DE3618541A1 - Schaltungsplatte, insbesondere fuer tastenwahlbloecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Schaltungsplatten, insbesondere für Tastenwahlblöcke.

Bekannte Schaltungsplatten dieser Art enthalten eine aus Isolierwerkstoff bestehende Schaltungsträgerplatte, welche an mindestens einer Oberfläche ein Leitermuster aufweist. Dieses Leitermuster ist bei den bekannten Schaltungs­ platten in der Weise gebildet, daß zunächst auf die Schal­ tungsträgerplatte eine Leiterschicht, beispielsweise eine Kupferfolie, aufkaschiert oder in anderer Weise aufge­ bracht wird, wonach die Leiterschicht unter Verwendung einer Maske abgeätzt wird, um ein Leitermuster zu erzeugen, welches gegebenenfalls einander gegenüberstehende Kontaktbereiche enthält, die dazu bestimmt sind, zusammen mit Schaltstücken, beispielsweise einer diese Schaltstücke tragenden elastisch verformbaren Schaltfolie einzelne Schalter zu bilden, die jeweils Tasten eines Tastenwahlblockes zugeordnet sind.

Bisher hat man versucht, die Leitungspfade, welche zu den Kontaktbereichen führen, möglichst niederohmig auszubilden, weshalb die durch Ätzung der Leiterschicht auf der Schaltungs­ trägerplatte erzeugten Leiterbahnen zusätzlich mit einer weiteren Leiterschicht überdruckt oder überdeckt wurden, derart, daß die Leiterquerschnitte der Leiterbahnen zu den entsprechenden niedrigen Widerständen der Leiter­ bahnen führten. Auch hat man eine gesonderte Kohleüber­ schichtung den Schaltstücken der Schaltfolie gegenüber­ stehender Kontaktbereiche der Schaltungsträgerplatte vorgesehen, um in Zusammenwirkung mit dem kohleversetzten Material der Schaltstücke eine hohe Lebensdauer des je­ weiligen Schalters zu erreichen.

Es zeigt sich jedoch, daß das Herstellungsverfahren zur Bildung solcher Schaltungsplatten aufwendig ist, da eine Reihe von Herstellungsschritten aneinandergereiht werden muß, etwa die Beschichtung der Schaltungsträgerplatte mit einer Leiterschicht, das nachfolgende Maskieren der Leiterschicht, das Abätzen des umgebenden Leitermaterials sowie schließlich das Aufbringen zusätzlicher Leiter­ schichten zur Erniedrigung des Widerstandes der Leiter­ pfade. Weiter ergibt sich bei den bekannten Konstruktionen die Schwierigkeit, daß als Schaltungsträgerplatte Schicht­ preßstoffplatten eingesetzt werden müssen, die bei der Befestigung an Gehäuseteilen eines elektrischen Gerätes, etwa eines Tastenwahlblockes, sich mit dem Gehäusematerial nicht verbinden und daher zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden müssen, um eine sichere Befestigung der betreffenden Schaltungsplatte in dem elektrischen Gerät zu erreichen.

Vorstehend beschriebene Schwierigkeiten werden bei einer an anderer Stelle vorgeschlagenen Schaltungsplatte mit einer aus Isolierwerkstoff bestehenden Schaltungsträgerplatte, welche an mindestens einer Oberfläche ein Leitermuster auf­ weist, dadurch beseitigt, daß die Schaltungsträgerplatte als Kunststoff- Spritzgußteil ausgebildet ist, welches das Leitermuster als innig mit der Schaltungsträgerplatte ver­ bundenes Kunststoff-Spritzgußgebilde aus leitfähigem Kunst­ stoff trägt, wobei insbesondere das Leitermuster in Ver­ tiefungen der Schaltungsträgerplatte derart eingebettet ist, daß seine Oberfläche mit der benachbarten Oberfläche der Schaltungsträgerplatte mindestens bereichsweise bündig ist. Da der das Kunststoff-Spritzgußgebilde erzeugende leitfähige Kunststoff mit Kohlenstoff versetzt ist, ergibt sich ohne die Notwendigkeit einer besonderen Leiterbahn­ überschichtung in den Kontaktbereichen die gewünschte Materialpaarung mit den Schaltstücken der Schaltfolie zur Erzielung der hohen Kontaktlebensdauer.

Bei den bekannten Schaltungsplatten der zuerst betrachteten Art sowie bei den Schaltungsplatten nach dem älteren Vor­ schlag sind die Leitermuster mit Anschlußbereichen versehen, um die Schaltungsplatte mit weiteren Baueinheiten beispiels­ weise eines Tastenwahlblockes, verbinden zu können. Zu diesem Zwecke waren die metallischen Leiterbahnen der bekannten Schaltungsplatten entweder mit Kontaktstiften verbunden oder wurden die Schaltungsplatten an einem Rand in eine Steckvorrichtung eingesteckt.

Gegenüber diesem Stand der Technik soll durch die Erfindung die Aufgabe gelöst werden, eine Schaltungsplatte, ins­ besondere für Tastenwahlblöcke, so auszugestalten, daß unter Vereinfachung des Aufbaus und Verbilligung der Her­ stellung Steckverbindungen zum Anschluß der Leiterbahnen an ein mehradriges Kabel vermieden werden.

Ausgehend von einer Schaltungsplatte, insbesondere für Tastenwahlblöcke, mit einer aus Isolierwerkstoff bestehenden Schaltungsträgerplatte, welche an mindestens einer Ober­ fläche ein Leitermuster aufweist und welche als Kunststoff- Spritzgußteil ausgebildet ist, welches das mit Anschluß­ bereichen versehene Leitermuster als innig mit der Schaltungs­ trägerplatte verbundenes Kunststoff-Spritzgußgebilde aus leitfähigem Kunststoff trägt, wobei das Leitermuster insbe­ sondere in Vertiefungen der Schaltungsträgerplatte derart eingebettet ist, daß seine Oberfläche mit der benachbarten Oberfläche der Schaltungsträgerplatte mindestens bereichs­ weise bündig ist, wird die vorstehend genannnte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Anschlußbereichen des Leitermusters der leitfähige Kunststoff von einer iso­ lierenden Umhüllung befreite Leiterenden oder Kontaktenden eines mehradrigen Kabels unmittelbar umgibt.

Vorzugsweise liegen die Anschlußbereiche des Leitermusters auf der Schaltungsplatte im wesentlichen in einer Reihe nebeneinander und das mehradrige Kabel hat die Gestalt eines flexiblen Vielleiter-Bandkabels.

Die den Anschlußbereichen zugeordneten Leiterbahnen können bis zu einem Rand der Schaltungsplatte verlaufen und die Leiter des Kabels bzw. des Vielleiter-Bandkabels können etwa in der Ebene der Schaltungsplatte verlaufend derart auf die Schaltungsplatte treffen, daß die Leiterenden oder Kontaktenden in den Leitkunststoff der Leiterbahnen hinein­ ragen.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform können die Anschlußbereiche innerhalb von mit den Leiterbahnen verbun­ denen Bohrungen der Schaltungsträgerplatte gelegen sein und die Leiter des Kabels bzw. des Vielleiter-Bandkabels können im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Schaltungsplatte verlaufend derart auf die Schaltungsplatte treffen, daß die Leiterenden oder Kontaktenden in die mit dem Leitkunststoff der Leiterbahnen ausgefüllten Bohrungen der Schaltungsträger­ platte hineinragen.

Im übrigen bilden vorteilhafte Ausgestaltungen der hier an­ gebenen Schaltungsplatte Gegenstand der dem Anspruch 1 nach­ geordneten Patentansprüche, deren Inhalt hierdurch ausdrücklich zum Bestandteil zur Beschreibung gemacht wird, ohne an dieser Stelle den Wortlaut zu wiederholen.

Einige Ausführungsbeispiele werden nachfolgend unter Bezug­ nahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung eines Teiles eines Tastenwahlblockes mit einer Schaltungsplatte der vorliegend ange­ gegebenen Art,

Fig. 1a eine perspektivische, ausschnitts­ weise Darstellung der in Fig. 1 mit A bezeichneten Einzelheit in vergrößertem Maßstab,

Fig. 2 eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung eines Teiles eines Tastenwahlblockes der hier angegebenen Art in einer anderen Aus­ führungsform,

Fig. 2a eine ausschnittsweise Schnittdarstellung der in Fig. 2 mit A bezeichneten Ein­ zelheit,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung des in Fig. 1 mit A bezeichneten Bereiches gemäß einer Abwandlung,

Fig. 4 eine perspektivische, ausschnittsweise Darstellung des Bereiches A nach Fig. 1 gemäß einer wiederum anderen Ausbildung und

Fig. 5 eine teilweise im Schnitt gezeichnete Darstellung des in Fig. 2 mit A bezeichneten Bereiches in einer Abwandlung gegenüber Fig. 2a.

Fig. 1 zeigt eine Schaltungsplatte 1, welche aus einer Schal­ tungsträgerplatte 2 in Gestalt eines Kunststoff-Spritzguß­ teiles, sowie einem Leitermuster 3 besteht, das von einem Kunststoffspritzgußgebilde aus einem leitfähigem Kunststoff gebildet ist und in entsprechende Vertiefungen der Schal­ tungsträgerplatte 3 eingebettet ist.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind die Ober­ flächen der Schaltungsträgerplatte 2 und des Leitermusters 3 bündig, gemäß einer in den Zeichnungen nicht gezeigten Aus­ führungsform kann jedoch auch das Leitermuster 3 erhaben auf die Oberfläche der Schaltungsträgerplatte 2 aufgetragen sein. In jedem Falle ist jedoch eine innige Verbindung zwischen der Schaltungsträgerplatte 2 und dem Leitermuster 3 dadurch geschaffen, daß sowohl die Schaltungsträgerplatte als auch das Leitermuster Spritzgußgebilde bzw. Spritzgußteile aus Kunststoff sind, wobei das Leitermuster 3 in entsprechende Ausnehmungen der Schaltungsträgerplatte 2 eingespritzt oder auf die Oberfläche der Schaltungsträgerplatte 2 aufgespritzt ist.

In einem Tastenwahlblock befindet sich über der Schaltungs­ platte 1 eine aus elastisch verformbarem Folienmaterial bestehende Schaltfolie 4, welche in an sich bekannter Weise kuppelartige Auswölbungen 5 enthält, welche Kontaktbereichen 6 des Leitermusters 3 gegenüberstehen und welche auf ihrer konkaven Innenseite aus elastisch nachgiebigem Leitkunst­ stoff bestehende Kontaktstücke 6 tragen, die einander gegen­ überstehende Hälften der Kontaktbereiche 3 des Leitermusters 3 überbrücken, wenn durch eine Betätigungskraft die kuppel­ förmigen Auswölbungen 5 der Schaltfolie 4 in einer Schnapp­ bewegung zusammengedrückt und die Kontaktstücke 6 auf die Kontaktbereiche 3 niedergedrückt werden.

Zur Betätigung der kuppelartigen Auswölbungen 5 der Schalt­ folie 4 dienen Tastenstössel 7 einer Tastenanordnung, wobei die Tastenstössel mit Tasten 8 verbunden sind, die in einem Gehäusedeckel 9 geführt sind. Einzelheiten der Führung der Tasten und der Tastenstössel sind dem Fachmann geläufig und in Fig. 1 zur Vereinfachung der Darstellung nicht im ein­ zelnen gezeigt.

Von dem Gehäuse 9 ragen Führungs- und Befestigungsstifte 10 in bestimmter Anzahl nach abwärts und durch Bohrungen oder Durchbrüche 11 der Schaltfolie 4 sowie Bohrungen oder Durchbrüche 12 der Schaltungsplatte 1 hindurch, um die Einzelteile eines Tastenwahlblockes aus den hier be­ schriebenen Teilen zusammenzuhalten. Das Material des Ge­ häuses 9 ist auf das Material der Schaltungsträgerplatte 2 abgestimmt oder stimmt mit diesem Material überein, so daß beispielsweise durch Ultraschallschweißung die Führungs- und Befestigungsstifte 10 auf der Rückseite der Schaltungs­ trägerplatte 2 verschweißt werden können und eine feste Verbindung mit der Schaltungsträgerplatte 2 bilden, wo­ durch sich ein mechanisch sehr fester Verband der ge­ samten Konstruktion ergibt.

Die Leiterbahnen des Leitermusters 3 sind, wie aus Fig. 1 schematisch nur für einen Teil dieser Leiterbahnen darge­ stellt, zu einer Seitenkante der Schaltungsträgerplatte 2 geführt, so daß an der betreffenden Seitenkante die Quer­ schnitte der in die Vertiefungen der Schaltungsträgerplatte 2 eingebetteten Leiterbahnen freiliegen. Diese Randbereiche der Leiterbahnen bilden die Anschlußbereiche der Schal­ tungsplatte, welche in Fig. 1 mit 13 bezeichnet sind. Ein flexibles Vielfachleiter-Bandkabel 14 ist an seinem der Schaltungsträgerplatte 2 benachbarten Ende über die ge­ samte Breite hin von seinen bandförmigen Isolationslagen auf ein bestimmtes Längenstück befreit, so daß, falls solche vorhanden sind, lediglich die die einzelnen Leiter 15 umhüllenden Isolationsmäntel 16 freiliegen.

Nachdem in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 lediglich zwei mit Anschlußbereichen 13 versehene Leiterbahnen des Leitermusters 3 dargestellt sind, hat das mit der Schaltungsplatte verbundene Vielleiter-Bandkabel in der schematischen Darstellung in entsprechender Weise lediglich zwei Leiteradern. Bei praktischen Ausführungs­ formen sind jedoch beispielsweise elf Anschlußbereiche für elf mit Anschlüssen zu versehende Leiterbahnen vorgesehen, so daß das Bandkabel 14 in diesen Fällen elf nebeneinander­ liegende Leiteradern besitzt.

Die aus der bandförmigen Isolation des Bandkabels hervor­ stehenden Isolationsmäntel der Leiter 15 sind ebenfalls so weit entfernt, daß freie Längenabschnitte der Leiter 15 aus den Isolationsmänteln 16 vorstehen. Diese Leiterab­ schnitte ragen in den Leitkunststoff der Leiterbahnen in den Anschlußbereichen 13 hinein und sind von dem im Spritz­ gußverfahren eingebrachten Leitkunststoff allseitig umgeben. Der Leitkunststoff haftet an dem Leitermaterial der Leiter 15, wodurch eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen der Schaltungsplatte 1 und dem Bandkabel 14 her­ gestellt ist.

Man erkennt, daß die Spritzgußform zur Herstellung des Kunststoff-Spritzgußgebildes des Leitermusters 3 und ge­ gebenenfalls zuvor auch zur Herstellung der Schaltungs­ trägerplatte 2 im Bereich der die Anschlußbereiche 13 auf­ weisenden Seitenkante der Schaltungsplatte so ausgebildet ist, daß in die Spritzgußform das Bandkabel 14 mit den aus seinem stirnseitigen Ende hervorstehenden Isolations­ mänteln 16 einlegbar ist, so daß die freiliegenden Leiter­ enden 15 in die Formhohlräume hineinragen, die nach dem Einbringen des Leitkunststoffes für die Bildung des Leitermusters 3 vorgesehen sind.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 1a verläuft das vorzugsweise flexible Bandkabel 14 derart auf den die Anschlußbereiche 13 aufweisenden Rand der Schaltungsplatte 2 hin, daß die Leiter 15 zumindest nahe dem Kabelende in der Ebene der Schaltungsplatte oder in einer Parallelebene hierzu gelegen sind.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform, welche in den Fig. 2 und 2a gezeigt ist, ist die Schaltungsträgerplatte 2 dort, wo Anschlußbereiche der Leiterbahnen des Leiter­ musters 3 vorgesehen sind, mit Bohrungen versehen, welche mit 17 bezeichnet sind und welche sich bei der Herstellung des Leitermusters als Kunststoff-Spritzgußgebilde aufgrund entsprechender Formgebung der Spritzgußform ebenfalls mit leitfähigem Kunststoff füllen.

In diese Bohrungen ragen die von jeder Isolation befreiten Leiterenden 15 des Bandkabels 14 hinein und werden von dem leitfähigen Kunststoff der Leiterbahnen des Leiter­ musters unmittelbar umschlossen. Dabei kann sich der leitfähige Kunststoff, wenn die Spritzgußform entsprechende Gestaltung aufweist, auch jeweils hülsenförmig um den Isolationsmantel 16 der einzelnen Leiter legen, um den mechanischen Halt zwischen der Schaltungsplatte 2 und dem Bandkabel 14 zu verbessern, wobei dafür Sorge getragen ist, daß der in den Bohrungen 17 befindliche leitfähige Kunststoff zur Bildung der Anschlußbereiche zwischen be­ nachbarten Leiterbahnen keine Leiterbrücke ausbildet.

Die in den Fig. 2 und 2a gezeigte Konstruktion gestattet es, das Bandkabel 14 von den durch die Bohrungen 17 ge­ bildeten Anschlußbereichen der Schaltungsplatte 2 zu dieser etwa senkrecht nach unten oder nach oben wegzuführen. Der Fachmann erkennt, daß sowohl bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 1a als auch bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 2a mit der Schaltungsplatte 2 fest verbundene mechanische Klemmvorrichtungen vorgesehen sein können, die die Anschlußbereiche zwischen dem Bandkabel 14 und den Leiterbahnen des Leitermusters 3 von mechanischen Beanspruchungen entlasten.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen verschiedene Möglichkeiten auf, um zwischen den Leiterenden 15 des mehradrigen Kabels, ins­ besondere des Bandkabels 14 und dem die Leiterenden un­ mittelbar umschließenden, im Spritzgußverfahren einge­ brachten leitfähigen Kunststoff eine zuverlässige mecha­ nische Verbindung zu schaffen. Dabei zeigen die Fig. 3 bis 5 die hierzu in besonderer Weise gestalteten Anschluß­ bereiche.

Bei der besonderen Ausgestaltung der Anschlußbereiche gemäß Fig. 3, welche sich für Schaltungsplatten nach der Aus­ führungsform gemäß den Fig. 1 und 1a eignet, ist die Schaltungsträgerplatte 2 in den Anschlußbereichen 13 mit Sackbohrungen 18 versehen, in die die abgewinkelten Enden der abisolierten Leiter 15 eingesteckt werden, bevor der leitfähige Kunststoff zur Bildung des Leitermusters 3 in die entsprechenden Formhohlräume der Spritzgußform ein­ gebracht wird. Ein etwa auf das Bandkabel 14 einwirkender Zug gegenüber der Schaltungsplatte 1 wird in erster Linie durch die formschlüssige Verbindung zwischen den hackenförmigen Enden der Leiter 15 und den Sackbohrungen 18 der Schaltungsträgerplatte 2 und erst in zweiter Linie durch die Haftung zwischen dem Leitermaterial der Leiter 15 und dem leitfähigen Kunststoff des Leitermusters 3 auf­ genommen.

Gemäß einer Weiterbildung der in den Fig. 1 und 1a ge­ zeigten Ausführungsform können die Leiterenden 15 zur Ver­ besserung der Haftung im leitfähigem Kunststoff des Leiter­ musters 3 in den Anschlußbereichen auch am Vorderende hackenförmig umgebogen sein, wie in Fig. 4 dargestellt ist.

Schließlich zeigt Fig. 5 eine Weiterbildung der in den Fig. 2 und 2a gezeigten Ausführungsform dahingehend, daß an den Leiterenden 15 im Bereich der Bohrungen 17 der Schaltungsträgerplatte 2 aufgeklemmte Hülsen 19 befestigt sind, die als Verankerungsmittel gegenüber dem leitfähigen Kunststoff der Leiterbahnen des Leitermusters 3 in den Anschlußbereichen dienen.

Abweichend von den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Aus­ führungsbeispielen können mehr als ein einziges Bandkabel 14 mit den Schaltungsplatten 1 in der hier beschriebenen Art und Weise verbunden werden und von mehreren Seiten her bzw. längs verschiedener Seitenränder mit der betreffenden Schaltungsträgerplatte elektrisch und mechanisch verbunden sein.

Claims (6)

1. Schaltungsplatte, insbesondere für Tastenwahlblöcke mit einer aus Isolierwerkstoff bestehenden Schaltungsträger­ platte (2), welche an mindestens einer Oberfläche ein mit Anschlußbereichen (13) versehenes Leitermuster (3) aufweist, und welche als Kunststoff-Spritzgußteil ausgebildet ist, welches das Leitermuster (3) als innig mit der Schaltungs­ trägerplatte verbundenes Kunststoff-Spritzgußgebilde aus leitfähigem Kunststoff trägt, wobei das Leitermuster (3) insbesondere in Vertiefungen der Schaltungsträgerplatte (2) derart eingebettet ist, daß seine Oberfläche mit der be­ nachbarten Oberfläche der Schaltungsträgerplatte (2) min­ destens bereichsweise bündig ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Anschlußbereichen (13) des Leitermusters (3) der leitfähige Kunststoff von einer isolierenden Umhüllung (14, 16) befreite Leiterenden (15) oder Kontaktenden eines mehr­ adrigen Kabels (14) unmittelbar umgibt.

2. Schaltungsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußbereiche (13) des Leitermusters (3) auf der Schaltungsplatte (2) im wesentlichen in einer Reihe neben­ einanderliegen und daß das mehradrige Kabel (14) ein flexibles Vielleiter-Bandkabel (14) ist.

3. Schaltungsplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die den Anschlußbereichen (13) zugeordneten Leiterbahnen des Leitermusters (3) bis zu einem Rand der Schaltungsplatte (1) verlaufen und daß die Leiter (15) des Kabels bzw. des Vielleiter-Bandkabels (14) etwa in der Ebene der Schaltungsplatte verlaufend derart auf die Schaltungs­ platte treffen, daß die Leiterenden (15) oder Kontaktenden in den Leitkunststoff der Leiterbahnen hineinragen.

4. Schaltungsplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anschlußbereiche (13) innerhalb von mit den Leiterbahnen des Leitermusters (3) verbundenen Bohrungen (17) der Schaltungsträgerplatte (2) gelegen sind und daß die Leiter (15) des Kabels bzw. des Viel­ leiter-Bandkabels (14) im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Schaltungsplatte (1) verlaufend derart auf die Schaltungsplatte treffen, daß die Leiterenden (15) oder Kontaktenden in die mit dem Leitkunststoff der Leiter­ bahnen des Leitermusters (3) ausgefüllten Bohrungen (17) der Schaltungsträgerplatte (2) hineinragen.

5. Schaltungsplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterenden (15) oder Kontaktenden mit von Leitkunststoff der Leiterbahnen des Leitermusters (3) umgebenen Verankerungsmitteln (19) versehen sind.

6. Schaltungsplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterenden (15) oder Kontaktenden mit an Verankerungsmitteln (18) der Schaltungsträgerplatte (2) in den Anschlußbereichen (13) zusammenwirkenden Gegen-Verankerungsmitteln versehen sind.