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Topthema INTERNATIONAL Steve Richardson & Paul Atkinson Überzeugende Argumente: Backplane-Bestückung als Fortsetzung des Technologieansatzes Normalerweise zahlt sich der Übergang von gelöteten Backplane-Baugruppen zur Pressfit-Technologie aus, wenn bestimmte Voraussetzungen bei der Konstruktion der Baugruppe gegeben sind. Doppelseitige Bestückung – Pressfit-Steckverbinder an beiden Seiten Diese Bedingungen lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen: 1. Auf der Rückwandplatine ist ein „Feed-through“-Interface erforderlich. Dabei kommen Steckverbinder mit langen Kontakten zum Einsatz, über die entweder eine Erweiterungskarte oder E/A-Kabel an der Rückseite angeschlossen werden. In diesem Fall bietet die Pressfit-Technik saubere, vergoldete Pins, die für eine zuverlässige Verbindung sorgen – eine Voraussetzung, die bei anderen Montagemethoden nicht immer garantiert werden kann. 2. Die Rückwandplatine ist auf beiden Seiten mit vielen Steckverbindern bestückt, was eine zeitraubende und potentiell unzuverlässige Handlötung auf einer Seite erforderlich macht. INTEGRIERTE LÖSUNGEN VON HARTING In einer Großserienanwendung in Großbritannien ist unter Einbeziehung von harting Integrated Solutions (HIS) eine Familie aus vier Rückwandplatinen unter Einsatz des Schwall-Lötverfahrens als Montageprozess entwickelt worden. harting wurde aus einer Vielzahl von Herstellern als Lieferant der Hauptverbindung mit Cable-to-Board-Steckverbindern – allesamt Lötstiftkontakte – ausgewählt. Interessanterweise lagen bei dieser Anwendung keine der oben genannten Voraussetzungen vor. Alle Steckverbinder waren auf derselben Seite der Leiterplatte montiert und bei allen handelte es sich um kurze „PC Tail“-Kontakte, so dass auf den ersten Blick der „Flow solder“-Ansatz für die Montage als beste Lösung erschien. Im Rahmen weiterer Untersuchungen rückte jedoch aufgrund mehrerer Faktoren die Möglichkeit einer Umstellung auf die Pressfit-Technik stärker in den Mittelpunkt – und nach Gesprächen mit dem Konstruktionsverantwortlichen erhielt HIS den Auftrag, diese Option eingehender zu untersuchen. Das HIS- Team berücksichtigte alle Aspekte der vier Montageansätze mit dem Ziel, die kosteneffektivsten Lösungen für die vorhandenen Designparameter anzubieten. Die Umrüstung der Tochterkarten-Verbindungen lag auf der Hand, da Pressfit-Versionen zum existierenden Steckverbinder-Angebot Rückwandplatine mit „Feed-through“-Kontakten und Kontaktschutz In die Rückseite der Leiterplatte gepresste M3-Mutter 50 HARTING tec.News 12-I-2004
unter Verwendung von Mustermontagen und Zugprüfdaten beweisen, dass mit 64 oder 96 beibehaltenen Pressfit-Stiften in der Leiterplatte die Notwendigkeit einer zusätzlichen Befestigung tatsächlich entfällt. Klinkenbuchsen – durch Steckverbinder und Leiterplatte hindurch an M3-Mutter befestigt von harting gehörten. Doch die Suche nach optimalen Pressfit- Lösungen für die Kabelsteckverbinder stellte eine wesentlich größere Herausforderung dar. Nach intensiver Evaluation im Markt angebotener Produkte wurden qualitativ hochwertige Pressfit-Optionen ausgewählt, dem Konstruktionsverantwortlichen vorgelegt und von diesem genehmigt. Die größte Aufmerksamkeit widmeten die Konstrukteure dabei einer zuverlässigen Sicherung der Klinkenbuchsen sowie den Kabelsicherungsklemmen und der Bail Lock-Technik bei den Kabelsteckverbindern. Denn beim Montieren einer Rückwandplatine im Baugruppenträger führt jedes Lösen und Drehen bei der Sicherung der Steckkabelhälfte „in der Praxis“ zu großen Problemen. Mit einer in die Rückseite der Leiterplatte eingesenkten Pressfit-Mutter M3 fand HIS die Lösung, die zudem den zusätzlichen Vorteil aufwies, dass auf ein zeitaufwändiges Hantieren mit Muttern und Unterlegscheiben verzichtet werden konnte, so dass die Hardware-Teile nur noch durch den Steckverbinder und die Leiterplatte an der M3- Mutter befestigt werden mussten. Die ursprüngliche Lötkonstruktion erforderte zudem Fixierungen für die DIN 41612-Steckverbinder – und zwar 16 bis 24 DIN-Steckverbinder je Leiterplatte. Die Bestückungszeit ließe sich enorm verkürzen, wenn auf diese Fixierungen vollständig verzichtet werden könnte. HARTING 2001/s-Presse im Einsatz HIS konnte dem Kunden DER PROZESS DER LEITERPLATTENBESTÜCKUNG Bei der Bereitstellung kosteneffektiver Lösungen für den Kunden durch Pressfit-Anwendungen konnte das HIS-Team zudem seine Erfahrungen mit „Design for Manufacture“-Prinzipien, die sich bereits bei anderen Produkten im britischen harting-Werk bewährt hatten, auch für andere Aspekte der Leiterplattenbestückung einbringen und sinnvoll nutzen. Die Fertigungsingenieure von HIS konnten schließlich Vorschläge unterbreiten, die eine Reduzierung der Herstellungszeit für die einzelnen Leiterplatten von elf Minuten auf nur noch fünf Minuten je Baugruppe, einschließlich Elektroprüfung, zur Folge hatten. Bei diesen Vorschlägen wurde auch der Einsatz von harting CPM-Maschinen mit einem Presszyklus von drei Minuten je Leiterplatte berücksichtigt. Schließlich legte HIS sein komplettes Angebot mit allen technischen und kostenrelevanten Vorteilen vor. Und in Anbetracht solch überzeugender Argumente war es nicht weiter erstaunlich, dass das Unternehmen über einen weltweiten CEM – in direkter Konkurrenz zu dessen eigener Backplane-Fertigung – den Zuschlag für das Geschäft erhielt. Doch oftmals erreicht man mit den zweckmäßigsten Herstellungsverfahren nicht unbedingt das erforderliche Qualitätsniveau. Deshalb wandte das funktionsübergreifende Team von Beginn an FMEA-Techniken (Failure Mode and Effect Analysis Techniques) bei der Herstellung an, die auf Poke-Yoke (hundertprozentig sicheren) Montagemethoden basieren, um die Produktkonformität „von Anfang an“ sicherzustellen. Drop-on-Steckverbinder-Kontrolle 51
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