DE19642808C1

DE19642808C1 - Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung

Info

Publication number: DE19642808C1
Application number: DE1996142808
Authority: DE
Original assignee: S Siedle and Sohne
Current assignee: S Siedle and Sohne
Priority date: 1996-10-17
Filing date: 1996-10-17
Publication date: 1998-04-23
Anticipated expiration: 2016-10-18
Also published as: EP0837482A2; EP0837482A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, weiterhin auf eine nach diesem Verfahren hergestellte Kontaktanordnung gemäß Anspruch 3, auf eine Vorrichtung zum automatischen Bestücken der Kontaktanordnung, und auf eine Vorrichtung zum Durchtrennen der Verbindungsbrücken der Kontaktanordnung gemäß Anspruch 15.

Derartige Kontaktanordnungen werden üblicherweise an einer Leiterplatte kontaktiert. Sie bestehen aus einem fest an der Leiterplatte angebrachten Festkontakt und einer diesem gegenüber beweglichen Kontaktfeder, die entgegen der Federkraft durch eine Taste betätigbar ist. So wurden beispielsweise bisher Leiterplatten bei Türanlagen der Anmelderin hergestellt. Die zwei Schaltkontakte wurden hierbei als zwei getrennte Teile hergestellt, wobei wenigstens ein Teil federnd ausgebildet war. Durch Betätigung eines Tastenelementes wurde der federnde Kontakt geschlossen. Aufgrund ihrer biegeweichen Auslegung mußten beide Teile derartiger Kontaktanordnungen manuell auf die Leiterplatte bestückt werden.

Das DE-GM 77 35 679 beschreibt einen Tastschalter mit einem Druckknopf und Tastenschieber und zwei in einem Sockel befestigten Kontaktfedern, die zugleich als Rückstellfedern für den Tastenschieber dienen. Zwei in verschiedener Höhe abgewinkelte zweischenklige Kontaktfedern sind im Sockel gegeneinanderliegend angeordnet, in dem der eine Kontaktschenkel lagefixiert ist und der andere Kontaktschenkel am Tastenschieber federnd anliegt. Die beiden federnden Kontaktschenkel werden durch zwei an beiden Seiten des Tastenschiebers angeordnete Nocken beim Niederdrücken des Druckknopfes entgegen ihrer Vorspannung verformt und auf die lagefixierten Kontaktschenkel gedrückt. Dieser Tastschalter soll eine rationelle Herstellung aus nur wenigen Bauteilen und den Einsatz bei relativ hoher Leistung ermöglichen.

Die DE 195 10 491 A1 beschreibt einen elektrischen Schalter mit einem Schaltergehäuse, ein darin angeordnetes Blattfederteil mit beweglichem Bereich, sowie ein Betätigungsglied. Um eine geringe Einbaugröße hinsichtlich des Blattfederteiles zu ermöglichen und darüberhinaus das Federverhalten derselben zu verbessern, greift das Betätigungsglied am bewegbaren Blattfederende an. Am Ende ist ein Arm angeordnet, der parallel zum Blattfederteil liegt und an seinem Ende den Kontakt trägt.

Die DE 38 14 903 C2 beschreibt einen schaltbaren elektrischen Verbinder an einer Leiterplatte oder Trägerplatte, an dem ein als Kontaktfeder ausgebildetes Kontaktelement befestigt ist. Um einen einfach aufgebauten und problemlos schaltbaren elektrischen Verbinder zu erhalten, ist ein auf einem Abschnitt des Kontaktelementes schiebbarer isolierbarer Körper angeordnet, der einen Schaltnocken trägt, welcher bei Betätigung der Isolierkörper gegen die Trägerplatte einen Schaltschenkel des Kontaktelementes verschränkt, wodurch der Andruckschenkel eine Leiterbahn der Trägerplatte oder eine Leiterfolie kontaktiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung und eine Kontaktanordnung zu schaffen, die eine einfache und billige Herstellung, eine maschinelle, und automatische Montage auf die Leiterplatte, kleine Abmessungen, eine lange Lebensdauer und einen zuverlässigen Betrieb sowohl bei niedrigen als auch bei relativ hohen Strömen ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1, bzw. 3, 13 und 15 gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.

Die Kontaktanordnung wird zunächst einstückig aus einem Blechstreifen geformt. An den zwei gegenüberliegenden Abschnitten ist jeweils ein erhabener Schaltkontakt aufgebracht. Der Blechstreifen ist V-förmig zu einem spitzen Winkel umgebogen. Wird der eine frei nach oben ragende Schenkel nach unten in Richtung zum anderen, fest montierten, Schenkel gedrückt, so berühren sich die beiden Schaltkontakte.

Am Endabschnitt des zweiten, fest zu montierenden Schenkels sind zwei äußere oder seitliche Anschlußbeine und ein mittleres Anschlußbein im Bereich des davor angeordneten zweiten Schaltkontaktes vorgesehen. An der gegenüberliegenden Seite des zweiten Schaltkontaktes ist ein weiteres, dem mittleren Anschlußbein zugeordnetes Anschlußbein vorgesehen.

Um den zweiten Schaltkontakt herum ist ein U-förmiger Ausschnitt vorgesehen, so daß dieser zweite Schaltkontakt nur über zwei Verbindungsbrücken mit dem Endbereich des zweiten Schenkels verbunden ist, an den sich die drei Anschlußbeine anschließen. Nach der Montage oder Bestückung der Kontaktanordnung an der Leiterpatte über die vier Anschlußbeine werden die beiden Verbindungsbrücken durchtrennt, beispielsweise durch einen Stanzstempel. Dadurch entstehen zwei elektrisch voneinander isolierte Schaltkontakte, die jeweils mit der Leiterplatte mechanisch fest verbunden und mit den entsprechenden Elektroanschlüssen kontaktiert sind. Die Betätigung der nunmehr als Schalter fungierenden zweiteiligen Kontaktanordnung erfolgt durch eine darüber angeordnete Drucktaste, beispielsweise am Oberteil des entsprechenden Gerätes, wie am Oberteil eines Haustelefones zur Betätigung des Türöffners oder des Lichtschalters.

Vorzugsweise erfolgt das Trennen der Verbindungsbrücken durch ein keilförmiges Trennwerkzeug, bei dem die Schneide vorzugsweise außermittig zur Länge der Verbindungsbrücken ausgerichtet ist. Die Verbindungsbrücken werden nach der Trennung teilweise in Öffnungen der Leiterplatte hineingebogen und damit elektrisch und mechanisch sicher getrennt. Diese Öffnungen können unter jeder der beiden Verbindungsbrücken vorgesehen werden. Das Trennen erfolgt völlig abfallos. Durch vorheriges Anbringen von Sollbruchstellen beim Ausstanzen der ursprünglichen Blechstreifen können die erforderlichen Trennkräfte verringert werden.

Auch ein flächiger Schneidstempel kann zum Herausstanzen eines Teilstückes aus dem Trennsteg bzw. der Verbindungsbrücke eingesetzt werden. Wenn der Werkstoff der Leiterplatte ausreichend fest ist, kann diese direkt als Schneidmatrize wirken, im anderen Falle kann eine zusätzliche Schneidmatrize eingesetzt werden.

Die Trennung kann beispielsweise aber auch mittels Laserstrahl erfolgen.

Die elektrischen Schaltkontakte können als Aufschweißpunkte auf den Blechstreifen aufgeschweißt sein. Der erste Aufschweißpunkt kann kreuzförmig zum zweiten Aufschweißpunkt angeordnet werden. Es ist aber auch möglich, die Schaltkontakte direkt aus dem Federmaterial zu formen oder anderweitig auszubilden.

Durch die federnden Rückstellkräfte des eingesetzten federnden Metallblättchens wird dieses nach dem Loslassen des Tasters automatisch zurückgestellt und stellt auch den Taster wieder in seine Ausgangslage zurück, ohne daß weitere Bauteile wie eine Druckfeder oder dergleichen vorgesehen werden müßten.

Die Anschlußbeine können so geformt werden, daß sie sich beim Durchführen durch die Öffnungen innerhalb der Leiterplatte in den Werkstoff der Leiterplatte einschneiden und damit festsitzen. Dadurch kann ein Aufschwimmen der Kontaktanordnung beim Lötvorgang verhindert werden.

Die Anschlußbeine können federnd an den unteren Schenkeln der Kontaktanordnung angebunden werden. Dadurch kann eine Belastung der Lötstellen beim Betätigen der Kontaktanordnung vermieden werden. Durch eine Relativbewegung der beiden Schaltkontakte im geschlossenen Zustand können diese selbst automatisch gereinigt werden. Diese Relativbewegung wird beim ersten Kontakt der beiden Schaltkontakte eingeleitet. In dieser Stellung sind die Schaltkontakte übereinanderliegend in ihrer Gesamthöhe kleiner als der doppelte Biegeradius der Hauptbiegung der Kontaktanordnung. Diese Höhendifferenz und die daraus resultierende Schrägstellung des oberen Schenkels bewirkt beim weiteren Drücken der an der Unterseite ebenflächig ausgebildeten Taste eine elastische Deformation des freien Schenkels. Dies bewirkt im geschlossenen Zustand eine Relativbewegung zwischen den beiden Schaltkontakten mit dem Effekt einer Selbstreinigung derselben. Hierbei ist auch die kreuzweise Zuordnung der beiden Schaltkontakte zueinander von Bedeutung.

Als weiterer Vorteil dieser Anordnung wirkt die Rückstellkraft des freien Schenkels im betätigten Zustand nahezu querkraftfrei auf die Taste und minimiert dadurch die Reibungskräfte bei der Führung der Drucktaste.

Die automatische Bestückung der Kontaktanordnung kann durch ein Greifwerkzeug erfolgen, das auf die Geometrie der Kontaktanordnung abgestimmt ist und diese zum Beispiel an den gesickten und unter Vorspannung stehenden Anschlußbeinen aufnimmt. Diese Bestückungstechnik ist beispielsweise bereits bei der Bestückung von integrierten Schaltungen üblich. Die hier vorgesehene Ausbildung der Kontaktanordnung ermöglicht somit die Bestückung durch ein vorbekanntes und bewährtes Bestückungsverfahren.

Die Kontaktanordnung besteht im wesentlichen zunächst aus einem einstückigen als Stanzbiegeteil ausgeführten Blechplättchen. Es wird in die bestimmte Form gestanzt und dann umgebogen. Betätigt wird die Kontaktanordnung durch eine zugeordnete Taste, wie oben beschrieben oder dergleichen. Die beiden Schaltkontakte werden nach dem, vorzugsweise automatischen, Befestigen und anschließendem Kontaktieren der Kontaktanordnung auf der Leiterplatte mechanisch und elektrisch voneinander getrennt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 den Querschnitt durch ein Elektrogerät mit tasten betätigter Kontaktanordnung einer betätigten und einer unbetätigten Kontaktanordnung,

Fig. 2 eine Leiterplatte mit darauf angeordneter Kontaktanordnung,

Fig. 3 die Draufsicht auf eine Kontaktanordnung mit Leiterplatte gemäß Fig. 2,

Fig. 4 die Kontaktanordnung allein in perspektivischer Darstellung,

Fig. 5 die Kontaktanordnung oberhalb der Leiterplatte,

Fig. 6 die Kontaktanordnung in montiertem Zustand bei aufgetrennten Verbindungsbrücken,

Fig. 7 die durch einen Taster betätigte Kontaktanordnung,

Fig. 8 die in Fig. 7 gezeigte betätigte Kontaktanordnung, jedoch noch weiter durchgedrückt.

In der Zeichnung sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Das in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte Elektrogerät könnte beispielsweise ein Wohnungs-Sprechgerät sein. Es ist allgemein mit 40 bezeichnet, das Oberteil mit 42, das Unterteil mit 48, die linke Führungsbahn für die linke, nicht betätigte Taste 50 mit 44, die rechte Führungsbahn mit 44', in welcher ein rechter Taster oder Druckknopf 50' zur Betätigung der Kontaktanordnung 10' verdrehfest nach unten geführt ist. Die untere ebene Betätigungsfläche des Tasters 50, 50' ist mit 52, 52' bezeichnet. Die Kontaktanordnung 10, 10' sitzt auf der Leiterplatte 1 auf, die an der Unterseite 48 des Elektrogerätes 40 befestigt bzw. kontaktiert ist.

Fig. 2 zeigt das V-förmig zu einem spitzen Winkel gebogene Metallplättchen zu einer Kontaktanordnung 10.

Hierbei ist an der Innenseite des oberen, frei beweglichen, Schenkels 16 der erste Schaltkontakt 12 angeordnet. Der untere Schenkel 18 liegt auf der Leiterplatt 1 auf, wobei der zweite Schaltkontakt 14 nach oben ragt und dem ersten Schaltkontakt 12 zugewandt ist, bedingt durch die Biegung um eine Mittellinie 13. Das seitliche Anschlußbein 20, das mittlere Anschlußbein 24 und das weitere zur Mitte hin angeordnete, dem mittleren Anschlußbein 24 zugeordnete Anschlußbein 26 für den zweiten Schaltkontakt sind durch entsprechende Durchtrittsöffnungen der Leiterplatte 1 hindurchgeführt dargestellt.

In der Draufsicht von Fig. 3 ist auch das rechte seitliche Anschlußbein 22 sichtbar.

In der perspektivischen Darstellung von Fig. 4 sind zusätzlich der Mittelbereich 28 um den zweiten Schaltkontakt 14 herum und die beiden Trennstege oder Verbindungsbrücken 30, 32 bezeichnet, die nach der Montage durchtrennt werden, um zwei selbständige Schaltkontakte zu erhalten.

Fig. 5 zeigt zusätzlich die Leiterplatte 1 mit Durchtrittsöffnungen 21, 23, 25, 27 für die zugeordneten vom zweiten Schenkel 18 senkrecht nach unten umgebogenen Anschlußbeine 20, 22, 24, 26. Weiterhin weist die Leiterplatte 1 zwei größere Aufliegeöffnungen 31, 33 direkt unterhalb der Verbindungsbrücken 30, 32 auf, welche an diesen Öffnungen aufliegen und für eine sichere Trennung teilweise in diese Öffnungen hineingestanzt werden können.

Fig. 7 zeigt in vergrößerter Darstellung eine auf den freien Schenkel 16 drückende Drucktaste 50, wobei in Pfeilrichtung der Druck F ausgeübt wird. Zwischen ebener unterer Betätigungsfläche 52 der Drucktaste 50 und Oberfläche des frei beweglichen oberen Schenkels 16 der Kontaktanordnung 10 ist bei Beginn der Betätigung ein Schrägspalt 53 sichtbar. Der Biegeradius um die mittlere Biegelinie 13 ist mit R bezeichnet.

Bei Weiterbetätigung der Drucktaste 50 gemäß Fig. 8 ist kein Spalt 53 mehr zu sehen, die beiden Schaltkontakte 12, 14 haben sich in Pfeilrichtung gegeneinander verschoben, wodurch ein Selbstreinigungseffekt dieser Schaltkontakte, die kreuzweise zueinander ausgerichtet sind, bewirkt wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung, mit zwei an einer Kontaktfeder bzw. einem Festkontakt angeordneten Schaltkontakten (12, 14), die an einer Leiterplatte (1) kontaktiert und entgegen der Federkraft durch eine Taste betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet,

a) daß der Festkontakt und die Kontaktfeder einstückig aus einem einstückigen elektrisch leitenden federnden Blechstreifen hergestellt werden,
b) daß der Blechstreifen aus einem äußeren Ringbereich mit zwei Schenkeln (16, 18) und einem Mittelteil (28) besteht,
c) daß der Mittelteil (28) nur über schmale Verbindungsbrücken (30, 32) mit dem äußeren Ringbereich verbunden ist,
d) daß der Blechstreifen V-förmig in spitzem Winkel umgebogen wird,
e) daß an den beiden einander zugewandten Innenseiten der beiden Schenkel (16, 18) je ein erhabener Schaltkontakt (12, 14) derart angeordnet ist,
daß sich die beiden Schaltkontakte beim Zusammendrücken durch eine Taste berühren,
f) daß am äußeren Ringbereich des stationären Schenkels (18) und am Mittelteil (28) desselben wenigstens je ein Anschlußbein (20, 22; 24, 26) vorgesehen ist,
g) die jeweils gegenüber der Ebene des stationären Schenkels (18) im wesentlichen um 90° zur Leiterplatte (1) hin abgewinkelt sind, durch Öffnungen (21, 23; 25, 27) hindurchgeführt und mit der rückwärtigen Lötseite der Leiterplatte (1) mechanisch und elektrisch verbunden sind,
h) daß der bewegliche Schenkel (16) und der stationäre Schenkel (18) nebst Mittelteil (28) an der Leiterplatte (1) befestigt werden,
i) daß die Verbindungsbrücken (30, 32) des montierten Federkontaktes und damit der äußere Ringbereich vom Mittelteil (28) mechanisch und elektrisch getrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem federnden Blechstreifen vor dem Umbiegen, vorzugsweise um eine mittlere Biegelinie (13), zunächst alle gewünschten Teile ausgestanzt werden.

3. Kontaktanordnung, hergestellt gemäß dem Verfahren von Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten des stationären Schaltkontaktes (14) am Mittelteil (28) je ein Anschlußbein (24, 26) angeordnet ist, und daß an beiden Enden des U-förmigen Ringbereiches je ein Anschlußbein (20, 22) angeordnet ist.

4. Kontaktanordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Bohrungen (31, 33) in der Leiterplatte (1) unterhalb der Verbindungsbrücken (30, 32), in welche die durchtrennten Verbindungsbrücken teilweise hineingedrückt sind.

5. Kontaktanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Verbindungsbrücken (30, 32) zur Verringerung der erforderlichen Trennkräfte Sollbruchstellen vorgesehen sind.

6. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch eine Betätigungseinrichtung in Form einer unten ebenflächigen Taste (50), die vorzugsweise in einer verdrehgesicherten Tastenführung (44) des Oberteiles (42) eines elektrischen Gerätes (40) angeordnet ist und auf den frei beweglichen oberen Schenkel (16) der Kontaktanordnung (10) drücken kann.

7. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zusammenwirkenden Schaltkontakte (12, 14) kreuzweise zueinander angeordnet sind.

8. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltkontakte (12, 14) auf den Blechstreifen aufgeschweißte Schweißkontakte eingesetzt sind.

9. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkontakte direkt aus dem Material des Blechstreifens geformt sind.

10. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, gekennzeichnet durch eine derartige Auslegung und Geometrie der Anschlußbeine (20, 22, 24, 26), daß sie sich beim Durchtritt durch die Durchtrittsöffnungen (21, 23, 25, 27) in den Werkstoff der Leiterplatte (1) einschneiden und dadurch eine mechanische Befestigung vor der elektromechanischen Verbindung mit der rückwärtigen Lötseite bewirken.

11. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußbeine (20, 22, 24, 26) an die Oberseite (3) der Leiterplatte (1) federnd angebunden sind.

12. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkontakte (12, 14) einschließlich des freien Endes des frei beweglichen Schenkels (16) in voll kontaktiertem Zustand niedriger als der doppelte Biegeradius (R) an der mittleren Biegelinie (13) ausgebildet sind, derart, daß der frei bewegliche bzw. schwenkbare obere Schenkel (16) elastisch deformierbar ist und eine Relativbewegung in Pfeilrichtung zwischen den beiden Schaltkontakten (12, 14) mit dem Effekt der Selbstreinigung bewirken kann, wobei gleichzeitig die Rückstellkraft des freien Schenkels im betätigten Zustand nahezu querkraftfrei auf die Taste (50) wirken kann und dabei die Reibungskräfte innerhalb der Tastenführung (44) minimieren kann.

13. Vorrichtung zum automatischen Bestücken der Kontaktanordnung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 12 auf die Leiterplatte in Form eines auf die Geometrie der Kontaktanordnung abgestimmten Greifwerkzeuges.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Greifwerkzeug die Kontaktanordnung (10) an den gesickten und unter Vorspannung stehenden Anschlußbeinen (20, 22, 24, 26) aufnehmen kann, ähnlich dem bei der Bestückung von integrierten Schaltkreisen eingesetzten Verfahren.

15. Vorrichtung zum Durchtrennen der Verbindungsbrücken (30, 32) der Kontaktanordnung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 12 nach dem Bestücken auf die Leiterplatte in Form eines Trennwerkzeuges, wie eines keilförmigen Trennwerkzeuges, bei dem die Schneide vorzugsweise außermittig zur Länge der Verbindungsbrücken ausgerichtet ist, oder wie eines Stempels, einschließlich eines flächigen Schneidstempels, um ein Teilstück abzutrennen, oder wie einer auf die Leiterplatte (1) aufgesetzten Schneidmatrize.