Einsatz des Han-Fast Lock entfallen diese zusätzlichen Schritte, der Fertigungsprozess muss nicht mehr unterbrochen werden. „Durch den Einsatz des Han-Fast Lock lassen sich die Produktionskosten senken“, nennt Thomas Wolting den großen Vorteil. „Dadurch ergeben sich sowohl ein immenser technischer als auch ein Standortvorteil.“
Einfache Verarbeitung
Auch die Verarbeitung der Han-Fast-Lock-Anschlusselemente ist sehr anwenderfreundlich. Bei geringen Stückzahlen wie Anlagenreperaturen oder Kleinserien kann eine Handcrimpzange genutzt werden. Für Großserien ist eine Verarbeitung mit Vollautomaten möglich. Das Han-Fast-Lock-Anschlusselement wird auf einer Spule geliefert und ist so schnell und automatisch mit der Litze zu versehen. Eingesetzt werden können Litzen bis 10 mm2.
Für anspruchsvolle Anwendungen
Die Einsatzgebiete für den Han-Fast Lock sind umfangreich. Gerade Märkte wie Erneuerbare Energien, Robotik, Transportation oder Automation, deren Anforderungen durch raue Umgebungen und hohe Schutzklassen geprägt sind, benötigen hocheffiziente Lösungen. „Interessant ist der Han-Fast Lock im Bereich der erneuerbaren Energien“, beschreibt Thomas Wolting die Einsatzmöglichkeiten. „Und zwar sowohl in der Photovoltaik für die Wechselrichter als auch für die Steuereinheiten in Windenergieanlagen. Darüber hinaus ist er einsetzbar für die Motorsteuereinheiten in der gesamten Automatisierungstechnik. Dort braucht man Verbindungen, die einfach, flexibel und vorkonfektionierbar sind und so wenig Arbeit wie möglich machen beim Aufbau der Anlage.“
Neben der einfachen Verarbeitung spielt in allen Anwendungsgebieten aber auch die Robustheit gegen Umwelteinflüsse oder Erschütterungen eine wichtige Rolle. So sind Steckverbinder im industriellen Einsatz beispielsweise Verschmutzungen durch Gase und Öle ausgesetzt. Die Anwendungen im Marktsegment Erneuerbare Energien sind permanent der Witterung ausgesetzt, Sonne, Wind, Regen oder Schnee belasten den Steckverbinder. Bei Offshore-Windanlage kommt noch das Salzwasser hinzu. Auch bei Anwendungen im Bahnbereich ist die Witterung ein wichtiger Faktor. Und eine weitere Anforderung haben alle Anwendungen gemeinsam: Der Steckverbinder muss sicher kontaktieren und anwendungsspezifischen Vibrationen standhalten. Ein hoher Schutzgrad wird durch die Gehäusebaureihe Han HPR mit Schutzgrad IP68 gewährleistet. Für alle Anwendungen bietet Harting ein geeignetes Steckverbindergehäuse mit dem passenden Kontakteinsatz.
Ungeahnte Möglichkeiten
Auf der Hannover Messe erwies sich der Han-Fast Lock als voller Erfolg - und das nicht nur in den Anwendungen, auf die man bei Harting gesetzt hat. „Es gibt ein sehr großes Interesse aus der Medizintechnik“ erläutert Thomas Wolting. „Und auch in der Automobilindustrie überlegt man, den Han-Fast Lock einzusetzen.“ Dabei sieht er auch keine Grenzen für die Anwendungsmöglichkeiten: „Bei allen Komponenten, bei denen mit Leiterplatten etwas gesteuert wird, ist der Einsatz von Han-Fast Lock möglich.“ Und über zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten für den Steckverbinder freut sich Thomas Wolting natürlich auch. „Wir haben unsere Schwerpunktbereiche und versuchen da natürlich auch, unsere Produkte zu platzieren“, erklärt er. „Und zusätzlich gibt es beispielsweise durch Veranstaltungen wie die Hannover Messe unterschiedliche Anregungen und Anwendungsfälle, die direkt von den Kunden kommen. Das ist natürlich schön bei solch einem Produkt, dass man mit einer kleineren Auswahl an Anwendungen starttet und durch eine Art Schneeballeffekt von außen immer neue Anwendungen hinzu kommen.“Auf Flexibilität und eine einfache Handhabung kommt es an, gerade auch in der Leistungselektronik. Dass dabei die Performance und die Zuverlässigkeit eines Steckverbinders gewährleistet sein müssen, ist selbstverständlich. Denn nur so können die Gesamtkosten der Leiterplattenherstellung und die Gerätekosten minimiert werden. Mit dem Han-Fast Lock hat Harting dazu die perfekte Lösung gefunden, mit der sich Steckverbinder einfach, schnell und günstig mit der Leiterplatte verbinden.
