Als Einpresstechnik bezeichnet man eine lötfreie elektrisch-mechanische Verbindungstechnik zwischen Bauteil und Leiterplatte. Hierfür wird ein Einpressstift (Pin) in die Durchkontaktierung der Leiterplatte gepresst. An den Berührungsstellen zwischen Pin und Lochwandung entstehen, durch Kaltverschweißung der Kontaktwerkstoffe, gasdichte Zonen.
Als Alternative zur THT- oder SMT-Lötmontage hilft die Einpresstechnik thermische Belastung zu vermeiden und gewährt eine hohe Zuverlässigkeit der Verbindung, sowie (Pin in massiver Ausführung) eine hohe Stromtragfähigkeit.
Einpresstechnik erfordert eine geringere Toleranz des Lochdurchmessers und ist somit Sonderfertigung.
Sie sollten für Einpresstechnik eine extra Lage definieren und diese beim Gerber-Export als extra Bohrprogramm ausgeben. ODB++ Daten enthalten die Information automatisch! Wenn Sie unseren Datenimport-Service nutzen möchten (z.B. für EAGLE, KiCad,...) teilen Sie uns bitte die entsprechende Lage mit.
Vorteile Einpresstechnik:
- Hohe Zuverlässigkeit der Verbindung mit extrem niedrigen FIT-Wert (Failure in Time)
- Keine Temperaturbelastung der Anschlusskomponenten dank lötfreier Montage
- Hohe Haltekräfte: Stifte kontaktieren gasdicht in den metallisierten Bohrlöchern
- Effizienter Bestückungsprozess: Einpressvorgang mittels Kniehebel- oder pneumatischer Presse
Für Einpresstechnik senden Sie uns bitte das Datenblatt des Herstellers zusammen mit Ihren Leiterplattendaten und aktivieren die Option „Einpresstechnik“ in unserem Leiterplatten-Kalkulator. Einpresstechnik sollte in einer extra Lage definiert sein. Für vergoldete Pins empfiehlt sich eine verzinnte End-Oberfläche (z.B. chem. Zinn, HAL bleifrei).
Oberflächen für Einpresstechnik
Einpresstechnik ist grundsätzlich mit allen Endoberflächen fertigbar. Aufgrund der geringen Toleranz wählen unsere Kunden typischerweise eine chemische Oberfläche, z.B. chem. Gold (empfohlen) oder chem. Zinn. HAL bleifrei (Heißluftverzinnung) ist eine weitere Alternative. Möglicherweise wird die Oberfläche bereits direkt vom Hersteller des Steckers spezifiziert.
Es wird nicht empfohlen vergoldete Pins mit der Oberfläche chemisch Gold zu kombinieren, da es zu erhöhten Einpresskräften kommen kann. Entweder Pin oder Leiterplattenoberfläche sollte verzinnt sein. Nur dann sind ausreichende Gleiteigenschaften beim Einpressvorgang vorhanden.
Einpresstechnik Parameter
| Toleranz | auf Anfrage | min. Abstand zu SMD | |
|---|---|---|---|
| Enddurchmesser Ø ≤ 6.0mm (gebohrt) | ±0.05mm | +0.1mm/-0mm | 2mm |
| Enddurchmesser Ø > 6.0mm (gefräst) | ±0.075mm | ±0.05mm | 2mm |
Ab ca. 6.0mm Enddurchmesser, abhängig von der Oberfläche, werden die Löcher gefräst, nicht gebohrt.
Bitte geben Sie in Ihren Daten den Enddurchmesser an uns senden Sie uns das Datenblatt des Herstellers mit Ihrer Bestellung.
Bitte achten Sie auf einen Mindestabstand von 2mm zu benachbarten SMD-Bauelementen, um beim Bestücken kritische mechanischer Belastungen auszuschließen.
Einpresstechnik FAQ
Es gibt vor allem zwei Hauptartenvon Einpressstiften für die Einpresstechnik:
Flexzonen-Pins (mit einem nachgiebigen, elastischen Bereich) verformen sich beim Einpressen und schonen die Lochwandung, ideal für Multilayer und häufige Reparaturen.
Massiv-Pins sind starr und erzielen sehr hohe Haltekräfte, was sie für Strom führende Verbindungen und Anwendungen mit hohen mechanischen Anforderungen prädestiniert. Die Wahl hängt von Anwendung, Strombelastbarkeit und den Herstellervorgaben ab.
Grundsätzlich sind alle gängigen FR4-Materialien geeignet. Wichtig ist eine hohe Maßhaltigkeit und eine gute Glasübergangstemperatur - s. Hoch-Tg-Leiterplatten - da das Material beim Einpressen punktuell belastet wird.
Ein Vorteil der Einpresstechnik ist die gute Reparaturmöglichkeit. Im Gegensatz zu gelöteten Verbindungen lassen sich Einpressstifte oft mit speziellen Werkzeugen wieder auspressen. Besonders bei Verwendung von Flexzonen-Pins ist ein mehrmaliger Zyklus (Ein- und Auspressen) meist möglich, während Massiv-Pins eher für eine dauerhafte, einmalige Montage ausgelegt sind.
Die Einpresskraft ist der entscheidende Qualitätsindikator beim Fügeprozess. Sie ist kein fester Wert, sondern der Kraftverlauf wird über den Einpressweg überwacht (Kraft-Weg-Überwachung). So lässt sich erkennen, ob der Stift richtig sitzt, die Lochwandung beschädigt wird oder Toleranzprobleme vorliegen.
Die Qualitätssicherung erfolgt mehrstufig. Zerstörungsfrei werden oft die Einpresskraft während des Vorgangs überwacht (Kraft-Weg-Überwachung). Zerstörend können Auspressversuche (Push-out-Tests) die Haltekraft quantitativ prüfen. Mikroskopische Schliffbilder geben Aufschluss über die Gasdichtigkeit und die Verformung von Pin und Lochwandung im Inneren.
Für die Einpresstechnik sind vor allem zwei internationale Normen richtungsweisend:
- IEC 60352-5: Dies ist die wichtigste Norm für lötfreie elektrische Verbindungen – Teil 5: Einpressverbindungen. Sie definiert Anforderungen, Prüfverfahren und Anwendungsrichtlinien.
- DIN EN 60652-5: Die deutsche Übernahme der IEC-Norm.
Zusätzlich geben oft Steckverbinder-Hersteller wie ERNI, TE Connectivity oder HARTING eigene, detaillierte Design-Regeln und Toleranzvorgaben für ihre spezifischen Einpresszonen vor, die in der Regel auf diesen Normen basieren oder diese konkretisieren.
Ja, das ist möglich und wird z.B. in der Automobilindustrie praktiziert, um Steckverbinder direkt auf der starren Sektion einer Starrflex-Platine zu befestigen. Besondere Vorsicht ist im Übergangsbereich zwischen starrer und flexibler Zone geboten, da hier mechanische Spannungen auftreten können. Der Einpressvorgang sollte daher nicht zu nah an diesem Bereich stattfinden.
Eine gasdichte Verbindung entsteht durch die Kaltverschweißung der Kontaktwerkstoffe an den mikroskopisch kleinen Berührungspunkten zwischen Pin und Lochwandung. Beim Einpressen werden die Oberflächen unter hohem Druck so stark aneinandergepresst, dass sie sich verformen und die luftgefüllten Hohlräume verschwinden. Dadurch wird die Kontaktzone vollständig von der Umgebungsluft abgeschlossen.
Der große Vorteil: Ohne Sauerstoff und Feuchtigkeit kann keine Korrosion (Oxidation) an der kritischen Kontaktstelle entstehen. Die Verbindung bleibt über Jahrzehnte stabil und behält einen konstant niedrigen Übergangswiderstand – das ist die Grundlage für die hohe Zuverlässigkeit (niedrige FIT-Werte).
Die Einpresstechnik wird überall dort bevorzugt, es auf höchste Zuverlässigkeit ankommt und thermische Belastungen vermieden werden müssen. Typische Einsatzgebiete sind:
- Automobil- & Nutzfahrzeugelektronik: Besonders in anspruchsvollen Umgebungen wie Motorsteuergeräten, Airbag-Systemen oder der Hochvolt-Batterietechnik von Elektroautos ist die lötfreie und vibrationsresistente Verbindung unverzichtbar.
- Industrie- & Medizintechnik: Hier schätzt man die gasdichten Kontakte, die langfristig stabil gegen Umwelteinflüsse sind, sowie die Reparierbarkeit hochwertiger Baugruppen.
- Luft- und Raumfahrt sowie Bahntechnik: In diesen Bereichen sind extreme mechanische Belastungen und große Temperaturschwankungen alltäglich. Die hohen Haltekräfte und die Widerstandsfähigkeit der Einpresstechnik sind hier entscheidende Vorteile.
- Stromversorgung und erneuerbare Energien: Bei Hochstromanwendungen, wie sie in der Telekommunikation, in Umrichtern für Windkraftanlagen oder in der Leistungselektronik vorkommen, werden oft massive Einpressstifte für einen sicheren und niederohmigen Anschluss verwendet.