DE4107896A1 - Schalter, insbesondere codierschalter, mit integriertem wiederstand und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalter, insbesondere einen Co­ dierschalter, mit einem aus Isolierstoff geformten Gehäuse, in welches elektrische Leiterelemente als Kontakt- und/oder An­ schlußelemente eingebettet sind. Außerdem bezieht sich die Er­ findung auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Schalters.

Miniaturschalter und insbesondere Codierschalter sind in viel­ fältigen Ausführungsformen bekannt. Beispielsweise werden da­ bei im Gehäuse verankerte und am Gehäuseboden freiliegende Kontaktelemente wahlweise über bewegliche Kontaktelemente mit­ einander verbunden. Das bewegliche Kontaktelement kann dabei ein Schieber sein, wie beispielsweise in der DE 25 24 287 A1 gezeigt, oder es kann ein Rotor sein, wie sich dies beispiels­ weise aus der DE 37 02 346 A1 ergibt. Derartige Schalter sind häufig als sogenannte DIP-Schalter bezeichnet, wenn sich ihre Anschlüsse in einem vorgegebenen Dual-in-line-Raster befindet.

Die erwähnten Schalter werden häufig dazu benutzt, die Eingän­ ge von integrierten Schaltkreisen in TTL- oder CMOS-Technik wahlweise an Masse oder über einen Widerstand (Pullup-Wider­ stand) an Spannung zu legen. Die hierfür erforderlichen Wider­ stände werden üblicherweise außerhalb des Schalters, etwa auf einer Leiterplatte, angeordnet und mit entsprechenden Leiter­ bahnen oder sonstigen Leiterelementen mit dem ebenfalls auf der Leiterplatte angeordneten Schalter verbunden. Dies bedingt für jeden Schalterausgang den Einsatz eines eigenen Wider­ stands-Bauelementes mit dem entsprechenden Platzbedarf auf der Leiterplatte und den zugehörigen Bestückungsvorgängen, abgese­ hen von der entsprechenden Anzahl an Lötstellen mit der ent­ sprechenden Fehlergefahr.

Ziel der Erfindung ist es, einen Schalter der eingangs genann­ ten Art und ein Herstellungsverfahren dafür zu schaffen, bei dem zugehörige Widerstände auf einfachere Weise und mit gerin­ gerem Platzbedarf mit dem Schalter verbunden sind. Erfindungs­ gemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich des Herstellverfahrens mit den Merkmalen des An­ spruchs 5, gelöst.

Durch die erfindungsgemäß unmittelbar in Form von Schichtwi­ derständen auf dem Gehäuse angebrachten und damit in den Schalter integrierten Widerstände erspart dieser Schalter beim Einsatz auf Leiterplatten sowohl den Platz für die diskreten Widerstände als auch die entsprechenden Arbeitsvorgänge für die Bestückung. Da pro Widerstand auch zwei Lötstellen entfal­ len, ist auch die Funktionssicherheit einer solchen Schaltung verbessert.

Da die Leiterelemente bei derartigen Schaltern meist in den Gehäuseboden eingebettet sind und zum Gehäuseinneren freilie­ gende Kontaktoberflächen aufweisen, werden die jeweiligen Schichtwiderstände zweckmäßigerweise auf der Außenseite, d. h. auf der Unterseite des Gehäusebodens, angeordnet und über je­ weils eine Aussparung im Gehäuseboden mit einem zugehörigen Leiterelement verbunden. Die Wand der Aussparung wird in einer zweckmäßigen Ausgestaltung jeweils mit einer Kontaktschicht aus elektrisch leitendem Werkstoff versehen, welche über eine auf der Oberfläche des Gehäuses angeordnete Leiterbahn mit dem jeweiligen Schichtwiderstand verbunden ist. Als Kontaktschicht in der Aussparung kommen beispielsweise Polymerpasten in Be­ tracht, die mit Silber oder mit einem anderen leitenden Werk­ stoff gefüllt sind. In einer zweckmäßigen Ausführungsform kön­ nen die Kontaktschicht und der Schichtwiderstand aus demselben Material, etwa einer mit Kohlenstoff gefüllten Polymerpaste, gebildet sein. Da in diesem Fall auch bereits die Kontakt­ schicht in der Aussparung als Widerstand wirkt, muß dies bei der Bemessung des eigentlichen Schichtwiderstandes auf der Außenoberfläche des Gehäuses berücksichtigt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schiebeschalter im Querschnitt mit eingebetteten Leiterelementen und einem Schichtwiderstand,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 mit leicht abgewandelter Gestaltung der Widerstandskontaktierung.

In Fig. 1 ist lediglich als Beispiel ein sogenannter DIP-Schiebeschalter gezeigt, wobei dieser Schalter wiederum nur beispielshalber mit SMT-Anschlüssen versehen ist. Das Gehäuse 1 besitzt einen Bodenteil 2 und umlaufende Seitenwände 3, auf welche ein Deckel 4 aufgesetzt ist. Dieser Deckel 4 ist durch Verschmelzen im Bereich 5 mit dem Gehäuse zu einer Einheit un­ trennbar verbunden. Im Gehäuseinneren ist eine oder sind meh­ rere Schaltkammern 6 ausgebildet. Dabei sind für jede Schalt­ kammer im vorliegenden Beispiel jeweils zwei Leiterelemente 7 und 8 in einer Ebene so eingebettet, daß sie an der Innenseite des Gehäusebodens als Kontaktelemente 7a bzw. 8a freiliegen und zu einem Schieber 9 mit Kontaktfedern 10 hin jeweils eine Kontaktoberfläche bilden. In der dargestellten Stellung des Schiebers 9 verbinden die Kontaktfedern 10 die beiden Kontakt­ elemente 7a und 8a. In der gestrichelt angedeuteten Schalt­ stellung eines Schiebers 9′ würden beide Kontaktfedern 10 nur auf dem Kontaktelement 7a aufliegen und somit den Stromkreis unterbrechen. Die Leiterelemente 7 und 8 besitzen jeweils nach außen gekröpfte SMT-Anschlußelemente 7b bzw. 8b. Im übrigen ist der Aufbau des Schalters bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung, so daß hierzu weitere Ausführungen nicht erforder­ lich sind.

An der Unterseite des Gehäusebodens 2 ist ein Schichtwider­ stand 11 angebracht, der mit einem Ende über eine Leiterbahn 12 und eine Kontaktschicht 13 mit dem Kontaktelement 7a elek­ trisch leitend verbunden ist. Die Kontaktschicht 13 erstreckt sich dabei über die Seitenwände einer Aussparung 14, die durch den Boden 2 hindurch bis zum Kontaktelement 7a reicht. Das an­ dere Ende des Schichtwiderstandes 11 ist im vorliegenden Bei­ spiel über einen weitere Leiterbahn 15 an ein nicht gezeigtes Anschlußelement gekoppelt. Es könnte allerdings je nach Funk­ tionszweck auch über eine Aussparung 14 mit dem Leiterelement 8 verbunden sein. Üblicherweise werden alle Schichtwiderstände 11 eines Codierschalters, also beispielsweise acht oder zehn Schichtwiderstände, über eine Leiterbahn 15 an einen gemeinsa­ men Anschluß angeschlossen sein. Die Schichtwiderstände 11, die Kontaktschichten 13 und Leiterbahnen 12 bzw. 15 sind von einer gemeinsamen Isolierschicht 16 bedeckt.

Bei der Herstellung des Schalters werden beispielsweise die Leiterelemente 7 und 8 zusammen mit allen anderen Leiterele­ menten des Schalters aus einer Platine teilweise freigestanzt und gemeinsam mit dem Gehäuse 1 umspritzt. Während des Spritz­ vorgangs werden die Aussparungen 14 bereits durch eine ent­ sprechende Abstützung des Leiterelementes 7 im Spritzwerkzeug freigespart, so daß nach dem Herausnehmen des Gehäuses 1 aus der Form das Leiterelement 7 im Bereich der Aussparung 14 nach unten frei liegt. Im Beispiel von Fig. 1 werden dann die Kon­ taktschicht 13 und die Widerstandsschicht für den Schichtwi­ derstand 11 in einem ersten Siebdruckvorgang auf das Gehäuse 1 aufgebracht. Die Kontaktschicht 13 und die Widerstandsschicht 11 bestehen in diesem Fall aus dem gleichen Material, nämlich einer mit Kohlenstoff gefüllten Polymerpaste. In einem zweiten Druckvorgang werden dann die Leiterbahnen 12 und 15, bei­ spielsweise aus einer mit Silber gefüllten Paste, aufgebracht. Schließlich werden alle Schichten mit der Schicht 16 aus iso­ lierendem Lack überzogen. Nach jedem Druckvorgang wird die aufgebrachte Schicht ausgehärtet. Natürlich muß für das Gehäu­ se ein Werkstoff gewählt werden, der bei den Aushärtetempera­ turen formstabil bleibt. Deshalb ist bei der Verwendung von Thermoplasten das Aushärten in einem Dampfphasenofen vorzuzie­ hen. In Frage kommt für das Gehäuse beispielsweise ein Poly­ ester-Werkstoff, wie er beispielsweise unter dem Handelsnamen Crastin verfügbar ist.

Bei dem Beispiel von Fig. 1 wird, wie erwähnt, für die Kon­ taktschicht 13 der gleiche Werkstoff verwendet wie für den Schichtwiderstand 11. Es handelt sich somit genau genommen um die Serienschaltung von zwei Widerständen, was für den ge­ wünschten Gesamtwiderstand zu berücksichtigen ist. Der Vorteil dieser Maßnahme liegt darin, daß die Kontaktschicht 13 in ein und demselben Druckvorgang mit den Schichtwiderständen herge­ stellt werden kann. Wenn allerdings für die Kontaktschicht 13 ein anderer Leiterwerkstoff verwendet werden soll, beispiels­ weise zur Erzielung einer höheren Genauigkeit bei den Wider­ standswerten, so können die verschiedenen Schichten auch in entsprechend unterschiedlichen Druckvorgängen aufgebracht wer­ den. Fig. 2 zeigt in einem Ausschnitt aus Fig. 1 ein solches Beispiel, wobei in einem ersten Druckvorgang eine Kontakt­ schicht 13 in Form einer mit Silber gefüllten Paste, dann eine Leiterbahn 12 und in einem dritten Druckvorgang erst die Wi­ derstandsschicht 11 aufgebracht wird. Auch in diesem Fall wird abschließend in einem vierten Druckvorgang eine isolierende Lackschicht 16 aufgebracht.

Claims (9)

1. Schalter mit einem aus Isolierstoff geformten Gehäuse (1), in welches elektrische Leiterelemente (7, 8) eingebettet sind, wobei mindestens ein Schichtwiderstand (11) auf einer Oberflä­ che des Gehäuses (1) angeordnet und über mindestens eine Aus­ sparung (14) in der Einbettungsmasse mit jeweils einem der Leiterelemente (7) elektrisch leitend verbunden ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, wobei die Leiterelemente (7, 8) in einen Gehäuseboden (2) eingebettet sind und zum Gehäuse­ inneren frei liegende Kontaktoberflächen aufweisen und wobei der jeweilige Schichtwiderstand (11) auf der Außenseite des Gehäu­ sebodens angeordnet und über eine Aussparung (14) im Gehäuse­ boden mit einem Leiterelement (7) verbunden ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wand der Ausspa­ rung (14) jeweils mit einer Kontaktschicht (13) aus elektrisch leitendem Werkstoff versehen ist, welche über eine auf der Oberfläche des Gehäuses angeordnete Leiterbahn (12) mit dem Schichtwiderstand (11) verbunden ist.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontaktschicht (13) durch eine ausgehärtete, mit Silber gefüllte Polymerpaste gebildet ist.

5. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontaktschicht (13) ebenso wie der Schichtwiderstand (11) durch eine ausgehärtete, mit Koh­ lenstoff gefüllte Paste gebildet ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Schalters nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Platine mit teilweise freige­ schnittenen Leiterelementen (7, 8) in eine Form gelegt und mit Kunststoff teilweise umspritzt wird und wobei durch Abstütz­ elemente in der Form Aussparungen (14) zur Kontaktierung ein­ zelner Anschlußelemente (7) erzeugt werden, wobei dann in min­ destens zwei Druckvorgängen eine Kontaktschicht (13) für die Aussparung (14), eine Leiterbahnschicht (12, 15) und minde­ stens eine Widerstandsschicht (11) partiell aufgebracht werden und wobei die aufgebrachten Schichten jeweils durch Erwärmung ausgehärtet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Kontaktschicht (13) zusammen mit der Widerstandsschicht (11) in einem gemeinsamen Druckvorgang aufgebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Schichten (11, 12, 13, 15) mit einem Isolierlack (16) überzogen werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Aushärtung in einem Dampfphasenofen durchgeführt wird.