SE509940C2 - Kontaktanordning för elektrisk anslutning av ett elektroakustiskt omvandlingsorgan på ett mönsterkort och sätt vid montering av kontaktanordningen i en radiotelefon - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 960206 P:\l927014 .DOC BA/LJ' 509 940 3. Behandling i varmluftsugn vid en temperatur av cirka 2l0°C - 270°C, varvid komponenterna lödes fast vid mönsterkortet på avsedda platser.

Då de akustiska komponenterna (högtalare och mikro- fon) enligt ovan skall anslutas till radiotelefonens kretsarrangemang pà mönsterkortet, måste vissa hänsyn tagas. För det första är både högtalaren och mikrofonen känsliga för höga temperaturer och kan därför inte vara an- ordnade på mönsterkortet under den ovan beskrivna lödnings- processen. De akustiska komponenterna skulle helt enkelt förstöras vid sådana höga temperaturer, som erfordras för smältning av lodpastan. Vanligen tål en högtalare eller mikrofon bara en temperatur av maximalt cirka lOO°C, varför dessa måste monteras utanför den normala tillverknings- processen enligt ovan.

Vidare är de akustiska komponenterna hårt reglerade från myndighetshåll, bl a ifråga om krav på frekvenskarak- teristik. De är självfallet också underkastade marknadskrav på exempelvis god taluppfattningsförmàga. Eftersom det av praktiska skäl finns ett visst utrymme mellan den akustiska komponenten och radiotelefonens chassi, vilket ger upphov till en akustisk impedans mot omvärlden, måste en sådan impedans kontrolleras strikt för att ovanstående krav skall kunna uppfyllas. Av denna anledning är det lämpligt, att högtalaren/mikrofonen alltid är monterad i samma position relativt chassit.

Bland annat på grund av vad som nämnts ovan är i dagens radiotelefoner vanligen de akustiska komponenterna fast anordnade på insidan av ett chassifrontstycke, medan mönsterkortet med dess elektriska eller elektroniska krets- arrangemang är monterat i ett chassibakstycke. De akustiska komponenterna ansluts vanligen till mönsterkortet genom att löda två metalltrådar mellan respektive akustiska komponent och mönsterkortet. En sådan lödning har emellertid den eftersom löd- nackdelen, att den är svår att automatisera, 10 15 20 25 30 560206 P:\1927014 .DOC BÅ/LI 509 940 ningen i detta fall måste göras för hand. Följaktligen minskar produktionshastigheten och därigenom också kost- nadseffektiviteten. För att lödningen skall underlättas, måste metalltrådarna vara av viss längd, vilket vid den slutliga sammanfogningen av frontstycket och bakstycket kan leda till att någon av trådarna sammanpressas mellan meka- niska delar med risk för lednings- eller lödningsbrott.

En sådan fast sammankoppling av en i ett frontstycke anordnad akustisk komponent och ett i ett bakstycke anord- nat mönsterkort har vidare den ytterligare nackdelen, att den fasta sammankopplingen måste brytas, i det fall front- stycket skall skiljas från bakstycket under exempelvis service eller reparation av radiotelefonen.

H E. .

Föreliggande uppfinning syftar till att övervinna de problem, som enligt ovan uppstår, då ett elektroakustiskt omvandlingsorgan skall anslutas elektriskt till ett möns- terkort i en ljudåtergivande och/eller ljudupptagande apparat, exempelvis en radiotelefon. Uppgiften löses genom en kontaktanordning, vilken tack vare en hög temperatur- tålighet kan lödas fast på mönsterkortet redan vid till- verkningen av detsamma, vilken är försedd med fjädrande organ för anslutning till ett elektroakustiskt omvand- lingsorgan i den ljudåtergivande och/eller ljudupptagande apparaten samt vilken genom sin utformning enligt bifogade patentkrav erbjuder goda anslutningstoleranser i alla rele- vanta riktningar. Uppfinningen avser vidare ett sätt vid montering av en radiotelefon med användning av nämnda kon- taktanordning. 1 1 .V . V . .

Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka 10 15 20 25 30 35 960206 P:\1927D1LDOC BA/IJ 509 940 FIG l utgör en schematisk sidovy av kontaktanord- ningen enligt uppfinningen, då denna utnyttjas för elekt- risk anslutning av en högtalare till ett elektriskt möns- terkort i en som exempel vald radiotelefon, FIG 2 är en vy uppifrån av komponenterna enligt FIG 1.

FIG 3 utgör en schematisk sidovy i större skala av en kontaktanordning enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, FIG 4 utgör en ändvy av den i FIG 3 visade kontakt- anordningen samt FIG 5 är en vy ovanifràn av den i FIG 3 och 4 visade kontaktanordningen.

J. 311.. E..

I FIG 1 och 2 ges en översiktsbild av en kontakt- anordning 20 enligt uppfinningen, då denna utnyttjas för elektrisk anslutning av ett elektroakustiskt omvandlings- organ till ett elektriskt mönsterkort i en radiotelefon.

Som exempel pà elektroakustiskt omvandlingsorgan har här valts en sådan konventionell högtalare 10, som utnyttjas i exempelvis mobiltelefoner för cellulära mobiltelefonisystem såsom GSM. Det skall dock noteras, att uppfinningen äger tillämpning för alla sådana ljudàtergivande och/eller som innefattar ett elektriskt till vilket ett elektroakustiskt ljudupptagande apparater, mönster- eller kretskort, omvandlingsorgan skall anslutas. Som exempel pà sådana kan nämnas kassettbandspelare i fickstorlek, dikterings- apparater, mindre radioapparater m fl.

Högtalaren 10 är fast anordnad pà insidan av ett frontstycke 13 av radiotelefonens chassi. Fixeringen av högtalaren 10 vid frontstycket 13 sker med fördel under en separat process enligt vedertagna fixerings- eller fastsättningsmetoder såsom limning. Frontstycket är pà konventionellt vis utformat för mottagning av högtalaren 10 10 15 20 25 30 35 960206 P:\192701Å.DOC EÅ/LJ 509 940 samt är lämpligen försett med hål eller springor, genom vilka från högtalaren avgivna akustiska ljudvàgor kan ut- strålas till omgivningen. Såväl utformningen av front- stycket 13 som inpassningen av högtalaren 10 i detsamma kan - eftersom dessa äger rum i en separat process - ske med godtyckligt hög noggrannhet, så att den ovan beskrivna akustiska impedansen i mellanrummet mellan frontstycket 13 och högtalaren 10 kan hållas inom fastställda gränser.

Frontstycket 13 är monterat på ett chassibakstycke 14, och delningslinjen dem emellan betecknas med 15 i FIG 1.

Högtalaren 10 är vid sin undersida försedd med två llb, anslutningsstift lla, vilka vid sina respektive första ändar ansluter till varsin ingång hos själva högtalar- elementet. Högtalaren är en ren standardkomponent av elektrodynamisk typ, som exempelvis levereras av KIRK A/S i Danmark och som därför ej beskrivs närmare här. Anslut- ningsstiften består företrädesvis av koppar, som belagts med ett relativt tjockt lager nickel och därefter med ett tunt skikt av guld (av storleksordningen 1 pm), samt har en bredd av cirka 2 mm, en tjocklek av ungefär 0,5 mm och sticker ut knappt 10 mm utanför den cirkulära högtalaren.

Kontaktanordningen 20 är anordnad mellan högtalarens llb och ett i bakstycket 14 anord- På mönsterkortet 12 är anordnat en 10 anslutningsstift 11a, nat mönsterkort 12. mängd olika elektriska eller elektroniska kretsar, vilka realiserar radiotelefonens olika funktioner. Exempelvis innefattar mönsterkortet 12 en här ej visad processor eller CPU, vilken styr radiotelefonens övergripande arbete.

Vidare är på mönsterkortet 12 anordnad en sändar/mottagar- del av konventionellt utförande för sändning respektive mottagning av elektromagnetiska, radiofrekventa signaler.

Dessa kretsarrangemang torde vara välkända för fackmannen inom det aktuella tekniska området, varför någon närmare beskrivning inte görs här. I all korthet beskrivs dock nedan radiotelefonens arbetssätt vid mottagning av en 10 15 20 25 30 950205 P:\1927014 .DOC BA/IJ 509 940 inkommande radiosignal. Tillverkningen av mönsterkortet, inklusive montering och fastlödning av dess kretsar och komponenter, sker i allt väsentligt enligt vad som tidigare beskrivits under rubriken Ieknikeg5_§;¿nQpgnk;_ En inkommande radiofrekvent, elektromagnetisk signal, som exempelvis har utsänts från en i aktuellt mobiltele- fonisystem utnyttjad basstation, anländer till radiotele- fonen och upptas i en till denna hörande antenn. I antennen omvandlas den elektromagnetiska signalen till en högfrek- vent elektrisk signal, som efter filtrering och förstärk- ning blandas ned till en mellanfrekvenssignal i en blan- dare. Därefter sker en ny filtrering och förstärkning, var- efter signalen demoduleras i en demodulator med hjälp av en mellanfrekvenssignal fràn en lokaloscillator. Härvid erhålls en s k basbandsignal, vilken kan avkodas eller signalbehandlas enligt regler och protokoll i det aktuella mobiltelefonisystemet. En på så vis erhàllen lågfrekvent elektrisk signal matas därefter till högtalaren 10 via ett förstärkararrangemang pà mönsterkortet 12, varvid den elek- triska signalen omvandlas till akustiska ljudvàgor, vilka utstrálas från högtalaren 10.

Kontaktanordningen 20 enligt uppfinningen skall nu först beskrivas i principiell form enligt FIG 1 och 2. Ett konkretare utförande beskrivs därefter med hänvisning till den i FIG 3-5 visade föredragna utföringsformen. Kontakt- anordningen 20 innefattar en kontaktkropp 21 av elektriskt isolerande material med hög temperaturtàlighet. Åtminstone en ovansida och en undersida av kontaktkroppen 21 är pa- rallella med varandra. Två fjädrande organ 22a, 22b är en- ligt FIG 1 och 2 vid sina respektive första ändar anordnade ovanpå kontaktkroppen 21 i anslutning till dess ovansida.

Som indikeras i FIG 1 och 2 och som skall beskrivas närmare nedan med hänvisning till den föredragna utföringsformen av uppfinningen enligt FIG 3-5, sträcker sig varje fjädrande kontaktelement 22a, 22b tvärs över kontaktkroppens 21 10 15 20 25 30 35 960206 P:\1927014 .DOC BÅ/IJ 509 940 ovansida och bildar här formen av ett inverterat V, vilket ger en för uppfinningen central fjäderverkan. Även andra, mindre spetsiga utformningar av de fjädrande 22b är tänkbara. Området mellan de 22b på kontaktkroppens 21 ovansida har tillräckligt stor area och tillräckligt slät ytstruktur för att kontakt- kontaktelementen 22a, båda kontaktelementen 22a, (åtminstone ca 3 mm x 3 mm) anordningen skall kunna plockas i en nedan beskriven auto- matisk monteringsprocess. Vid sina respektive andra ändar 22b till 23b, vilka är anordnade ansluter de fjädrande kontaktelementen 22a, varsitt nedre kontaktelement 23a, vid en undersida av kontaktkroppen 21 för anslutning till det ovan nämnda förstärkararrangemanget på mönsterkortet 12. De övre, fjädrande kontaktelementen 22a, 22b är i sitt utförande identiska med varandra och har med fördel närmast formen av bladfjädrar, bestående av elektriskt ledande material med en tillräckligt låg fjäderkonstant för att nedan beskrivna fjäderverkan mot högtalarens 10 anslut- ningsstift l1a, 11b skall uppnås. De båda övre kontakt- elementen är elektriskt isolerade från varandra, och mot- svarande gäller för de båda nedre kontaktelementen. Lämpli- som i likhet llb belagts med ett skyddande skikt av nickel samt med ett tunt gen består de övre kontaktelementen av koppar, med de ovan beskrivna högtalaranslutningsstiften 11a, ytterskikt av guld. Det bör dock noteras, att samtliga beskrivna kontaktdon kan utföras med andra material och med andra dimensioner än de här beskrivna.

Enligt FIG 1 ansluter sig det fjädrande kontakt- elementet 22b till sitt nedre kontaktelement 23b genom att det förstnämnda är anordnat att sträcka sig på lämpligt vis ner genom kontaktkroppen 21 i ett av denna anledning bildat spår eller bildad kanal i den i övrigt homogena kontakt- kroppen. Alternativt kan det övre kontaktelementet sträcka sig på utsidan av en vertikal sidoyta av kontaktkroppen ner till sitt nedre kontaktelement. Själva anslutningen mellan 10 15 20 25 30 35 960206 P:\1927014 .DOC BA/LJ 509 940 den undre delen av det övre kontaktelementet 22b och det nedre kontaktelementet 23b kan exempelvis åstadkommas genom lödning eller ett formbundet ingrepp. Det andra övre kontaktelementet 22a löper i motsatt riktning genom ett motsvarande spår eller en kanal i kontaktkroppen 21 ner till det nedre kontaktelementet 23a, och anslutningen dem emellan åstadkommes på motsvarande vis, som beskrivits ovan. Kontaktanordningen 20 visas enligt den principiella framställningen i FIG 1 och 2 i sitt hoptryckta tillstånd, dvs då frontstycket 13 är sammanfogat med bakstycket 14, llb hos den vid frontstyck- ets insida monterade högtalaren 10 kommer i fjädrande in- 22b hos kontaktanordningen 20. Härvid uppnås en fullgod elektrisk llb och fjädrande kontaktelement 22a, varvid anslutningsstiften lla, grepp med de övre, fjädrande kontaktelementen 22a, kontakt mellan högtalarens 10 anslutningsstift lla, kontaktanordningens övre, 22b, vilka i sin tur står i elektrisk kontakt med mönsterkortet 12 via de nedre kontaktelementen 23a respek- tive 23b.

I FIG 3-5 visas en kontaktanordning 30 enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen. Kontaktkroppen 31 består, material, vilket tål de temperaturer, som uppnås vid den som tidigare nämnts, av ett elektriskt isolerande tidigare beskrivna tillverkningen av mönsterkortet. Ett lämpligt material för kontaktkroppen 31 är plastmaterialet PPA, men även andra material är tänkbara. Kontaktkroppen 31 är homogen och har väsentligen formen av ett rätblock. En- ligt denna föredragna utföringsform är ett övre, blad- fjäderformigt kontaktelement 32a bildat som en samman- hängande enhet med ett nedre kontaktelement 33a. Den fria änden av det övre kontaktelementet 32a är i obelastat till- stånd så anordnad, att den tangerar en långsida av kontakt- kroppens 31 ovanyta, medan den fria änden i belastat till- stånd (dvs då ett högtalaranslutningsstift lla enligt ovan är anpressat mot kontaktelementet 32a) ligger an mot ett 10 15 20 25 30 35 960206 P:\l927014 .DOC EA/LJ 509 940 spår eller en infasning, som är vertikalt bildat respektive bildad längs en sidoyta av kontaktkroppen 31. Kontaktanord- ningen 30 visas enligt FIG 3-5 i sitt belastade tillstånd, och speciellt av FIG 4 framgår hur det övre kontakt- elementet 32b i hoptryckt tillstànd ansluter till en sido- yta av kontaktkroppen 31. Från denna fria ände löper varje övre kontaktelement 32a, 32b i en trubbig vinkel tvärs över kontaktkroppens 31 ovansida för att därefter sträcka sig vertikalt nedför motsatt sidoyta av kontaktkroppen 31 för 33b.

Den högst belägna punkten hos respektive övre kon- anslutning till respektive nedre kontaktelement 33a, taktelement 32a, är an- ordnad att komma i kontakt med respektive högtalaranslut- 32b, dvs spetsen av vinkelformen, ningsstift lla, llb, då frontstycket 13 enligt ovan samman- fogas med bakstycket 14 med efterföljande hoppressning av de fjädrande kontaktelementen 32a, 32b. De båda övre kontaktelementen 32a, 32b är så anordnade, att de löper i motsatt riktning relativt varandra över kontaktkroppens 31 ovansida, varvid den fria änden hos ett kontaktelement 32a är anordnad på motsatt sida av kontaktkroppen 31 jämfört med det andra kontaktelementet 32b. Fjäderkonstanten för de fjädrande kontaktelementen 32a, 32b får anpassas efter det tryck, med vilket respektive högtalaranslutningsstift lla, 32b. Enligt ett prototyputförande av uppfinningens föredragna utföringsform 11b verkar på kontaktelementen 32a, har en fjäderkraft på omkring 60 i 15 g befunnits vara lämplig. 33b är fast an- ordnade på undersidan av kontaktkroppen 31 i dess längd- De båda nedre kontaktelementen 33a, riktning. De nedre kontaktelementen sticker ut på ömse sidor om kontaktkroppen, och dessa utskjutande ändar är en- ligt FIG 4 bockade två gånger i väsentligen 45° vinkel för 33a”, 33b', 33b". kontaktytor år anordnade att genom lödning fästas på möns- terkortet 12 för elektrisk sammankoppling av högtalaren 10 bildande av kontaktytorna 33a', Dessa 10 15 20 25 30 35 950206 P:\1927014.DOC BA/IJ 10 509 940 med ett elektriskt kretsarrangemang pá mönsterkortet 12 via kontaktanordningen enligt uppfinningen.

Kontaktanordningen 20, 30 enligt uppfinningen gör det möjligt att ansluta ett elektroakustiskt omvandlingsorgan till ett elektriskt mönsterkort i en radiotelefon med hög grad av automatisering enligt följande. Vid tillverkningen av mönsterkortet 12, som sker genom en lödningsprocess mot- svarande den tidigare under rubriken Ieknikens_sLän§pgnk; beskrivna processen, ytmonteras även kontaktanordningen 20, 30 pà härför avsett ställe pä mönsterkortet 12. Genom kontaktkroppens 21, 31 jämna ovansida kan kontaktanord- ningen plockas och anbringas pà mönsterkortet 12 vid en automatisk monteringsprocess (s k ”pick and place”). Tack vare det symmetriska arrangemanget av de nedre kontakt- 33b kontaktytor 33a', 33a”, 33b', 33b” spelar det ingen roll, om kontaktanordningen 20,30 roteras elementens 33a, 180° vid den automatiska monteringsprocessen, vilket under- lättar densamma. Mönsterkortet med sina därpå anbringade elektriska och elektroniska kretsar och komponenter samt den enligt ovan anbringade kontaktanordningen 20, 30 kan därefter värmebehandlas i varmluftsugn vid en så hög tem- peratur, som erfordras för att lödningsprocessen skall äga rum.

Som tidigare beskrivits anordnas högtalaren 10 med 11b på avsedd plats vid innersidan av frontstycket 13. Slutligen sammanfogas front- tillhörande anslutningsstift lla, stycket 13 och bakstycket 14, varvid den elektriska för- bindelsen mellan mönsterkortet 12 och högtalaren 10 etable- ras via anslutningsstiftens lla, 11b anpressning mot de fjädrande, övre kontaktelementen 22a, 22b; 32a, 32b.

Tack vare arrangemanget enligt ovan uppnås goda tole- ranser i samtliga riktningar vid monteringen av kontakt- anordningen 20; 30 pà mönsterkortet 12, vid monteringen av högtalaren 10 i frontstycket 13 samt vid monteringen av frontstycket 13 pà bakstycket 14. Vidare elimineras behovet 10 15 20 960206 P:\1S2701(.DOC BÅ/LJ ll 509 940 av ett manuellt moment för fastlödning av elektriska an- slutningstrådar mellan högtalare och mönsterkort. Avsak- nandet av sådana trådanslutningar har vidare den fördelen, att frontstycket 13 obehindrat kan avlägsnas från bak- stycket 14 vid behov (såsom service eller reparation av radiotelefonen), utan att någon fast anordnad förbindelse måste brytas. Försök och beräkningar har visat, att fjäder- arrangemanget tål åtminstone ett femtiotal hoppressningar, vilket med råge torde räcka under radiotelefonens hela livstid, eftersom det får anses mycket osannolikt, att radiotelefonen måste öppnas för exempelvis service eller reparation mer än någon enstaka gång under sin livstid.

Ovanstående beskrivning av uppfinningen och dess föredragna utföringsform har företagits i exemplifierande och ej begränsande syfte. Uppfinningen kan inom ramen för bifogade patentkrav utföras på andra sätt än de ovan be- skrivna. Speciellt bör noteras, att även om det elektro- akustiska omvandlingsorganet enligt ovan beskrivits som en elektrodynamisk högtalare, kan uppfinningen tillämpas till- sammans med andra högtalartyper samt med mikrofoner av olika kända utföranden.

Claims (5)

10 15 20 25 30 910102 muszvonsnoc aA/m 509 940 PATENTKRAV

1. Kontaktanordning för elektrisk anslutning av ett (10) till elektriska (12) i en ljudàtergivande elektroakustiskt omvandlingsorgan kretsar pà ett mönsterkort och/eller ljudupptagande apparat, k ä n n e t e c k n a d av en kontaktkropp (21; 31) material med hög temperaturtàlighet, av elektriskt isolerande làngsträckt kontakt~ vilka är anordnade vid en lett första och ett andra nedre, 23b; 33a, 33b), undersida av kontaktkroppen (21; element (23a, 31) och vilka är försedda (33a', 33a”, 33b', 33b”) för anslutning till nämnda elektriska kretsar pà mönster- kortet (12), ett första respektive ett andra fjädrande, làng- (22a, 22b; 32a, 32b), ett av vilka vid sin första ände ansluter till en med med åtminstone varsin kontaktpunkt samt sträckt, övre kontaktelement vart och nämnda undersida parallell ovansida av kontaktkroppen (21; 31) och är rörligt anordnat i vertikalled för fjädrande an- slutning till ett första respektive ett andra anslutnings- stift (lla, llb) hos det elektroakustiska omvandlings- organet (10), samt vilka vid sin andra ände ansluter till det första respektive andra nedre kontaktelementet (23a, 23b; 33a, 33b), varvid de första och andra nedre kontaktelementen (23a, 23b; 33a, 33b) är elektriskt isolerade från varandra, varvid de första och andra övre kontaktelementen (22a, 22b; 32a, 32b) är elektriskt isolerade från varandra samt varvid nämnda ovansida av kontaktkroppen mellan de övre kontaktelementen har en plan och för ingrepp med yttre monteringsorgan lämpad yta. 10 15 20 25 30 911110: nnuszvousmoc aA/m f .- r (_ 509 940

2. Kontaktanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att varje övre kontaktelement (22a, 22b; 32a, (21; bildar en från kontaktkroppen utskjutande vinkel- eller 32b) vid kontaktkroppens 31) ovansida bågform.

3. Kontaktanordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att de övre kontaktelementen (22a, 22b; 32a, 32b) är utformade som bladfjädrar.

4. Kontaktanordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att det första övre kontakt- (22a; 323) riktat det andra övre kontaktelementet elementet sträcker sig parallellt med och mot- (22b; 32b).

5. Sätt vid montering av en radiotelefon med använd- ning av kontaktanordningen enligt något av ovanstående krav, varvid radiotelefonen innefattar ett frontstycke (13), (iø) kortet vid vilket det elektroakustiska omvandlingsorganet är fixerat, samt ett bakstycke (14), i vilket mönster- (12) är anordnat, k ä n n e t e c k n a t av stegen att a) löda fast kontaktanordningen vid dess kontakt- 33a”, 33b', 33b”) mot mönsterkortet (12) genom en i och för sig känd värmebehandlingsprocess i varm- punkter (33a', luftsugn vid en viss temperatur tl, under vilken process även mönsterkortets elektriska kretsar löds fast, varefter mönsterkortet monteras i bakstycket (14), b) fixera det elektroakustiska omvandlingsorganet (10) vid frontstycket ringsförfarande vid en sådan temperatur tz, som understiger och är tillräckligt låg för att det elektroakustiska omvandlingsorganet inte skall komma till (13) enligt något vedertaget fixe- temperaturen ti i a) skada, 970102 P:\1927014B.DOC BA/LJ 509 940 c) montera frontstycket pà bakstycket med sådan in- passning, att det elektroakustiska omvandlingsorganets första respektive andra anslutningsstift (lla, llb) kommer i ingrepp med de första respektive andra övre kontakt- elementen (22a, 22b; 32a, 32b), varvid den elektriska för- bindelsen dem emellan upprätthålls genom de övre kontakt- elementens fjädrande anpressning mot anslutningsstiften.