DE10003699A1 - Gerät mit wechselbarem Gehäuseteil - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird ein Gerät mit einem Gehäuse mit einem wechselbaren Gehäuseteil, mit einer Tastatur und mit einem im Gehäuse befindlichen Träger mit darauf angeordneten, den Tasten der Tastatur zugeordneten Schaltmitteln, die beim Drücken der Taste jeweils einen Schaltimpuls auslösen. Zwischen den Tasten der Tastatur und den Schaltmitteln befinden sich jeweils Mittel zur Erhöhung der Taktilität der jeweiligen Taste. Der Träger ist im Bereich des abnehmbaren Gehäuseteils von einer Schutzfolie abgedeckt, in welche die Mittel zur Erhöhung der Taktilität integriert sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät mit einem Gehäuse mit einem vom Benutzer abnehmbaren Gehäuseteil, mit einer Tastatur und mit einem im Gehäuse befindlichen Träger mit darauf angeord­ neten, den Tasten der Tastatur zugeordneten Schaltmitteln, welche beim Drücken der entsprechenden Taste jeweils einen Schaltimpuls auslösen.

Zur Individualisierung von Geräten, insbesondere mobilen elektronischen Kleingeräten werden von den Herstellern immer mehr Typen mit auswechselbaren Gehäuseteilen angeboten. Die­ ser Trend gilt vor allem bei Mobiltelefonen und anderen Kom­ munikationsendgeräten, weshalb im folgenden der Beschreibung von einem Mobiltelefon bzw. Kommunikationsendgerät ausgegan­ gen wird. Die Erfindung ist jedoch selbstverständlich nicht auf derartige Geräte beschränkt, sondern kann auch bei ande­ ren Geräten, insbesondere den genannten mobilen Kleingeräten, wie Palmtops, Organizern etc. Anwendung finden.

Bei Mobiltelefonen handelt es sich bei dem auswechselbaren Teil in der Regel um die sogenannte "Oberschale", welche die Tastatur und ggf. auch das Display umgibt. Durch den Aus­ tausch dieser Oberschale ist insbesondere die Farbgestaltung, zum Teil auch das Design des Mobiltelefons vom Benutzer leicht veränderbar, so daß er seinem Mobiltelefon eine indi­ viduelle Note geben kann oder das Mobiltelefon sogar an die Kleidung, ggf. auch dem Aufenthaltsort und den Anlaß, zu dem der Benutzer das Mobiltelefon mitnimmt, anpassen kann.

In der Regel weisen derartige Geräte eine Tastatur in Form einer Tastaturmatte auf, welche sich unter dem abnehmbaren Gehäuseteil erstreckt und deren Tasten durch Durchbrechung im abnehmbaren Gehäuseteil nach außen ragen. Prinzipiell ist es aber auch möglich, daß die einzelnen Tasten direkt in das abnehmbare Gehäuseteil beweglich integriert sind. Auf einem im Gehäuse befindlichen Träger, beispielsweise der Hauptplatine des Mobiltelefons, die üblicherweise auch die meisten anderen elektronischen Bauteile und/oder Leiterbahnen trägt, befinden sich unter den Tasten der Tastatur jeweils Schaltmittel. In der Regel sind dies unterbrochene Leiterbahnmeander oder an­ dere zweiteilige Leiterbahnstrukturen, die beim Drücken der entsprechenden Taste kurzgeschlossen werden und dadurch je­ weils einen Schaltimpuls auslösen.

Da eine der wesentlichen Funktionen des Gehäuses, die Abdec­ kung und der Schutz der innenliegenden Teile ist, muß bei Ge­ räten, welche vom Benutzer auswechselbare Gehäuseteile auf­ weisen, dafür gesorgt werden, daß auch beim Wechseln des Ge­ häuseteils die innenliegenden Teile nicht beschädigt werden können. Insbesondere besteht die Gefahr, daß beim Wechsel Be­ schädigungen durch direkte Berührung auftreten, daß Verun­ reinigungen in das Gehäuse gelangen und vor allem, daß durch elektrostatische Entladungen empfindliche Bauelemente des Ge­ räts beschädigt oder zerstört werden.

Aus der Praxis ist es bekannt, zum Schutz der Leiterplatte, das Mobiltelefon in einer doppelten Chassisbauweise aufzu­ bauen. Hierbei befindet sich unterhalb der wechselbaren Ober­ schale und der darunter befindlichen Tastaturmatte ein festes Sub-Chassis aus ca. 1,2 mm starken Kunststoff mit einer in einer entsprechenden Ausnehmung unter der Tastaturmatte ange­ ordneten Lichtleiterplatte. Diese Lichtleiterplatte dient zur Beleuchtung der Tastatur. In der Lichtleiterplatte befinden sich Ausnehmungen, durch die die Stößel der Tasten der Tasta­ turmatte hindurchragen und auf die Leiterplatte mit den dar­ auf angeordneten Schaltmitteln einwirken. Oberhalb der Schaltmittel und unterhalb der Stößel der Tastaturplatten be­ finden sich jeweils Metall-Dome zur Erhöhung der Taktilität. Bei diesen Metall-Domen handelt es sich um Kugelkalotten, die bei Belastung wie sogenannte "Knackfrösche" durchtwisten, wo­ durch die Schaltmittel auf dem Träger kurzgeschlossen werden und somit der Schaltimpuls ausgelöst wird. Die Metall-Dome hängen hierbei zur Fixierung der Metall-Dome an ihrer jewei­ ligen Position über den Schaltmitteln und vor allem zur ein­ facheren Montage in Form einer Trägermatte zusammen. Diese Trägermatte hat wiederum entsprechende Durchbrechungen an be­ stimmten Positionen, an denen auf der Leiterplatte LEDs zur Beleuchtung der Tastatur aufgebracht sind. Durch die Durch­ brechung gelangt das Licht der LEDs über die Lichtleiter­ platte zur Tastaturmatte und bildet dort die Hintergrundbe­ leuchtung.

Diese doppelte Chassisbauweise ist ausgesprochen aufwendig und nur bei höherpreisigen Geräten vertretbar.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kosten­ günstige und sichere Alternative zu diesem Stand der Technik zu schaffen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Träger zumindest im Bereich des abnehmbaren Gehäuseteils von einer Schutzfolie abgedeckt wird, in welcher die Mittel zur Erhöhung der Takti­ lität der jeweiligen Taste integriert sind.

Dieser Folienüberzug bietet einen sicheren Schutz des Trägers bzw. der Leiterplatte vor Berührungen, ESD (Electrostatic Discharge), Verunreinigungen usw. Auf ein teures Sub-Chassis kann daher verzichtet werden. Durch die Integration der Mit­ tel zur Erhöhung der Taktilität kann außerdem auf die zusätz­ liche Trägermatte mit den Metall-Domen verzichtet werden. Durch die Erfindung werden folglich mehrere bisher benötigte Bauteile in einem besonders kostengünstig herstellbaren, ein­ fachen Bauteil integriert. Neben der Kostenersparnis ergibt sich hierbei auch ein geringerer Raumbedarf, das heißt, es kann mit einer solchen Schutzfolie eine geringere Gerätedicke erreicht werden.

Bei den Mitteln zur Erhöhung der Taktilität kann es sich bei­ spielsweise um in die Schutzfolie integrierte Dome, insbeson­ dere auch die bekannten Metall-Dome, handeln. Besonders be­ vorzugt werden jedoch sogenannte "Poly-Dome" eingesetzt. Dies sind in die Folie eingeformte Kugelkalotten, die auf der Kon­ taktseite, d. h. auf der zum Träger weisenden Seite, z. B. mit einem leitfähigen Material, beispielsweise Carbon, verse­ hen sind. Dieses leitfähige Material kann unter anderem durch Drucken aufgebracht werden. Es sind aber auch andere übliche Verfahren zum Aufbringen von leitfähigen Schichten möglich.

Die Schutzfolie ist vorzugsweise, zumindest in Teilbereichen, an die äußeren Konturen des Trägers und ggf. der darauf ange­ ordneten Bauteile angepaßt. So kann beispielsweise durch die Folie gleichzeitig auch ein Schutz der Hörkapsel oder des Displays erfolgen.

Die Folien lassen sich z. B. aus Polyester oder Polycarbonat mit verschiedenen Fertigungsverfahren passend umformen, wobei sowohl eine Kaltumformung als auch eine Warmumformung möglich ist. In der Regel bieten die verschiedenen Folienlieferanten für ihre Folien adäquate Fertigungsverfahren an, so z. B. das High-Pressure-Forming. Vorzugsweise werden die Folien durch einfaches Tiefziehen in der passenden Form mit den integrier­ ten Poly-Domen hergestellt.

Je nach Gerät ist es möglich, daß beispielsweise, wie bei den eingangs beschriebenen Geräten, das abnehmbare Gehäuseteil eine Oberschale ist, welche auf eine Unterschale des Geräts aufgesetzt wird. Hierbei kann die Schutzfolie gegebenenfalls nur die Oberseite des Trägers bedecken und am Rand mit der Unterschale fest oder lösbar verbunden, zum Beispiel mit der Unterschale verkrallt oder verklebt, sein. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, daß die Folie mit dem Träger selbst verbunden ist, beispielsweise am Träger festgeklebt ist oder in irgendeiner Form am Träger verkrallt ist.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist auch die Unterseite des Trägers mit einer Schutzfolie abgedeckt. Die beiden Schutzfolien sind dann beispielsweise miteinander in der Weise verbunden, z. B. verschweißt oder verklebt, daß ein vollkommen vor Berührung geschützter interner Funktions­ block entsteht.

Selbstverständlich kann auch die Unterschale abnehmbar ausge­ staltet sein oder das Gehäuse ist nur in einem Teilbereich der Unter- oder Oberschale abnehmbar.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Schutzfolie zusätzlich Mittel zur Beleuchtung der Tastatur auf. Beispielsweise können diese Mittel zur Beleuchtung der Tastatur aus auf der Schutzfolie angeordneten einzelnen Leuchtdioden bestehen, die über Leiterbahnen kontaktiert sind. Diese Leiterbahnen auf der Schutzfolie sind dann wie­ derum an geeigneten Stellen mit Leiterbahnen auf dem Träger verbunden. Die Kontaktierung der Leiterbahnen für die Leucht­ dioden auf der Schutzfolie zu den Leiterbahnen des Trägers kann mittels verschiedener Methoden, beispielsweise über Di­ rektkontaktierung durch Pad zu Pad, ZIF-Connektor (Zero In­ sertion Force), durch ein Heatseal-Verfahren mittels ani­ sotroper, leitfähiger Kleber (ACF; Anisotropic Conductic Film) oder ähnliches, erfolgen. Die Leiterbahnen können so­ wohl auf der nach außen weisenden Oberseite der Schutzfolie als auch auf der unteren, zum Träger weisenden Seite verlau­ fen, wobei dann jeweils an den Stellen der Leuchtdioden die Durchkontaktierung zur Außenseite hin durchgeführt wird. Bei einer solchen Ausführungsform ist ein besonders guter ESD- Schutz gewährleistet. Weiterhin ist es auch möglich, daß die Leiterbahnen beidseits der Schutzfolie verlaufen.

Die Integration der Mittel zur Beleuchtung der Tastatur in die Folie hat den Vorteil, daß die Leiterplatte des Geräts selbst, eventuell abgesehen vom Display und von der Hör­ kapsel, nur einseitig bestückt werden muß. Dies bietet erhebliche Zeit- und Kostenvorteile in der Fertigung. Zudem trägt der Verzicht auf eine Lichtleiterplatte oder ähnliches zu ei­ ner weiteren Reduzierung der Gehäusedicke bei.

Bei der Produktion kann die Schutzfolie unabhängig von der Leiterplatte und dem Gerät gesondert günstig gefertigt werden und bei der Endmontage einfach über die Leiterplatte gelegt und ins Gehäuse integriert werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, fertigungsmäßig bei der Herstellung der Leiter­ platte diese mit einer Schutzfolie zu überziehen und die so geschützte Leiterplatte als vormontierte Baugruppe zu liefern und bei der Endfertigung der Geräte ins Gehäuse einzubauen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die bei­ gefügte Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher er­ läutert. Die dargestellten Merkmale können nicht nur in den genannten Kombinationen, sondern auch einzeln oder in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Die einzige Figur zeigt in einer Explosionsdarstellung ein Mobiltelefon 1 mit abgenommener Oberschale (nicht darge­ stellt).

Von unten nach oben von der Unterschale 8 aus gesehen, ist diese Mobiltelefon 1 wie folgt aufgebaut.

Zunächst ist an entsprechenden Befestigungselementen 7 ein die elektronischen Bauteile und die Leiterbahnen tragender Träger 3, d. h. die Hauptplatine 3, in die Unterschale 8 ein­ gesteckt und dort durch die entsprechende Rastung gehalten. Diese Hauptplatine 3 trägt abgesehen vom Display 6 und einer (nicht dargestellten) Hörkapsel oberhalb des Displays 6 sämt­ liche elektronische Bauteile und Leiterbahnen nur auf der zur Unterschale 8 weisenden Unterseite, d. h. die Hauptplatine 3 ist nur einseitig bestückt. Im Tastaturbereich befinden sich auf der Oberseite der Hauptplatine 3 Schaltmittel 5a jeweils in Form eines meanderförmig oder geometrisch überschneidend geteilten, zweiteiligen Zentralpads 5a. Ein konzentrisch dar­ um angeordneter Leiterbahnring 5b dient zum ESD-Schutz. So­ wohl die Teile des Zentralpads 5a in der Mitte als auch der Leiterbahnring 5b sind auf die Rückseite der Hauptplatine 3 durchkontaktiert. Durch einen Kurzschluß des geteilten Zen­ tralpads 5a wird ein Schaltimpuls ausgelöst.

Auf der Hauptplatine 3 befindet sich eine tiefgezogene Schutzfolie 10, welche an die äußeren Konturen der Haupt­ platine 3 und, durch eine entsprechende Ausformung 16, der darauf befindlichen Hörkapsel angepaßt ist. Diese Schutzfolie weist außerdem im Bereich des Displays 6 einen Ausschnitt 15 auf, welcher sich genau an die Konturen des Displays 6 an­ paßt. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, daß hier eine dünne Folienschicht sich entsprechend angeformt über dem Display 6 erstreckt. Der äußere Rand 17 der Schutz­ folie 10 erstreckt sich rund um die Kante 9 der Hauptplatine 3 und ist somit an dieser festgekrallt, wodurch die Schutzfo­ lie 10 auf der Hauptplatine 3 fixiert wird.

In die Schutzfolie 10 sind beim Tiefziehen Poly-Dome 11 ein­ geformt worden. Hierbei handelt es sich um Kugelkalotten, die auf der zur Leiterplatte weisenden Innenseite mit einem Car­ bondruck versehen sind. Bei einem Druck von oben auf die Po­ ly-Dome 11 twisten diese durch und aufgrund des Kontakts mit dem leitfähigen Carbonmaterial auf der Dominnenseite werden die Schaltmittel 5a auf der Hauptplatine 3 kurzgeschlossen.

Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel werden in die Kugelkalotte der Schutzfolie 10 Metall-Dom eingelegt und beispielsweise mit der Schutzfolie 10 verklebt. Bei einer Verwendung solcher Metall-Dome können auch die Leiterbahn­ ringe um die Zentralpads als ein Teil der Schaltmittel die­ nen. Die Zentralpads sind dann beispielsweise einteilig und die Metall-Dome liegen mit ihrem Rand jeweils auf dem Leiter­ bahnring auf. Beim Durchtwisten wird folglich der jeweilige Leiterbahnring gegen den Zentralpad kurzgeschlossen. Metall- Dome haben gegenüber den Poly-Domen höhere Auslösekräfte, wo­ durch eine besonders gute Taktilität der Tastatur erreicht wird. Allerdings sind die Herstellungskosten höher.

Weiterhin befinden sich auf der Außenseite der Schutzfolie 10 an verschiedenen Stellen Leuchtdioden 12 mit zugehörigen Vor­ widerständen (nicht dargestellt). Diese Leuchtdioden 12 sind über entsprechende Leiterbahnen 13 parallel mit endseitigen Kontaktpads 14 verbunden. Diese Kontaktpads 14 sind durch ge­ eignete Durchkontaktierungen wiederum mit Leiterbahnen (nicht dargestellt) der Leiterplatte 3 verbunden, so daß die Leucht­ dioden 11 über diese Leiterbahnen mit Betriebsspannung ver­ sorgt werden. Alternativ können diese Leiterbahnen 13 auch auf der zur Leiterplatte 3 weisenden Unterseite der Schutzfo­ lie 10 angeordnet sein. Die Durchkontaktierung erfolgt dann jeweils direkt an den Leuchtdioden 12, so daß sich an der Oberseite der Schutzfolie 10 keinerlei offene Kontakte befin­ den.

Im montierten Zustand liegt auf dieser Schutzfolie 10 die Ta­ staturmatte 2 mit ihren einzelnen Tasten 4 auf. Die (nicht dargestellte) Oberschale weist entsprechend den Tasten 4 Durchbrechungen auf, durch die die Tasten 4 durch die Ober­ schale nach außen ragen. Beim Betätigen der Tasten 4 wird ein Druck auf die darunter befindlichen Poly-Dome 11 der Schutz­ folie 10 ausgeübt, welche dann wie vorbeschrieben durchtwi­ sten und die Schaltmittel 5a auf der Hauptplatine 3 kurz­ schließen. In der Tastaturmatte 2 befinden sich an den ent­ sprechenden Positionen zwischen den Tasten 4 Ausnehmungen für die Leuchtdioden 12 der Schutzfolie 10. Über die Leuchtdioden 12 erfolgt somit die Beleuchtung der Tastatur 2.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die Schutzfolie 10 aus einem Polyester- oder Polycarbonat-Material und ist auf äußerst kostengünstige Weise durch Tiefziehen in einem Arbeitsgang hergestellt. Die Dicke der Schutzfolie beträgt ca. 1/10 bis 2/10 mm.

Durch die erfindungsgemäße Schutzfolie 10 besteht die Mög­ lichkeit, auch im Low-Cost-Bereich Mobiltelefone oder andere Geräte herzustellen, bei denen vom Benutzer einfach verschie­ dene Gehäuseteile ausgewechselt werden können, ohne daß die Gefahr von Beschädigungen des Geräts besteht. Durch die Inte­ gration von verschiedenen Funktionen wie Beleuchtung und Ver­ besserung der Taktilität direkt in die Schutzfolie, wird eine zusätzliche Kostenersparnis und vor allem auch ein geringerer Raumbedarf erreicht. Durch den weiteren Vorteil, daß die ein­ seitige Bestückung einer Leiterplatte ausreicht, ergibt sich zusätzlich ein hohes Einsparpotential bezüglich der Ferti­ gungskosten.

Claims (15)

1. Gerät (1) mit einem Gehäuse mit einem vom Benutzer abnehm­ baren Gehäuseteil, mit einer Tastatur (2) und mit einem im Gehäuse befindlichen Träger (3) mit darauf angeordneten, den Tasten (4) der Tastatur (2) zugeordneten Schaltmitteln (5a), welche beim Drücken der entsprechenden Taste (4) jeweils ei­ nen Schaltimpuls auslösen, und mit jeweils zwischen den Ta­ sten (4) der Tastatur (2) und den Schaltmitteln (5a) angeord­ neten Mitteln (11) zur Erhöhung der Taktilität der jeweiligen Taste (4), dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (3) zumindest im Bereich des abnehmbaren Gehäuseteils von einer Schutzfolie (10) abgedeckt ist, in welche die Mittel (11) zur Erhöhung der Taktilität integriert sind.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (11) zur Erhöhung der Taktilität in die Schutzfo­ lie (10) eingeformte Dome (11) aufweisen.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schutzfolie (10) so geformt ist, daß sie zu­ mindest in Teilbereichen an die äußeren Konturen des Trägers (3) und gegebenenfalls darauf angeordneter Bauteile (6) ange­ paßt ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schutzfolie (10) eine tiefgezogene Folie (10) ist.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gehäuse eine Unterschale (8) und eine davon abnehmbare Oberschale aufweist.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzfolie mit der Unterschale verbunden ist.

7. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzfolie (10) mit dem Träger (3) verbunden ist.

8. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzfolie den Träger vollstän­ dig umgibt.

9. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzfolie (10) Mittel (12, 13) zur Beleuchtung der Tastatur (2) aufweist.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (12, 13) zur Beleuchtung der Tastatur (2) auf der Schutzfolie (10) angeordnete Leuchtdioden (12) aufweisen.

11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzfolie (10) Leiterbahnen (13) zur Kontaktierung der Leuchtdioden (12) aufweist.

12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen auf der Schutzfolie mit Leiterbahnen auf dem Träger verbunden sind.

13. Schutzfolie (10) mit den Merkmalen nach einem der vorste­ henden Ansprüche für ein Gerät (1) nach einem der vorstehen­ den Ansprüche.

14. Schutzfolie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schutzfolie (10) aus Polyester oder Polycarbo­ nat oder Polyimid ist.

15. Leiterplatte (3) für ein Gerät (1) nach einem der vorste­ henden Ansprüche, welche zumindest teilweise von einer Schutzfolie (10) gemäß Anspruch 13 oder 14 abgedeckt ist.