DE10061217C2 - Schaltelement und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schaltelemente zum Herstellen oder Unterbrechen einer elektrischen Verbin­ dung, insbesondere auf Schaltelemente in MID-(MID = Moul­ ded-Interconnect-Device: spritzgegossenes Kunststoffverbin­ dungsteil)-Technik, und auf ein Verfahren zum Herstellen derselben.

Derartige Schaltelemente haben einen weiten Anwendungsbe­ reich und können beispielsweise als Schaltelemente zur her­ kömmlichen Stromsteuerung im Haushalt verwendet werden. Aufgrund der Möglichkeit ihrer Miniaturisierung lassen sie sich jedoch auch als Schaltelemente für Tastaturen in Com­ putern oder Telekommunikationsgeräten einsetzen.

Im Stand der Technik sind Schaltelemente bzw. Schalter be­ kannt, die in der sogenannten Insert-Technik hergestellt sind, wobei gestanzte Metallteile zum Ausbilden eines elek­ trischen Schaltkontakts in Kunststoff eingelegt bzw. darin eingegossen werden. Der Nachteil dieser Schalter besteht darin, daß sie gegenüber Einwirkungen der Umgebung, wie Staub, Flüssigkeiten oder Gase nicht dicht sind, was insbe­ sondere zu einer Verschmutzung und Funktionsstörung führen kann.

Im Bereich der Mikrotechnik sind Schalter bekannt, die in Silizium- oder Dünnschichttechnik hergestellt werden. Der­ artige Schalter erlauben zwar einen hohen Miniaturisie­ rungsgrad, jedoch ist aufgrund ihrer sensiblen Struktur ei­ ne Unterbringung in einem zusätzlichen Gehäuse erforder­ lich. Als nachteilig stellen sich bei derartigen Schaltern der große verfahrens- und vorrichtungstechnische Aufwand bei der Herstellung, insbesondere aufgrund der verwendeten Silizium- oder Dünnschichttechnik, und die damit einherge­ henden hohen Fertigungskosten heraus. Weitere Nachteile be­ stehen in der elektrischen Kontaktierung des Schalter-Chips sowie in dem Kontaktverhalten aufgrund der flachen Ausfüh­ rung.

Im Stand der Technik sind ferner Schalter bzw. Schaltele­ mente in Form von spritzgegossenenen Kunststoffverbindungs­ teilen bzw. MID-Teilen bekannt, wie sie beispielsweise in der DE 197 17 882 A1 offenbart sind. Derartige Schaltele­ mente weisen ein spritzgegossenes Kunststoffverbindungsteil bzw. MID-Teil mit elektrisch leitendem Überzug zur Herstel­ lung elektrischer Kontakte mit damit zu verbindenden Kon­ taktstücken auf, wobei an einer Grundfläche des spritzge­ gossenen Kunststoffverbindungsteils eine mit dem elektrisch leitenden Überzug zumindest abschnittsweise bedeckte Kon­ taktstiftaufnahme vorgesehen ist, die so ausgeführt ist, daß sie einen korrespondierenden Kontaktstift eines mit der Kontaktstiftaufnahme zu verbindenden elektromechanischem Bauteils unter Herstellung einer elektrischen Verbindung zumindest teilweise mechanisch umgreifen kann. Als nachtei­ lig bei dem so aufgebauten Schaltelement stellt sich her­ aus, daß bei einem wiederholten Herstellen einer elektri­ schen Verbindung der entsprechenden Kontaktstift an Klemm­ bügeln der Kontaktstiftaufnahme vorbeigedrückt werden muß, um dann in der Endstellung, bei der eine elektrische Ver­ bindung erreicht wird, zumindest teilweise mechanisch um­ griffen zu werden. Das bedeutet, daß beim Einführen des Kontaktstifts in die Kontaktstiftaufnahme ein Reibvorgang unumgänglich ist, durch den zum einen die Oberfläche des Kontaktstifts, als auch der elektrisch leitende Überzug der Kontaktstiftaufnahme beeinträchtigt bzw. beschädigt werden. Neben dieser Beeinträchtigung der entsprechenden Kontakt­ oberflächen durch Reibvorgänge sind die Kontaktoberflächen ferner Einwirkungen der Umgebung, wie Staub, Flüssigkeiten oder Gasen ausgesetzt, wodurch ein weiteres Problem der Be­ einträchtigung der Kontaktoberflächen durch Korrosion oder dergleichen besteht.

Die FR 2 486 301 A1 beschreibt einen mehrpoligen Folien­ schalter mit zwei oder drei übereinandergelegten Folien aus flexiblem und elastischem Kunststoffmaterial. Die obere Folie ist an den Kontaktstellen mit Wölbungen versehen, die auf ihren Innenflächen leitende Schichten aus Metall, leitfähiger Farbe oder dergleichen aufweisen. Die untere Folie trägt mit den Wölbungen zusammenwirkende Gegen­ kontakte. Die mittlere Folie dient ggf. als Abstandsfolie und weist Öffnungen zum Durchtritt der leitenden Schichten an der Innenseite der Wölbungen beim Herunterdrücken der­ selben auf. Um auch bei nicht-zentrischem Eindrücken der Wölbungen eine sichere Kontaktgabe mit allen Gegenkontakten zu gewährleisten werden elastische Ausbuchtungen der unteren Folie in Richtung zu der oberen Folie verwendet, an denen die Gegenkontakte angeordnet sind.

Die Fachveröffentlichung von M. Schenk-Baumann: "Kriterien zur Tastaturauswahl", Technische Rundschau 37/90 (1990), Seite 138-141), beschreibt verschiedene Typen von Folien­ tastaturen. Eine Membrantastatur weist zwischen einer Trä­ gerschicht und einer Dekorfolie einen Spacer bzw. eine Be­ abstandungseinrichtung auf, welche die Dekorfolie stützt bzw. von der Trägerschicht beabstandet hält und eine Aus­ sparung aufweist, die eine Luftkammer zwischen der Träger­ schicht und der Dekorfolie definiert. In der Luftkammer liegen sich Kontakte an der Trägerschicht und der Dekorfolie gegenüber. Bei Druck auf die Dekorfolie 1 von außen wird diese verformt und die Kontakte berühren sich. Eine Folien­ tastatur wird seitlich hermetisch abgedichtet. Folien sind jedoch nicht diffusionsdicht, wobei Membrantastaturen bei hermetischem Abschluß gegenüber Luftdruckschwankungen empfindlich sind.

Die DE 41 13 180 C1 beschreibt einen druckknopfbetätigten Schalter mit gegeneinander bewegbaren Kontaktträgern, wobei an einem Kontaktträger mindestens ein Kontakt und an einem weiteren Kontaktträger mindestens zwei Kontakte angeordnet sind. Um eine mangelhafte Funktion des Schalters bei einer nicht genau zentrischen Betätigung zu vermeiden, weist der Schalter ferner einen an dem Kontaktträger angeordneten Führungsstift, der in einer Führungsbohrung in dem weiteren Kontaktträger verläuft, auf, wobei Kontakte konzentrisch zu dem Führungsstift und der Führungsbohrung angeordnet sind.

Die Fachveröffentlichung von G. Taubitz: "Gummischaltmat­ ten", Elektro-Anzeiger, 1992, 45. Jg., Nr. 10, S. 98-100, beschreibt Aufbau und Funktion von Gummischaltmatten aus elektrisch nicht-leitfähigem Silikonkautschuk, in denen eine oder mehrere Tastenknöpfe ausgebildet sind. Eine Gummi­ schaltmatte wird über einer Leiterplatte mit Leiterbahnen angeordnet, wobei an einer der Leiterplatte zugewandten Seite jedes Tastenknopfes eine Kontaktpille angeordnet ist, welche beim Niederdrücken des Tastenknopfes zwei darunter­ liegende Leiterbahnen berührt und elektrisch leitfähig miteinander verbindet. Gummischaltmattentasten erfordern neben der Gummischaltmatte eine Leiterplatte und eine Ab­ deckung bzw. einen Rahmen, welche im allgemeinen drei ver­ schiedene Materialien aufweisen und bei der Herstellung lateral ausgerichtet werden müssen.

Die DE 197 17 882 A1 soll eine verbesserte elektrische und mechanische Verbindung eines spritzgegossenen Kunststoff­ verbindungsteil mit einem mit dem Schaltungsträger zu ver­ bindenden elektromechanischen Bauteiles ermöglichen. An einer Grundfläche des spritzgegossenen Kunststoffverbin­ dungsteils ist eine zumindest abschnittsweise mit einem elektrisch leitenden Überzug bedeckte Kontaktstiftaufnahme vorgesehen, die einen Kontaktstift des elektromechanischen Bauteils unter Herstellung einer elektrischen Verbindung zumindest teilweise mechanisch umgreifen kann.

Die DE 198 52 222 A1 beschreibt einen Druckschalter mit einer mindestens zwei elektrisch zu verbindende Kontakte tragenden Grundplatte, einer mit Abstand auf der Grundplatte angeordneten elastisch auf die Grundplatte zu beweglichen Druckplatte mit einer Druckbetätigungsfläche auf der Ober- Seite der Druckplatte und einer an der Unterseite der Druck­ platte vorgesehenen Kontaktfläche aus elektrisch leifähigem Material, wobei zur Verbesserung der Betätigungseigenschaf­ ten die Druckbetätigungsfläche zu der Kontaktfläche seitlich versetzt angeordnet ist.

Das U.S.-Patent Nr. 5,952,629 beschreibt eine Schaltvorrich­ tung mit einem feststehenden Kontakt, der ein an einem ge­ druckten Substrat gebildetes Kontaktmuster umfaßt, und einem bewegbaren Kontakt, der über dem feststehenden Kontakt und diesem gegenüberliegend vorgesehen ist. Zum Schalten wird der bewegbare Kontakt mit dem feststehenden Kontakt in Be­ rührung gebracht. Das feststehende Kontaktmuster weist ein erstes Paar von feststehenden Kontakten und ein zweites Paar von feststehenden Kontakten auf. Die feststehenden Kontakt­ muster sind durch einen vorbestimmten Abstand voneinander getrennt. Der bewegbare Kontakt weist einen ersten bewegba­ ren Kontakt und einen zweiten bewegbaren Kontakt auf, die dafür vorgesehen sind, mit dem ersten, bzw. dem zweiten Paar von feststehenden Kontakten in Berührung zu kommen. Einer von dem ersten Paar von feststehenden Kontakten und einer von dem zweiten Paar von feststehenden Kontakten sind in ei­ ner Einheit gebildet, um eine gemeinsame Struktur zu bilden. Nur eine gemeinsame Struktur ist zwischen dem anderen von dem ersten Paar von feststehenden Kontakten und dem anderen von dem zweiten Paar von feststehenden Kontakten angeordnet.

Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schaltelement zu schaffen, das bei minimiertem verfahrens- und vorrichtungstechnischen Herstellungsaufwand eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch ein Schaltelement gemäß Anspruch 1 oder 28, durch ein Feld von Schaltelementen gemäß Anspruch 20 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung des Schaltele­ ments gemäß Anspruch 22 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Schaltelement gemäß einem ersten Aspekt der vorliegen­ den Erfindung weist dabei ein Basisteil aus Kunststoff mit einer Oberfläche auf, auf der ein erster und ein zweiter elektrischer Kontakt vorgesehen sind. Ferner hat das Schaltelement ein Deckelteil aus Kunststoff mit einer Ober­ fläche, auf der ein elektrisch leitendes Verbindungselement vorgesehen ist, wobei insbesondere das elektrisch leitende Verbindungselement als eine auf Kunststoff aufgebrachte Me­ tallisierung ausgeführt ist. Das Basisteil und das Deckel­ teil sind derart miteinander verbunden, daß sie einen Hohl­ raum ausbilden, in dem der erste und zweite elektrische Kontakt und das elektrisch leitende Verbindungselement an­ geordnet sind, wobei durch ein Verformen des Deckelteils und/oder des Basisteils zueinander hin oder voneinander weg eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Kontakt über das elektrisch leitende Verbindungselement herstellbar oder unterbrechbar ist.

Bei einer derartigen Ausführung des Schaltelements ergeben sich dabei mehrere Vorteile. Durch die Anordnung der elektrischen Kontaktelemente, bei denen eine elektrische Verbindung durch einen Druck des elektrischen Verbindungselements auf den ersten und zweiten elektrischen Kontakt erzeugt wird, wird die Oberfläche der elektrischen Kontaktelemente nicht oder nur minimal beeinträchtigt. Ferner verhindert das Ausbilden der elektrischen Kontaktelemente in einem Hohlraum das Eindringen von Fremdstoffen aus der Umgebung, wodurch weiter eine Beeinträchtigung der elektrischen Kontaktoberflächen verhindert und die Zuverlässigkeit des Schaltelements erhöht wird. Des weiteren besteht das Schaltelement aus wenigen einfachen Teilen, die mit Maschinen der Kunststoffverarbeitung unter einfachen Reinheitsbedingungen äußerst kostengünstig hergestellt werden können. Die Verwendung von Kunststoff bzw. einem Polymerwerkstoff zur Ausbildung des Basisteils und des Deckelteils ermöglicht beispielsweise den Einsatz der etablierten Spritzgußtechnik und/oder Prägetechnik, wodurch nahezu beliebige Formen und Strukturen, auch in der dritten Dimension, verarbeitet werden können. Polymermaterialien sind im allgemeinen ferner sehr preisgünstig. Der entscheidende Vorteil liegt jedoch im Herstellungsverfahren. Die maschinellen Anlagen lagen zur Durchführung der Polymerverarbeitung sind wesent­ lich weniger aufwendig und damit wesentlich preisgünstiger als beispielsweise die entsprechenden maschinellen Anlagen für die Silizium- oder Dünnfilmtechnologie. Ein weiterer Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Schaltelement besteht darin, daß die "aktiven Teile", d. h. die Teile zum Ausbil­ den des elektrischen Schaltkontakts (erster und zweiter elektrischer Kontakt, elektrisch leitendes Verbindungsele­ ment), mit dem Gehäuse, das von dem Deckelteil und dem Ba­ sisteil gebildet wird, integriert sind, so daß die Montage­ kosten extrem niedrig sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schaltelements besteht darin, daß zumindest ein Teil der Oberfläche des Deckelelements von einer Membran gebildet wird, auf der das elektrisch leitende Verbindungselement vorgesehen ist, wobei die Membran in Richtung des ersten und zweiten elektrischen Kontakts des Basisteils bewegbar bzw. auslenkbar ist. Es ist ferner möglich, daß zumindest ein Teil der Oberfläche des Basisteils von einer Membran gebildet wird, auf der der erste und zweite elektrische Kontakt vorgesehen sind, wobei die Membran in Richtung des elektrisch leitenden Verbindungselements des Deckelteils bewegbar bzw. auslenkbar ist. Durch diese Maßnahme wird er­ reicht, daß das Deckelteil oder das Basisteil als robustes bzw. massives Gehäuseteil ausgebildet werden können, wobei ein Schaltvorgang zum Schließen des elektrischen Pfads in dem Schaltelement durch eine geringe Krafteinwirkung auf die jeweilige Membran von der Außenseite des Schaltelements bewirkt werden kann. Insbesondere bei einer häufigen Betä­ tigung des Schaltelements wird somit eine Langzeitstabili­ tät erreicht, da nicht das gesamte Deckelteil bzw. Basis­ teil durch eine Krafteinwirkung verformt wird, sondern nur der speziell dafür vorgesehene leicht verformbare Membran­ bereich. Das Schaltelement kann allgemein für einen Dauer­ kontakt sowie für einen Tastbetrieb ausgelegt sein, wobei insbesondere im Tastbetrieb eine elastische Ausführung der Membran vorteilhaft ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste und zweite elektrische Kontakt mit einer jeweiligen ersten und zweiten elektrischen Leitung verbunden, die sich von der Oberfläche des Basisteils zu einer zweiten Oberflä­ che des Basisteils, beispielsweise durch das Basisteil hin­ durch, erstrecken. Dabei können die erste und zweite elek­ trische Leitung als erster und zweiter elektrisch leitender Steckerstift ausgebildet sein, die sich von der Oberfläche des Basisteils durch dieses hindurch zur zweiten Oberfläche des Basisteils erstrecken, wobei der erste und zweite elek­ trisch leitende Steckerstift an der Seite der Oberfläche des Basisteils einen jeweiligen ersten und zweiten Kontakt­ kopf aufweisen, die zumindest einen Teil des jeweiligen er­ sten und zweiten Kontakts bilden. Zur Vergrößerung der Kon­ taktoberfläche des ersten und zweiten elektrischen Kontakts sind auf der Oberfläche des Basisteils eine erste und zwei­ te elektrische Kontaktfläche aus Metall ausgebildet, die zumindest einen Teil des jeweiligen ersten und zweiten elektrischen Kontakts bilden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das elektrisch leitende Verbindungselement auf dem Deckelteil eine Metallfolie aufweisen. Diese Metallfolie kann durch herkömmliche Verfahren, wie beispielsweise durch Stanzen, hergestellt und ferner durch weitere herkömmliche Verfah­ ren, wie Heißprägen oder Kleben mittels eines dafür vorge­ sehenen Klebemittels, auf der Oberfläche des Deckelteils angebracht werden. Wie das elektrisch leitende Verbindungs­ element auf dem Deckelteil, so können auch die erste und zweite elektrische Kontaktfläche des Basisteils eine metal­ lische Mehrschichtanordnung aufweisen, die die Eigenschaf­ ten guter Haftung zum Kunststoff bzw. Polymer, eine gute elektrische Leitfähigkeit gegenüber weiteren elektrischen Kontaktelementen des Schaltelements, gute und dauerhafte Kontaktfähigkeit sowie Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Zur Herstellung einer guten Haftung zu dem das Basisteil bzw. das Deckelteil bildenden Kunststoff weist die Mehr­ schichtanordnung eine dafür vorgesehene Verbindungsschicht auf. An der Oberfläche der Mehrschichtanordnung, die mit anderen elektrischen Kontaktelementen in dem Schaltelement in Verbindung treten soll, ist eine speziell dafür vorgese­ hene Kontaktschicht ausgebildet. Vorteilhafterweise haben das elektrisch leitende Verbindungselement des Deckelteils bzw. die erste und zweite elektrische Kontaktfläche des Ba­ sisteils, ob in der Ausführung einer Mehrschichtanordnung oder nicht, eine Dicke von etwa 10 bis 100 µm.

Da, wie bereits erwähnt, das erfindungsgemäße Schaltelement nicht nur für den Dauerkontakt, sondern auch für den Tast­ betrieb ausgelegt werden kann, ist es vorteilhaft, Feder­ elemente, insbesondere aus Metall, in dem Basisteil und/oder dem Deckelteil unterzubringen, die ein selbststän­ diges Bewegen bzw. Auslenken in eine Ausgangsstellung, in der der elektrische Pfad in dem Schaltelement unterbrochen ist, ermöglichen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist es auch möglich, das elektrisch leitende Verbindungselement des Deckelteils bzw. die erste und zweite elektrische Kon­ taktfläche des Basisteils als Federelement auszubilden. Da­ bei bietet eine Ausgestaltung der ersten und zweiten elek­ trischen Kontaktfläche des Basisteils sowie eine spezielle elastische Ausgestaltung des Bodenteils selbst, beispiels­ weise in Form der oben erwähnten Membran, die Möglichkeit, daß über eine elastische Verformung, die durch eine Kraft­ einwirkung seitens des Deckelteils bei dessen Auslenkung in Richtung des Basisteils hervorgerufen wird, Toleranzen im Schließweg ausgeglichen werden können. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können Verstärkungselemente aus Metall in dem Deckelteil bzw. Basisteil vorgesehen werden, die zur mechanischen Versteifung dienen. Dabei bietet der Verbund aus Kunststoff (Deckelteil, Basisteil) und Metall (Verstärkungselement) den Vorteil einer mechanischen Dämp­ fung, die über die Geometrie und die Werkstoffwahl einge­ stellt werden kann, und die das Schaltverhalten positiv be­ einflußt. Insbesondere ist es möglich, die Resonanzfrequenz des Schaltelements bei einem Dauertastbetrieb optimal ein­ zustellen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung hat das Schaltelement ein mechanisches Verbindungsmit­ tel zum Verbinden des Basisteils und des Deckelteils. Das Verbindungsmittel kann ein Klebemittel, eine mechanische Verkrallung oder sonstige mechanische Einrichtungen zum Zu­ sammenhalten des Deckelteils und des Basisteils aufweisen. Um ein Eindringen von Staub, Flüssigkeit oder Gasen in das Schaltelement zu verhindern, kann das mechanische Verbin­ dungsmittel ein Dichtungselement aufweisen, das entweder an das Basisteil bzw. das Deckelteil angespritzt ist oder als separates Dichtungselement ausgebildet ist, das zwischen das Deckelteil und das Basisteil eingelegt wird. Insbeson­ dere ist es durch ein derartiges Dichtungselement somit möglich, den von dem Schaltelement gebildeten Hohlraum staubdicht und/oder flüssigkeitsdicht und/oder gasdicht auszubilden.

Zur Ausnutzung des von dem Basisteil und dem Deckelteil ge­ bildeten Hohlraums können in diesem ein elektrisches Bau­ element und/oder ein opto-elektrisches Bauelement und/oder ein Sensorbauelement vorgesehen sein, die mit dem von dem ersten und zweiten elektrischen Kontakt und dem elektrisch leitenden Verbindungselement gebildeten elektrischen Pfad in Verbindung stehen. So ist es beispielsweise möglich, in dem Hohlraum weitere elektrische Kontakte und Leiterbahnen vorzusehen, auf denen die genannten elektronischen, opto­ elektronischen Bauelemente oder Sensorbauelemente mit den von ebenen Leiterplatten bekannten Verfahren aufgebaut sein können. Die in dem Hohlraum untergebrachten Bauelemente können beispielsweise ein integrierter Schaltkreis, eine Photodiode, eine LED (LED = light emitting diode: licht­ emittierende Diode), ein Temperatursensor oder ein Magnet­ feldsensor sein. Die LED kann beispielsweise den Schaltzu­ stand des Schaltelements anzeigen, indem das Licht den das Deckelteil und das Basisteil bildenden Kunststoff durch­ dringt. Die Signale der jeweiligen Sensoren oder der Photo­ diode können mit der Schaltfunktion verknüpft sein. Durch das Unterbringen der genannten Bauelemente in dem Hohlraum des Schaltelements wird ein zusätzliches Gehäuse gespart, weshalb es sich anbietet, Nackt-Chips in den Hohlraum ein­ zusetzen. Es ist jedoch auch möglich, derartige in dem Hohlraum untergebrachte Bauelemente als SMD-(SMD = Surface mounted device: oberflächenmontiertes Element)-Bauteil oder als verdrahtetes Bauteil auszuführen, das mit dem Schalt­ element durch ein Klebemittel, ein Lötmittel, ein Bonddraht oder eine Klemmeinrichtung verbunden ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung hat das Schaltelement ferner eine Betätigungseinrich­ tung zum Verformen des Deckelteils und/oder des Basisteils zueinander hin oder voneinander weg. Dabei kann die Betäti­ gungseinrichtung beispielsweise die Form eines Stößels auf­ weisen und nicht mit dem Deckelteil und/oder Basisteil fest verbunden sein. Normalerweise besteht in einem derartigen Fall keine elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Kontakt, wobei durch Betätigen der Betätigungseinrichtung, d. h. beispielsweise durch Bewegen eines Stößels in Richtung des Deckelteils und/oder des Ba­ sisteils zur Verformung von zumindest einem der Teile, eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Kontakt herstellbar ist. Es ist jedoch auch denkbar, daß die Betätigungseinrichtung, beispielsweise in Form eines Stößels, mit dem Deckelteil und/oder Basisteil fest verbunden ist, so daß in dem Schaltelement durch Betä­ tigen der Betätigungseinrichtung eine elektrische Verbin­ dung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Kon­ takt herstellbar oder unterbrechbar ist.

Das Schaltelement als solches kann als SMD-Bauteil ausge­ führt sein, wodurch eine automatisierte, preisgünstige Ver­ arbeitung desselben sichergestellt ist. Durch Vorsehen wei­ terer elektrischer Kontakte, zusätzlich zu dem ersten und zweiten elektrischen Kontakt des Basisteils, kann ferner ein mehrpoliges Schaltelement ausgebildet werden. Es ist auch möglich, eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Schalt­ elementen zu einem Feld bzw. Array von Schaltelementen zu­ sammenzuführen. Dabei können die Schaltelemente des Felds von Schaltelementen, insbesondere durch eine speziell dafür vorgesehene Betätigungseinrichtung des Feldes, gemeinsam oder einzeln betätigt werden.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Schaltelements umfaßt dabei ein Ausbilden eines Basisteils aus Kunststoff sowie ein Vorsehen von einem ersten und ei­ nem zweiten elektrischen Kontakt auf einer Oberfläche des Basisteils. In einem weiteren Schritt wird ein Deckelteil aus Kunststoff ausgebildet, wobei auf der Oberfläche des Deckelteils ein elektrisch leitendes Verbindungselement vorgesehen wird, das insbesondere als eine auf Kunststoff aufgebrachte Metallisierung ausführt ist. Anschließend wird das Basisteil und das Deckelteil miteinander verbunden, um einen Hohlraum auszubilden, indem der erste und zweite elektrische Kontakt und das elektrische Verbindungselement angeordnet sind, wobei durch ein Verformen des Deckelteils und/oder des Basisteils zueinander hin eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Kontakt über das elektrisch leitende Verbindungselement herstellbar ist. Da das Basisteil und das Deckelteil aus Kunststoff hergestellt werden, sind, wie bereits erwähnt, keine besonderen Maschinen zur Kunststoffverarbeitung und keine besonderen Reinheitsbedingungen erforderlich, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren sehr kostengünstig ist. Fer­ ner ist speziell keine Silizium- oder Dünnfilmtechnologie erforderlich.

Das Basisteil und/oder das Deckelteil können durch Prägen, Spritzgießen, oder Spritzprägen, insbesondere eines thermo­ plastischen Kunststoffs, wie PBT (Polybutylenterephthalat) oder PA (Polyamid), ausgebildet werden. Dieser thermopla­ stische Kunststoff bietet dann die Möglichkeit, das Basis­ teil und/oder das Deckelteil nach dem Schritt des Ausbil­ dens einem Nachbearbeitungsschritt, wie beispielsweise ei­ nem Heißprägeschritt, zu unterziehen, bei dem der thermo­ plastische Kunststoff plastisch fließt, wodurch sich eine Verbesserung der Bauteilgeometrie gegenüber dem Spritzling ergibt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens besteht das elektrisch leitende Verbindungs­ element aus einer vorgeformten Metallfolie, die durch Heiß­ prägen oder Kleben auf der Oberfläche des Deckelteils ange­ bracht wird. Ferner ist es möglich, den ersten und den zweiten elektrischen Kontakt zumindest teilweise aus einer vorgeformten Metallfolie auszubilden, die ebenfalls durch Heißprägen oder Kleben auf der Oberfläche des Basisteils angebracht wird. Die Oberflächen der jeweiligen Metallfoli­ en können vorher oder nachher durch eine galvanische Nach­ behandlung verstärkt oder vergütet werden. Alternativ dazu können das elektrisch leitende Verbindungselement bzw. der erste und der zweite elektrische Kontakt durch Laserstruk­ turierung auf einer jeweiligen Oberfläche des Deckelteils bzw. des Basisteils ausgebildet werden. Es ist jedoch auch möglich, die elektrisch leitenden Komponenten in Form eines naßchemischen Verfahrens aufzubringen, wenn ein Deckelteil bzw. Basisteil aus einem Zwei-Komponenten-System verwendet wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens, bei dem sehr wenige Komponenten zur Herstellung des Schaltelements benötigt werden, werden nach dem Ausbilden des Bodenteils aus Kunststoff ein erster und ein zweiter elektrisch leitender Steckerstift bzw. Kon­ taktstift in die Oberfläche des Basisteils und durch das Basisteil hindurch in Richtung einer zweiten Oberfläche des Basisteils gepreßt. An der Oberfläche des Basisteils verbleibende Ende bzw. Köpfe des jeweiligen ersten und zweiten Steckerstifts dienen dabei als der erste und der zweite elektrische Kontakt. Obwohl durch dieses Pressen bzw. Einpressen der Steckerstifte in das Basisteil eine ge­ wisse Staub-, Flüssigkeits- oder Gasdichtheit erreicht wird, ist es möglich, eine weitere Abdichtung durch Verguß oder Löten vorzusehen.

Das Verbinden des Basisteils mit dem Deckelteil kann, um insbesondere einen staubdichten und/oder flüssigkeitsdich­ ten und/oder gasdichten Hohlraum zu schaffen, mittels La­ serdurchstrahlschweißen, Ultraschallschweißen, Kleben, durch mechanisches Verkrallen oder durch Verpressen durch­ geführt werden.

Obwohl es durch das oben beschriebene Verfahren zur Her­ stellung des erfindungsgemäßen Schaltelements schon zumin­ dest teilweise implizit angedeutet worden ist, ist es vor­ teilhaft, das erfindungsgemäße Schaltelement bzw. dessen Basisteil und Deckelteil als ein spritzgegossenes Kunst­ stoffverbindungsteil (MID = Moulded Interconnect Device) auszubilden. Kurz dargestellt, handelt es sich bei einem spritzgegossenen Kunststoffverbindungsteil bzw. MID-Teil um ein fast beliebig geformtes Spritzgußteil, bei dem die Oberfläche gleichzeitig als Bauteilträger bzw. als Träger für elektrische Kontaktelemente verwendet wird. Hierbei ist es möglich, die Schaltelemente im Nutzen herzustellen und zum Schluß zu vereinzeln. Dadurch läßt sich der Fertigungs­ prozeß extrem vereinfachen und eine aufwendige Handhabung und Montage entfällt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Schaltelement ein Basisteil aus Kunststoff mit einer Oberfläche, auf der ein erster elektrischer Kontakt vorge­ sehen ist. Ferner hat das Schaltelement ein Deckelteil aus Kunststoff mit einer Oberfläche, auf der ein zweiter elektrischer Kontakt vorgesehen ist. Das Basisteil und das Deckelteil sind dabei derart miteinander verbunden, um einen Hohlraum auszubilden, in dem der erste und zweite elektrische Kontakt angeordnet sind, wobei durch ein Verformen des Deckelteils und/oder des Basisteils zueinander hin oder voneinander weg eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Kontakt herstellbar oder unterbrechbar ist. Im Gegensatz zu dem oben dargestellten Brückenschaltelement des ersten Aspekts, bei dem die zwei elektrischen Kontakte des Basisteils durch ein Verbindungselement des Deckelteils elektrisch miteinander verbindbar sind, wird bei dem Schaltelement dieses Aspekts der Erfindung der zweite elektrische Kontakt an dem Deckelteil vorgesehen bzw. auf dieses übertragen und es kann auf ein zusätzliches Verbindungselement verzichtet werden, da der erste und der zweite elektrische Kontakt durch ein Verformen des Deckelteils und/oder des Basisteils direkt elektrisch verbindbar oder voneinander trennbar sind. Es sei darauf hingewiesen, daß zur Herstellung des Schaltelements dieses Aspekts bzw. der einzelnen Komponenten hiervon die gleichen Herstellungsverfahren und Materialien wie bezüglich des lich des ersten Aspekts verwendet werden können. Das glei­ che gilt auch für besondere Ausgestaltungen der einzelnen Komponenten sowie für zusätzliche Einrichtungen, wie bei­ spielsweise im Hohlraum des Schaltelements integrierte elektronische Bauelemente oder Betätigungseinrichtungen zum Betätigen des Schaltelements. Ebenso lassen sich derartige Schaltelemente in einem Feld von Schaltelementen anordnen, die durch eine übergeordnete Betätigungseinrichtung einzeln oder gemeinsam betätigbar sind.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich­ nungen ausführlich erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Schnitts durch ein Schaltelement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2A eine schematische Draufsicht auf die Oberfläche des Basisteils des erfindungsgemäßen Schaltelements in Blickrichtung entlang der in Fig. 1 dargestellten Achse A-A;

Fig. 2B eine schematische Draufsicht auf die Innenseite des Deckelteils des erfindungsgemäßen Schaltelements in Blickrichtung der in Fig. 1 dargestellten Achse A- A.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schnitts durch ein Schaltelement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hierin, wie im folgenden werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Das allgemein mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnete Schaltelement weist ein Deckelteil 12 auf, das über ein Verbindungsmittel 14 mit einem Basisteil 16 verbunden ist. Genauer gesagt, sind in dieser Ausführungsform das Deckel­ teil 12 über ein Klebemittel 14 mit dem Basisteil 16 ver­ bunden, wobei das Klebemittel an einer jeweiligen Verbin­ dungsoberfläche 18 des Deckelteils und einer Verbindungs­ oberfläche 20 des Basisteils haftet. Durch diese Verbindung wird ein Hohlraum 22 zwischen dem Deckelteil 12 und dem Ba­ sisteil 16 ausgebildet, der sowohl staubdicht, flüssig­ keitsdicht und gasdicht, also hermetisch abgedichtet, ist. Auf einer Oberfläche 24 in dem Hohlraum 22 weist das Dec­ kelteil 12 ein elektrisches Verbindungselement 26 auf, das in Form einer Metallfolie mittels Kleben oder Heißprägen auf der Oberfläche 24 angebracht ist. Das elektrisch lei­ tende Verbindungselement 26 ist in einem Bereich des Dec­ kelteils 12 angebracht, der als ein bezüglich der Wandstär­ ke dünn ausgeführter Bereich 28 bzw. als eine Membran 28 ausgeführt ist. Das in dieser Ausführungsform als spritzge­ gossenes Kunststoffverbindungsteil bzw. als MID-Teil ausge­ führte Deckelteil 12 weist in einem mittleren Abschnitt, nämlich um die Achse A-A herum eine konkave Ausgestaltung bzw. eine Vertiefung bezüglich einer zweiten Oberfläche 30 auf. Entsprechend der konkaven Ausgestaltung der zweiten Oberfläche 30 ist die Oberfläche 24 sowie das darauf ange­ brachte elektrisch leitende Verbindungselement 26 in einer konvexen Form ausgestaltet. Die konkave Ausgestaltung der Membran 28 an der zweiten Oberfläche 30 hat dabei den Vor­ teil, daß der Druckpunkt, d. h. der Punkt, bei dem eine Kraft auf das Deckelelement zur Betätigung des Schaltele­ ments ausgeübt werden soll, durch die Form gekennzeichnet wird, wobei ferner durch die konkave Ausgestaltung eine Art Führung für ein mechanisches Betätigungselement, wie bei­ spielsweise einen Stößel 32, geschaffen wird. Als weitere elektrische Kontaktelemente sind in dem Hohlraum 22 ein er­ ster elektrischer Kontakt 34 und ein zweiter elektrischer Kontakt 36 an einer Oberfläche 38 des Basisteils 16 vorge­ sehen. Der erste elektrische Kontakt 34 wird dabei von ei­ nem Kopf 39 eines elektrisch leitenden Steckerstifts 40 ge­ bildet, der sich durch das Basisteil 16 hindurch zu einer zweiten Oberfläche 42 des Basisteils erstreckt. Der Kopf 39 des elektrisch leitenden Steckerstifts 40 steht in elektri­ scher Verbindung mit einer ersten elektrischen Kontaktflä­ che 44, die ebenso einen Teil des ersten elektrischen Kon­ takts 34 bildet. Wie auch das elektrisch leitende Verbin­ dungselement 26 besteht die erste elektrische Kontaktfläche 44 aus einer Metallfolie, die durch Kleben oder Heißprägen auf der Oberfläche 38 des Basisteils 16 angebracht ist. Entsprechend dem ersten elektrischen Kontakt 34 wird der zweite elektrische Kontakt 36 von einem Kopf 48 eines elek­ trisch leitenden Stifts 46 gebildet, der sich durch das Ba­ sisteil 16 hindurch zu der zweiten Oberfläche 42 erstreckt. Der Kopf 48 steht dabei in elektrischer Verbindung mit ei­ ner zweiten elektrischen Kontaktfläche 50, welche ebenso, wie die erste elektrische Kontaktfläche 44, aus einer Me­ tallfolie besteht, die durch Kleben oder Heißprägen auf der Oberfläche 38 des Basisteils 16 angebracht ist. Das Basis­ teil 16 bildet in einem mittleren Abschnitt des Hohlraums 22, nämlich um die Achse A-A herum, eine Erhebung bzw. ei­ nen konvexen Abschnitt aus, entlang dem auch die erste 44 und zweite 50 elektrische Kontaktfläche verläuft. Durch das Nach-oben-Biegen der ersten 44 und der zweiten 50 elektri­ schen Kontaktfläche sowie durch das Nach-unten-Biegen des elektrischen leitenden Verbindungselements 26 wird der Ab­ stand zwischen diesen elektrischen Kontaktelementen 26, 44, 50 in Richtung der Achse A-A verringert, so daß nur eine minimale Auslenkung der Membran 28 in Richtung der ersten 44 und zweiten 50 elektrischen Kontaktfläche erforderlich ist, um eine elektrische Verbindung zwischen der ersten 44 und der zweiten 50 elektrischen Kontaktfläche und dem elek­ trisch leitenden Verbindungselement 26 herzustellen.

Die als elektrisch leitendes Verbindungselement 26 und als die erste 44 und zweite 50 elektrische Kontaktfläche ver­ wendeten Metallfolien können beispielsweise mit galvani­ schem Verfahren im Stand der Technik hergestellt werden. Durch einen mehrschichtigen Aufbau können die Eigenschaften der Folie für den Einsatz, insbesondere in einem Miniatur­ schaltelement, optimiert werden. Die wichtigsten Eigen­ schaften sind dabei:

• - ein tribologisches Verhalten und Kontaktverhalten, wie beispielsweise erzielbar durch Au, Cu, Ru;
• - ein mechanische Festigkeit, wie beispielsweise erziel­ bar durch Ni;
• - eine elektrische Leitfähigkeit, wie beispielsweise er­ zielbar durch Cu;
• - eine Stanzbarkeit; und
• - eine Korrosionsbeständigkeit, wie beispielsweise erzielbar durch Au.

Alternativ dazu kann die Oberfläche einer Metallfolie nach dem Prägen der Folie bzw. einer Grundmetallschicht, d. h. nach dem Einsetzen in ein entsprechendes Kunststoffteil, durch zusätzliche chemische oder galvanische Abscheidungen verbessert werden.

Die Metallfolie kann so vorgefertigt sein, daß mit Hilfe von Verfahren, wie sie von ebenen Leiterplatten bekannt sind, bestimmte Bereiche der Oberfläche einen anderen Auf­ bau aufweisen, als die übrigen Bereiche. Beispielsweise können Vorstanzlinge hergestellt werden, bei denen die elektrischen Kontaktflächen einen speziellen für das Kon­ taktverhalten optimierten Aufbau haben, der vor dem Aus­ stanzen großflächig, beispielsweise mit Phototechnik und Galvanik, hergestellt wird.

Um das erfindungsgemäße Schaltelement zu betätigen, so daß eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Stecker­ stift 40 und dem zweiten Steckerstift 46 hergestellt wird, wird der Stößel 32 in Richtung des Pfeils D, d. h. in Rich­ tung der konkaven Ausgestaltung dem Membran 28 an der zwei­ ten Oberfläche 30, gedrückt. Durch die von dem Stößel 32 erzeugte Kraft wird die Membran 28 verformt und in Richtung des Basisteils 16 ausgelenkt, so daß das elektrisch leiten­ de Verbindungselement 26 mit der ersten 44 und der zweiten 50 elektrischen Kontaktfläche eine elektrische Verbindung schaffen kann. Somit wird ein Strompfad von dem ersten Steckerstift 40 über dessen Kopf 39, die erste elektrische Kontaktfläche 44, das elektrisch leitende Verbindungsele­ ment 26, die zweite elektrische Kontaktfläche 50, den Kopf 48 zu dem Steckerstift 46 erzeugt. Es ist zu bemerken, daß bei dieser Art der Betätigung des Schaltelements zwischen den "elektrisch aktiven" Kontaktelementen 26, 44, 50 nur ein Druckkontakt entsteht der im Gegensatz zu herkömmlichen Schaltelementen, wie sie in der DE 197 17 882 A1 offenbart sind, keine wesentliche Oberflächenbeeinträchtigung bzw. Zerkratzung durch Reibungsvorgänge hervorruft. Aufgrund der Tatsache, daß die elektrisch aktiven Kontaktelemente in ei­ nem abgeschlossenen Hohlraum 22 untergebracht sind, ist das Problem von auf die Kontaktelemente einwirkenden Partikeln, Flüssigkeiten oder Gasen minimiert bzw. beseitigt.

Fig. 2A zeigt eine schematische Draufsicht auf das Basis­ teil bzw. dessen in dem Hohlraum 22 angeordnete Oberfläche 38. Die Draufsicht zeigt eine Sicht des Basisteils in Blickrichtung der in Fig. 1 dargestellten Achse A-A von oben nach unten. Die in Fig. 2A dargestellte Achse B-B kennzeichnet den Schnitt, entlang dem die in Fig. 1 darge­ stellte Ansicht erhalten wird, wenn in Fig. 2A von oben oder unten auf den Schnitt geblickt wird.

Wie bezüglich Fig. 1 erläutert worden ist, wird die Abdich­ tung des Hohlraums 22 durch eine umlaufende Dichtung mit­ tels eines auf der Verbindungsfläche 20 und der Verbin­ dungsfläche 18 (vgl. Fig. 1 und 2B) aufgebrachten Klebemit­ tels 14 erreicht. Es ist jedoch auch möglich, eine geeigne­ te Abdichtung bzw. Verbindung des Basisteils 16 und des Deckelteils 12 durch Laserdurchstrahlschweißen oder Ultra­ schallschweißen zu erreichen. Ferner ist es zur Verbindung des Basisteils 16 und des Deckelteils 12 gemäß einer weite­ ren Ausführungsform denkbar, auf dem Gebiet der Kunststoff­ technik bekannte mechanische Verkrallungen bzw. mechanische Schnappverbindungen mit einem entsprechenden ersten Schnapphaken an einer Komponente, beispielsweise an der Verbindungsfläche 20, und einem entsprechenden zusammenpas­ senden Schnapphaken an der anderen Komponente, wie bei­ spielsweise der Verbindungsoberfläche 18, vorzusehen. Zur Abdichtung des Verbindungsstelle zwischen dem Basisteil 16 und Deckelteil 12 können dann umlaufende Dichtungen an dem Basisteil 16 und/oder dem Deckelteil 12 vorgesehen sein. Diese Dichtungen können entweder unter Verwendung von Gum­ miringen realisiert werden, oder aber auch durch an dem Ba­ sisteil 16 und/oder dem Deckelteil 12 angespritzte Dich­ tungskanten. Zur weiteren Abdichtung des Hohlraums 22 kann an den Austrittsstellen des ersten 40 und des zweiten 46 leitenden Steckerstifts an der Oberfläche 38 bzw. der Ober­ fläche 42 des Basisteils 16 ein Verguß oder ein Lötmittel aufgebracht werden.

Fig. 2B zeigt eine schematische Draufsicht auf das Deckel­ teil bzw. dessen in dem Hohlraum 22 angeordnete Oberfläche 24. Die Draufsicht erfolgt dabei in Blickrichtung der in Fig. 1 gezeigten Achse A-A von unten nach oben. Wie schon entsprechend bezüglich Fig. 2A erläutert, kennzeichnet die Achse B-B den Schnitt, entlang dem die in Fig. 1 darge­ stellte Ansicht erhalten wird, wenn in Fig. 2B von oben oder unten auf den Schnitt geblickt wird.

Neben dem in Fig. 1 dargestellten elektrischen Verbindungs­ element 26 sind in Fig. 2B Verstärkungselemente 60 bzw. 62 gezeigt, die auf der Oberfläche 24 des Deckelteils 12 ange­ bracht sind. Diese Verstärkungselemente 60 bzw. 62 aus Me­ tall können aus dem gleichen oder einem anderen Werkstoff, beispielsweise mit hochwertigeren mechanischen Eigenschaf­ ten, wie das elektrisch leitende Verbindungselement 26 her­ gestellt sein, und dienen zur mechanischen Versteifung des von dem Membran 28 gebildeten Bereichs des Deckelteils 12. Diese mechanische Versteifung ist insbesondere zum Errei­ chen einer Langzeitstabilität des erfindungsgemäßen Schalt­ elements vorteilhaft, da bei Kunststoffen bzw. Polymermate­ rialien üblicherweise ein Fließverhalten über der Zeit zu beobachten ist. Anders ausgedrückt, führt eine ständige Verformung der Membran mit der Zeit dazu, daß neben der elastischen Verformung auch eine plastische Verformung auf­ tritt, die schließlich in einem fortgeschrittenen Stadium zur Unbrauchbarkeit des Schaltelements führt. Zur Lösung dieses Problems bzw. zur Verbesserung der Langzeitstabili­ tät werden neben dem elektrischen Verbindungselement 26 me­ chanische Verstärkungselemente 60 und 62 auf der Membran 28 an deren Oberfläche 24 aufgebracht, die die Membran 28 bzw. dessen mechanisch aktiven Teil zur mechanischen Stabilisie­ rung desselben zumindest teilweise bedecken.

Neben der Möglichkeit, das Deckelteil 12 und das Basisteil 16 als MID-Einkomponentenbauteil auszubilden, ist es ferner möglich die Teile 12, 16 als MID-Zwei-Komponentenbauteile auszubilden. Ein derartiges in einem sogenannten Zwei- Schuß-Spritzgußverfahren hergestelltes MID-Zwei- Komponentenbauteil hat den Vorteil, daß in einem ersten Schuß die Bereiche, die später metallisiert werden sollen, unter Verwendung eines naßchemisch metallisierbaren Poly­ mermaterials herstellt werden, um dann in einem zweiten Schuß um das Ergebnis des ersten Schusses herum den festen Rahmen zu spritzen. Somit ergibt sich die Strukturierung der Metallisierung gewissermaßen von selbst, wenn das Er­ gebnis des zweiten Schusses naßchemisch metallisiert wird, da nur auf den Oberflächen, die aus dem ersten Polymerwerk­ stoff bestehen, der metallisierbar ist, eine Metallschicht ausgebildet wird, während auf den anderen Oberflächen, die aus dem zweiten Polymermaterial bestehen, das nicht naßche­ misch metallisierbar ist, keine Metallablagerung stattfin­ det. Das bedeutet, daß bei Verwendung von MID-Zwei- Komponentenbauteilen als Deckelteil 12 bzw. als Basisteil 16 ein spezielles Vorformen von Metallfolien und ein Befe­ stigen derselben als das elektrisch leitende Verbindungs­ element 26 auf dem Deckelteil bzw. als die erste 44 und zweite 50 elektrische Kontaktfläche auf dem Basisteil 16 durch einen naßchemischen Metallisierungsprozeß ersetzt wird.

Das in Fig. 1 dargestellte Schaltelement kann wie ein bedrahtetes elektronisches Bauelement verarbeitet werden. Es kann aber auch mit anderen Anschlüssen als den Steckerstiften 40 und 46 ausgeführt werden, wie beispielsweise mit SMD-Anschlüssen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können die in Fig. 1 ge­ zeigten Schaltelemente derart ausgelegt werden, daß weitere Kontakte und Leiterbahnen in dem Hohlraum 22 vorgesehen sind, auf denen elektronische oder opto-elektronische Bau­ elemente oder Sensorbauelemente mit den von ebenen Leiter­ platten bekannten Verfahren aufgebaut werden können. Dies können beispielsweise ein integrierter Schaltkreis, eine Photodiode, eine LED, ein Temperatursensor oder ein Magnet­ feldsensor sein. Durch das Unterbringen dieser Bauelemente in dem Hohlraum 22 wird ein zusätzliches Gehäuse für diese Bauelemente gespart.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung geschaffenen Schaltelemente können in miniaturisierter Baugröße mit Abmessungen im Bereich von etwa 1 bis einigen mm hergestellt werden. Insbesondere können kleinere Schaltelemente als mit der Insert-Technik hergestellt werden.

Obwohl in den Fig. 1, 2A und 2B nur ein Schaltelement in der Form eines Brückenschaltelements dargestellt worden ist, bei dem die zwei elektrischen Kontakte 34, 36 des Ba­ sisteils durch ein Verbindungselement 26 des Deckelteils elektrisch miteinander verbindbar sind, ist es gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung auch möglich, den zweiten elektrischen Kontakt 36 direkt auf das Deckelteil zu über­ tragen bzw. das Verbindungselement 26 als zweiten elektri­ schen Kontakt zu verwenden. Dabei ist es notwendig, eine elektrische Leitung, beispielsweise in Form eines Drahts oder eines elektrischen Steckerstifts 40 oder 46, sowohl von dem ersten elektrischen Kontakt 34 des Basisteils 16 als auch von dem neuen zweiten Kontakt 26 des Deckelteils 12 aus dem Hohlraum 22 des Schaltelements 10 zu führen. Je nach Verwendungszweck des Schaltelements können die jewei­ ligen elektrischen Leitungen durch das Deckelteil 12 und/oder Basisteil 16, aber auch im Bereich der Dichtung zwischen den beiden Teilen aus dem Hohlraum 22 geführt wer­ den. Es sei erwähnt, daß eine derartige Leitungsführung ge­ nerell auf ein Schaltelement der vorliegenden Erfindung an­ zuwenden ist.

Als vorteilhaft bei einem Schaltelement dieses weiteren Aspekts stellt sich heraus, daß aufgrund des Wegfalls des Verbindungselements zum Verbinden des ersten und zweiten elektrischen Kontakts weniger Komponenten und somit auch weniger Herstellungsschritte erforderlich sind, was zu ei­ nem im Aufbau einfacheren Schaltelement führt.

Claims (28)

1. Schaltelement (10) mit folgenden Merkmalen:
einem Basisteil (16) aus Kunststoff mit einer Oberfläche (38), auf der ein erster (34) und ein zweiter (36) elektri­ scher Kontakt vorgesehen sind;
einem Deckelteil (12) aus Kunststoff mit einer Oberfläche (24), auf der ein elektrisch leitendes Verbindungselement (26) vorgesehen ist;
wobei das Basisteil (16) und das Deckelteil (12) in Spritz­ guß-, Spritzpräge- oder Präge-Technik hergestellt sind und miteinander verbunden sind, um einen Hohlraum (22) auszu­ bilden, in dem der erste (34) und zweite (36) elektrische Kontakt und das elektrisch leitende Verbindungselement (26) angeordnet sind, wobei das elektrisch leitende Verbindungs­ element (26) eine durch Heißprägen oder Kleben aufgebrachte vorgeformte Metallfolie aufweist, wobei durch ein Verformen des Deckelteils (12) und/oder des Basisteils (16) zueinan­ der hin oder voneinander weg eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten (34) und dem zweiten (36) elektrischen Kontakt über das elektrisch leitende Verbindungselement (26) herstellbar oder unterbrechbar ist, und wobei der von dem Basisteil (16) und dem Deckelteil (12) gebildete Hohl­ raum (22) staubdicht und/oder flüssigkeitsdicht und/oder gasdicht ist.

2. Schaltelement nach Anspruch 1, bei dem das elektrisch leitende Verbindungselement (26) als eine auf Kunststoff aufgebrachte Metallisierung ausgeführt ist.

3. Schaltelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zumin­ dest ein Teil der Oberfläche (24) des Deckelteils (12) von einer Membran (28) gebildet wird, auf der das elektrisch leitende Verbindungselement (26) vorgesehen ist, wobei die Membran in Richtung des ersten (34) und zweiten (36) elek­ trischen Kontakts des Basisteils (16) bewegbar ist.

4. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem zumindest ein Teil der Oberfläche (38) des Basisteils (16) von einer Membran gebildet wird, auf der der erste (34) und zweite (36) elektrische Kontakt vorgesehen sind, wobei die Membran in Richtung des elektrisch leitenden Ver­ bindungselements (26) des Deckelteils (12) bewegbar ist.

5. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der erste (34) und zweite (36) elektrische Kontakt mit einer jeweiligen ersten (40) und zweiten (46) elektrischen Leitung verbunden sind, die sich von der Oberfläche (38) des Basisteils (16) zu einer zweiten Oberfläche (42) des Basisteils (16) erstrecken.

6. Schaltelement nach Anspruch 5, bei dem die erste und zweite elektrische Leitung als erster (40) und zweiter (46) elektrisch leitender Steckerstift ausgebildet sind, die sich von der Oberfläche (38) der Basisteils (16) durch die­ ses hindurch zur zweiten Oberfläche (42) des Basisteils (16) erstrecken, wobei der erste und zweite elektrisch lei­ tende Steckerstift an der Seite der Oberfläche (38) des Ba­ sisteils (16) einen jeweiligen ersten (39) und zweiten (48) Kontaktkopf aufweisen, die zumindest einen Teil des jewei­ ligen ersten (34) und zweiten (36) Kontakts bilden.

7. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem auf der Oberfläche (38) des Basisteils (16) eine erste (44) und zweite (50) elektrische Kontaktfläche aus Metall ausgebildet sind, die zumindest einen Teil des jeweiligen ersten (34) und zweiten (36) elektrischen Kontakts bilden.

8. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das elektrisch leitende Verbindungselement (26) auf dem Deckelteil (12) eine Metallfolie (26) aufweist.

9. Schaltelement nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei dem die erste (44) und zweite (50) elektrische Kontaktflä­ che des Basisteils (16) und/oder das elektrisch leitende Verbindungselement (26) des Deckelteils (12) eine metalli­ sche Mehrschichtanordnung aufweisen, die eine Verbindungs­ schicht zum Verbinden mit Kunststoff (12, 16) und eine Kon­ taktschicht zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit anderen elektrischen Elementen (26, 34, 36) in dem Schaltelement (10) umfaßt.

10. Schaltelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die erste (44) und zweite (50) elektrische Kontaktflä­ che des Basisteils (16) und/oder das elektrisch leitende Verbindungselement (26) des Deckelteils (12) eine Dicke von 10 bis 100 µm aufweisen.

11. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem das Basisteil (16) und/oder das Deckelteil (12) ein Verstärkungselement (60, 62) aus Metall zur mechanischen Versteifung aufweisen.

12. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem das Basisteil (16) und/oder das Deckelteil (12) ein Fe­ derelement aus Metall aufweisen.

13. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das ferner ein mechanisches Verbindungsmittel (14) zum Verbin­ den des Basisteils (16) und des Deckelteils (12) aufweist, wobei das Verbindungsmittel eine mechanische Verkrallung, ein eingelegtes Dichtungselement, ein angespritztes Dich­ tungselement oder ein Klebemittel umfaßt.

14. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem in dem von dem Basisteil (16) und dem Deckelteil (12) gebildeten Hohlraum (22) ein elektrisches Bauelement und/oder ein opto-elektrisches Bauelement und/oder ein Sen­ sorbauelement vorgesehen sind, die mit dem von dem ersten (34) und zweiten (36) elektrischen Kontakt und dem elek­ trisch leitenden Verbindungselement (26) gebildeten elek­ trischen Pfad in Verbindung stehen.

15. Schaltelement nach Anspruch 14, bei dem das in dem von dem Basisteil (16) und dem Deckelteil (12) gebildeten Hohl­ raum (22) vorgesehene elektrische Bauelement und/oder opto­ elektrische Bauelement und/oder Sensorbauelement als Nackt- Chip, als SMD-Bauteil oder als verdrahtetes Bauteil ausge­ führt ist, das mit dem Schaltelement (10) durch ein Klebe­ mittel, ein Lötmittel, einen Bonddraht oder eine Klemmein­ richtung verbunden ist.

16. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem das Basisteil (16) und/oder das Deckelteil (12) als spritzgegossenes Kunststoffverbindungsteil (MID = molded interconnect device) ausgebildet sind.

17. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, das ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Betätigungseinrich­ tung (32) zum Verformen des Deckelteils (12) und/oder des Basisteils (16) zueinander hin oder voneinander weg.

18. Schaltelement nach Anspruch 17, bei dem die Betätigungseinrichtung (32) nicht mit dem Deckelteil (12) und/oder Basisteil (16) fest verbunden ist, und bei dem normalerweise keine elektrische Verbindung zwischen dem er­ sten (34) und dem zweiten (36) elektrischen Kontakt be­ steht, wobei durch Betätigen der Betätigungseinrichtung (32) eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten (34) und dem zweiten (36) elektrischen Kontakt herstellbar ist.

19. Schaltelement nach Anspruch 17, bei dem die Betäti­ gungseinrichtung (32) mit dem Deckelteil (12) und/oder Ba­ sisteil (16) fest verbunden ist, so daß in dem Schaltele­ ment durch Betätigen der Betätigungseinrichtung (32) eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten (34) und dem zweiten (36) elektrischen Kontakt herstellbar oder unter­ brechbar ist.

20. Feld von Schaltelementen, das eine Mehrzahl von Schaltelementen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 auf­ weist.

21. Feld von Schaltelementen nach Anspruch 20, das eine Betätigungseinrichtung aufweist, durch die die Schaltele­ mente (10) gemeinsam oder einzeln betätigbar sind.

22. Verfahren zum Herstellen eines Schaltelements mit fol­ genden Schritten:
Spritzgießen, Spritzprägen oder Prägen eines Basisteils (16) aus Kunststoff;
Vorsehen von einem ersten (34) und einem zweiten (36) elek­ trischen Kontakt auf einer Oberfläche (38) des Basisteils (16);
Spritzgießen, Spritzprägen oder Prägen eines Deckelteils (12) aus Kunststoff;
Vorsehen eines elektrisch leitenden Verbindungselements (26) auf einer Oberfläche (24) des Deckelteils (12); und
Verbinden des Basisteils (16) und des Deckelteils (12) mit­ einander, um einen Hohlraum (22) auszubilden, in dem der erste (34) und zweite (36) elektrische Kontakt und das elektrische Verbindungselement (26) angeordnet sind, wobei durch ein Verformen des Deckelteils (12) und/oder des Ba­ sisteils (16) zueinander hin eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten (34) und dem zweiten (36) elektrischen Kontakt über das elektrisch leitende Verbindungselement (26) herstellbar ist,
wobei der Schritt des Vorsehens des elektrisch leitenden Verbindungselements einen Schritt des Heißprägens oder des Klebens einer vorgeformten Metallfolie auf die Oberfläche des Deckelteils umfaßt, und wobei der von dem Basisteil (16) und dem Deckelteil (12) gebildete Hohlraum (22) staub­ dicht und/oder flüssigkeitsdicht und/oder gasdicht ist.

23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem das Basisteil (16) nach dem Schritt des Ausbildens und/oder das Deckelteil (12) nach dem Schritt des Ausbildens einem Schritt des Nachbearbeitens zur Verbesserung der geometrischen Genauig­ keit unterzogen werden.

24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, bei dem der erste und der zweite elektrische Kontakt zumindest teilweise aus einer vorgeformten Metallfolie bestehen, die durch Kleben oder Heißprägen auf der Oberfläche des Basisteils (16) an­ gebracht wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, bei dem der Schritt des Verbindens des Basisteils (16) mit dem Dec­ kelteil (12) durch Laserdurchstrahlschweißen, Ultraschall­ schweißen, Kleben, durch mechanisches Verkrallen oder durch Verpressen durchgeführt wird.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, bei dem vor dem Schritt des Verbindens des Basisteils (16) mit dem Deckelteil (12) ein elektronisches Bauelement und/oder op­ to-elektronisches Bauelement und/oder Sensorbauelement in dem Schaltelement vorgesehen wird, das durch Kleben, Löten, Flip-Chip-Bonden, Drahtbonden oder Klemmen mit dem Schalt­ element verbunden wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, bei dem das Basisteil (16) und/oder das Deckelteil (12) als ein spritzgegossenes Kunststoffverbindungsteil (MID = molded interconnect device) ausgebildet werden.

28. Schaltelement (10) mit folgenden Merkmalen:
einem Basisteil (16) aus Kunststoff mit einer Oberfläche (38), auf der ein erster elektrischer Kontakt (34) vorgese­ hen ist;
einem Deckelteil (12) aus Kunststoff mit einer Oberfläche (24), auf der ein zweiter elektrischer Kontakt (26) vorge­ sehen ist;
wobei das Basisteil (16) und das Deckelteil (12) in Spritz­ guß-, Spritzpräge- oder Präge-Technik hergestellt sind und miteinander verbunden sind, um einen Hohlraum (22) auszu­ bilden, in dem der erste (34) und zweite (26) elektrische Kontakt angeordnet sind, wobei der zweite elektrische Kon­ takt (26) eine durch Heißprägen oder Kleben aufgebrachte vorgeformte Metallfolie aufweist, wobei durch ein Verformen des Deckelteils (12) und/oder des Basisteils (16) zueinan­ der hin oder voneinander weg eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten (34) und dem zweiten (26) elektrischen Kontakt herstellbar oder unterbrechbar ist, und wobei der von dem Basisteil (16) und dem Deckelteil (12) gebildete Hohlraum (22) staubdicht und/oder flüssigkeitsdicht und/oder gasdicht ist.