Beim Blick ins Innere eines elektronischen Geräts – ob Hauptplatine eines Computers, LED-Controller oder Industriesensor – fällt eines immer auf: Steckverbinder.
Sie verbinden Leiterplatten, übertragen Leistung und Signale und machen Geräte modular sowie leicht montierbar.
Dieser Leitfaden erklärt, was PCB-Steckverbinder sind, welche Haupttypen es gibt (Board-to-Board, Wire-to-Board, I/O), wofür Leiterkanten-Stecker (Card-Edge) eingesetzt werden und wie Sie den passenden Steckverbinder für Ihr Design auswählen.
Was ist ein PCB-Steckverbinder?
Ein PCB-Steckverbinder ist eine elektromechanische Schnittstelle, die auf einer Leiterplatte montiert wird und zwei Stromkreise verbindet, ohne sie dauerhaft zu verlöten.
Er überträgt Energie, Daten oder beides zwischen Leiterplatten, Kabeln oder externen Geräten.
Anstatt Drähte fest auf die Platine zu löten, schaffen Steckverbinder eine Plug-and-Play-Schnittstelle – Baugruppen lassen sich schnell stecken, lösen oder ersetzen.
Das spart Montagezeit, vereinfacht Tests und ermöglicht spätere Upgrades oder Reparaturen.
Drei grundlegende Verbindungsarten
1) Board-to-Board (BTB)
Diese Steckverbinder verbinden zwei Leiterplatten direkt innerhalb eines Geräts.
Sie finden sich in Smartphones, Routern, Kfz-Steuergeräten und Industrie-Controllern.
Gängige Ausführungen:
- Parallel (Mezzanine/Stacking): Zwei Platinen liegen sich gegenüber und sind vertikal gestapelt.
- Rechtwinklig (orthogonal): Eine Platine steht im 90°-Winkel zur anderen (L-Form).
- Koplanar / End-to-End: Platinen liegen in einer Ebene, häufig in langen Backplanes.
Für Hochgeschwindigkeitsdesigns sind Stapelhöhe, Ausrichtgenauigkeit und Signalintegrität entscheidend.
2) Wire-to-Board (WTB)
WTB-Steckverbinder verbinden Kabel mit der Leiterplatte.
Sie kommen überall vor – in Lüftern, Sensoren, Motoren, Batteriepaketen oder Bedienfeldern.
Ein typischer WTB-Satz besteht aus gecrimptem oder gelötetem Kontakt am Kabel, einem Gehäuse und einem Stiftleisten-Header auf der Platine.
Sie erlauben Bewegungen der Leitung und schnelle Feldverdrahtung.
Achten Sie bei der Auswahl auf Stromtragfähigkeit, Verriegelung und Einbaurichtung (gerade oder gewinkelt).
3) I/O-Steckverbinder (Input/Output)
Diese verbinden die Leiterplatte mit externen Geräten oder Netzen.
Typische Beispiele: USB, HDMI, RJ45-Ethernet, Koaxial-Buchsen, Audio-Klinke, optische Ports.
Sie stellen die elektrische und mechanische Schnittstelle für Kommunikation oder Laden bereit.
Häufige PCB-Steckverbindertypen
Die Elektronik kennt Hunderte Steckverbinderfamilien. Die wichtigsten im Überblick:
Leiterkanten-Stecker (Card-Edge / Goldfinger)
Hier dient die metallisierte Leiterplattenkante selbst als männlicher Kontakt.
Die zugehörige Buchse/Slot auf der Gegenplatine hält die Karte – wie bei PCIe- oder M.2-Karten.
Vorteile:
- Hohe Polzahl pro Fläche und geringe Kosten, da kein separater Stecker notwendig ist.
- Einfache Montage und schneller Tausch.
- Geeignet für digitale Hochgeschwindigkeits-Busse.
Typische Anwendungen: PC-Erweiterungskarten, Server, LED-Streifen, Backplane-Systeme.
Design-Hinweise: Leiterplattendicke und Fase zur Buchse passend wählen, Goldoberfläche für geringe Kontaktwiderstände, Codiernut gegen Verpolung vorsehen.
Mezzanine-/Stacking-Steckverbinder (BTB)
Ideal für kompakte Mehrplatinen-Systeme mit geringer Bauhöhe, z. B. zwischen Logik- und Interface-Board.
Unterstützen differenzielle Signale und Gigabit-Geschwindigkeiten.
Achten Sie auf Stapelhöhe, Führungs-/Ausrichtpins und Masseabschirmung.
Stift- und Buchsenleisten (Headers & Sockets)
Der Klassiker im Prototyping und bei niedrigen Datenraten.
Bestehen aus Stiftleisten (male) und passenden Buchsenleisten (female).
Übliche Rastermaße: 2,54 mm, 1,27 mm, 1,00 mm.
Kostengünstig, einfach, robust; als gerade oder gewinkelte Variante erhältlich.
Durch beidseitiges Löten lässt sich auch eine starre Stapelverbindung herstellen.
FPC/FFC-Steckverbinder (für Flachband-/Flexkabel)
Für dünne, flexible Bandleitungen in Notebooks, Displays und Kameras.
Mit ZIF- (Zero Insertion Force) oder LIF- Verriegelung, als Top-/Bottom-Contact.
Wichtig: Einführrichtung, Biegeradius und Steckzyklen.
Reihenklemmen (Schraub- oder Federzug)
In Industrie und Leistungstechnik auch als PCB-Klemmen bekannt.
Ermöglichen Feldverdrahtung direkt auf der Platine – per Schraube (robust, wiederverwendbar) oder Feder/Leverse (werkzeuglos, schnell).
Geeignet für höhere Ströme und größere Leiterquerschnitte.
Achten Sie auf Rastermaß, Spannungsfestigkeit und Montageart (THT oder SMD).
Rundsteckverbinder (M12, M8 usw.)
Für raue oder Außenumgebungen, oft mit IP65–IP68 abgedichtet.
Kodierungen wie A, D, X, L, T geben Belegung und Anwendung vor (Leistung, Ethernet, Sensorik).
Schraub- oder Bajonettverriegelung sorgt für Vibrationsfestigkeit – ideal in der Industrieautomation und Robotik.
Pogo-/Federkontakt-Steckverbinder
Nutzen federnde Stifte für temporäre oder toleranzfreundliche Kontakte.
Kompensieren kleine Ausrichtfehler und mechanische Bewegungen.
Typisch für Ladestationen, Prüflehren und modulare Handgeräte.
Wesentliche Kenngrößen: Hub, Federkraft und Beschichtung (Gold über Nickel).
Auswahl in drei Schritten
Viele Entwickler nutzen diesen einfachen Prozess:
1) Elektrische und signaltechnische Anforderungen
Starten Sie mit Spannung, Strom und Signalart.
- Ein 4-poliger Leistungsstecker kann z. B. 5 A pro Pin benötigen.
- Differenzielle Hochgeschwindigkeits-Paare brauchen oft definierte Impedanz.
Bestimmen Sie die Polzahl und ob gemischte Signale (Power + Daten) geführt werden.
2) Mechanik und Montage
- Montageart: THT (mechanisch robust) vs. SMD (kompakt).
- Orientierung: gerade, gewinkelt, Stapelhöhe.
- Verriegelung & Codierung: gegen Fehlstecken und Vibration.
- Steckzyklen: wie oft wird gesteckt/gelöst?
Bei sehr wenig Bauhöhe sind flache Mezzanine- oder FFC-Stecker vorteilhaft.
3) Umgebung und Zuverlässigkeit
- Temperaturbereich.
- Beständigkeit gegen Staub, Feuchte, Schock (IP-Schutzart).
- Entflammbarkeit/UL-Freigaben bei Bedarf.
- Erwartete Lebensdauer und Wartungsintervalle.
Die richtige Kontaktbeschichtung und Abdichtung sichern den Einsatz im Zielumfeld.
Grundlagen zu Aufbau und Materialien
1) Rastermaß & Stapelhöhe
Das Raster bestimmt Packungsdichte und Stromtragfähigkeit.
Feinraster-BTB (0,4–0,5 mm) sparen Fläche, erfordern aber präzise Ausrichtung und Reflow-Kontrolle.
Die Stapelhöhe beeinflusst Leiterbahnlängen, Impedanz und Luftführung im Gerät.
2) Kontaktoberflächen
Die Beschichtung beeinflusst Leistung und Kosten:
- Gold: höchste Korrosionsbeständigkeit, geringer Kontaktwiderstand – ideal für Signale.
- Zinn: günstiger, gut für Leistung oder geringe Steckzyklen.
- Nickel-Zwischenschicht: üblich als Verschleißschutz.
3) Anschlussarten (Termination)
- THT-Löten: sehr stabil.
- SMD/Reflow: kompakt, automatisierbar.
- Crimp/IDC: für Kabelbäume.
- Press-Fit: lötfrei, oft in Backplanes.
Jede Methode balanciert Montagezeit, Kosten und Reparaturfreundlichkeit.
Welcher Steckverbinder passt wozu?
- High-Speed-Computing & Kommunikation
Leiterkanten-Stecker oder BTB-High-Speed für PCIe, SATA, Ethernet – mit definierter Impedanz und Abschirmung. - Industrie & Leistung
Reihenklemmen, M12-Rundstecker oder verriegelnde WTB – für hohe Ströme und Vibration. - Consumer & Prototyping
Stift/Buchse sowie FPC/FFC – kostengünstig und platzsparend. - Test & Laden
Pogo-Federn oder Federkontakte für häufiges Stecken oder enge Toleranzen.
FAQ
1) Was ist ein PCB-Steckverbinder?
Ein Bauteil, das eine lösbare elektrische Verbindung zwischen einer Leiterplatte und einer weiteren Platine, einem Kabel oder Gerät herstellt.
2) Wie verbindet man zwei Leiterplatten?
Mit BTB-Steckverbindern (Stacking, rechtwinklig, koplanar).
Für einfache Prototypen können Stiftleisten beidseitig verlötet werden.
In modularen Systemen sind Leiterkanten-Stecker oder Backplanes üblich.
3) Welche Arten von Leiterplatten-Steckverbindern gibt es?
Hauptfamilien: Board-to-Board, Wire-to-Board, I/O.
Spezielle Typen: Card-Edge, FPC/FFC, Reihenklemmen, Rundstecker, Pogo-Kontakte.
4) Wofür wird ein Leiterkanten-Stecker verwendet?
Zur Verbindung von Tochterkarten, Speichermodulen oder LED-Streifen mit der Hauptplatine – geschätzt wegen hoher Kontaktzahl und niedriger Kosten.
5) Wie wähle ich einen 4-poligen PCB-Steckverbinder aus?
Prüfen Sie Strom/Spannung pro Pin, Verriegelung, Rastermaß und Steckzyklen.
Für Leistung eher größeres Raster und Zinn-Beschichtung; für Signale kleineres Raster und Gold.
Fazit
PCB-Steckverbinder sind Schlüsselelemente, die maßgeblich bestimmen, wie ein Produkt aufgebaut, geprüft und gewartet wird.
Wer die drei Verbindungsarten – BTB, WTB, I/O – und die gängigsten Typen – Card-Edge, FPC, Reihenklemme, Pogo – versteht, trifft bessere Designentscheidungen.
Der richtige Steckverbinder vereinfacht die Montage, erhöht die Zuverlässigkeit und erleichtert spätere Erweiterungen.
