DE3504011A1

DE3504011A1 - Kontaktierung schwingender bauelemente mittels leitgummi

Info

Publication number: DE3504011A1
Application number: DE19853504011
Authority: DE
Inventors: Reinhart Dipl.-Ing. Schade (FH), 8037 Olching
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-02-06
Filing date: 1985-02-06
Publication date: 1986-08-07

Description

Kontaktierung schwingender Bauelemente mittels Leitgummi.
Die Erfindung betrifft die einfache Kontaktierung schwingender Bauelemente, wie zum Beispiel Schwingquarze und Piezokeramiken in Fernsprech-Handapparaten, Tongebern, Sensoren, mechanischen Filtern, Tintendruck-Köpfen usw.
Die Piezo-Kapseln (Mikrofon, Hörer, Tonruf) der Fernsprechgeräte beinhalten unter anderem eine Wandlerplatte, die entsprechend der Darstellung in der Figur 1 aus einer Piezokeramikscheibe 1, einer kleberbeschichteten Trägerplatte 2 und zwei Anschlußbändchen 3, 4 besteht. Während das Anschlußbändchen 3 auf eine Elektrode 5 der Keramik gelötet ist, wird die Elektrode 6 mit dem Anschlußbändchen 4 beim Klebevorgang druckkontaktiert.
Buzzer-Membranen (Piezo-Tongeber) verschiedener Hersteller sind ähnlich aufgebaut. Entweder fehlen Anschlußbändchen oder -drähte ganz (Figur 2) oder an der Elektrode 5 und der Trägerplatte 7 sind zwei Anschlußdrähte 9, 10 (Figur 3) angelötet. Beiden Buzzer-Membran-Aufbauten ist gemeinsam, daß die Elektrode 6 mit der Trägerplatte 7 zum Beispiel über einen Leitkleber 8 leitend verbunden ist.
Die freien Enden der Anschlußbändchen der Wandlerplatte nach Figur 1 werden beim Mikrofon auf Leiterbahnen einer Verstärkerbaugruppe gelötet Hörer mittels eines Kunststoffteils auf Anschluß- fahnen gedrückt (druckkontaktiert) Tonruf auf Anschlußfahnen geschweißt.
Die freien Enden der Anschlußdrähte der Buzzer-Membran nach Figur 3 werden beim Tongeber entweder auf Anschlußfahnen gelötet oder aus der Kapsel herausgeführt und zugentlastet dem Anwender zum Anschließen zur Verfügung gestellt.
Die Buzzer-Membran nach Figur 2 wird in der Kapsel mittels federnder Kontakte angeschlossen, wie zum Beispiel aus folgenden Schutzrechten hervorgeht: DE-OS 3 318 525, DE-OS 2 951 396, US-PS 4 295 009.
Bei diesem Prinzip ist die Lebensdauer der Kontaktstellen gering, da oxidierende, sulfidierende und andere schädliche Einflüsse zu den Kontaktstellen freien Zugang haben.
Bei der Wandlerplatte nach Figur 1 müssen die Bändchen besonders ausgeformt werden, damit die Lötstelle, Schweißstelle bzw. Druckkontaktstelle bei Schlagbeanspruchungen entlastet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für die eingangs definierte Kontaktierung schwingender Bauelemente anzugeben, ohne daß dabei die Schwingung gedämpft oder der Frequenzgang verändert wird. Die Kontaktstellen müssen von hoher Lebensdauer sein, also alle üblichen Klima-Zeitraffertests überstehen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur Kontaktierung Leitgummi dient. Durch die Elastizität des Gummis bedingt sind selbst unebene Kontaktflächen (Rauhtiefe von Einbrennsilber ca. 6 um) gegenüber schädlichen Gasen hermetisch abgeschlossen. Durch die Kontaktierung mit Leitgummi wird eine einfache Kapsel- Montage erreicht. Außerdem ist eine Ausformung - wie bei Wandlerplatten mit Anschlußbändchen vorgesehen -nicht erforderlich.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird anhand der Figuren 4 bis 10 erläutert.
Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung einer Wandlerplatte im Schnitt, Figur 2 eine Darstellung einer Buzzer-Wandlerplatte, Figur 3 eine Buzzer-Wandlerplatte mit Anschlußdrähtchen, Figur 4 eine Telefonkapsel mit Wandlerplatte und Leitgummi (erstes Ausführungsbeispiel), Figur 5 die Draufsicht auf die in Figur 4 enthaltene Wandlerplatte, Figur 6 eine Schnittdarstellung der Wandlerplatte mit Durchkontaktierung einer Elektrode, Figur 7 eine Schnittdarstellung einer Telefonkapsel (zweites Ausführungsbeispiel), Figur 8 eine teilweise leitende Rundschnur als Lagerung für die in Figur 7 enthaltene Wandlerplatte, Figur 9 die Draufsicht auf die in Figur 7 enthaltende Wandlerplatte und Figur 10 eine Schnittdarstellung der Wandlerplatte mit Kontaktierung der kleberseitigen Elektrode.
Der Leitgummi wurde in Versuchen relativ stark vorgespannt, so daß Kontaktkräfte von 1,3 N auftraten. Diese Kraft hat eine Wandlerplatte nach Figur 5 nicht zu dämpfen vermocht. Ein oberer Grenzwert wurde nicht ermittelt.
Beim Einbau in Mikrofone (mit Verstärker-Flachbaugruppe) hat der innere Widerstand des verwendeten graphithaltigen Leitgummis bis ca. 600 2 keinen Einfluß. Ein oberer Grenzwert wurde ebenfalls nicht ermittelt. Bei der Anwendung in der Hörerkapsel scheint der Widerstand eine Rolle zu spielen, doch kann man dann zum Beispiel silberhaltigen Leitgummi verwenden.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele von Kapseln beschrieben, die in einheitlichem oder zumindest sehr ähnlichem konstruktiven Aufbau als Mikrofon, Hörer und Tonruf in Fernsprechgeräten Verwendung finden können.
Figur 4 stellt eine Kapsel mit zwei Leitgummistücken 11 und 12 dar, die direkt die Keramik der Wandlerplatte 13 kontaktieren und selbst elektrische Leitungen in Längsrichtung zu den beiden Anschlußsteckern 14 und 15 sind.
Die erforderlichen Kontaktkräfte an den Flächen 16 bis 19 werden dadurch erreicht, daß die Leitgummi-Länge im entspannten Zustand um einige Prozent größer ist als das Maß X.
Die Herstellung der Kapsel erfolgt in einfachster, automatisierungsfreundlicher Steckmontage und in folgender Reihenfolge: Kunststoffbodenteil 20 mit eingespritzten Anschlußsteckern 14 und 15, Leitgummistücke 11 und 12, Lagerring (zum Beispiel handelsüblicher O-Ring) 21, Wandlerplatte 13, Lagerring 22, metallische Kappe 23, Verschließen der Kapsel durch Bördelung der Kappe 23.
Die Wandlerplatte 13 der Kapsel nach Figur 4 muß in das Bodenteil 20 positionsgenau eingelegt werden, wozu zum Beispiel eine Nase 24 (Figur 5) an der kleberbeschichteten Trägerplatte 2 dienen kann. Die kleberseitige Elektrode 6 ist durch ein gelasertes Loch 25 kleiner 200 um ¢ auf die andere Seite der Keramik geführt, so daß der Leitgummi 12 die Elektrode 6 über den Fleck 26 kontaktiert (Figur 6). Mit der Unterbrechung 27 ist der Fleck 26 zur Elektrode 5 hin isoliert.
Die Figur 7 stellt eine Kapsel mit ebenfalls zwei Leitgummistücken 11 und 28 dar. Es kontaktiert jedoch nur der Leitgummi 11 die Keramik der Wandlerplatte, der Leitgummi 28 aber die kleber freie Seite der Trägerplatte 29. Während der Leitgummi 11 eine elektrische Leitung in Längsrichtung zu dem Anschlußstecker 36 ist, fließt der Strom im Leitgummi 28 in Querrichtung.
Die Montage der Kapsel nach Figur i erfolgt ebenfalls in einfachster Weise. Der wesentliche Unterschied besteht jedoch darin, daß einer der Lagerringe aus den beiden Teilstücken 28 und 30 (Figur 8) gebildet wird. Beide Teilstücke bestehen aus elastischen Materialien mit möglichst gleicher Shorehärte, wobei das Teilstück 28 elektrisch leitend ist. Die Teilstücke können auch formschlüssig miteinander verbunden sein und ergeben eine Gesamtlänge von (D-d)TT. Die Rundschnur nach Figur 8 wird bei der Montage so in die Kapsel gelegt, daß sie einen Ring bildet. Ein eventueller Spalt an den Enden ist ohne Bedeutung, da als Abdichtung der beiden Resonatorräume 31 und 32 der geschlossene Lagerring 22 ausreicht.
Die Wandlerplatte nach Figur 9 braucht nicht positions- genau in die Kapsel eingelegt zu werden, da die Keramik 1 keinen Kontaktfleck 26 hat. Sofern ein nichtleitender Klebstoff 34 (Figur 10) verwendet wird, muß die Elektrode 6 über mehrere, zum Beispiel eingeprägte Erhöhungen 35 kontaktiert werden (siehe DE-PS 28 20 403). Der Stromfluß erfolgt somit von der Elektrode 6 über die Trägerplatte 29, das Leitgummistück 28 und die metallische Kappe 23 zu dem Kontaktring 33, der Teil eines zum Beispiel Telefon-Handapparates sein kann und auf den die Kapsel kraftschlüssig montiert ist.
7 Patentansprüche 10 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Kontaktierung schwingender Bauelemente, zum Beispiel Piezokeramiken, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß zur Kontaktierung Leitgummi (11, 12, 28) dient.
2. Kontaktierung 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 zur Kontaktierung metalihaltiges oder graphithaltiges Leitgummi Verwendung findet.
3. Kontaktierung nach Anspruch 1 für Piezo-Kapseln (Mikrofon, Hörer, Tongeber), die unter anderem eine Wandlerplatte mit aufgeklebter Piezokeramik beinhalten, die über Anschlußbändchen, Anschlußdrähte oder Kontaktfedern elektrisch angeschlossen ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß statt der Anschlußbändchen, Anschlußdrähte oder Kontaktfedern zwei Leitgummi-Stücke (11, 12) vorgesehen sind, die direkt die Keramik der Wandlerplatte (13) kontaktieren und selbst elektrische Leitungen zu den beiden Anschlußsteckern (14 und 15) sind (Figur 4).
4. Kontaktierung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß nur ein Leitgummi (11) die Keramik der Wandlerplatte (13) und der zweite, als Lagerring dienende Leitgummi (28) die metallische Trägerplatte (29) kontaktiert (Figur 7).
5. Kontaktierung nach Anspruch 3 und 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lagerringe vorzugsweise als O-Ringe (21) ausgebildet sind.
6. Kontaktierung nach Anspruch 4 und 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß einer der Lagerringe aus zwei Teilstücken (28, 30) besteht (Figur 8).
7. Kontaktierung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e -k e n n z ei c h n e t , daß beide Teilstücke (28 und 30) aus elastischen Materialien mit möglichst gleicher Shorehärte bestehen, wobei das Teilstück (28) elektrisch leitend ist.