DE3223832A1

DE3223832A1 - Kontaktmatrix

Info

Publication number: DE3223832A1
Application number: DE19823223832
Authority: DE
Inventors: Erwin 8000 München Awakowicz; Peter 8121 Fischen Kleine
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-04-23
Filing date: 1982-06-25
Publication date: 1983-12-29

Description

Die Erfindung betrifft eine Konaktmatrix für Matten-
tastaturen, 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 an Kontaktbälgen einer isolierenden, elastischen Matte vorgesehenen Überbrückungsstempeln, und mit flexiblen Anschlußleitungen, wobei der Substrat der Matrix von einer flexiblen Folie aus Kunststoff gebildet, einseitig mit Leiterbahnen kaschiert, zumindest innerhalb einer alle überbrückbaren Kontaktstellen umgrenzenden Kontur auf einer ebenen Fläche eines starren Trägers aus Isolierstoff mit abgewandten Leiterbahnen flach aufgelegt und mechanisch mit der Trägerfläche verbunden ist, wobei weiterhin wenigstens ein über die Kontur des mit dem Träger verbundenen Kontaktfeldes hinausgeführter, mit Leiterbahnen versehener Ausläufer des flexiblen Substrats selbst eine mehradriqe Anschlußleitung darstellt und an seinem freien Ende für den galvanischen Anschluß an eine Leiterplatte mit materialhomogen am flexiblen Substrat ausgebildeten Lötstiften versehen ist.
Der Endbereich des Ausläufers des flexiblen Substrats ist dazu nach einem in der oben bezeichneten Hauptanmeldung beschriebenen Ausführungsbeispiel rechtwinklig zum Verlauf der im wesentlichen parallelen Leiterbahnen, nach der den Leiterbahnen abgewandten Seite mit einer nahezu scharfkantigen Faltung von 1800 versehen, die bewirkt, daß die einseitig auf dem Substrat aufgebrachte, die Leiterbahnen bildende, lösbare Metallisierung im Anschlußbereich des Aus läufers um dessen Faltkante herumgeführt und auf seiner Rückseite fortgesetzt ist.
Die einander zugewandten Flächen im Bereich der Faltung sind durch Klebung miteinander verbunden, wodurch eine Versteifung des aufgedoppelten Anschlußendes des Ausläufers erzielt wird. Schließlich sind durch rechtwinklig zur Faltkante in den aufgedoppelten Bereich des Ausläufers eingebrachte Ausklinkungen freistehende, parallele Lötstifte gebildet, deren Breite und Abstand auf die Normteilung und den Durchmesser der Anschlußbohrungen in einer starren Leiterplatte abgestimmt sein können.
Solche in einem aufgedoppelten Anschlußbereich eines flexiblen Substrats geschaffenen Anschlußstifte können auf den beiden einander abgewandten Seitenflächen jeweils in voller Breite lötbar metallisiert sein, was sich bei im wesentlichen auf Isolierstoffbasis erstel'lten Anschlußelementen insbesondere für den Ablauf eines automatisierten Lötvorganges, z.B. im Schwallbad förderlich auswirkt.
Die einzelnen Fertigungsschritte für die Herstellung von Lötstiften der beschriebenen Art können den Fertigungsablauf erheblich belasten. Scharfkantiqes Falten des flexiblen Substrats um 1800 kann z.B. zusätzlichen Aufwand für die Berücksichtigung von Materialeigenschaften erforderlich machen: Um eine Uberdehnung zu vermeiden und Materialbruch vorzubeugen, kann es z.B. nötig sein, den Faltbereich des Substrats im Zusammenhang mit der Biegeoperation einer zeitaufwendigen Wärmebehandlung auszusetzen.
Für die Verklebung des aufgedoppelten Anschlußbereichs ist eine dem Klebstoff angemessene Aushärtezeit und unter Umständen auch eine bestimmte Anpreßkraft und -dauer vorzusehen. Beim nachträglichen Ausklinken der Zwischenräume zwischen den Lötstiften können schließlich durch unterschiedliche Dickenmaße der von diesem Arbeitsganq betroffenen einfachen und aufgedoppelten Werkstoffbereiche Fertigungsstörungen auftreten.
Die genannten Punkte werden als nachteilig für so gestaltete Lötstifte angesehen, weil sie bei der Massenproduktion eine große Störanfälligkeit, sowie für das Produkt eine hohe Mängel rate und viel Aufwand an Nacharbeit befürchten lassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Kontaktmatrix der einqangs genannten Art die Nachteile eines so gestalteten Anschlußbereihs abzubauen und eine Gestaltung von Lötstiften am flexiblen Substrat anzugeben, die fertigungstechnisch besser zu beherrschen ist.
Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Lötstifte am freien Ende des Aus läufers des flexiblen Substrats in Form von hülsenartigen Profilelementen gestaltet sind, die sich mit einem in Richtung der jeweiligen Anschlußachse orientierten mittleren Bereich in der Ebene des Aus läufers erstrecken und jeweils nach beiden Seiten, im Anschluß an die Breite des mittleren Bereichs, mit symmetrisch aus dessen Ebene heraus, nach der den Leiterbahnen abgewandten Seite des Substrats, um die betreffende Anschlußachse herum gekrümmten Seitenteilen versehen sind, und daß die Leiterbahnen die äussere Umfangsfläche dieser Profilelemente in deren jeweils den mittleren Bereich und die beiden Seitenteile umfassenden Gesamtbreite bedecken.
Die äussere Umfangsfläche derartiger Profilelemente kann so dimensioniert sein, das sie sich in der jeweiligen Anschlußbohrung einer starren LeiterpIatte über wenigstens zwei Drittel von deren innerer Umfangslänge erstreckt und kann auch zur Erzielunq eines optimalen Lötverhaltens über die ganze äussere Breite metallisiert sein. Die Leiterbahnen auf dem Ausläufer des flexiblen Substrats können dazu im Bereich der Anschlußkante aufgefächert und entsprechend verbreitert sein.
Ein scharfkantiges Abbiegen des Substrat-Materials um 1800, wie es nach dem in der Hauptanmeldung beschriebenen Ausführunqsbeispiel zur Erzeuqung eines aufqedoppelten, beidseitig metallisierten Anschlußbereichs und von Anschlußstiften mit optimalem Lötverhalten vorgeschlagen ist, wird mit Profilelementen von solcher Beschaffenheit vermieden. Bei einem gebräuchlichen Durchmesser der Anschlußbohrungen in einer starren Leiterplatte (z.B. 1,3 mm) und einem flexiblen Substrat mit einem üblichen Dickenmaß (z.B. = 0,13 einschließlich Metallisierung) kann der erforderliche Krümmungsradius der Seitenteile des Profilelements entsprechend der Anschlußbohrung (r = 0,65) mindestens das fünffache der Materialdicke des flexiblen Substrats betragen. Von einem scharfkantigen Abbiegen des Substrats kann in diesem Fall also kaum noch die Rede sein.
Eine versteifende Klebung im Anschlußbereich des Substrats ist bei als Profilelementen gestalteten Anschlußstiften ebenfalls nicht erforderlich. Auch ein Freischneiden der Profilelemente nach dem Biegevorgang ist mit einer solchen Ausbildungsform vermieden. Der Anschlußbereich des flexiblen Substrats kann stattdessen in seinem vorwiegend ebenen, einseitig mit Leiterbahnen versehenen Ausgangszustand in einem ersten Fertigungsschritt problemlos zuqeschnitten und in der erwünschten Teilung mit Flächenelementen versehen werden, die der ebenen Abwicklung der späteren Profilelemente nach der Erfindung entsprechen. In einem späteren Fertigungsschritt können die Seitenteile ihre hülsenartig gekrümmte Form erhalten.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die materialhomogene Verbindung der Profilelemente mit dem freien Ende des Ausläufers jeweils auf deren ebenen, mittleren Bereich beschränkt und über einen Steg von zusätzlich eingeschränkter Breite hergestellt sein.
Zwischen den Seitenteilen der Profilelemente und der Anschlußkante des Ausläufers sind Freischnitte vorgesehen, die ein Krümmen der Seitenteile zur Darstellung der Hülsenform der Lötstifte ohne Auswirkungen auf benachbarte, ebene Bereiche des Substrats erlauben.
Weniqstens die gekrümmten Seitenteile jedes dieser hülsenförmigen Lötstifte können paarweise partielle Flächenabschnitte eines gemeinsamen Zylindermantels darstellen und für eine weitgehende Anlage an der inneren Umfangsfläche der betreffenden Anschlußbohrungen ausgebildet sein.
Im Folgenden sei die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Kontaktmatrix auf flexibler Leiterplatte mit Anschlußausläufer und Versteifungsplatte in vereinfachtem Aufriß, mit Blick auf die Leiterbahnen, Fig. 2 die Kontaktmatrix entsprechend Fiq. 1, in Seitenansicht, Fig. 3 einen Abschnitt des Anschlußausläufers entsprechend Fig. 1, 2 in verqrößerter Darstellung, mit Blick auf die Querschnittsfläche der Anschlußelemente, Fig. 4 den Abschnitt entsprechend Fig. 3 in Aufrißdarstellung mit Blick auf die den Leiterbahnen abgewandte Fläche, Fig. 5 den Anschlußbereich des flexiblen Ausläufers entsprechend Fig. 4 in an eine Leiterplatte angeschlossenem Zustand.
Die Kontaktmatrix entsprechend den Darstellungen in Fig. 1 und 2 besitzt eine Leiterplatte 1 mit flexiblem, einseitiq mit Leiterbahnen 2 kaschiertem Substrat. Die Leiterbahnen bilden in einem begrenzten Feld des Substrats mehrere offene, durch Aufsetzen von mittels Drucktasten antreibbaren Konaktstempeln einzeln überbrückbare Kontaktstellen 3. Die Konfiguration der Leiterbahnen 2 im Bereich dieser Kontaktstellen sieht eine extreme Annäherung der betreffenden Leiterbahnen in einem jeweils dem Querschnitt des Kontaktstempels entsprechenden Bereich bei gleichzeitig eindeutiger galvanischer Trennung vor, wobei die Leiterbahnen an den Kontaktstellen jeweils paarweise mäanderförmig bis nahe an das Zentrum der betreffenden Kontaktstelle heranqeführt sind.
Wenigstens der alle Kontaktstellen 3 zusammenfassende, eng umgrenzte Abschnitt des flexiblen Substrats 1 ist von einem Träger 4 in Form einer ebenen Isolierstoffplatte unterstützt und versteift, der auf der den Leiterbahnen abgewandten Seite mit dem flexiblen Substrat mechanisch verbunden ist. Die Verbindung kann durch Klebung bewirkt sein.
Ein Ausläufer 5 des flexiblen Substrats mit von den Kontaktstellen 3 in entsprechender Kodierung herausgeführten Leiterbahnen 6 ragt über den versteiften Bereich hinaus und ermöglicht eine flexible Verbindung und den galvanischen Anschluß der Kontaktmatrix an eine starre Leiterplatte 7.
Die Leiterbahnen 6 auf dem flexiblen Ausläufer 5 verlaufen im wesentlichen rechtwinklig zu dessen Anschlußkante 9 und parallel zueinander. In unmittelbarer Nähe der Anschlußkante sind sie auf die Teilung der Lötbohrungen 8 der starren Leiterplatte 7, auf der ihr Anschluß erfolgen soll, aufgefächert 10. Als 6' ist die metallisierte Seite des Substrats in der Darstellung nach Fig. 2 bezeichnet.
Für den Lötanschluß sind in Zuordnung zu den Leiterbahnen 6 auf dem flexiblen Ausläufer senkrecht über die Anschlußkante 9 hinausstehende, auf den Durchmesser und die Teilung der Anschlußbohrungen 8 der starren Leiterplatte 7 abgestimmte, hülsenartige Profilelemente 11 vorgesehen, die in Fig. 1 und 2 vereinfacht dargestellt sind. Einzelheiten über eine mögliche, einstückige Gestaltung derartiger Profilelemente am flexiblen Ausläufer sind in den Fig. 3, 4 und 5 zu erkennen.
Im Zuschnitt umfassen diese Profilelemente jeweils einen mittleren, ebenen Bereich 12, der sich in Richtung der Anschlußachse 13 in der Ebene des flexiblen Substrats erstreckt und mit diesem über einen eingeschnürten Steg 14 materialhomogen verbunden ist, und zwei Seitenteile 15, die beidseitig jeweils einstückig am mittleren Bereich angeformt und symmetrisch nach der den Leiterbahnen 6 abgewandten Seite um die Anschlußachse 13 herum aus der Ebene des Substrats heraus gekrümmt sind. Als 15' ist in Fig. 4 eine Abwicklung der Seitenteile dargestellt.
Zur Verbesserung des Lötverhaltens der Anschlußstifte sind die Leiterbahnen 6 im Anschlußbereich des flexiblen Substrats verbreitert 16 und bilden jeweils auf der äusseren Umfang.flache der Profilelemente eine sich zwischen den einander gt-enüberliegenden seitlichen Schnittkanten über die ganze Breite erstreckende, durchgehende Metallisierung (16' in der Seitenansicht nach Fig. 3). Die Profilelemente sind schließlich so dimensioniert, daß ihre metallisierte Umfangsfläche sich in eingesetztem Zustand über wenigstens zwei Drittel der Umfangslänge der Wandung der jeweils betreffenden Anschlußbohrung erstreckt. Auf diese Weise sind optimale Voraussetzungen für die automatische Lötbarkeit dieser Profilelemente in den Anschlußbohrungen 8 einer starren Leiterplatte geschaffen.
Zwischen der Anschlußkante 9 des flexiblen Ausläufers 5 und den Seitenteilen 15 der sich über die Anschlußkante hinaus erstreckenden Profilelemente 11 sind Freischnitte 17 vorgesehen, die die Breite der eingeschnürten Verbindungsstege 14 zwischen dem flexiblen Ausläufer und den Profilelementen begrenzen, das Krümmen der Seitenteile 15 der Profilelemente jeweils weitgehend unabhängig von ihrem ebenen, mittleren;ßereich 12 ermöglichen, und an der Anschlußkante eindeutige Anlageflächen 9 für die Festlegung der Einsetztiefe beim Anschließen des Aus läufers an eine starre Leiterplatte 7 ausbilden. Ein Anschlußstift i.st in Fig. 5 in eingelötetem Zustand 18 dargestellt. Die metallisierte Seite der starren Leiterplatte ist mit 19 gekennzeichnet.
3 Patentansprüche 5 Figuren

Claims

PatentansPrüche Kontaktmatrix für Mattentastaturen, insbesondere Wähltastaturen für Fernsprechgeräte, mit mehreren auf einer der Seitenflächen eines Substrats von weniqstens paarweise in einer Ebene partiell einander angenäherten Leiterbahnen gebildeten, offenen Kontaktstellen für die Herstellung galvanischer Verbindungen durch mechanisches Aufsetzen von Überbrückunqsstempeln, und mit flexiblen Anschlußleitunqen, wobei der Substrat der Matrix von einer flexiblen Folie gebildet, einseitig mit Leiterbahnen kaschiert, zumindest innerhalb einer alle überbrückbaren Kontaktstellen umgrenzenden Kontur auf einer ebenen Fläche eines starren Trägers aus Isolierstoff mit diesem abgewandten Leiterbahnen flach aufgelegt und mechanisch mit der Trägerfläche verbunden ist, und wobei weiterhin weniqstens ein über die Kontur des mit dem Träger verbundenen Kontaktfeldes hinausgeführter, mit Leiterbahnen versehener Ausläufer des flexiblen Substrats selbst eine mehradrige Anschlußleitung darstellt und an seinem freien Ende für den galvanischen Anschluß an eine starre Leiterplatte mit materialhomogen am flexiblen Substrat ausgebildeten Lötstiften versehen ist, nach Patent ... (Patentanmeldung P 3215 191.8 vom 23.04.1982) d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lötstifte in Form von hülsenartigen Profilelementen (11) gestaltet sind, die sich mit einem in Richtung der Anschlußachse (13) orientierten mittleren Bereich (12) in der Ebene des Ausläufers (5) erstrecken und jeweils nach beiden Seiten, im Anschluß an die Breite des mittleren Bereichs, mit symmetrisch aus dessen Ebene heraus, nach der den Leiterbahnen (6) abgewandten Seite des Substrats, um die betreffende Anschlußachse herum bleibend gekrümmten Seitenteilen (15) versehen sind, und daß die Leiterbahnen die äussere Umfangsfläche dieser Profilelemente in deren jeweils den mittleren Bereich (12) und die beiden Seitenteile (15) umfassenden Gesamtbreite bedecken.
2. Kontaktmatrix nacn anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß nur der mittlere, ebene Bereich (12) jedes dieser Lötstifte bzw. Profilelemente (11) über einen Steg (14) von eingeschnürter Breite mit dem freien Ende (9) des Ausläufers (5) in Verbindung steht.
3. Kontaktmatrix nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die gekrümmten Seitenteile (15) jedes dieser Lötstifte bzw. Profilelemente (11) paarweise als partielle Flächenabschnitte eines gemeinsamen Zylindermantels ausgebildet sind.