DE2716882A1

DE2716882A1 - Uhrenmodul fuer elektronische kleinuhr

Info

Publication number: DE2716882A1
Application number: DE19772716882
Authority: DE
Inventors: Edgar Dr Weise
Original assignee: Hasler AG
Current assignee: Hasler AG
Priority date: 1976-04-22
Filing date: 1977-04-16
Publication date: 1977-11-03
Also published as: GB1530073A; FR2349162A1; CH597638B5; JPS52145269A; CH502676A4

Description

DIPL.-ING. R. LEMCKE D)>lig H.-J. Γ3,\Χι1ίΠβ·'

Patentanwalt Karl«ruhe/Bod»n

Hasler A.G.. CH 3000 Bern 14, Belfrstraße 34, Schweiz

Uhrenmodul für elektronische Kleinuhr

Die Erfindung betrifft einen Uhrenmodul für eine elektronische Kleinuhr, enthaltend wenigstens einen Teil der Bauelemente, Quarzschwinger, Batterie, Frequenzabstimmtrimmer, Frequenzteiler, Anzeige und Ansteuerung der Anzeige, die miteinander durch eine elektrisch nicht leitende Haltevorrichtung mechanisch starr verbunden sind und die weiter mindestens teilweise durch auf die Haltevorrichtung aufgedruckte Leiterbahnen elektrisch leitend miteinander verbunden sind.

Ist die Haltevorrichtung ein Substrat aus z. B. keramischem Material oder Epoxydharz, so spricht man bei

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einem derartigen Gebilde von einem Modul in Hybridbauweise. Uhrenmodulen in Hybridbauweise sind bekannt und auf dem Markt. Sie bestehen aus einem planen Substrat, auf welchem auf beiden Seiten zumindest ein Teil der oben genannten Bauelemente montiert ist. Die elektrischen Verbindungen erfolgen durch freie Drähte und durch aufgedruckte Leiterbahnen. Diese Leiterbahnen sind auf beiden Seiten des Substrates aufgebracht und untereinander durch Löcher im Substrat verbunden, die elektrisch leitende Verbindungen herstellen, entweder durch eingesteckte und verlötete Nieten oder durch galvanische Überzüge der Lochwandungen, d. h. durch sog. Durchplattierungen.

Die Herstellung von leitenden Verbindungen zwischen den beiden Seiten eines Substrates ist heute allgemeiner Stand der Technik und bietet keine ausgesprochenen Schwierigkeiten. Trotzdem bildet sie einen aufwendigen Produktionsvorgang, der Verbunden ist mit einer gewissen Unsicherheit über die Dauerhaftigkeit der so hergestellten elektrischen Verbindungen. Es ist daher ein technisches Bestreben, solche Verbindungen möglichst zu vermeiden.

Aus der US-Patentschrift Nr.3,934,401 ist eine Substratplatte bekannt, die Vertiefungen aufweist, in denen Bauelemente montiert sind. Hierdurch kann zwar an Bauhöhe gespart werden, während andererseits die Herstellung von leitenden Verbindungen zu den aufgedruck— ten Leiterbahnen auf der ebenen Oberfläche des Substrats erschwert wird. Darüber hinaus ist die Herstellung der Substratplatte, relativ gesehen, durch das Anbringen der Vertiefungen aufwendig und erfordert ein spezielles Herstellungswerkzeug.

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Die Aufgabe der Erfindung liegt nun darin, einen Uhrenmodul zu schaffen, der bei gleichen oder geringeren geometrischen Abmessungen wie den bekannten Uhrenmodulen elektrische Verbindungen zwischen den beiden Substratseiten auf ein Minimum beschränkt.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Haltevorrichtung aus zwei starr miteinander verbundenen Substratplatten besteht, daß jede Substratplatte jeweils auf ausschließlich einer Seite aufgedruckte Leiterbahnen besitzt, daß die Bauelemente bei jeder Substratplatte jeweils ausschließlich auf der Seite mit den aufgedruckten Leiterbahnen montiert sind, daß die erste Substratplatte mindestens eine durchgehende Öffnung aufweist, daß die zweite Substratplatte so geformt ist, daß sie mindestens eine Öffnung der ersten Substratplatte wenigstens zum überwiegenden Teil verdeckt, daß die beiden Substratplatten sich mit den Seiten berühren, auf denen sich die aufgedruckten Leiterbahnen befinden, daß sich die Leiterbahnen beider Substratplatten teilweise überlappen und daß die auf der zweiten Substratplatte montierten Bauelemente in den Öffnungen der ersten Substratplatte liegen.

Durch diese Lösung werden elektrische Verbindungen zwischen den beiden Seiten eines Substrats vermieden. Der Uhremmodul wird daher elektrisch sicherer und billiger. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß auch die Bauhöhe des Uhrenmoduls um 15 bis 20 "Jo reduziert wird, was vor allem bei Armbanduhren sehr wesentlich ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

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Pig. 1 einen Schmitt durch einen Uhrenmodul mit einer Leuchtdioden-Anzeige;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Berührungsstelle der ersten und der zweiten Substratplatte;

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Uhrenmodul mit einer Flüssigkristall-Anzeige.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt quer durch einen Uhrenmodul mit einer Leuchtdioden-Anzeige ((LED-Anzeige = Light-Emitting-Diode-Anzeige). Die elektrisch nicht leitende Haltevorrichtung für die Bauelemente besteht aus einer ersten Substratplatte 1, dem sog. Hauptsubstrat, und einer zweiten Substratplatte 10, dem sog. Hilfssubstrat, die miteinander verklebt sind. Beide Substratplatten bestehen vorzugsweise aus keramischem Material oder aus glasfaserverstärktem Epoxydharz. Die erste Substratplatte 1 besitzt in ihrer Mitte eine durchgehende Öffnung 8, die durch die zweite Substratplatte vollständig verdeckt wird.

Auf der ersten Substratplatte 1 sind die Bauelemente Quarzschwinger 3, Batterie 4, Frequenzteiler 6 und Ansteuerung 7 der Anzeige in bekannter Weise montiert, indem sie mechanisch befestigt und elektrisch durch direkte Kontakte oder durch freie Drähte mit den auf den Substratplatten aufgedruckten Leiterbahnen verbunden sind. In entsprechender Weise ist die Leuchtdioden-Anzeige 5 auf der zweiten Substratplatte 10 montiert.

Die erste Substratplatte 1 besitzt auf ihrer Unterseite aufgedruckte Leiterbahnen 2.1, 2.2, 2.3 und 2.4. Die Oberseite ist frei von Leiterbahnen und es gibt daher

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auch keine elektrischen Verbindungen zwischen den beiden Seiten dieser Substratplatte.

-Die zweite Substratplatte 10 besitzt in gleicher Weise nur auf ihrer Oberseite aufgedruckte Leiterbahnen 9.1 und 9.2. Beide Platten sind so übereinander montiert, daß die zweite Substratplatte 10 die durchgehende Öffnung 8 der ersten Substratplatte 1 verdeckt und sich die beiden Substratplatten an den Rändern überlappen. Hierbei kommen die Leiterbahnen der ersten Substratplatte 1 in direkten Kontakt mit den Leiterbahnen der zweiten Substratplatte 10. Wird zum mechanischen Verbinden der beiden Platten entweder ein elektrisch leitfähiger Kleber oder ein metallischer Lot verwendet, so entsteht eine dauerhafte elektrische Verbindung zwischen den genannten Leiterzügen.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt von Fig. 1, der die Verhältnisse detaillierter zeigt. 1 ist wiederum die erste Substratplatte, aus der an der rechten Seite die durchgehende Öffnung 8 herausgenommen ist. 10 bezeichnet die zweite Substratplatte. Die aufgedruckte Leiterbahn 2.3 der .TF.en Platte 1 steht bei der gezeigten Konageart in direktem Kontakt mit der Leiterbahn 9.1 der zweiten Platte 10. Der elektrisch leitfähige Kleber 11 verbindet beide Leiterbahnen elektrisch und mechanisch.

Auf jeder der beiden Substratplatten sind die Bauelemente jeweils auf der Seite montiert, auf der die aufgedruckten Leiterbahnen liegen. Die elektrische Verbindung erfolgt daher entweder durch Kontakte an der Unterseite der Bauelemente oder durch Drähte, die in bekannter Weise mit den Leiterbahnen verbunden sind.

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Neben der günstigen Verbindung der Leiterbahnen untereinander und mit den Bauelementen bietet der Uhrenmodul nach Fig. 1 noch den Vorteil geringerer Bauhöhe gegenüber herkömmlicher Uhrenmodulen. Dieser Vorteil kommt dadurch zustande, daß das Bauelement Leuchtdioden-Anzeige 5 in der durchgehenden Öffnung 8 der ersten Substratplatte 1 liegt, montiert auf die zweite Substratplatte 10. Die Bauhöhe verringert sich so um die Dicke der ersten Substratplatte 1.

Zur besseren mechanischen Haltbarkeit, zum hermetischen Abschluß der Anzeige und zur Erzeugung einer Lupenwirkung ist die Leuchtdioden-Anzeige 5 mit Hilfe einer aushärtenden, elektrisch nicht leitenden, optisch durchsichtigen Kunstharzes 12 in der durchgehenden Öffnung 8 vergossen. In ähnlicher Weise, jedoch durch ein undurchsichtiges kunstharz 13, sind auch die Bauelemente Frequenzteiler 6 und Ansteuerung 7 der Anzeige vergossen.

Fig. 3 zeigt den Schnitt durch einen Uhrenmodul mit einer Flüssigkristall-Anzeige (LCD = LIQUID CRYSTAL Display), der ähnlich aufgebaut ist wie der Uhrenmodul von Fig. 1. 1 ist wiederum die erste Substratplatte mit einer durchgehenden Öffnung 8. Diese Öffnung wird verdeckt durch die zweite Substratplatte 10, auf der im Bilde nach unten hängend der Frequenzteiler 6 montiert ist. Im Bilde oben sind montiert auf der ersten Substratplatte 1 der Quarzschwinger 3» die Batterie 4 und die Flüssigkristall-Anzeige 14_f wobei zur Montage dieser Anzeige 14 in bekannter Weise elastische Leiter 15.1 und 15.2 verwendet werden.

Die aufgedruckten Leiterbahnen "2.5, 2.6 und 2.7 der

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ersten Substratplatte 1 und 9.3 und 9.4 der zweiten Substratplatte 10 liegen wiederum jeweils nur auf einer Plattenseite und berühren sich überlappend. Zur Verbesserung der mechanischen Haltbarkeit und der Langlebigkeit ist der Frequenzteiler 6 in der durchgehenden Öffnung 8 durch ein aushärtendes Kunstharz 13 hermetisch vergossen. Eine andere Möglichkeit des hermetischen Verschlusses besteht darin, die durchgehende Öffnung 8 durch eine nicht gezeigte Platte von unten her luftdicht zu verschließen, indem die nicht gezeigte Platte mit der ersten Substratplatte 1 verklebt wird.

Bei den Uhrenmodulen nach Fig. 1 und Fig. 3 besitzen die ersten Substratplatten 1 jeweils eine einzige durchgehende Öffnung 8. Diese Öffnungen sind so groß, daß sie nicht mit den Bohrungen der herkömmlichen Uhrenmodule verwechselt werden können, die der elektrischen Verbindung der beiden Substratseiten dienen. Die Öffnungen 8 dienen demgegenüber vor allem zur Verringerung der Modul-Bauhöhe, indem in ihnen jeweils ein Bauelement zu liegen kommt. Es ändert jedoch nichts am Wesen der Erfindung, wenn statt jeweils einer mehrere entsprechende, durchgehende öffnungen vorhanden sind, in denen insgesamt mehrere Bauelemente zu liegen kommen.

Weiter ist die Form der Öffnungen frei wählbar. Diese Form kann mehr rund oder rechteckig sein, und es besteht auch die Möglichkeit, statt einer mittigen Öffnung eine Öffnung zu verwenden, die seitlich offen ist und damit einen seitlichen Einschnitt in die Substratplatte darstellt.

,Wichtig ist vor allem, daß die zweite Substratplatte

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mindestens zum überwiegenden Teil die Öffnung 8 verdeckt, daß die Leiterbahnen jeweils nur auf einer Seite aufgedruckt sind, daß sich die Leiterbahnen beim Übereinanderlegen der beiden Substratplatten überlappen
und daß die Bauelemente jeweils auf der Substratseite montiert sind, auf der die Leiterbahnen liegen.

Für die Erfindung ist es nicht wesentlich, ob alle am Anfang der Beschreibung genannten Bauelemente im Uhrenmodul vereinigt sind. So kann beispielsweise die Batterie 4 weggelassen werden. Weiter ist es möglich,
die Anzeige 5 oder 14 wegzulassen und stattdessen eine Treiberstufe für einen elektrischen Schrittmotor einzufügen, der eine mechanische Anzeigevorrichtung z. B. konventionelle Zeiger antreibt.

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Claims

Patentanwälte

Dipl.-Ing. R. Lemcse

Dr.-ing. H.-J. Bromrnei;

75 Karlsruhe 1 071COOO

AiaaiisnsiraSe 28 L· / I D O O L·

tash 40 2β

Patentansprüche

lly Uhrenmodul für elektronische Kleinuhr, enthaltend wenigstens einen Teil der Bauelemente Quarzschwinger, Batterie, PrequenzabstInUn-TrImHiJr, Frequenzteiler, Anzeige und Ansteuerung der Anzeige, die miteinander durch eine elektrisch nicht leitende Haltevorrichtung mechanisch starr verbunden sind und die weiter mindestens teilweise durch auf die Haltevorrichtung aufgedruckte Leiterbahnen elektrisch leitend miteinander verbunden sind,
'dadurch gekennzeichnet,

daß die Haltevorrichtung aus zwei starr miteinander verbundenen Substratplatten (1, 10) besteht, daß jede Substratplatte jeweils auf ausschließlich einer Seite aufgedruckte Leiterbahnen (2, 9) besitzt, daß die Bauelemente bei jeder Substratplatte jeweils ausschließlich auf der Seite mit den aufgedruckten Leiterbahnen montiert sind, daß die erste Substratplatte (1) mindestens eine durchgehende Öffnung (8) aufweist, daß die zweite Substratplatte (10) so geformt ist, daß sie mindestens eine öffnung (8) der ersten Substratplatte (T) wenigstens zum überwiegenden Teil verdeckt, daß die beiden Substratplatten sich mit den Seiten berühren, auf denen sich die aufgedruckten Leiterbahnen (2, 9) befinden, dergestalt, daß sich die Leiterbahnen beider Substratplatten teilweise überlappen, und daß mindestens ein auf der zweiten Substratplatte (10) montiertes Bauelement in einer öffnung (8) der ersten Substratplatte (1) liegt.

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ORIGINAL INSPECTED

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2. Uhrenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zweiten Substratplatte (10) eine Leuchtdioden-Anzeige (5) montiert ist.
3. Uhrenmodul nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zweiten Substratplatte (10) ein Frequenzteiler (6) montiert ist.
4. Verfahren zur Herstellung des Uhrenmoduls nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Substratplatten (1, 10) mit Hilfe eines elektrisch leitenden Verbindungsmaterials (11) mechanisch und elektrisch miteinander verbunden werden und daß die Bauelemente in der Öffnung (8) der ersten Substratplatte (1) hermetisch verschlossen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsmaterial (11) ein elektrisch leitfähiger Kleber verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsmaterial (11) ein metallisches Lot verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Bauelement in einer Öffnung (8) der ersten Substratplatte (1) mit Hilfe eines elektrisch isolierenden, optisch durchsichtigen, aushärtenden Kunststoffes (12) vergossen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Bauelement in einer Öffnung (8) der ersten Substratpla.tte (1) mit Hilfe eines Deckels und eines Klebers hermetisch verschlossen wird.

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