-
Die Verwendung einer gedruckten Schaltung gestattet bereits in bekannter
Art und Weise, einen großen Teil der Verdrahtungsarbeit zu sparen. Die Elektronikelemente,
z. B. die integrierte(n) Schaltung(en), die auf der gedruckten Schaltung montiert
sind, können an diese gelötet werden, solange sie noch nicht in der Uhr montiert
sind. Die Montage von Elementen auf einer gedruckten Schaltung erfordert, daß diese
Schaltung eine gewisse Steifheit besitzt als Vorausset zung für sichere und stoßfeste
Befestigung des Ganzen. Wenn die integrierte Schaltung auf einer gedruckten Schaltung
befestigt wäre, welche keine genügende Steifheit besitzt, würde z. B. das Auftreten
von Stößen ungleich verteilte Spannungen verursachen und daher ein größeres Beschädigungsrisiko
schaffen. Die üblicherweise verwendeten gedruckten Schaltungen haben die gewünschte
Steifheit und sind daher in diesem Punkt befriedigend. Um an die gedruckte Schaltung
Bauteile anschließen zu können, die nicht auf ihr montiert werden, benützt man bei
bekannten Uhren mit steifen gedruckten Schaltungen eine Verbindung durch biegsame
Leitungen, die meistens auf die gedruckte Schaltung gelötet sind. Wenn diese Bestandteile
zum elektronischen Ganzen gehören, wie z.B. das Frequenznormal, so stellt dieses
Löten keine Schwierigkeit dar; man kann es vor der Montage durchführen und beim
Einsetzen des elektronischen Ganzen werden die gedruckte Schaltung, die von dieser
getragenen Elemente und die von ihr nicht getragenen, aber bereits an sie fest angeschlossenen
Elemente in ein und demselben Arbeitsgang in die Uhr montiert. Bei den elektrischen,
z. B. elektromechanischen Bauteilen der Uhr, die von dem elektronischen Ganzen getrennt
sind, mit diesem abei
eine elektrische Verbindung haben müssen,
d. h. insbesondere beim Schrittmotor und auch bei der Stromquelle, erweist sich
die Verwendung von zu lötenden Leitungen als unbequem und hat den großen Nachteil,
daß Lötungen in der Uhr selbst durchgeführt werden müssen, wobei diese Lötungen
übrigens bei jedem Entfernen der gedruckten Schaltung oder der von ihr unabhängigen
elektrischen Bauteile gelöst und wieder neu hergestellt werden müssen. Man kann
natürlich anstelle von Lötungen Verbindungen durch Verbindungselemente verwenden,
die auf Dauer befestigt sind, einerseits am Ende von Leitungen, andererseits entweder
auf der gedruckten Schaltung oder auf dem an diese anzuschließenden Element. Eine
solche Konstruktion bleibt jedoch kompliziert und sperrig.
-
Man könnte daran denken, eine direkte Verbindung durch Verbindungselemente
ohne Verwendung von Leitungen herzustellen; diese Lösung erweist sich jedoch als
ungünstig auf Grund der Steifheit der gedruckten Schaltung, die bei einem Anschluß
ohne biegsame Leitungen an ein starr in der Uhr montiertes Bauteil das Vorhandensein
von -- unvermeidbaren --- Toleranzen der Lage der Verbindungselemente ausschließt.
-
Man kennt zwar biegsame gedruckte Schaltungen mit etwa 0,1 mm Dicke,
die zum Ersetzen von leitenden Drähten bei der Verkabelung von Geräten Verwendung
fanden, die jedoch - da sie nicht steif sind nicht geeignet sind, um auf ihnen elektronische
Bestandteile zu montieren, wie z. B. eine integrierte Schaltung. Diese biegsamen
gedruckten Schaltungen, deren Verwendung als einfache Verbindungen interessant ist,
konnten daher nicht als gedruckte Schaltungen verwendet werden, die gleichzeitig
als Verdrahtung und als Träger für die Bauteile dienen, wie das bei steifen gedruckten
Schaltungen üblich ist Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektronische Armbanduhr
der eingangs genannten Art zu liefern, bei der das Problem der leitenden Verbindungen
zwischen der die elektronischen Bauteile tragenden gedruckten Schaltung und an diese
anzuschließenden Bauteilen, insbesondere dem Schrittmotor, vorteilhaft gelöst ist,
ohne daß die Verwendung von an Ort und Stelle zu lötenden oder anderweitig anzuschließenden
Leitungen notwendig ist, und wobei sowohl die gedruckte Schaltung, als auch die
mit ihr zu verbindenden Bauteile leicht entfernt und wieder eingesetzt werden können.
-
Hierzu schlägt die vorliegende Erfindung eine Armbanduhr der eingangs
genannten Art vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die gedruckte Schaltung als
biegsame gedruckte Schaltung ausgeführt ist, bei der mindestens der Teil, auf dem
die integrierte Schaltung montiert wird, durch eine Versteifungsplatte verstärkt
ist und bei der mindestens derjenige Teil, an dem der Schrittmotor angeschlossen
wird, ohne Versteifungsplatte bleibt und elektrische Verbindungselemente mindestens
für den Schrittmotor trägt, so daß das Anschließen und Trennen des Schrittmotors
an die bzw. von der gedruckten Schaltung durch einfaches Biegen des biegsam gelassenen
Teiles der gedruckten Schaltung möglich wird, indem die Verbindungselemente sich
beim Biegen des biegsamen Teiles der gedruckten Schaltung mit ihnen entsprechenden,
fest mit dem Schrittmotor verbundenen Anschlußelementen in Eingriff oder außer Eingriff
kommen.
-
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsart, bei der man einen
Platzgewinn z. B. unter dem biegsamen Teil der gedruckten Schaltung erzielen kann,
ist die Armbanduhr außerdem dadurch gekennzeichnet, daß der biegsam gelassene Teil
der gedruckten Schaltung zum Teil in einer anderen Ebene als derjenigen des verstärkten
Teils dieser gedruckten Schaltung liegt, wobei der biegsame Teil mindestens einen
dauerhaften Falz aufweist, der an einer Stelle angebracht ist, an der die Dicke
des Kupfers auf dem biegsamen isolierenden Träger der gedruckten Schaltung im Verhältnis
zur Dicke dieses isolierenden Trägers so groß ist, daß die Verformbarkeit des Kupfers
die Dauerhaftigkeit des Falzes gewährleistet.
-
Zur Erleichterung des Ein- und Ausbaues ist die Armbanduhr vorteilhaft
auch dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor mindestens teilweise unter dem
Teil der gedruckten Schaltung sitzt, der biegsam gelassen wurde, wobei die Lage
des Schrittmotors in bezug auf den biegsamen und den verstärkten Teil der gedruckten
Schaltung im Hinblick auf die höchstmögliche elastische Biegung, die die biegsame
gedruckte Schaltung ohne Gefahr aushalten kann, derart ist, daß eine elastische
Biegung des biegsamen Teils es gestattet, den nötigen Durchgang zum Herausnehmen
des Schrittmotors freizugeben.
-
Mit Hilfe der Zeichnungen wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
-
F i g. 1 ist eine Gesamtansicht einer elektronischen Armbanduhr vom
Boden des Uhrengehäuses, nachdem dieser Boden entfernt wurde.
-
F i g. 2 ist eine perspektivische Ansicht der gedruckten Schaltung,
mit der die in Fig. 1 dargestellte Uhr ausgestattet ist, mit einer Versteifungsplatte
unter einem Teil dieser gedruckten Schaltung.
-
F i g. 1 stellt eine Armbanduhr dar, die mit 1 bezeichnet ist. Diese
Figur zeigt in vereinfachter Art die Anordnung der verschiedenen elektronischen
und sonstigen Bauteile in der Armbanduhr, so wie man sie vom Boden des Uhrengehäuses
sehen würde, wenn dieser Boden entfernt wäre.
-
Man sieht in F i g. 1 ein Frequenznormal 2, bestehend aus einem Quarzkristall.
Man sieht ferner eine gedruckte Schaltung 3 mit zwei Teilen 3 a und 3 b, wobei diese
gedruckte Schaltung eine biegsame gedruckte Schaltung ist mit einer Gesamtdicke
(Träger aus isolierendem Material und Kupfer) von ungefähr l/lo mm. Teil 3 a der
gedruckten Schaltung wird durch eine Versteifungsplatte 4 verstärkt, welche unter
die gedruckte Schaltung geklebt wird. Fig.2 zeigt auf genauere Art und Weise, wie
die gedruckte Schaltung und die Versteifungsplatte zueinander angeordnet sind; man
versteht die in Fig. 1 gezeigte Anordnung besser, wenn man gleichzeitig die perspektivische
Ansicht von F i g. 2 betrachtet.
-
Die biegsame gedruckte Schaltung ist z. B. aus verkupfertem Polyamid-Material.
Diese gedruckte Schaltung, deren Dicke etwa 1/ mm beträgt, ist sehr biegsam und
wäre - so wie sie ist - nicht zur Befestigung von elektronischen Bestandteilen geeignet.
-
Die Versteifungsplatte 4, die in F i g. 1 und noch besser in F i g.
2 zu sehen ist, verleiht dem Teil 3 a der biegsamen gedruckten Schaltung eine Steifheit,
die mit derjenigen der üblichen gedruckten Schaltung vergleichbar ist. Diese Versteifungsplatte
4 wird vorteilhaft unter Teil 3 a der biegsamen gedruckten Schaltung geklebt; sie
ist vorzugsweise aus Epoxydglas oder aus eloxiertem Aluminium; bei dieser
Platte
verwendet man am besten ein isolierendes Material oder ein nicht isolierendes, aber
isoliertes Material; diese Voraussetzung ist jedoch nicht zwingend.
-
Man sieht, daß auf dem verstärkten Teil 3 a der gedruckten Schaltung
3 eine integrierte Schaltung 5 montiert ist. Diese integrierte Schaltung besitzt
im Miniaturmaßstab alle Elektronikelemente, die notwendig sind, um eine Schwingung
mit hoher Frequenz mit Hilfe des Quarz-Frequenznormals 2 zu erzeugen, um dann diese
Frequenz zu teilen (z. B. in bekannter Weise mit Hilfe von Flip-Flop-Elementen,
welche mit MOS-Feldeffekttransistoren aufgebaut sein können, bis zu einer Frequenz
von z. B. 1 Hz, und um schließlich bei dieser Frequenz die notwendigen Impulse zum
Vorrücken eines Schrittmotors 6 zu liefern. Der Schrittmotor 6 ist an sich bekannt.
-
Bei der hier beschriebenen elektronischen Armbanduhr sind die elektrischen
Verbindungen zwischen der gedruckten Schaltung 3 und dem Schrittmotor 6 ohne biegsame
leitende Drähte ausgeführt, mit Hilfe von zwei Anschlußelementen 7, welche die Form
von kleinen Zangen haben und auf dem Teil 3 b der gedruckten Schaltung 3 befestigt
werden. Die Klemmteile dieser Zangen 7 stehen über die gedruckte Schaltung so heraus,
daß zwei elektrisch leitende Spitzen 8, welche die beiden Anschlußelemente des Schrittmotors
6 bilden, eingreifen, um die elektrischen Verbindungen zwischen diesem Motor und
der gedruckten Schaltung herzustellen. Ein Teil des Motors 6 ist durch Teil 3 b
der gedruckten Schaltung bedeckt, welcher - da er unter sich keine Versteifungsplatte
hat - die Biegsamkeit der gedruckten Schaltungen des biegsamen Stücks beibehält.
Die Anschluß elemente 8 ragen aus dem Schrittmotor an den Stellen heraus, die nicht
unter dem Teil 3 b der gedruckten Schaltung liegen, und die ziemlich genau in der
Ebene den Stellen entsprechen, an denen sich die Greifteile der Zangen 7 befinden.
Eine der Voraussetzungen zur Herstellung einer geeigneten elektrischen Verbindung
ist, daß mindestens eines der in Kontakt kommenden Elemente eine gewisse Positionierungsbiegsamkeit
hat. Dies wird im vorliegenden Fall dadurch erreicht, daß Teil 3 b der gedruckten
Schaltung biegsam ist.
-
Um den Schrittmotor 6 von der gedruckten Schaltung zu trennen, genügt
es also, auf diesen Teil 3 b eine senkrecht zur Ebene von Fig. 1 nach oben gerichtete
Biegung anzuwenden, so daß die Greifteile der Zangen 7 aus demEingriff mit den Spitzen
8 kommen.
-
Der Ein- und Ausbau von an die gedruckte Schaltung anzuschließenden
Bauteilen kann also auf sehr einfache Art und Weise erfolgen, ohne daß Lötungen
vorzunehmen sind, wenn diese Bauteile einmal in der Uhr montiert sind. Um den Schrittmotor6,
dessen einer Teil hinter dem biegsamen Teil 3b der gedruckten Schaltung verborgen
ist, zu entfernen, kann man - nachdem man diesen Teil 3 b leicht gebogen hat, um
die Zangen 7 von den Spitzen 8 zu trennen diesen Teil 3 b noch weiter biegen, so
daß der Durchgang des Schrittmotors senkrecht zur Ebene der Abbildung freigegeben
wird. Die Anordnung des Schrittmotors in bezug auf die gedruckte Schaltung muß jedoch
so sein, daß diese Biegung zur Freigabe des Durchgangs für den Motor erfolgen kann,
ohne die Belastungsgrenze zu überschreiten, die die biegsame gedruckte Schaltung
ohne Schaden aushalten kann.
-
Bei der in F i g. 1 dargestellten Uhr hat man, um für das vom Schrittmotor
angetriebene Räderwerk Platz zu gewinnen, die Ebene, auf der sich der biegsame Teil
3 b der gedruckten Schaltung befindet, gegenüber der Ebene, auf der sich der verstärkte
Teil 3 a dieser gedruckten Schaltung befindet, höher gelegt. Aus diesem Grund hat
man vor dem Einbau die biegsame gedruckte Schaltung bei 3 c doppelt gefaltet. Dies
ist in Fig. 2 noch besser zu sehen. Um diese Faltung dauerhaft auszuführen, nutet
man mit der Verformbarkeit des Kupfers, das die biegsame gedruckte Schaltung bedeckt,
und aus diesem Grund sind an der Stelle dieses Falzes 3 c die auf der gedruckten
Schaltung vorhandenen verkupferten Leiter von einer solchen Dicke, daß sie mindestens
einem Viertel der Dicke des isolierenden Trägers der biegsamen gedruckten Schaltung
beträgt.
-
Wenn der Querschnitt des Kupfers im Verhältnis zum Querschnitt des
isolierenden Trägers zu gering wäre, wäre es schwierig oder sogar unmöglich, den
Falz 3 c so zu bilden, daß er dauerhaft bleibt.
-
In F i g. 1 sieht man, außer den bereits erwähnten Elementen, noch
ein Kontaktelement 11, welches mit Hilfe einer Spitze 10 und einer Zange 9, ähnlich
den Spitzen 8 und den Zangen 9, die Spannung auf die gedruckte Schaltung führt.
Diese Spannung wird von einer Zelle 12 geliefert, die durch einen Klemmflansch 13
gehalten wird; einer der Zellenpole ist über den Klemmflansch 13 an Masse gelegt,
der andere Pol liegt an einem Zellenkontakt 14, der seinerseits mit einer Stelle
der gedruckten Schaltung 3 in Kontakt kommt, und zwar in dessen verstärktem Teil
3 a. Der Zellenkontakt 14 ist natürlich von der Masse isoliert und führt daher auf
die gedruckte Schaltung eine von der Masse verschiedene Spannung; um die beiden
Pole an die gedruckte Leitung zu legen, genügt es, einen Leiter dieser gedruckten
Schaltung mit Masse zu verbinden; dies wird mit dem Kontaktelement 11 durchgeführt,
welches mit der Masse und daher mit dem anderen Zellenpol über den Klemmflansch
13 verbunden ist.
-
In F i g. 1 sieht man noch ein Einstellelement für die Frequenz des
Normalfrequenzoszillators; dieses Element ist ein variabler Miniaturkondensator
16, der auf den verstärkten Teil 3 a der gedruckten Schaltung montiert ist.
-
Die gedruckte Schaltung wird in der Uhr mit Hilfe von zwei Befestigungsschrauben
17 befestigt, welche durch den verstärkten Teil dieser gedruckten Schaltung sowie
durch die Versteifungsplatte unter diesem verstärkten Teil gehen; um die gedruckte
Schaltung zu entfernen, muß man also diese beiden Schrauben 17 lösen, ebenso eine
Schraube 18, die mit Hilfe eines IIemnrflansches 15 das Frequenznormal 2, das durch
biegsame Leitungen mit der gedruckten Schaltung verbunden ist, an Ort und Stelle
hält. Man kann also, nachdem man vorher die Zelle entfernt hat, das Ganze, das aus
der gedruckten Schaltung, den von ihr getragenen Elementen (integrierte Schaltung
5 und variabler Kondensator 16) und dem mit dieser gedruckten Schaltung verbundenen
Frequenznormal 2 besteht, herausnehmen. Um die elektrische Zelle 12 zu entfernen,
muß man außerdem eine Befestigungsschraube 19 lösen, welche den Klemmflansch 13
der Zelle hält.
-
Das Räderwerk 20, das vom Schrittmotor angetrieben wird und die Zeiger
für die Uhrzeit (Stunden, Minuten und Sekunden) sowie eventuelle Datumsangabeelemente
vorrückt,
ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Sein Platzbedarf kann tatsächlich verschieden
von dem auf der Abbildung angegebenen sein.
-
Es wird noch darauf hingewiesen, daß die Linien der Kupferleitungen
der gedruckten Schaltung, welche auf der in F i g. 1 dargestellten gedruckten Schaltung
eingezeichnet sind, auf dieser Abbildung nur dargestellt wurden, um das Verständnis
zu verbessern, indem gezeigt wird, daß Element 3 eine gedruckte Schaltung ist. Diese
Linien sind nicht als tatsächlich den Verbindungslinien für die verschiedenen elektronischen
und/oder die verschiedenen Verbindungselemente entsprechend anzusehen. Die Linienführung
der
Verbindungen der gedruckten Schaltung der elektronischen Uhr könnte ebenso gut (und
wird es in der Praxis wahrscheinlich auch sein) verschieden von der auf A b b. 1
dargestellten Art sein, und zwar sowohl hinsichtlich der Zeichnung dieser Linienführung
als auch hinsichtlich der verschiedenen Verbindungspunkte der Bestandteile, die
durch diese Linienführung verbunden werden.
-
Die vorstehend beschriebene elektronische Armbanduhr weist so bedeutende
Vorteile hinsichtlich ihrer Montage und der Einfachheit ihrer Konstruktion auf;
sie gestattet eine unabhängige Montage der mechanischen Bestandteile einerseits
und der elektronI-schen Bestandteile andererseits.