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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Kleinmikrophon-Bauteil gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1, optimiert für
den Einbau in das Gehäuse einer
kleinen Kommunikationsvorrichtung, wie z. B. ein Mobiltelefon oder
einen tragbaren Empfänger.
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Ein Kleinmikrophon-Bauteil dieser
Art ist in der WO 95/27323 A (ERICCSON TELEFONE AB L M, UGGMARK
JOHAN GEORG MICHAEL (SE) 12 OCTOBER 1995) beschrieben. Das darin
beschriebene Kleinmikrophon-Bauteil weist ein Gummigehäuse in Form
einer Dichtung auf, die als integraler Bestandteil eines elastischen
Verbinders geformt ist, der einen Zentralzylinder umfaßt, welcher
wiederum einen ersten leitenden Pfad umgeben von einer koaxialen
Röhre,
die einen zweiten leitenden Pfad mit einem Isolator zwischen dem
ersten und dem zweiten leitenden Pfad bildet, darstellt. Eine horizontale
Projektion der Dichtung bedeckt teilweise das Mikrophon. Das Mikrophon
muß in
die Dichtung eingesetzt werden, bevor die Dichtung in eine Abdeckung
eingesetzt wird. Das Mikrophon ist von dem integriert geformten
Verbinder und der Dichtung eingekapselt.
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Die WO-A-95/05715 beschreibt einen
Telefonhörer,
der in einer ersten Ausführungsform
ein Mikrophon, eine Gummidichtung mit einer angeflanschten Ecke,
die teilweise über
den tatsächlichen
Teil des Mikrophons hinaussteht, umfaßt. Dichtung und Mikrophon
werden in einer Kammer mittels einer Kunststoffplatte, die mit dem
angeflanschten Rand in Eingriff steht, gehalten. Ein elektrischer
Kontakt wird in dieser Ausführungsform
mittels Verbindungsdrähten
geschaffen. In einer anderen Ausführungsform besteht die Dichtung
aus zwei Teilen. Das Mikrophon und die zwei Teile der Dichtung sind
als getrennte Teile vorgesehen, die unter einem leichten Druck in axialer
sowie radialer Richtung in einer Kammer der Abdeckung durch eine
gedruckte Leiterplatte gehalten werden.
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Gegenwärtig hat sich ein klarer Trend
zur Entwicklung von immer kleineren und leichteren tragbaren Kommunikationsvorrichtungen
durchgesetzt, und somit werden auch Mikrophon-Elemente als Bauteile
für solche
Kommunikationsvorrichtungen immer kleiner. Um ein Kleinmikrophon
in eine solche Kommunikationsvorrichtung einzubauen, wird ein dünner Zuleitungsdraht
angelötet,
um die Anschlüsse
auf der Kleinmikrophon-Seite mit den entsprechenden Anschlüssen auf
einer Leiterplatte im Gehäuse
der kleinen Kommunikationsvorrichtung zu verbinden. Dann wird das
Kleinmikrophon mit einem Formstück
aus Gummi als Puffer gegen Erschütterungen
bedeckt und in eine kleine Kommunikationsvorrichtung eingebaut.
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Der Arbeitsschritt, in dem das Kleinmikrophon
durch Anlöten
mit einem dünnen
Zuleitungsdraht angeschlossen wird, führt jedoch zu den Problemen,
daß die
Produktqualität
nicht gleichmäßig ist,
da dieser Arbeitsschritt einen sehr heiklen Lötvorgang umfaßt, der
von Hand ausgeführt
werden muß und
sich nicht zur Automatisierung eignet, und daß der Einbauraum für das Kleinmikrophon
nicht kleiner ausgeführt
werden kann, da der Zuleitungsdraht angeschlossen werden muß.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Kleinmikrophon-Bauteil mit Gummikontakten für eine Lötmethode
bereitzustellen, wobei die Montage vereinfacht wird und der Einbauraum
sehr klein gehalten werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst, indem
ein Kleinmikrophon-Bauteil gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 zur Verfügung
gestellt wird, das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß die leitfähigen Gummikontakte
auf einem Anschlußbereich
des Kleinmikrophons geformt und fixiert sind. Mit dieser Anordnung
kann das Kleinmikrophon-Bauteil der vorliegenden Erfindung einfach
montiert werden, indem es per Druckkontaktierung mit den Anschlüssen auf einer
Leiterplatte verbunden wird und der Lötvorgang bzw. das Verbinden eines
Zuleitungsdrahtes somit entfallen können. Als Konsequenz kann der
Zusammenbau vereinfacht werden und eine Einbaumethode für einen
ausgesprochen kleinen Einbauraum genutzt werden.
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Es ist vorteilhaft, wenn das Formstück aus Gummi
zum Schutz gegen Erschütterungen
aus Silikonkautschuk besteht, da dieser sehr haltbar ist und hervorragenden
Schutz gegen Erschütterungen
ermöglicht.
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Vom Blickwinkel der Materialmischung
betrachtet ist es günstig,
als Material für
die leitfähigen Gummikontakte
mindestens einen Gummi aus der Gruppe bestehend aus Polybutadien,
Naturkautschuk, Polyisopren, SBR (Styrol-Butadien-Kautschuk), NBR (Acrylnitril-Butadien-Kautschuk),
EPDM (Ethylen-Propylen-Kautschuk
(ternäres
Copolymerisat)), EPM (Ethylen-Propylen-Kautschuk), Polyurethane-Polyester-Kautschuk,
Chloropren-Kautschuk, Epichlorhydrin-Kautschuk und/oder Silikonkautschuk zu
verwenden, Silikonkautschuk ist jedoch angesichts seiner elektrischen
Eigenschaften und seiner Witterungsbeständigkeit am günstigsten.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die leitfähigen Gummikontakte Kohlepulver
enthalten, um ihre Leitfähigkeit
sicherzustellen. Es ist vorteilhaft, wenn die leitfähigen Gummikontakte
10–150
Gewichtsteile Kohlepulver auf 100 Gewichtsteile Gummianteil, vorzugsweise
Silikonkautschuk, enthalten. Günstiger
sind 40–100
Gewichtsteile Kohlepulver. Gute Leitfähigkeit kann nicht erreicht
werden, wenn die hinzugefügte
Menge Kohlepulver unterhalb dieser Bereiche liegt. Ist die hinzugefügte Menge
Kohlepulver oberhalb dieser Bereiche, so nimmt die Leitfähigkeit
kaum zu und die Formbarkeit und die Druckfederkraft der leitfähigen Gummikontakte
werden gehemmt.
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Um eine noch höhere Leitfähigkeit zu gewährleisten,
ist es vorteilhaft, wenn die leitfähigen Gummikontakte mindestens
ein Pulver aus der Gruppe bestehend aus: Platin, Gold, Silber, Nickel,
Kobalt, Kupfer, Zinn, Aluminium oder Paladium; ein Legierungspulver
mit Lötmittel;
ein leitfähiges
Pulver aus organischem Polymerpulver, das mit Metall überzogen
wurde; oder ein leitfähiges
Pulver aus anorganischem Pulver, das mit Metall überzogen wurde, enthalten.
Ein solches Pulver kann das hinzugefügte Kohlepulver ergänzen oder
ersetzen. Es ist vorteilhaft, wenn die leitfähigen Gummikontakte 1–400 Gewichtsteile
Pulver auf 100 Gewichtsteile Gummianteil, vorzugsweise Silikonkautschuk,
enthalten. Günstiger
sind 100–300
Gewichtsteile Pulver. Bessere Leitfähigkeit kann nicht erreicht
werden, wenn die hinzugefügte
Menge Pulver unterhalb dieser Bereiche liegt. Ist die hinzugefügte Menge
Pulver oberhalb dieser Bereiche, so nimmt die Leitfähigkeit
kaum zu und die Formbarkeit und die Druckfederkraft der leitfähigen Gummikontakte
werden gehemmt.
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Der spezifische Widerstand der leitfähigen Gummikontakte
sollte zwischen 10–4 Ωcm und 102 Ωcm betragen.
Vorteilhafter ist ein spezifischer Widerstand zwischen 10–3 Ωcm und 10 Ωcm. Es ist
nicht empfehlenswert, einen spezifischen Widerstand unterhalb dieser
Bereiche anzuwenden, da dann die Materialkosten hoch sind und die
Federkraft des Gummis gering ist. Liegt der spezifische Widerstand oberhalb
dieser Bereiche, so ist die erreichbare Leitfähigkeit nicht zweckmäßig und
möglicherweise
nicht zufriedenstellend.
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Es ist vorteilhaft, wenn die leitfähigen Gummikontakte
elastisch zusammendrückbar
sind und bei elastischer Verformung unter Druckeinwirkung mit einem
Anschlußbereich
auf einer Leiterplatte flächenkontaktiert
werden können.
Bei einer derartigen Anordnung werden die leitfähigen Gummikontakte elastisch
verformt, wenn sie mit den Anschlüssen einer Leiterplatte verbunden
werden, so daß die
Verläßlichkeit
des elektrischen Kontakts erhöht
wird. Da das Kleinmikrophon von den leitfähigen Gummikontakten und dem
Formstück
aus Gummi zum Schutz gegen Erschütterungen
eingeklemmt und festgehalten wird, wird sein Schutz gegen Erschütterungen verbessert.
Es ist vorteilhaft, wenn die leitfähigen Gummikontakte eine Druckfederkraft
von 30–80
gemessen nach Methode A in JIS K6301 besitzen. Wenn die Druckfederkraft
unterhalb dieses Bereiches liegt, dann wird die elastische Formänderung der
leitfähigen Gummikontakte
groß und
die Leitfähigkeit
wird druckempfindlich, so daß der
elektrische Übergangswiderstand
an den Anschlüssen
der Leiterplatte unstabil wird. Liegt die Druckfederkraft oberhalb
dieses Bereiches, so wird die elastische Verformung der leitfähigen Gummikontakte
klein, und die Verläßlichkeit
des elektrischen Kontaktes zu den Anschlüssen auf der Leiterplatte nimmt
ab. Methode A in JIS K6301 zur Messung der Druckfederkraft wird folgendermaßen durchgeführt: Ein
Probestück
des zu testenden Materials wird in der von JIS K6301 vorgeschriebenen
Größe hergestellt.
Ein federgetriebener Härteprüfer vom
Typ A entsprechend der JIS K6301 wird als Härtemeßgerät verwendet. Methode A in JIS
K6301 stimmt mit den Anforderungen nach Type A in ASTM D2240 überein.
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Mit dem oben beschriebenen Kleinmikrophon-Bauteil
mit leitfähigen
Gummikontakten kann ein höchst
zuverlässiger
elektrischer Flächenkontakt hergestellt
werden, indem die leitfähigen
Gummikontakte, die auf der Anschlußfläche des Kleinmikrophon-Bauteils
geformt und fixiert wurden, zwischen den Anschlußflächen auf der Leiterplatte in
der kleinen Kommunikationsvorrichtung und der Anschlußfläche des
Kleinmikrophons leicht zusammengedrückt werden. Das Anlöten einer
Zuleitung, um Kontakt mit einer Leiterplatte herzustellen, wird
daher überflüssig. Somit
kann nicht nur der Einbauraum wesentlich kleiner vorgesehen werden,
sondern auch ein umständlicher
Einbauvorgang eingespart werden.
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Weiterhin ist das Formstück aus Gummi
(im folgenden auch „Muffe" genannt) zum Schutz
gegen Erschütterungen
derart geformt, daß es
das gesamte Kleinmikrophon mit Ausnahme der Anschlußfläche und
eines schallaufnehmenden Bereiches luftdicht abdecken kann. Das
Formstück
aus Gummi kann mit dem Kleinmikrophon und den leitfähigen Gummikontakten
integriert werden, so daß das
Kleinmikrophon-Bauteil mit leitfähigen
Gummikontakten mit geringem Aufwand eingebaut werden kann, indem
es einfach in eine bestimmte Stelle in einer kleinen Kommunikationsvorrichtung
eingeführt
wird, was die Arbeitseffizienz des Einbauvorgangs beträchtlich
erhöht.
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Die Verwendung eines Formstücks aus Gummi
(Muffe) zum Schutz gegen Erschütterungen erhöht natürlich die
Verläßlichkeit
des Klein-Mikrophons bei Erschütterungen,
und wenn das Kleinmikrophon-Bauteil in eine kleine Kommunikationsvorrichtung
eingebaut wird, dann wird der Druck zwischen den auf der Anschlußfläche des
Mikrophons geformten und fixierten leitfähigen Gummikontakten und der
Anschlußfläche der
Leiterplatte wegen der Gummi-Federkraft
der Muffe konstant gehalten. Somit wird der zusätzliche Effekt eines elektrischen Kontaktes
mit hoher Verläßlichkeit
erreicht.
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Das Kleinmikrophon-Bauteil der vorliegenden
Erfindung kann für
vielerlei Anwendungen verwendet werden, vorzugsweise wird es jedoch
zum Einbau in einer kleinen, tragbaren Kommunikationsvorrichtung
wie z. B. einem Mobiltelefon verwendet. Das Kleinmikrophon-Bauteil
der vorliegenden Erfindung kann ohne das Anlöten einer Zuleitung eingebaut
werden, so daß der
Einbauraum verkleinert werden kann. Elektrische Verläßlichkeit
und Widerstandsfähigkeit
gegen Erschütterungen
können gleichzeitig
verbessert werden, weil das Klein-Mikrophon von den leitfähigen Gummikontakten
und dem Formstück
aus Gummi zum Schutz gegen Erschütterungen
festgeklemmt und gehalten wird. Dies kann zum Produktwert von kleinen
tragbaren Kommunikationsvorrichtungen beitragen, für die insbesondere Verkleinerung
und Verläßlichkeit
erwünscht
sind.
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Wie bereits oben ausgeführt wurde,
kann mit dem Kleinmikrophon-Bauteil mit leitfähigen Gummikontakten der vorliegenden
Endung ein höchst
zuverlässiger
elektrischer Kontakt hergestellt werden, indem die leitfähigen Gummikontakte,
die auf der Anschlußfläche des
Kleinmikrophon-Bauteil geformt und fixiert wurden, zwischen den
Anschlußflächen auf
der Leiterplatte in der kleinen Kommunkationsvorrichtung und der
Anschlußfläche des
Kleinmikrophons leicht zusammengedrückt werden. Das Anlöten eines
Zuleitungsdrahtes, um Kontakt mit einer Leiterplatte herzustellen,
wird daher überflüssig. Somit
kann nicht nur der Einbauraum wesentlich kleiner vorgesehen werden,
sondern auch ein umständlicher Einbauvorgang
eingespart werden.
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Ferner ist das Formstück aus Gummi
(Muffe) zum Schutz gegen Erschütterungen
derart geformt, daß es
das gesamte Kleinmikrophon mit Ausnahme der Anschlußfläche und
eines schallaufnehmenden Bereiches luftdicht abdecken kann. Das
Formstück aus
Gummi kann mit dem Kleinmikrophon und den leitfähigen Gummikontakten integriert
werden, so daß das
Kleinmikrophon-Bauteil
mit leitfähigen
Gummikontakten mit geringem Aufwand eingebaut werden kann, indem
es einfach in eine bestimmte Stelle in einer kleinen Kommunikationsvorrichtung
eingeführt
wird, was die Arbeitseffizienz des Einbauvorgangs beträchtlich
erhöht.
Die Verwendung einer Muffe zum Schutz gegen Erschütterungen
erhöht
natürlich
die Verläßlichkeit
des Klein-Mikrophons bei Erschütterungen
und wenn das Kleinmikrophon-Bauteil in eine kleine Kommunikationsvorrichtung
eingebaut wird, dann wird der Druck zwischen der Anschlußfläche des
Mikrophons und der Anschlußfläche der
Leiterplatte wegen der Gummi-Federkraft der Muffe konstant gehalten.
Somit wird der zusätzliche
Effekt eines elektrischen Kontaktes mit hoher Verläßlichkeit erreicht.
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Zeichnung 1A zeigt eine Draufsicht
auf ein Kleinmikrophon-Bauteil gemäß einem ersten Beispiel der
vorliegenden Erfindung; Zeichnung 1B zeigt einen Querschnitt entlang
der Schnittlinie I-I in Zeichnung 1A; Zeichnung 1C zeigt eine Unteransicht
desselben Beispiels;
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Zeichnung 2 zeigt eine Unteransicht
des Kleinmikrophon-Bauteils gemäß einem
anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung;
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Zeichnung 3A zeigt einen Querschnitt
eines Kleinmikrophon-Bauteils in einem weiteren Beispiel der vorliegenden
Erfindung; Zeichnung 3B zeigt eine Unteransicht desselben Beispiels.
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Im folgenden wird die vorliegende
Erfindung anhand von Beispielen detaillierter beschrieben. Die vorliegende
Erfindung beschränkt
sich jedoch nicht auf diese Beispiele.
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Ein erstes Beispiel für ein Kleinmikrophon-Bauteil
ist abgebildet in Zeichnung 1A (Draufsicht), Zeichnung 1B (Querschnitt
entlang der Schnittlinie I–I
in Zeichnung 1A) und Zeichnung 1C (Unteransicht), wobei ein Kleinmikrophon-Bauteil 1 ein
Kleinkondensatormikrophon 11, leitfähige Gummikontakte 13, 14 und
ein Formstück
aus Gummi 12 (auch „Muffe" genannt) zum Schutz
gegen Erschütterungen
umfaßt.
Der Durchmesser des Kleinmikrophon-Bauteils 1 beträgt 6–10 mm und
seine Höhe 2–4 mm. Die
Dicke des Formstücks
aus Gummi 12 zum Schutz gegen Erschütterungen beträgt 0,9 mm. Die
leitfähigen
Gummikontakte 13 und 14 haben einen Durchmesser
bzw. eine Breite von 1,5 mm an einem mit dem Kleinkondensatormikrophon 11 verbundenen
Fußbereich,
und eine Höhe
von 1,5 mm.
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Wie aus Zeichnung 1C (Unteransicht)
ersichtlich ist, sind die leitfähigen
Gummikontakte 13 und 14 auf der Seite der Anschlußfläche in Form zweier
konzentrischer Ringe angeordnet (ein vorstehender Gummikontakt 13 in
der Mitte und ein weiterer ringförmiger,
vorstehender Gummikontakt 14, der in einem bestimmten Abstand
um den vorstehenden Gummikontakt 13 angeordnet ist). Die
leitfähigen Gummikontakte 13 und 14 werden
selbsthaftend geformt und fixiert, indem eine noch nicht ausgehärtete leitfähige Gummimischung
in einer vorbestimmten Form auf die Anschlußfläche des Kleinkondensatormikrophons 11 aufgebracht
und dann ausgehärtet wird.
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In einem anderen Beispiel, dargestellt
in Zeichnung 2, steht ein Gummikontakt 23 in der Mitte der
Anschlußfläche eines
Kleinkondensatormikrophons hervor, und drei Gummikontakte 24, 24' und 24'' sind auf einen konzentrischen
Kreis um diese Mitte angeordnet. In diesem Beispiel sind die leitfähigen Gummikontakte auf
Bereichen des äußeren Anschlusses
und komplett auf den inneren Anschluß geformt und befestigt.
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Die Zeichnungen 3A und B zeigen ein
weiteres Beispiel der vorliegenden Erfindung. In diesem Beispiel
sind leitfähige
Gummikontakte 33 und 34 auf zwei Anschlußflächen eines
Kleinkondensatormikrophons mit zwei gleichgeformten Anschlüssen geformt
und fixiert. Ziffer 31 bezeichnet ein Kleinkondensatormikrophon
und Ziffer 32 bezeichnet ein Formstück aus Gummi (Muffe) zum Schutz
gegen Erschütterungen.
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Ein leitfähiger Silikonkautschuk wie
z. B. „Fujipoly
7 HGA" (Produkt
der Fuji Polymer Ind. Corp.), welches 300 Gewichtsteile Metallpulver
als leitfähiges
Pulver gemischt mit 100 Gewichtsteilen einer Gummikomponente enthält, „Fujipoly
6KB" (Produkt der
Fuji Polymer Ind. Corp.), welches 80 Gewichtsteile Kohlepulver als
leitfähiges
Pulver gemischt mit 100 Gewichtsteilen einer Gummikomponente enthält, oder
ein Produkt wie z. B. „KE3491/KE3492/KE4576" (Produkt der Shin-Etsu
Chemical Corp.) oder „SLM77124" (Produkt der Wacker
Chemie GmbH) kann in diesen Beispielen für die leitfähigen Gummikontakte verwendet
werden. Der spezifische Widerstand der leitfähigen Gummikontakte in diesen
Beispielen betrug 10–3 Ωcm und die Druckfederkraft nach
Methode A in JIS K6301 betrug 60.
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Ein Formstück aus Silikonkautschuk wie
z. B. „Fujipoly
M Mould 4EC Bushing" (Produkt
der Fuji Polymer Ind. Corp.), welches so geformt ist, daß es das
gesamte Kleinmikrophon mit Ausnahme der Anschlußfläche und eines schallaufnehmenden
Bereiches luftdicht abdecken kann, kann als Formstück aus Gummi
(Muffe) zum Schutz gegen Erschütterungen
verwendet werden.
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Um das Kleinmikrophon-Bauteil zu
montieren, genügt
es, das Kleinmikrophon-Bauteil
in eine kleine Kommunikationsvorrichtung so einzuführen, daß die leitfähigen Gummikontakte,
die auf der Anschlußfläche des
Kleinmikrophons geformt und fixiert wurden, gegen die Anschlußstücke auf
der Leiterplatte gedrückt
werden. Somit wird die Arbeitseffizienz des Einbauvorgangs erheblich
verbessert, der Einbau kann verkleinert werden und eine elektrische Verbindung
mit hoher Verläßlichkeit
ist möglich.
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Mögliche
Materialien, die für
die leitfähigen Gummikontakte
verwendet werden können,
enthalten: einen leitfähigen
Gummi, in welchen Kohlepulver gemischt wurde; einen leitfähigen Gummi,
in welchen ein Metallpulver aus Platin, Gold, Silber, Nickel, Kobalt,
Kupfer, Zinn, Aluminium oder Paladium gemischt wurde; einen leitfähigen Gummi,
in welchen Legierungspulver wie z. B. Lötmittel gemischt wurde; einen
leitfähigen
Gummi, in welchen aus mit Metall überzogenes organisches Polymerpulver
gemischt wurde oder einen leitfähigen
Gummi, in welchen aus mit Metall überzogenes anorganisches Pulver
gemischt wurde.
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Mögliche
Materialien, die als leitfähiger Gummi
verwendet werden können,
sind: Polybutadien, Naturkautschuk, Polyisopren, SBR, NBR, EPDM, EPM,
Polyurethan-Polyester-Kautschuk, Chloropren-Kautschuk, Epi-chlorhydrin-Kautschuk und Silikonkautschuk.
Silikonkautschuk ist jedoch angesichts seiner elektrischen Eigenschaften
und seiner Witterungsbeständigkeit
am günstigsten.