DE3713318A1 - Elektrischer schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter mit fest­ stehenden Kontakten, von einem Betätigungsteil bewegbaren Kontakt bzw. Kontakten zur elektrischen Verbindung der fest­ stehenden Kontakte und mit außen am Schaltergehäuse vorgese­ henen mit den feststehenden Kontakten verbundenen Anschlüs­ sen, der an einer mit Leiterbahnen versehenen Leiterplatte montiert und mit seinen Anschlüssen mit den auf der Leiter­ platte vorhandenen Leiterbahnen elektrisch kontaktiert ist.

Derartige in Form von Schnappschaltern (DE-AS 11 95 849) oder als Tastenschalter (DE-PS 24 13 002) oder auch als Drehschal­ ter bekannte Schalter besitzen zur Kontaktierung mit Leiter­ bahnen an Leiterplatten Anschlußstifte, die durch Löcher der gedruckten Leiterplatte gesteckt werden und mit entsprechen­ den Kontaktstellen der Leiterbahnen kontaktiert werden.

Derartige Schalter können bei der Oberflächenmontage bzw. Oberflächenkontaktierung in SMD-Technik an gedruckten Schal­ tungen nicht verwendet werden. Die hierfür vorgesehenen Lei­ terplatten besitzen nämlich keine Aufnahmeöffnungen für die Stifte. Die Kontaktierung in SMD-Technik erfolgt dadurch, daß mit Masken an den Kontaktstellen der Leiterbahnen Lötpaste aufgebracht wird. Die entsprechend ausgebildeten Bauelemente wie Halbleiter IC′s Widerstände, Kondensatoren werden mit ihren Kontaktierungsflächen auf die Kontaktstellen aufgelegt und die Gesamtanordnung wird dann in einen Wärmeofen gefah­ ren, in welchem durch Schmelzen der Lötpaste und anschließen­ des Verfestigen durch Abkühlen die Kontaktierung zwischen den aufgelegten Bauelementen und den Leiterbahnen der gedruckten Schaltung bzw. der Leiterplatte hergestellt wird.

Bislang sind noch keine elektrischen Schalter bekannt ge­ worden, welche mit Hilfe der SMD-Technik mit den gedruckten Leiterbahnen auf der Leiterplatte kontaktiert werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen elektrischen Schal­ ter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine Oberflächenmontage und -kontaktierung in SMD-Technik möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Schalter er­ findungsgemäß dadurch gelöst, daß

• - die Anschlüsse als Kontaktierungsflächen ausgebildet sind, die sich parallel zur Leiterplattenoberfläche erstrecken, auf welcher die Leiterbahnen vorgesehen sind,
• - die Kontaktierungsflächen direkt oder über Kontaktverbin­ dungsstücke mit den Kontaktstellen der Leiterbahnen in SMD-Technik kontaktiert sind und
• - an der Leiterplatte und am Schaltergehäuse geometrisch ineinander passende Positioniermittel vorgesehen sind.

Durch die Positioniermittel wird erreicht, daß eine genaue Zuordnung der am Schaltergehäuse vorgesehenen Kontaktierungs­ flächen zu den Kontaktstellen der Leiterbahnen erreicht wird und auch insbesondere während des Transports zum und beim Löt­ vorgang im Wärmeofen eine Fixierung der Lage des auf die Lei­ terplatte aufgesetzten Schalters erreicht wird, so daß dieser sich nicht auf der Leiterplatte verschiebt. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die übereinander befindlichen Kontak­ tierungsflächen und Kontaktstellen, zwischen denen sich die Lötpaste befindet, sich nicht gegeneinander verschieben und eine einwandfreie Kontaktierung in SMD-Technik erreicht wird.

Die Kontaktierungsflächen am Schaltergehäuse können als auf einer Trägerplatte des Schaltergehäuses ausgebildete Leiter­ züge vorgesehen sein. Hierdurch werden dann zusätzliche Kon­ taktierungsmittel und Verbindungsmittel, beispielsweise wie sie bei bekannten Schaltern in Form der Anschlußstifte er­ forderlich sind, vermieden. Es werden dann die ohnehin auf der Trägerplatte vorhandenen Leiterzüge zur direkten Kontak­ tierung mit den auf der Leiterplatte befindlichen Leiterbah­ nen verwendet.

streckende Kontaktfahnen zur Kontaktierung vorgesehen sein. Man hat dann zwar nicht mehr die direkte Kontaktierung wie die soeben erwähnte direkte Kontaktierung, jedoch erreicht man auch hier die gewünschte Oberflächenmontage und -kontak­ tierung des Schalters.

Hierzu können die Kontaktierungsflächen am Schaltergehäuse über den Gehäuseumriß bzw. über den Umfang des Schalterge­ häuses überstehen oder auch am Boden des Schaltergehäuses vorgesehen sein. Im letzteren Fall kann dann die Kontaktie­ rung über Kontaktstücke erfolgen, in die in vorteilhafter Weise ein elektronisches Bauteil, beispielsweise eine Diode, ein Widerstand usw. integriert sein kann.

Um eine sichere Positionierung des Schalters während der Mon­ tage und auch während des Kontaktierungsvorgangs zu errei­ chen, kann das Schaltergehäuse in eine dem Gehäuseumriß ange­ paßte Ausnehmung der Leiterplatte eingesetzt sein. Falls der Gehäuseumriß von der Kreisform abweicht, sind keine zusätz­ lichen Positioniermittel erforderlich. Falls der Umriß des Schaltergehäuses jedoch kreisförmig ist, sind am Schalterge­ häuse oder an der Trägerplatte des Schaltergehäuses und in der Leiterplatte aneinander angepaßte Vorsprünge und Ausneh­ mungen vorgesehen, die eine verdrehungssichere Positionierung gewährleisten. Die am Schaltergehäuse und an der Leiterplatte vorgesehenen Positioniermittel, insbesondere in Form der an­ gesprochenen Vorsprünge und Ausnehmungen sind so angeordnet, daß die entsprechenden Kontaktierungsflächen am Schalterge­ häuse auf die zugeordneten Kontaktstellen der Leiterbahnen auf der Leiterplatte zu liegen kommen, wobei die vorher auf­ gebrachte Lötpaste dazwischen liegt.

Im Wärmeofen, der beispielsweise als Infrarotofen ausgebildet ist, kann dann anschließend die Kontaktierung des Schalters und der anderen auf der Leiterplatte vorhandenen Bauteile in der SMD-Technik erfolgen.

In den beiliegenden Figuren sind Ausführungsbeispiele der Er­ findung dargestellt. Anhand der Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1, 2, 3 ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 4, 5, 6 ein zweites Ausführungsbeispiel,

Fig. 7, 8, 9 ein drittes Ausführungsbeispiel und

Fig. 10, 11, 12 ein viertes Ausführungsbeispiel.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbei­ spiel besitzt der Schalter ein Schaltergehäuse 2 mit kreis­ rundem Umriß. Der Schalter ist als Drehschalter ausgebildet und ein zur Bewegung des bzw. der beweglichen Kontaktstücke vorgesehener Betätigungsteil ist als Rotor ausgebildet. Eine Welle 1 des Rotors ragt über das Gehäuse hinaus und kann mit einem nicht näher dargestellten Betätigungsgriff versehen sein. Am Gehäuseboden, welcher von einer Trägerplatte 16 ge­ bildet sein kann, befinden sich nach unten ragende Posi­ tioniermittel in Form von Zapfen 13, welche auch als Rast­ haken ausgebildet sein können. Die Zapfen 13 werden zur Posi­ tionierung des Schaltergehäuses 2 in entsprechende Ausnehmun­ gen in Form von runden Löchern 14 in einer Leiterplatte 6, welche Leiterbahnen 4 aufweist, eingesetzt bzw. im Falle der Rasthaken eingerastet. Auf diese Weise wird eine genaue Lage­ zuordnung von Kontaktstellen 5, welche an den jeweiligen En­ den der Leiterbahnen 4 vorgesehen sind, zu Kontaktierungsflä­ chen 3 hergestellt. Wie insbesondere aus der Fig. 1 zu er­ sehen ist, liegen die Kontaktierungsflächen 3 am Schalterge­ häuse 2 genau über den Kontaktstellen 5 der Leiterbahnen 4. Vor dem Aufsetzen des Schalters auf die gedruckte Leiterplat­ te 6 ist mit Hilfe einer Maske auf die Kontaktstellen 5 der Leiterplatte 6 Lötpaste 17 (Fig. 1) aufgetragen worden. Nach dem Aufsetzen des Schalters befindet sich diese Lötpaste 17 zwischen den Kontaktierungsflächen 3 und den Kontaktstellen 5 (Fig. 1).

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich die Kon­ taktierungsflächen 3 an radial über den umriß des Schalter­ gehäuses 2 überstehenden Vorsprüngen 18. Es kann sich hier um Vorsprünge 18 handeln, die aus einem Stück mit der Träger­ platte 16 bestehen, und an diese angeformt sind. Es ist je­ doch auch möglich, die Kontaktierungsflächen 3 an entspre­ chenden Stellen eines über den Gehäuseumriß überstehenden Randes, insbesondere an die Trägerplatte 16 angeformten Ran­ des, anzubringen, wie es im Ausführungsbeispiel der Fig. 7 bis 9 dargestellt ist.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbei­ spiel befindet sich der Rotor bzw. seine Welle 1 als Betäti­ gungsteil für den bzw. die beweglichen Kontakte an der Ober­ flächenseite der gedruckten Leiterplatte 6, auf welcher sich die Leiterbahnen 4 befinden.

Bei dem in den Fig. 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbei­ spiel besitzt das Schaltergehäuse 2 ebenfalls einen kreisför­ migen umriß. Radial über das Gehäuse überstehende Vorsprünge 20, welche am Gehäuse 2 angeformt sein können, tragen Zapfen 11, welche sich parallel zur Gehäuseachse erstrecken. Anstel­ le der Zapfen 11 können auch Rasthaken vorgesehen sein.

Das Schaltergehäuse 2 ist mit seiner Trägerplatte 16 in eine Ausnehmung 17 (Fig. 6) der Leiterplatte 6 eingesetzt. Von der kreisrunden Ausnehmung 17, welche dem Durchmesser der Trägerplatte 16 bzw. des Schaltergehäuses 2 angepaßt ist, er­ strecken sich in radialer Richtung weitere Ausnehmungen 12, in welche die Zapfen 11 eingesetzt werden.

An der Bodenfläche der Trägerplatte 16 sind die Kontaktie­ rungsflächen 3 vorgesehen. An den jeweiligen Enden der Lei­ terbahnen 4 sind auf der Leiterplatte 6 die Kontaktstellen 5 vorgesehen. Die Kontaktstellen 5 liegen in unmittelbarer Nähe des Randes der Ausnehmung 17. Durch die Positioniermit­ tel 11, 12 am Schaltergehäuse 2 und der Leiterplatte 6 wird gewährleistet, daß die Kontaktierungsflächen 3 am Boden des Schaltergehäuses 2 bzw. der Trägerplatte 16 unmittelbar neben den Kontaktflächen 5 der Leiterbahnen 4 liegen, wie das in Fig. 5 dargestellt ist. Zur Verbindung der Kontaktierungs­ flächen 3 und der Kontaktstellen 5 dienen Kontaktstücke 15, in welche elektronische Bauteile wie Dioden, Widerstände, Kon­ densatoren und dgl. integriert sein können. Zwischen den je­ weiligen Kontaktstücken 15 und den zugeordneten Kontaktie­ rungsflächen 3 und Kontaktstellen 5 befindet sich Lötpaste, so daß eine einwandfreie Kontaktierung zwischen den nebenein­ ander liegenden Kontaktierungsflächen 3 und den Kontaktstel­ len 5 ereicht wird, wobei eventuelle Zwischenräume 21 elek­ trisch einwandfrei überbrückt sind. Bei dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel ragt der Rotor 1 bzw. seine Betätigungswelle über die Oberfläche hinaus, welche den Leiterbahnen 4 auf der Leiterplatte 6 entgegengerichtet ist.

Bei dem in den Fig. 7 bis 9 dargestellten Ausführungsbei­ spiel ist das ebenfalls einen kreisrunden Umriß besitzende Schaltergehäuse 2 in eine entsprechende Ausnehmung 17 der Leiterplatte 6 (Fig. 9) eingesetzt, wie es die Fig. 7 dar­ stellt. An das Schaltergehäuse 2 ist ein vom umfang des Ge­ häuses radial abstehender Vorsprung 9 angeformt, der in eine entsprechende radial verlaufende Ausnehmung 10 in der ge­ druckten Leiterplatte 6 ragt, so daß eine verdrehungssichere Lagerung des Schaltergehäuses 2 gewährleistet ist.

Wie bei den vorherigen Ausführungssbeispielen liegen die Kon­ taktierungsflächen 3 am Schaltergehäuse 2, den Kontaktstellen 5 der einzelnen Leiterbahnen 4 auf der Leiterplatte 6 gegen­ über. Dazwischen befindet sich eine Lötpaste 17, über welche die Kontaktierung nach dem SMD-Verfahren erfolgt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Kontaktierungsflächen 3 auf ei­ nem umlaufenden Rand 19 der Trägerplatte 16 aufgebracht. Sie können Verlängerungen entsprechend der Leiterbahnen, die zum Stator des Schalters, insbesondere Drehschalters führen, aus­ gebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, die Kontaktie­ rungsflächen auf radialen Vorsprüngen der Trägerplatte 16 an­ zuordnen, wie das beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 der Fall ist. Auch bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 bis 9 befindet sich der als Rotor ausgebildete Betätigungs­ teil des Schalters an der Oberflächenseite der Leiterplatte 6, welche entgegengesetzt zu der Oberflächenseite mit den ge­ druckten Leiterbahnen 4 liegt.

Bei dem in den Fig. 10 bis 12 dargestellten Ausführungs­ beispiel besitzt der Schalter ebenfalls ein Schaltergehäuse 2 mit kreisrundem Umriß. Das Schaltergehäuse, bzw. seine Trä­ gerplatte 16 ist in eine entsprechende Ausnehmung 17 der ge­ druckten Leiterplatte 6 eingesetzt. Die Kontaktierungsflächen des Schalters sind als umgebogene Kontaktfahnen 7 ausgebil­ det, deren Kontaktflächen sich parallel zu den Kontaktstellen 5 der Leiterbahnen 4 auf der Leiterplatte 6 erstrecken. Wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen wird zur Kontaktierung zwischen die Kontaktstellen 5 und die umgeboge­ nen Kontaktfahnen 7 eine Lötpaste aufgebracht und in einem Wärmeofen die Kontaktierung durchgeführt. Zur Unterstützung der Lagesicherung des Schalters an der Leiterplatte können die umgebogenen Kontaktfahnen 7 in entsprechende im Bereich der Kontaktstellen 5 vorgesehene Vertiefungen der Leiterplat­ te eingelegt sein.

Bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Kontaktierungsflächen 3 bzw. 7 und die Kontaktstel­ len 5 in regelmäßigen Abständen am Umfang des Schalterge­ häuses 2 bzw. der entsprechenden Ausnehmung 17 in der Leiter­ platte 6 angeordnet. In Abhängigkeit von der Art des Schal­ ters können die Kontaktierungsflächen 3 bzw. 7 und die zuge­ ordneten Kontaktstellen 5 auf der Leiterplatte 6 auch inner­ halb eines bestimmten Winkelsektors angeordnet sein. Dies ist beispielsweise der Fall bei einem Drehschalter nach der deutschen Patentschrift P 36 29 921. Bei einem derartigen Drehschalter liegen die Kontaktierungsflächen innerhalb eines Winkelsektors von etwa 120°. Die Kontaktierungsflächen werden hierbei gebildet von Fortsetzungen von beispielsweise auf die Trägerplatte aufgedruckten Leiterzügen bzw. Leitungsbahnen, die mit entsprechenden Kontakten, welche ebenfalls in Druck­ technik auf die Trägerplatte 16 aufgebracht sein können, feststehende Kontakte des Stators des Drehschalters bilden. Über diese feststehenden Kontakte wird der Rotor mit ent­ sprechenden beweglichen Kontakten bzw. Abgriffen geführt, um die gewünschten elektrischen Verbindungen herzustellen. Falls die Trägerplatte 16 aus herkömmlichem Leiterplattenmaterial besteht, können die feststehenden Kontakte und die Leiter­ bahnen sowie die entsprechenden Kontaktierungsflächen in herkömmlicher Leiterplattentechnik aufgebracht sein. Falls die Trägerplatte 16 aus Metall besteht, sind die Leiterbah­ nen, die feststehenden Kontakte und die Kontaktierungsflä­ chen des Stators auf einer darauf befindlichen isolierenden Folie, z.B. aus Kunststoff, aufgebracht.

Durch die Erfindung wird gewährleistet, daß ein elektrischer Schalter, insbesondere Drehschalter, in SMD-Technik in eine elektrische Leiterplatte, welche mit anderen Bauteilen in SMD-Technik bestückt ist, sich integrieren läßt, wobei die Kontaktierung des elektrischen Schalters gleichzeitig mit der Kontaktierung der anderen auf der Leiterplatte befindli­ chen elektrischen und elektronischen Bauteile gleichzeitig in SMD-Technik durchgeführt werden kann.

Claims (14)

1. Elektrischer Schalter mit feststehenden Kontakten, von einem Betätigungsteil bewegbaren Kontakt bzw. Kontakten zur elektrischen Verbindung der feststehenden Kontakte und mit außen am Schaltergehäuse vorgesehenen, mit den feststehenden Kontakten verbundenen Anschlüssen, der an einer mit Leiter­ bahnen versehenen Leiterplatte montiert und mit seinen An­ schlüssen mit den auf der Leiterplatte vorhandenen Leiterbah­ nen elektrisch kontaktiert ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• - die Anschlüsse als Kontaktierungsflächen (3, 7) ausgebil­ det sind, die sich parallel zur Leiterplattenoberfläche erstrecken, auf welcher die Leiterbahnen (4) vorgesehen sind,
• - die Kontaktierungsflächen (3, 7) direkt oder über Kontakt­ verbindungsstücke (15) mit Kontaktstellen (5) der Leiter­ bahnen (4) in SMD-Technik kontaktiert sind, und
• - an der Leiterplatte (6) und am Schaltergehäuse (2) geome­ trisch ineinander passende Positioniermittel (8-14) vor­ gesehen sind.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontaktierungsflächen (3) am Schal­ tergehäuse (2) als Leiterzüge auf einer Trägerplatte (16) des Schalters ausgebildet sind.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontaktierungsflächen (7) am Schal­ tergehäuse (2) von parallel zur Leiterplattenoberfläche sich erstreckenden Kontaktfedern gebildet sind.

4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungsflächen (3-7) am Schaltergehäuse (2) über den Umfang des Schalter­ gehäuses (2) überstehen und mit den Kontaktstellen (5) der Leiterbahnen (4) direkt verbunden sind.

5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungsflächen (3) am Boden des Schaltergehäuses (2) angeordnet sind und über die Kontaktstücke (15) mit den Kontaktstellen (5) der Leiterbahnen (4) verbunden sind.

6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in das jeweilige Kontaktstück (15) ein elektronisches Bauteil integriert ist.

7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltergehäuse (2) in eine dem Gehäuseumriß angepaßte Ausnehmumg (17) der Leiter­ platte (6) eingesetzt ist.

8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Positioniermittel das Schaltergehäuse (2) oder die Trägerplatte (16) Vorsprünge (9, 11, 13) aufweist, die in entsprechende Ausnehmungen (10, 12, 14) der Leiterplatte (6) passen.

9. Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß durch die Positioniermittel (8-14) am Schaltergehäuse (2) und der gedruckten Leiterplatte (6) für die Kontaktierung in SMD-Technik die miteinander zu kon­ taktierenden Kontaktierungsflächen und Kontaktstellen (3, 7 und 5) am Schaltergehäuse (2) bzw. der Trägerplatte (16) und an der Leiterplatte (6) übereinander liegende Position ge­ bracht sind.

10. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekenn­ zeichnet durch seine Ausbildung als Drehschalter mit einem Rotor (1) als Betätigungsteil für den bzw. die beweg­ lichen Kontakte und einem Stator mit den unbeweglichen Kon­ takten.

11. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (16) aus Leiterplattenmaterial besteht, auf welchem in Form von Leiterbahnen die Kontakte aufgebracht sind und welche den Stator bildet.

12. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (16) aus Metall besteht.

13. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kontakte des Stators direkt mit den Leiterbahnen (4) der Leiterplatte (6) kontaktiert sind.

14. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß der den bzw. die beweglichen Kontakte verstellende Betätigungsteil (Rotor (1) beim Drehschalter) an der den Leiterbahnen (4) entgegenge­ setzt liegenden Leiterplattenoberfläche angeordnet ist.