DE3215191A1

DE3215191A1 - Kontaktmatrix

Info

Publication number: DE3215191A1
Application number: DE19823215191
Authority: DE
Inventors: Erwin 8000 München Awakowicz; Peter 8121 Fischen Kleine
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1982-04-23
Filing date: 1982-04-23
Publication date: 1983-10-27

Description

Kontaktmatrix
Die Erfindung betrifft eine Kontaktmatrix für Mattentastaturen, insbesondere Wähltastaturen für Fernsprechgeräte, mit mehreren auf einer der Seitenflächen eines Substrats von wenigstens paarweise in einer Ebene partiell einander angenäherten Leiterbahnen gebildeten, offenen Kontaktstellen für die Herstellung galvanischer Verbindungen durch Aufsetzen von Überbrückungsstempeln, und mit flexiblen Anschlußleitungen.
Der Substrat mit offenen Kontaktstellen und von diesen bis in einen Anschlußbereich geführten Leiterbahnen bildet bei Mattentastaturen eine starre Kontaktebene, auf der die flexible, in den Kontaktstellen zugeordneten Bereichen mit je einer kuppelförmigen Durchprägung versehene Matte aus Isolierstoff, vorzugsweise Silikonkautschuk, im wesentlichen aufliegt und mit der sie mechanisch verbunden ist.
Die an sich flexible Kontaktmatte mit wenig Eigensteifigkeit weist im Bereich der kuppelförmigen Durchprägungen aufgrund der speziellen Formgebung jeweils eine erhöhte Formbeständigkeit und Elastizität auf.
Die kuppelförmigen Durchprägungen bilden über den Kontaktstellen Hohlräume und tragen jeweils im die Kontaktstelle überwölbenden, inneren Wandungsbereich mit Abstand über der Kontaktebene einen Kontaktstempel aus galvanisch leitendem Material.
Durch mechanische Einwirkung auf die Aussenfläche der Wölbung ist jede Kontaktkuppel für sich gegen die Kontaktebene elastisch verformbar. Mittels des zugeordneten Kontaktstempels ist dabei die vorübergehende galvanische Überbrückung der einander angenäherten Leiterbahnen im Bereich der betreffenden Kontaktstelle bewirkbar.
Durch Überbrückung jeweils einzelner Kontaktstellen sind verschiedene Strompfade herstellbar, die in einer entsprechenden Schaltungsanordnung zu Steuersignalen für Wähleinrichtungen verarbeitbar sind.
Die Kontaktebene fällt bei derartigen Tastaturen mit den einseitig auf den Substrat aufkaschierten Leiterbahnen zusammen. Zur Verbesserung der Kontakteigenschaften sind die Leiterbahnen zweckmäßigerweise wenigstens in den Kontaktbereichen mit Edelmetall plattiert. Eine derartige Behandlung der Leiterbahnen schließt jedoch deren generelles Verzinnen und das pauschale Einlöten von Bauelementen z.B. über einem Zinnschwallbad aus.
Auf Lötverbindungen im Bereich der Kontaktmatrix wird deshalb mit Rücksicht auf die rationelle Herstellbarkeit weitgehend verzichtet. Allenfalls das individuelle Anlöten der Adern einer Anschlußleitung wird - als unumgänglich - hingenommen.
Die mit Bauelementen bestückte Schaltungsanordnung zur Verarbeitung der auf der Matrix durch Tastendruck herstellbaren Strompfade in Steuersignale, ist um weitere Lötungen auf der Matrix zu vermeiden, in einer bekannten Ausführung einer Mattentastatur als separate Baugruppe ausgebildet und über die flexible Anschlußleitung der Kontaktmatrix galvanisch mit dieser verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kontaktmatrix einer Mattentastatur in fertigungstechnischer Hinsicht zu verbessern und auch noch das aufwendige, indi- viduelle Anlöten von Verbindungsleitungen an die Matrix durch konstruktive Maßnahmen zu vermeiden.
Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Substrat von einer flexiblen Folie aus Isolierstoff gebildet, zumindest innerhalb einer alle überbrückbaren Kontaktstellen eng umgrenzenden Kontur auf einer ebenen Fläche eines starren Trägers mit abgewandten Leiterbahnen flach aufgelegt und mechanisch mit der Trägerfläche verbunden ist, und daß wenigstens ein über die Kontur des mit dem Träger mechanisch verbundenen Kontaktfeldes hinausgeführter, mit Leiterbahnen versehener Ausläufer des flexiblen Substrats vorgesehen und an seinem freien Ende für den galvanischen Anschluß an Leiterplatten ausgestattet ist.
Durch die Verwendung eines flexiblen Substrats entsprechend der Erfindung ist es möglich, das Kontaktfeld und die Leiterbahnen für dessen galvanischen Anschluß gemeinsam auf diesem Substrat auszubilden, die Leiterbahnen im Bereich des Kontaktfeldes partiell mit Kontaktmetall zu plattieren und das Löten auf der Matrix völlig zu vermeiden. Für das Aufsetzen der die Kontakte überbrückenden Stempel ist andererseits eine ausreichende Steifigkeit der Kontaktebene erforderlich, die nach der Erfindung innerhalb der Kontur des Kontaktfeldes durch Unterstützung des flexiblen Substrats mittels eines starren Trägers erzielbar ist.
Nach Weiterbildungen der Erfindung kann die mechanische Verbindung des flexiblen Substrats im Bereich des auf ihm dargestellten Kontaktfeldes mit der ebenen, starren Trägerfläche durch Klebung bewirkt sein. Die Klebung kann ganzflächig oder auch punktuell, an mehreren, auf die Fläche des Trägers verteilten Stellen ausgeführt sein.
Die Leiterbahnen auf dem Ausläufer des flexiblen Substrats können sich im wesentlichen parallel zueinander, in gleichmäßigem Abstand, rechtwinklig zur freien Endkante, zumindest nahe bis an diese heran erstrecken, und die den Leiterbahnen abgewandte Seitenfläche des Ausläufers kann an dessen freiem Ende mittels einer mit dem flexiblen Substrat verbundenen Isolierstoffplatte versteift sein.
Eine derartige Ausbildung ermöglicht in Zusammenwirkung mit einer entsprechenden Federleiste einen steckbaren Anschluß des Endbereichs des Ausläufers des flexiblen Substrats an eine Leiterplatte, bei einseitiger Kontaktierung der Leiterbahnen des flexiblen Substrats. Die mechanische Verbindung des flexiblen Substrats mit der Versteifungsplatte kann auch in diesem Fall zweckmäßigerweise durch Klebung bewirkt sein.
Der Anschlußausläufer des flexiblen Substrats kann auch für den galvanischen Anschluß an eine Leiterplatte in seinem Endbereich mittels einer unterlegten, durch Klebung verbundenen Isolierstoffplatte versteift, im versteiften Bereich jedoch auf beiden einander abgewandten Seitenflächen mit sich jeweils überdeckenden Leiterbahnen versehen und zwischen den Leiterbahnen kammartig, vom freien Ende her ausgeklinkt sein. Für das rationelle Einlöten eines so ausgebildeten Anschluß endes in eine Leiterplatte können die Leiterbahnen im Anschlußbereich in ihrem parallelen Abstand voneinander dem Rastermaß für Lochungen in Leiterplatten angepaßt sein.
Die beidseitige Metallisierung im versteiften, einzelne Kontaktstifte bildenden Endbereich des Aus läufers ermöglicht problemloses Löten auch im Schwallbad. Der beidseitig metallisierte Endbereich des einseitig kaschierten Substrats kann erzeugt sein durch Faltung des Aus läufers des flexiblen Substrats nahe seiner 0 Schnittkante um 180 nach der den Leiterbahnen abgewandten Seite, vorzugsweise bei rechtwinklig zu den Leiterbahnen orientierter Faltkante und Verklebung der einander zugewandten Seitenflächen. Für die Lötbarkeit ist eine entsprechende Temperaturbeständigkeit des Klebers vorausgesetzt.
Die Leiterbahnen setzen sich bei einer derartigen Ausbildung des Anschlußendes von der Kontaktebene des Substrats über dessen Faltkante auf dem der Kontaktebene abgewandten, aufgedoppeltem Bereich des Substrats fort. Das Ausklinken der Zwischenräume zwischen den Leiterbahnen kann so bemessen sein, daß auch die Leiterbahnen selbst in ihrer ursprünglichen Breite reduziert werden. Auf diese Weise sind Lötstifte mit rechteckigem Querschnitt und Metallisierung auf zwei einander gegenüberliegenden Flächen herstellbar.
Die so erstellten, vereinzelten Anschlußstifte im Endbereich des flexiblen Ausläufers können gestreckt, in Richtung des Ausläufers, oder etwa rechtwinklig abgekantet verlaufen. Sie ermöglichen das galvanische Verbinden sowohl von mechanisch starr mit dem flexiblen Substrat verbundenen, als auch in beschränktem Umfang beweglich gegenüber der Kontaktmatrix angeordneten Leiterplatten durch unmittelbares Einlöten.
Die zur Versteifung des flexiblen Substrats im Bereich des Kontaktfeldes benutzte Trägerplatte kann z.B. selbst von einer Leiterplatte mit starrem Substrat verkörpert sein und über einen flexiblen Ausläufer des Kontaktfeldes, entsprechend der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung, mit diesem galvanisch verbunden sein. Genauso ist mittels eines flexiblen Aus läufers des die Matrix tragenden Substrats auch eine galvanische Verbindung zu einer separat in der Nähe der Kontaktmatrix befindlichen Leiterplatte herstellbar.
Wenn die zur Unterstützung des Kontaktfeldes auf dem flexiblen Substrat benutzte Trägerplatte als sich ueber das Kontaktfeld hinaus erstreckende, mit elektrischen Bauelementen bestückbare Leiterplatte ausgebildet ist, so erscheint es vorteilhaft, die Trägerplatte und- den flexiblen Substrat miteinander abgewandten Leiterseiten zu verbinden. Das Einlöten von Bauelementen sowie des in die Trägerplatte eingreifenden, flexiblen Ausläufers für die galvanische Verbindung ist dann ohne Schwierigkeit pauschal mittels Schwallbad möglich. Die Oberfläche der Überbrückungskontakte der Matrix ist auf diese Weise vor schädigenden Einflüssen durch das Löten geschützt.
Die Versteifungsplatte unter dem Kontaktfeld der Matrix kann ihrerseits von einer Leiterplatte mit starrem Substrat dargestellt sein. Die Leiterbahnen können auf der der Matrix abgewandten Seite der Versteifungsplatte angeordnet sein, Die Versteifungsplatte kann sich nach wenigstens einer Seite über die Kontur des versteiften Kontaktfeldes der Matrix hinaus erstrecken.
Der flexible Ausläufer der Matrix kann in diesem Fall unmittelbar mit den Leiterbahnen der Versteifungsplatte galvanisch verbunden sein.
Im folgenden sei die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Kontaktmatrix mit Versteifungsträger und flexiblem Anschlußausläufer in Draufsicht, Fig. 2 die Matrix nach Fig. 1 in Seitenansicht, Fig. 3 eine andere Ausführung des Anschlußbereichs einer Matrix in Draufsicht, Fig. 4 die Matrix entsprechend Fig. 3 in Vorderansicht und Fig. 5 die Matrix nach Fig. 3 und Fig. 4 in Seitenansicht.
Die Matrix entsprechend den Darstellungen in Fig. 1 und 2 besitzt eine Leiterplatte 1 mit flexiblem, einseitig mit Leiterbahnen 2 bzw. 2' kaschiertem Substrat.
(Bezugsziffern mit ' kennzeichnen jeweils in Seitenansichten von Leiterplatten die strichpunktiert dargestellte Lage der Leiterbahnen.) Die Leiterbahnen bilden in einem begrenzten, ebenen Feld auf dem Substrat mehrere offene, durch Aufsetzen von mittels Drucktasten antreibbaren Kontaktstempeln einzeln überbrückbare Kontaktstellen 3. Die Konfiguration der Leiterbahnen 2 im Bereich dieser Kontaktstellen sieht eine extreme Annäherung der betreffenden Leiterbahnen bei eindeutiger galvanischer Trennung in einem jeweils dem Querschnitt des Kontaktstempels entsprechenden Bereich vor, wobei die Leiterbahnen an den Kontaktstellen z.B. meanderförmig oder auch in mehrgängigen Spiralbahnen (nicht dargestellt) parallel bis nahe an das Zentrum der betreffenden Kontaktstelle geführt sind.
Der die Kontaktstellen zusammenfassende, eng umgrenzte Abschnitt des flexiblen Substrats wird von einem Träger in Form einer ebenen Isolierstoffplatte 4 unterstützt und versteift, die auf der den Leiterbahnen abgewandten Seite mit dem flexiblem Substrat verbunden ist. Die Ver- bindung kann durch Klebung bewirkt sein.
Ein Ausläufer 5 des flexiblen Substrats mit von den Kontaktstellen in entsprechender Codierung parallel herausgeführten Leiterbahnen 6 bzw. 6' ragt über den versteiften Bereich hinaus und ermöglicht den galvanischen Anschluß der Matrix an eine Leiterplatte 7, 12.
Das Anschlußende des Ausläufers kann für steckbaren oder für lötbaren Anschluß eingerichtet sein. Für die Herstellung eines mehrpoligen, steckbaren galvanischen Anschlusses auf einer Leiterplatte 7, 7' genügt es, das freie Ende des flexiblen Ausläufers ebenfalls durch eine mit dem flexiblen Substrat auf der den Leiterbahnen 6' abgewandten Seite verbundene Isolierstoffplatte 8 zu versteifen.
Die Leiterbahnen sind bis an die freie Vorderkante 9 des flexiblen Ausläufers, senkrecht zu dieser, im wesentlichen parallel geführt und wenigstens in unmittelbarer Nähe der Vorderkante auf den Abstand der Kontaktfedern 10 in einer Steckanschlußleiste 11 für den Aufbau auf einer Leiterplatte 7, wie in Fig. 2 angedeutet, abgestimmt. Im Anschlußbereich ist die Fläche der Leiterbahnen 6 zur Verbesserung des Steckkontaktes verbreitert.
Für den Lötanschluß an eine Leiterplatte 12 ist nach Fig. 3, 4 und 5 das freie Ende 15 des flexiblen Ausläufers beidseitig mit Leiterbahnen 13 bzw. 13' versehen. Die Versteifung 14 des freien Endes ist dazu durch Zurückfalten des Endbereichs des flexiblen Substrats nach der den Leiterbahnen abgewandten Seite um 1800, und Verkleben der einander zugekehrten Flächen des Substrats bewirkt.
Die Leiterbahnen 13 bzw. 13' laufen in diesem Fall über die Vorderkante 15 hinaus bzw. um diese herum und an der Rückseite des versteiften Bereichs weiter bis zur Endkante 16 der Aufdoppelung.
Das Anschlußende des flexiblen Ausläufers bzw. dessen versteifter Bereich ist schließlich im in Fig. 3, 4, 5 dargestellten Ausführungsbeispiel rechtwinklig zur Vorderkante 15 zwischen den Leiterbahnen kammartig ausgeklinkt und rechtwinklig abgekantet. Das Teilungsmaß t der so gebildeten Lötstifte 17 kann auf das für Leiterplatten übliche Lochrastermaß abgestimmt sein. Durch die beidseitige Metallisierung sind so gestaltete Anschlußstifte problemlos auch für Schwall- oder Tauchlöten geeignet.
Der in Fig. 5 dargestellte Abschnitt einer Leiterplatte 12, in die das Anschlußende 15 des flexiblen Ausläufers 5 eingreift, kann als Teil eines als Leiterplatte ausgebildeten, über die in Fig. 2 dargestellte Begrenzung hinaus verlängerten Trägers 4 angesehen werden.
Sowohl die Matrix als auch die Trägerplatte ist an übereinstimmenden Kanten mit Ausnehmungen 18 für die deckungsgleiche Aufnahme in eine Haltevorrichtung versehen.
5 Patentansprüche 5 Figuren Leerseite

Claims

Patentansprüche L/Kontaktmatrix für Mattentastaturen, insbesondere Wähltastaturen für Fernsprechgeräte, mit mehreren auf einer der Seitenflächen eines Substrats von wenigstens paarweise in einer Ebene partiell einander angenäherten Leiterbahnen gebildeten, offenen Kontaktstellen für die Herstellung galvanischer Verbindungen durch mechanisches Aufsetzen von Uberbrückungsstempeln, und mit flexiblen Anschlußleitungen, d a d u r c h g e k e n n z e i ch -n e t , daß der Substrat (1) der Matrix von einer flexiblen, einseitig mit Leiterbahnen (2, 2') kaschierten Folie gebildet, zumindest innerhalb einer alle überbrückbaren Kontaktstellen (3) umgrenzenden Kontur auf einer ebenen Fläche eines starren Trägers (4) aus Isolierstoff mit abgewandten Leiterbahnen flach aufgelegt, und mechanisch mit der Trägerfläche verbunden ist, und daß wenigstens ein über die Kontur des mit dem Träger verbundenen Kontaktfeldes hinausgeführter, mit Leiterbahnen (6) versehener Ausläufer (5) des flexiblen Substrats vorgesehen und an seinem freien Ende für den galvanischen Anschluß an eine Leiterplatte (7, 12) eingerichtet ist.
2. Kontaktmatrix nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die mechanische Verbindung des flexiblen Substrats (1) der Matrix mit dem Träger (4) im Bereich des auf dem Substrat dargestellten Kontaktfeldes durch Klebung bewirkt ist.
3. Kontaktmatrix nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der einseitig mit Leiterbahnen (6) versehene Ausläufer des flexiblen Substrats an seinem freien Ende (9) auf der den Leiterbahnen abgewandten Seite mittels einer durch Klebung mit dem Substrat verbundenen Isolierstoffplatte (8) versteift ist.
4. Kontaktmatrix nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der einseitig mit Leiterbahnen versehene Ausläufer des flexiblen Substrats an seinem freien Ende (15) durch eine Faltung um 1800 rechtwinklig zum Verlauf der Leiterbahnen (13) nach der den Leiterbahnen abgewandten Seite und Verklebung der einander zugekehrten Seitenflächen (14) versteift, in diesem Bereich beidseitig mit Leiterbahnen versehen und von der Faltkante her zwischen den Leiterbahnen ausgeklinkt ist.
5. Kontaktmatrix nach einem oder mehreren der Ansprüche I...4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Versteifungsplatte (4) unter dem Kontaktfeld der Matrix als einseitig kaschierte Leiterplatte (12) mit starrem Substrat ausgebildet und mit der Matrix abgewandten Leiterbahnen (12') im Kontaktbereich an dieser befestigt ist, daß die Versteifungsplatte sich nach wenigstens einer Seite über die Kontur des versteiften Kontaktfeldes der Matrix hinaus erstreckt und daß der flexible Ausläufer (5) der Matrix unmittelbar mit den Leiterbahnen (12') dieser Versteifungsplatte galvanisch verbunden ist.