DE2625726B2 - Elektronische Kleinuhr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Kleinuhr mit einem auf wenigstens einer seiner Oberflächen elektronische Bauelemente aufweisenden Substrat, das an einem Rand mit wenigstens einer mit den elektronischen Bauelementen leitend verbundenen Kontaktfläche versehen ist, und mit wenigstens einer an dem Substrat befestigten Kontaktfeder, die ein freies Ende aufweist, das mit leitenden Teilen des Uhrgehäuses verbindbar ist.

Eine solche Kleinuhr ist aus der DE-OS 24 06 970 bekannt. In einer solchen Kleinuhr müssen die elektronischen Bauteile getragen und geschützt und relativ zu anderen Bauteilen so angeordnet werden, daß die notwendigen körperlichen und elektrischen Verbindungen hergestellt werden. Die Befestigung der Bauteile sowie ihre körperliche und elektrische Verbindung, einschließlich der Anordnung von Schaltern, bilden ein Feld, in dem auf Wirtschaftlichkeit, Zuverlässigkeit und Wartungsfreundlichkeit geachtet werden muß. Bei der bekannten Uhr ermöglichen die an dem Substrat befestigten Kontaktfedern ein einfaches Einsetzen des Substrats in das Uhrengehäuse und dessen elastische Lagerung, jedoch bietet ihre Anwendung manche Probleme. Diese Kontaktfedern sind mit ihrem mit dem Substrat verbundenen Ende in einen Schlitz des Substrates eingesetzt und mit der zugeordneten Kontaktfläche verlötet Daher bedarf es zur Montage der Kontaktfeder besonderer Werkzeuge, und es kann die beim Löten entstehende Wärme sowohl die Federungs- und Kontakteigenschaften der Federn als auch die elektrischen Eigenschaften der auf dem

ίο Substrat vorhandenen Bauelemente beeinträchtigen.

Die Anbringung der Kontaktfedern erfordert daher besondere Sorgfalt Außerdem sind die Kontaktfedern im Falle einer Beschädigung nur schwer auswechselbar.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun-

is de, eine elektrische Kleinuhr der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß die Anbringung der Kontaktfedern erleichtert wird und bei einer Beschädigung der Kontaktfedern nicht ein Auswechseln des gesamten Substrates erforderlich wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kontaktfeder Klemmbacken aufweist, mit denen sie auf den Rand des Substrates im Bereich der Kontaktfläche so aufgesetzt ist, daß ihre Klemmbakken mit der Kontaktfläche in elektrisch leitender Verbindung stehen.

Solche Kontaktfedern sind leicht herstellbar, leicht montierbar und gewährleisten zugleich eine einwandfreie Funktion. Trotzdem sind die dadurch hergestellten elektrischen und mechanischen Verbindungen für Wartungszwecke leicht lösbar.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Merkmale der Unteransprüche sind im wesentlichen bereits aus der DE-OS 24 06 970 an sich bekannt.

J5 Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf ein Uhrmodul, mit ungelöteten Kontakten nach der Erfindung,

Fig.2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 durch das Uhrmodul nach F i g. 1,

F i g. 3 eine Draufsicht auf das Substrat des Uhrmoduls nach F ig. 1,
Fig.4 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer auf den Rand eines Substrates aufgesetzten Kontaktfeder,

F i g. 5 eine Seitenansicht ähnlich F i g. 4 einer zweiten Ausführungsform einer Kontaktfeder,
F i g. 6 eine Seitenansicht ähnlich F i g. 4 einer dritten

so Ausführungsform einer Kontaktfeder und

F i g. 7 eine isometrische Darstellung der Kontaktfeder nach F i g. 6 in vergrößertem Maßstab.

Fig.2 zeigt das Uhrmodul 10 einer ausgebildeten Armbanduhr in einem Uhrgehäuse 12. Das Uhrmodul 10 umfaßt ein Substrat 14, das zwischen einem oberen Abstandsblock 16 und einem unteren Abstandsbiock 18 eingeklemmt ist.

Wie aus Fig.3 ersichtlich, ist das Substrat 14 der Hauptträger der elektronischen Bauelemente und der elektrischen Verbindungen des elektronischen Uhrwerkes. Das Substrat 14 besteht vorzugsweise aus Keramik, weil Keramik eine sehr gute Formstabilität eine sehr gute Starrheit und gute Isoliereigenschaften aufweist. Wie F i g. 3 zeigt, ist auf der Oberseite des Substrates eine gedruckte Schaltung angeordnet. Der Quarz des Uhrwerkes ist unter dem Substrat 14 angeordnet und an Kontaktringe 20, 22 und 24 angeschlossen, die Teil der integrierten Schaltung auf der Oberseite des Substrates

14 sind. Um das Substrat 14 während der Herstellung, während des Aufbringens der gedruckten Schaltung und der Befestigung von Bauelementen in der richtigen Lage zu halten, sind an seinen Rändern Kerben 26 und 28 vorgesehen. Diese Kerben 26 und 23 werden während aller Herstellungsvorgänge zur formschlüssigen Halterung des Substrates benutzt, so daß alle Teile auf dem Substrat eine vorgegebene Lage einnehmen. Auf der Oberseite des Substrates ist der Chip 30 einer integrierten Schaltung befestigt und mittels Drähten mit der gedruckte λ Schaltung auf dem Substrat elektrisch leitend verbunden.

Um wirksam zu sein, muß die auf dem Substrat angebrachte Schaltungsanordnung mit Energie versorgt werden, einstellbar und mit einer brauchbaren Anzeige versehen sein. Die Energie von Batterien 31 und 32 (F i g. 2) geliefert, die sich in Batterietaschen 34 und 36 im unteren Abstandsblock 18 befinden. Auf der Rückseite des Substrats sind Batteriekontakte 38 und 40 vorgesehen, die mit der gedruckten Schaltung auf der Vorderseite des Substrates über übliche Durchführungen in Verbindung stehen. Zwischen den Batterien und den Batteriekontakten sind elastomere Leiter 42 und 44 in Form gelochter Scheiben angeordnet Diese elastomeren Leiter stellen die elektrische Verbindung her und verteilen von den Batterien ausgeübte mechanische Stöße auf eine größere Fläche des Substrats, wodurch ein Schutz des Substrats gegen Beschädigungen erzielt wird. Die Batterien sind zum Auswechseln durch öffnungen in der Rückwand des Uhrgehäuses zugänglich, die durch Deckel 46 und 48 verschlossen sind. Der Kontaktdruck für die Batterien kann durch Batteriefedern 50 und 51 aufrechterhalten werden. Auf diese Batteriefedern kann jedoch auch verzichtet werden, wenn die elastomeren Leiter 42 und 44 einen ausreichend großen Federweg haben.

Zur Steuerung der auf dem Substrat vorhandenen elektronischen Schaltungsanordnung sind Schaltvorgänge erforderlich. Die Schaltvorgänge dienen der Wahl einer speziellen Anzeige, beispielsweise einer Stunden-Minuten-Anzeige, einer Sekunden-Anzeige oder einer Monat-Tag-Anzeige, unabhängig davon, ob die optische Anzeige mittels Leuchtdioden oder mittels Flüssigkristallen erfolgt. Auch ist eine Steuerung zum Stellen der Uhr erforderlich. Die hierzu benötigten elektronischen Signale werden der elektronischen Schaltungsanordnung der Uhr durch manuell betätigbare elektrische Schalter zugeführt. Der in F i g. 2 dargestellte Schnitt ist durch einen Druckknopfschalter 100 gelegt, dem eine J-förmige Kontaktfeder 52 zugeordnet ist. Gleiche Druckknopfschalter sind in Verbindung mit J-förmigen Kontaktfedern 54 und 56 vorhanden. Wenn eine der J-förmigen Kontaktfedern einer Schaltungsanordnung zugeordnet ist, die zum Rückstellen des Zeitspeichers dient, kann der zugeordnete Dixickknopfschalter vertieft angeordnet sein, so daß er nicht unbeabsichtigt betätigt und damit unbeabsichtigt der Inhalt des Zeitspeichers verändert wird. Die Druckknopfschalter legen jeweils das Potential des Uhrgehäuses an die zugeordnete J-förmige Kontaktfeder 52 bzw. 54 oder 56 an, von denen jede mit der elektronischen Schaltung verbunden ist.

F i g. 4 veranschaulicht die Kontaktfeder 52 mehr im einzelnen. Wie ersichtlich, ist die Kontaktfeder 52 auf den Rand des Substrates 4 und dabei auf eine Kontaktfläche 57 aufgeschoben, die zu der gedruckten Schaltung auf dem Substrat 14 gehört. Zu diesem Zweck weist die Kontaktfeder 52 am oberen Ende eines nach unten ragenden Schenkels 62 Klemmbacken 58 und 60 auf. Der Schenkel 62 ist durch einen Bogen 64 mit einem nach oben ragenden Kontaktschenkel 66 verbunden, der der Kontaktfeder 52 die J-förmige Gestalt verleiht. Es ist der obere Abschnitt des Kontaktschenkels 66, an dem der Druckknopf zur Anlage kommt, um das Gehäusepotential zur Steuerung der Uhrelektronik an die Kontaktfläche 57 anzulegen.

Die Kontaktfedern 52,54 und 56 ragen jeweils in eine

ίο von mehreren T-förmigen Aussparungen ein, die sich in dem unteren Abstandsblock 18 befinden. Wie Fig 2 zeigt, ragt die Kontaktfeder 52 in eine T-förmige Aussparung hinein, die nach innen weisende Schultern 84 besitzt, an denen der Kontaktschenkel 66 mit seinem freien Ende zur Anlage kommt Hierdurch wird die Stellung des freien Schenkels nach außen begrenzt und dieser Schenkel so gehalten, daß der Druckknopf ihn stets an der gleichen Stelle berührt.

Wie Fig.2 zeigt ist der Druckknopf 100 in dem Uhrgehäuse 12 verschiebbar gelagert. Der Kopf 102 des Druckknopfes ist von Hand erfaßbar und wird durch eine Feder 104 in seine äußere Stellung gedrückt. Der Kontakt 106 des Druckknopfes wird dadurch zwischen den Seitenwänden der T-förmigen Aussparung gehalten und erstreckt sich nicht bis über die Schultern 84 hinaus, so daß der Druckknopfkontakt 106 den freien Schenkel 66 der Kontaktfeder 52 nicht berührt. Durch Druck auf den Kopf 102 wird der Kontakt 106 so weit verschoben, daß er das freie Ende der Kontaktfeder 52 berührt und dadurch zu der Kontaktfeder einen elektrischen Kontakt herstellt. Dabei kann das freie Ende der Kontaktfeder gegenüber der Schulter 84 zurückweichen, so daß durch die manuelle Betätigung des Druckknopfschalters auf das Substrat keine übermäßigen Kräfte ausgeübt werden. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, liegt das Gehäusepotential zwischen den Potentialen der Batteriekontakte 38 und 40. Wenn der Druckknopf das Gehäusepotential an den Schenkel 66 der Kontaktfeder 52 anlegt, wird die Kontaktfläche 57 an ein Potential gelegt, das sich zwischen den Potentialen der Batteriekontakte 38 und 40 befindet. Dieses Potential wird dem Chip 30 mit der integrierten Schaltung als Eingangsinformation zur Steuerung der Logik zugeführt. In gleicher Weise sind die Kontaktfedem 54 und 56 mit Kontaktflächen 68 bzw. 70 verbunden, die auch zu der auf dem Substrat aufgebrachten gedruckten Schaltung gehören. Allen diesen J-förmigen Kontaktfeder^ sind von Hand betätigbare Druckknöpfe zugeordnet, die im Uhrgehäuse verschiebbar gelagert sind und dazu dienen, verschiedene Steuerfunktionen auszuüben. Die Massefeder 72 und die J-förmigen Kontaktfedern können auch dazu dienen, die auf der Unterseite und der Oberseite des Substrates angebrachten Schaltungsan-Ordnungen miteinander elektrisch leitend zu verbinden. Fig.5 zeigt eine ähnliche, J-förmige Kontaktfeder 90, die ebenfalls auf den Rand des Substrats 14' aufgeklemmt ist und die bei solchen Uhren Verwendung findet, in denen das Substrat höher angeordnet ist als die

μ) Druckknöpfe. Daher befindet sich das freie Ende 92 der Kontaktfeder 90 unterhalb des Substrates. Die Stellung des freien Endes 92 ist jedoch in der gleichen Weise durch eine Schulter 84 in einer Aussparung bestimmt, wie es bei den Kontaktfedern 52 der Fall ist.

" "> Die zur Herstellung einer Masseverbindung dienende und daher auch kurz »Massefeder« genannte Kontaktfeder 72 gemäß den F i g. 2, 3, 6 und 7 weist ebenfalls eine obere und eine untere Klemmbacke 74 bzw. 76 auf.

mit deren Hilfe sie auf den Rand des Substrates 14 aufgeschoben werden kann, wie es die F i g. 6 und 7 zeigen. Dabei macht die Massefeder 72 zugleich Kontakt mit der Kontaktfläche 78 auf dem Substrat 14. Auch diese Kontaktfläche 78 gehört wieder zu der auf dem Substrat angeordneten elektronischen Schaltung. Die Massefeder 72 hat zwei Kontaktfinger 80 und 82, die an der Innenseite des Uhrgehäuses 12 elastisch anliegen, wie es Fig.2 zeigt. Auf diese Weise wird das Zwischenpotential des Uhrgehäuses ständig an die Kontaktfläche 78 angelegt, um dieses Potential der auf dem Substrat vorhandenen Schaltungsanordnung zuzu-

führen.

Die Massefeder 72 besteht ebenso wie die J-förmigen Kontaktfedern 52, 54 und 56 aus einem elastischen Metall, damit sie auf dem Rand des Substrates sicher festgeklemmt sind und sowohl mit den Kontaktflächen auf dem Substrat als auch mit den Druckknöpfen im Gehäuse den gewünschten, guten Kontakt machen.

Für die Massefeder 72 ist auch eine Form denkbar, bei der sie auf den Rand des Substrates aufgesetzt ist, jedoch mit der Seitenwand der Batterie anstatt mit der Gehäusewand in Berührung steht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektronische Kleinuhr mit einem auf wenigstens einer seiner Oberflächen elektronische Bauelemente aufweisenden Substrat, das an einem Rand mit wenigstens einer mit den elektronischen Bauelementen leitend verbundenen Kontaktfläche versehen ist, und mit wenigstens einer an dem Substrat befestigten Kontaktfeder, die ein freies Ende aufweist, daß mit leitenden Teilen des Uhrgehäuses verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder (52; 72) Klemmbacken (58,60; 74,76) aufweist, mit denen sie auf den Rand des Substrates (14) im Bereich der Kontaktfläche (57; 78) aufgesetzt ist, so daß die Kontaktfeder (52; 72) mit der Kontaktfläche (57; 78) in elektrisch leitender Verbindung steht.

2. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Rand des Substrats (14) mehrere, jeweils an einer Kontaktfläche (57; 78) anliegende Kontaktfedern (52; 72) aufgesetzt sind, von denen mindestens eine (72) an einem leitenden Teil des Uhrgehäuses (12) ständig anliegt, während die anderen (52) mit leitenden Teilen (100) des Uhrgehäuses (12) wahlweise verbindbar sind.

3. Uhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder (52) J-förmig ausgebildet ist und einen von einer Seite des Substrats (14) abstehenden Schenkel (62) aufweist, daß an dieser Seite des Substrats (14) ein Abstandsblock (18) anliegt, der eine Öffnung zur Aufnahme der Kontaktfeder (52) aufweist, daß die Öffnung durch einen schmaleren Schlitz mit der Umfangsfläche der Abstandsblockes (18) verbunden ist und daß die Öffnung neben dem Schlitz eine Schulter (84) bildet, an der das freie Ende (66) der in die öffnung hineinragenden Kontaktfeder (52) in seiner Ruhestellung anlegt.

4. Uhr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung und der angrenzende Schlitz zusammen eine im Querschnitt T-förmige Aussparung bilden.