Anschlussfahnen und Steckverbinder für Silikontastaturen: Die Baugruppenschnittstelle vor dem Werkzeugbau festlegen

Eine geformte Silikonschaltmatte umfasst nicht automatisch eine elektrische Anschlussfahne oder einen Steckverbinder. Das Silikonteil bildet die Tastenoberfläche, die elastische Rückstellung, Dicht- oder Führungselemente und – je nach Ausführung – das Kontakt- oder Betätigungselement. Die elektrische Anschlussfahne gehört zur darunterliegenden Schaltung: einer starren Leiterplatte (PCB), einer flexiblen Leiterplatte (FPC), einer gedruckten PET-Schaltung, einer Schaltungslage einer Folientastatur oder einem Kabelbaum.

Diese Unterscheidung ist wichtig, denn „Silikontastatur mit Steckverbinder“ kann sehr unterschiedliche Lieferumfänge bezeichnen. Die JASPER-Seite zu Silikontastatur-Baugruppen nennt PCB, FPC, PET-Schaltungen, Steckverbinder, Abstandshalter, Klebstoffe und Prüfungen als mögliche Baugruppenbestandteile. Für Angebot und Freigabe sollten fünf Punkte ausdrücklich festgelegt werden: was enthalten ist, wie die Anschlussfahne verläuft, welche Pinbelegung gilt, wie die Verbindung gehalten und gewartet wird und wie die Schnittstelle geprüft werden soll.

Den Lieferumfang der Baugruppe genau festlegen

Grenzen Sie ab, welche Teile unter einer gemeinsamen Bestellung geliefert werden. Verwenden Sie „Tastatur“ nicht als Kurzbezeichnung für einen nicht spezifizierten Schichtaufbau.

Eine einzeln gelieferte Silikonschaltmatte kann Kohlenstoff-Kontaktpillen oder angeformte Betätigungselemente besitzen und dennoch auf eine separate Leiterplatte des Kunden angewiesen sein. In diesem Fall hat das Silikonteil möglicherweise weder Anschlussfahne noch Steckverbinder. Ein Tastaturmodul hingegen kann das Silikonteil, den Schaltungsträger, LEDs, einen Steckverbinder, Abstandshalter, Klebstoff und eine Funktionsprüfung umfassen.

Dies ist eine Checkliste für die Freigabe, keine Zusage, dass jeder Aufbau für jedes Projekt verfügbar ist. Für jede gewählte Schnittstelle sind eine Zeichnung, eine Entscheidung über die Zuständigkeit in der Stückliste (BOM) und ein Abnahmeverfahren erforderlich.

Die allgemeine Einordnung von ZIF, LIF, Crimpanschlüssen, Lötfahnen, IDC und verwandten Optionen finden Sie im bestehenden JASPER-Leitfaden zu Steckverbindern für Folientastaturen. Bei Silikontastaturen lautet die spezifische Frage, welche Schaltung die Anschlussfahne bildet und wo die gelieferte Baugruppe endet.

Position der Anschlussfahne und Verlegeraum spezifizieren

Die Auslegung der Anschlussfahne ist sowohl eine elektrische als auch eine mechanische Aufgabe. Selbst bei korrekter Pinbelegung kann die Montage scheitern, wenn die Fahne von einer Gehäuserippe eingeklemmt, am Steckverbinder seitlich gezogen oder durch einen Raum geführt wird, der für eine Dichtung, einen Schraubdom, eine Batterie oder ein Display benötigt wird.

Die freigegebene Zeichnung sollte die Anschlussfahne ausgehend von einem festgelegten geometrischen Bezug definieren und Folgendes angeben:

• Austrittskante und Austrittsposition;
• Bauraumkontur, Länge, Breite, Aufbau und Dicke der Anschlussfahne;
• Geometrie der Versteifung und der freiliegenden Kontakte;
• Kontaktseite und Einsteckrichtung;
• vorgesehene Biege- oder Faltzone;
• Freihaltebereich um Kontaktende und Versteifung;
• Zugang zum Betätigungselement oder zur Verriegelung des Steckverbinders; und
• Verlegeraum für Einbau und Service.

Wenden Sie keine allgemeingültige Biegeradiusregel an. Die Biegbarkeit hängt vom Schaltungsaufbau, der Lagenzahl, den Materialien, dem Kupferlayout und davon ab, ob die Biegung statisch oder wiederholt erfolgt. Der Flexleiterplatten-Designleitfaden von dem genannten Anbieter unterscheidet beispielsweise die Biegeempfehlungen nach Aufbau und behandelt dynamische Biegung gesondert. Die Projektzeichnung sollte die vom tatsächlich beauftragten Schaltungshersteller qualifizierte Regel verwenden.

Prüfen Sie auch den tatsächlichen Einbauweg: wie das Modul gehalten wird, ob sich der Steckverbinder nach dem Einsetzen noch betätigen lässt, ob die Anschlussfahne verdreht werden muss, um die Kontaktseite zu erreichen, und wie ein Servicetechniker sie entfernen würde. Der JASPER-Artikel zur Auslegung des Anschlussfahnenaustritts behandelt die allgemeine Austrittsrichtung. Bei einer Silikonbaugruppe muss zusätzlich die dreidimensionale Beziehung zwischen Silikonteil, Schaltungsträger, Gehäusekompression, Steckverbinder und Serviceweg berücksichtigt werden.

Pinbelegung und Gegensteckverbinder abstimmen

„8-poliger ZIF-Steckverbinder“ ist keine vollständige Spezifikation.

Wenn der Steckverbinder bekannt ist, dokumentieren Sie die genaue Herstellerfamilie oder Teilenummer sowie die Eigenschaften, die die Anschlussfahne beeinflussen: Polzahl, Kontaktraster, zulässige Dicke der flexiblen Schaltung, obere oder untere Kontaktlage, Einsteckrichtung, Geometrie der freiliegenden Kontakte, erforderliche Versteifung, gegebenenfalls Kontaktbeschichtung sowie die für das Produkt erforderlichen elektrischen und umgebungsbezogenen Bemessungswerte.

Prüfen Sie Zeichnung und Spezifikation des genauen Steckverbinders auf zulässige Flexdicke, Kontaktausrichtung, Raster, Polzahl, FPC/FFC-Aufbau und spezifizierte Steckzyklenfestigkeit. Diese Angaben unterscheiden sich nach Serie und Teilenummer. Übertragen Sie Werte nicht allein deshalb auf einen anderen Steckverbinder, weil beide als ZIF bezeichnet werden.

Die Freigabe der Pinbelegung als kontrollierte Schnittstelle führen

Der OEM oder der elektrische Systemverantwortliche sollte die funktionale Signalzuordnung freigeben, da die Hoststeuerung bestimmt, welche Bedeutung jeder Leiter hat. Der Tastaturlieferant kann diese freigegebene Zuordnung in der PCB, FPC, PET-Schaltung oder im Kabelbaum umsetzen und prüfen.

Verwenden Sie im Schaltplan, in der Anschlussfahnenzeichnung, in der Steckverbinderzeichnung, in der Prüfvorrichtung und im Produktionsprüfprotokoll dieselben Pinbezeichnungen.

Nur ein Veranschaulichungsbeispiel – keine JASPER-Produktionspinbelegung:

Eine tatsächliche Freigabe sollte außerdem das Referenzkennzeichen des Steckverbinders, die Teilenummer des Gegensteckverbinders, die Orientierung von Pin 1, die Kontaktseite, den Revisionsstand der Schaltung und die Zuordnung zu den Prüfnetzen angeben. Wenn LED-Versorgung, Masse, Abschirmung, Daten oder andere Funktionen dieselbe Schnittstelle nutzen, sind diese ausdrücklich zu kennzeichnen.

Die Ausführung als Folientastatur mit PCB und FPC ist relevant, wenn die Schnittstelle einen Schaltungsträger mit geätztem Kupfer, eine höhere Leiterbahndichte oder einen integrierten Schaltungsaufbau erfordert. Der endgültige Steckverbinder richtet sich dennoch nach den tatsächlichen Anforderungen der Anschlussfahne und der Hostleiterplatte.

Halterung, Zugentlastung und Servicezugang prüfen

Ein Steckverbinder stellt den elektrischen Kontakt her; er bietet nicht automatisch eine Zugentlastung für die gesamte Tastaturbaugruppe.

Prüfen Sie die Lasten, die bei Montage, Versand, Gehäuseverschluss, Vibration und Service auf die Schnittstelle einwirken können. Vermeiden Sie die Übertragung dieser Lasten auf freiliegende Leiterbahnen, den Übergang zwischen Flexschaltung und Versteifung, Lötstellen oder ein Betätigungselement des Steckverbinders. Je nach Architektur kann die Konstruktion eine Serviceschlaufe, Kabelführung, Klemme, ein Halteelement am Träger, eine Klebefixierung oder eine Kabelbaumverriegelung vorsehen.

Klären Sie vor der Freigabe vier Fragen:

1. Lässt sich die Anschlussfahne einstecken, ohne die Tastatur aus ihrer Position zu ziehen?
2. Lässt sich das Betätigungselement oder die Verriegelung mit den vorgesehenen Werkzeugen bedienen?
3. Bleibt die Anschlussfahne nach dem Schließen des Gehäuses frei von Zugspannung?
4. Wenn Service vorgesehen ist: Lässt sich die Verbindung lösen, ohne die Anschlussfahne oder das Silikonteil zu beschädigen?

Für einen kundenseitig verantworteten Gegensteckverbinder sollte der Kunde die freigegebene Herstellerteilenummer oder Steckverbinderzeichnung bereitstellen. Ein vom Lieferanten montierter Steckverbinder oder Kabelbaum ist in der Baugruppenzeichnung und Stückliste innerhalb der Liefergrenze des Lieferanten einzuordnen. Legen Sie die Zuständigkeit für Clips, Klemmen oder Zugentlastungselemente auf dieselbe Weise fest.

Verbindungsprüfungen in die Abnahme aufnehmen

Prüfen Sie die Schnittstelle, die tatsächlich beschafft wird.

Eine einzeln gelieferte Schaltmatte kann auf Geometrie, Kontaktposition, Kraftverhalten und elastomerspezifische Anforderungen geprüft werden. Sie kann jedoch nicht die Funktion eines Kundensteckverbinders nachweisen, der im gelieferten Teil nicht vorhanden ist. Bei einer Baugruppe aus Tastatur und Schaltung sollten Schaltungsprüfungen hinzukommen; bei einem anschlussfertig konfektionierten Modul zusätzlich durchgängige Prüfungen über den Steckverbinder oder Kabelbaum.

Sinnvolle Abnahmekategorien sind:

• Pinzuordnung und Durchgang vom Steckverbinderpin zum vorgesehenen Netz;
• Kurzschluss- und Unterbrechungsprüfungen anhand der freigegebenen Schaltungskriterien;
• Tastenfunktion in einer Prüfvorrichtung für den vorgesehenen Serienaufbau;
• Kontaktwiderstand oder Schaltschwelle, wenn die Kontaktarchitektur dies erfordert;
• Orientierung und korrekter Sitz des Steckverbinders, einschließlich Pin 1 und Zustand von Verriegelung oder Betätigungselement;
• Funktion von LEDs oder Zusatzschaltungen, sofern enthalten;
• Prüfung von Verlegung und Halterung gegenüber dem freigegebenen Einbauzustand; und
• Funktion nach den vereinbarten Umwelt- oder Lebensdauerbelastungen, etwa Vibration, Temperatur, Feuchte, Reinigung oder Lebensdauerbeanspruchung, wenn das Produkt dies erfordert.

JASPERs Hinweise zu Kohlenstoff-Kontaktpillen betonen bereits, dass das geschlossene Schaltersystem unter den spezifizierten Schaltungs- und Abstützbedingungen gemessen werden sollte, statt ein loses leitfähiges Element als Nachweis für die Systemleistung zu behandeln. Dieselbe Abgrenzungsregel gilt hier: Behaupten Sie nicht, eine Schnittstelle sei verifiziert worden, wenn sie in der Prüfvorrichtung nicht vorhanden war.

Die Liefergrenze in Zeichnung und RFQ festhalten

Kennzeichnen Sie jedes Element als vom Lieferanten geliefert, vom Kunden geliefert oder noch festzulegen (TBD): Schaltmatte, leitfähiger Kontakt, PCB-/FPC-/PET-Schaltung, Steckverbinder, Gegensteckverbinder, Kabelbaum, LEDs, Abstandshalter, Klebstoff, Träger und abschließende Prüfvorrichtung.

Stellen Sie für die Angebotsanfrage die Tastaturzeichnung, eine Schnittdarstellung von Gehäuse und Verlegeweg, Schaltung oder Muster, Steckverbinderteilenummer oder Anforderungen, Pinbelegung und Pin-1-Orientierung, Geometrie der Anschlussfahne, Serviceablauf, Umweltanforderungen, Abnahmeprüfungen, Mengen und offene Punkte bereit. Unbekannte Punkte dürfen als noch festzulegen (TBD) verbleiben, sofern sie sichtbar sind und vor Werkzeugbau oder Freigabe Verantwortlichen zugeordnet werden.

Häufig gestellte Fragen

Eine hybride Tastaturbaugruppe besprechen

Wenn Ihr Projekt eine geformte Silikonschaltmatte mit einer PCB, FPC, gedruckten Schaltung, LEDs, einem Steckverbinder oder Kabelbaum kombiniert, übermitteln Sie die verfügbaren Zeichnungen über das JASPER-Formular, um eine technische Prüfung Ihrer Tastatur anzufragen.

Fügen Sie Tastenlayout, Schaltung oder Pinbelegung, Angaben zum Hoststeckverbinder, Gehäuseschnitt, Mengen, Geräteanwendung, Umweltanforderungen, Abnahmeprüfungen und offene Punkte bei. Noch offene Entscheidungen können zur Prüfung vor Werkzeugbau und Produktionsfreigabe als noch festzulegen (TBD) gekennzeichnet werden.