EP1318535A1 - Betätigungsvorrichtung bzw. Schalter für elektronische Kleinstgeräte - Google Patents

Betätigungsvorrichtung bzw. Schalter für elektronische Kleinstgeräte Download PDF

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EP1318535A1
EP1318535A1 EP03006354A EP03006354A EP1318535A1 EP 1318535 A1 EP1318535 A1 EP 1318535A1 EP 03006354 A EP03006354 A EP 03006354A EP 03006354 A EP03006354 A EP 03006354A EP 1318535 A1 EP1318535 A1 EP 1318535A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
membrane
contacts
contact
carrier substrate
substrate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03006354A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Wagner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sonova Holding AG
Original Assignee
Phonak AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Phonak AG filed Critical Phonak AG
Priority to EP03006354A priority Critical patent/EP1318535A1/de
Publication of EP1318535A1 publication Critical patent/EP1318535A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/70—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H01H13/702—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard with contacts carried by or formed from layers in a multilayer structure, e.g. membrane switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2229/00—Manufacturing
    • H01H2229/038—Folding of flexible printed circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2300/00—Orthogonal indexing scheme relating to electric switches, relays, selectors or emergency protective devices covered by H01H
    • H01H2300/004—Application hearing aid

Definitions

  • the present invention relates to a Actuator or a switch, in particular for small electrical and electronic devices according to The preamble of claim 1, a method for the same Manufacture and use of the device and a Hearing aid with one device.
  • toggle switches For small electronics devices, such as Hearing aids are so-called “toggle switches” and others Switches used to e.g. between different Programs to adjust the volume or just to turn the device on or off.
  • toggle switch there is usually one the contact switch covering flexible membrane, such as for example a molded silicone part, provided with a specially applied conductive layer.
  • the function this silicone membrane molded part consists on the one hand in the Sealing the housing against ingress of moisture and on the other hand to trigger the switching functions.
  • This Technology is similar to that of very simple safety mats Rubber or silicone, such as arranged at cheap calculators.
  • the advantage of this technique is that it is very easy to set up and use. New is only that the silicone molding is a conductive layer having.
  • the object of the present invention is therefore in Create a switch or potentiometer or one Actuator in which the switch contacts against penetrating moisture and other liquids and are protected against pollution, and which Contacts can be switched in the simplest way.
  • the object is achieved by means of a Actuating device according to the wording of claim 1 solved.
  • An actuating device or a Switches for small electrical and electronic devices which or which at least two switching contacts, which has one, at least one of the contacts spanning membrane on pressure on the membrane are connectable to one another for a switching operation trigger.
  • the membrane and a substrate are on or in which the contacts are arranged, via a Folded together.
  • the membrane and the substrate with the Contacts from the same carrier substrate, by folding the the part of the carrier substrate forming the membrane, produced.
  • each Substrate and in the membrane at least one contact arranged, with at least one contact in the membrane and are arranged one above the other on the substrate, such that to trigger a switching operation Pressure on the membrane the two contacts together are connectable.
  • the at least one contact in the substrate is caused by the Membrane so overstretched that when the Device or the membrane of at least one Contact is spaced.
  • the membrane spanning a contact is preferably resiliently designed that the membrane when not actuated or the conductor path facing the contact or the further contact is spaced from this one contact.
  • the at least one contact When pressed or pressed on the membrane, it is against the at least one contact can be deflected such that the Conductor or the further contact in the membrane touches a contact in the carrier substrate.
  • Proposed procedures will have at least two contacts arranged in or on a carrier substrate and then part of the carrier substrate becomes Formed a membrane folded over to at least one of the To span contacts, whereby in the area of contact against the one side of the membrane facing contact electrically conductive and / or another contact is formed. By operating the membrane or pressing the membrane against the one contact this can be connected to at least one other contact in order trigger a switching operation.
  • a kink is formed in the carrier substrate.
  • area of the carrier substrate which for Formation of the membrane folded over is at least one further contact arranged and the further contact in or on the membrane is largely over the at least one Contact arranged in the carrier substrate, so that by pressure on the membrane or when they are actuated, the two Contacts are connected.
  • the carrier substrate at least in or on the part, which is folded over to form the membrane electrically conductive area or a conductor track formed, which after folding such over which there is at least one contact that Actuation of the membrane or when pressing the membrane against the at least one contact of this with at least one further contact is electrically connected.
  • the carrier substrate several contacts and further at least one contact and / or one Conductor arranged in the part which to Forming the membrane is folded over.
  • the at least one Contact and / or the conductor track in the membrane are over at least one of the contacts in the unfolded part arranged so that when actuating the membrane or by Pressing the membrane against the at least one contact in the Carrier substrate this with at least one further contact is connected.
  • the proposed switch or the Actuators are particularly suitable for small electronic or electrical devices, such as especially for hearing aids.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a carrier substrate 3 or a so-called flexprint is shown, on which two Conductor tracks or contact areas 5 and 7 are arranged. Depending on the side, these contacts 5 and 7 are isolated 13 and 19 covered.
  • a kink 15 is formed in the center in the region 17, so that the edge region 23 of the carrier substrate for formation a membrane is foldable.
  • the switch manufactured in this way with a folded over Carrier substrate in region 17 and membrane 23 formed is again shown in section in Figure 2.
  • the two conductors or contacts 5 and 7 will fold arranged one above the other and the insulation 13 or 19 also serves as a spacer.
  • To the switch seal or around the two insulations 13 and 19 firmly to connect to each other is preferably an adhesive 27 used, of course the connection also by welding or other suitable measures can be manufactured.
  • FIG. 3 and 4 is a top view Carrier substrate 3, similar to that in Figure 1 in unfolded state, shown, again the two contacts or conductor tracks 5 and 7 are arranged, which with connecting contacts 33 and 37 with corresponding circuits or switching menus or electrical contacts can be connected.
  • a kink 15 is again provided, around which the Part 23 of the carrier substrate 3 is foldable for formation the membrane or the so-called cover layer.
  • FIG. 5 the carrier substrate from FIG shown folded state seen in the direction of arrow A, wherein the contact 7 is arranged above the contact 5 is.
  • Figure 5 shows the solid lines Diaphragm when the switch is not actuated and dashed when the membrane is pressed down or when the Switch. Contact 7 becomes contact 5 pressed, which triggers a switching process.
  • FIG. 1 Another embodiment variant is in turn in FIG a switch according to the invention shown, wherein in the present case two in the lower part of the carrier substrate arranged contacts 5 and 45 by means of a conductor track 47, arranged in the membrane 23, by actuating the Switch can be connected to each other.
  • FIG. 7 shows the carrier substrate in the unfolded state shows.
  • the switch can now are produced by folding the membrane 23 around the Kink 15 such that the edge area 39 of the membrane 23 in the area 39 'shown in dashed lines on the Carrier substrate 3 comes to rest.
  • the folding takes place such that the conductor track 14 via the two contacts 6 and 10 comes to rest in the carrier substrate.
  • the Conductor 14, arranged in the membrane 23 can now by pressing down the membrane or pressing the Switch, for example, the two contacts 6 and 10 be connected to each other.
  • FIG. 8 again shows a further embodiment variant of a switch according to the invention, the Carrier substrate is shown in the unfolded state.
  • a plurality of contacts 61, 65, 69 and 73 arranged, which over Contact tracks 63, 67, 71 and 75 with corresponding ones Circuits, menu controls, electrical contacts, etc. are connected.
  • a plurality of contacts 53, 53 ', 53' 'and 53 '' 'is provided, which for example with each other are electrically connected and which via a Contact path 51 with, for example, an electrical one Supply are connected.
  • Figure 9 shows in longitudinal section similar to the switch shown in Figure 8, a switch with several Contact points, which contact points however in Switch longitudinal direction are arranged.
  • the switch in Figure 9 in folded shown finished state.
  • a longitudinally extended Switch contact 81 arranged in the carrier substrate 3 covering membrane 23 in the various contacts 71, 73, 75, 77 and 79 in the carrier substrate 3 covering membrane 23 in the various contacts 71, 73, 75, 77 and 79 in the carrier substrate 3 covering membrane 23 .
  • a longitudinally extended Switch contact 81 arranged in the various contacts 71, 73, 75, 77 and 79 in the carrier substrate 3 covering membrane 23 .
  • a corresponding circuit is triggered. Consequently is the circuit dependent on position, or is it in the switch shown in Figure 9 by a so-called position sensitive element.
  • FIGS. 10a and 10b A similar switch is shown in FIGS. 10a and 10b analogous to that shown in Figure 9, both in Longitudinal section as in top view.
  • the carrier substrate 3 instead of Multiple contacts 71 to 79 is one in the carrier substrate 3 only stripped electrode 83 arranged, comprising a flexible edge 87, which electrode for example via a conductor track 89 with a circuit, one electrical supply, etc. is connected.
  • the membrane 23 like stiffened electrode 83, arranged to overlap.
  • an electrical Conductor path 85 In the membrane 23 is further arranged an electrical Conductor path 85.
  • switch shown is a so-called "Cracked frog" element, depending on the possible Force application point, schematically in FIG. 10 a with arrows 3 shown, a different switching process takes place, in which, depending on where the switch is operated different amperage when switching through the Switch can flow.
  • the carrier substrate especially in The area of the folded membrane is preferably a at least slightly flexible polymeric material used.
  • cover layer or membrane 23 limited elastically flexible polymers such as Polyimide.
  • cover layer or membrane 23 limited elastically flexible polymers such as Polyimide.
  • any material in any thickness can be selected.
  • suitable polymer, ceramic, glass or metal is used which one or which over the required electrical, mechanical and chemical properties features.
  • Such materials, suitable as Carrier substrates and in particular as a membrane or Cover layers, can be obtained from existing flexprint suppliers are manufactured and purchased.
  • the switch can be operated according to the Figures 1 to 10, for example, a so-called toggle pin are used, by means of which the membrane or Coverlayer 23 against the lower carrier substrate or the lower contact is pressed until the conductor track or Contact in the membrane in contact with this contact arrives.
  • switches can other embodiments, of course be designed according to the invention, or else Switches or controllers can be used with the described Actuators to be replaced. Everywhere, where Moisture, any chemical substances, sweat, Sunscreen, etc. when operating switches one Role play, the proposed according to the invention Switches a reliable approach. So you can Reliable even under unfavorable conditions working, small electronic devices with appropriate switches are provided. For the Production of such devices, the invention means a strong cheapening and an increase in reliability, by cheap and well known materials and Molded parts can be used. Maintenance of the Small electronic devices can be significantly reduced become.

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  • Push-Button Switches (AREA)

Abstract

Eine Betätigungsvorrichtung bzw. ein Schalter (1) für elektrische bzw. elektronische Kleinstgeräte weist mindestens zwei Schaltkontakte (5, 7) auf, welche durch eine mindestens eine der beiden Kontakte überspannende Membran (23) auf Druck auf die Membran miteinander verbindbar sind, um einen Schaltvorgang auszulösen. Die Membran (23) und ein Substrat (3) auf oder in welchem und/oder in welchen die Kontakte angeordnet sind, sind über eine Faltung (15) miteinander verbunden. Die Betätigungsvorrichtung bzw. der Schalter, aufweisend die mindestens zwei Schaltkontakte, ist herstellbar, indem die Kontakte in oder auf einem Trägersubstrat angeordnet werden und anschliessend ein Teil des Trägersubstrates zur Bildung der Membran umgefaltet wird, um mindestens einen der Kontakte zu überspannen, wobei im Bereich des Kontaktes auf dem Trägersubstrat die gegen den Kontakt gerichtete Seite der Membran elektrisch leitend ausgebildet ist. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung bzw. einen Schalter, insbesondere für elektrische und elektronische Kleinstgeräte gemäss dem Oberbegriff nach Anspruch 1, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie eine Verwendung der Vorrichtung und ein Hörgerät mit einer Vorrichtung.
Bei Kleinstelektronikgeräten, wie beispielsweise Hörgeräten, werden sogenannte "Toggleswitches" und andere Schalter eingesetzt, um z.B. zwischen verschiedenen Programmen zu wählen, um die Lautstärke einzustellen oder um lediglich das Gerät ein- oder auszuschalten.
Bei einem sogenannten Toggleswitch ist in der Regel eine die Kontaktschalter überdeckende, flexible Membran, wie beispielsweise ein Silikonformteil, vorgesehen, mit einer speziell aufgebrachten, leitfähigen Schicht. Die Funktion dieses Silikonmembran-Formteiles besteht einerseits in der Abdichtung des Gehäuses gegen eindringende Feuchtigkeit und andererseits um die Schaltfunktionen auszulösen. Diese Technik ist ähnlich wie bei sehr einfachen Schaltmatten aus Gummi oder Silikon, wie beispielsweise angeordnet bei billigen Taschenrechnern. Der Vorteil dieser Technik ist, dass sie sehr einfach aufgebaut und anzuwenden ist. Neu ist lediglich, dass das Silikonformteil eine leitfähige Schicht aufweist.
Bei Geräten welche mit einer sogenannten "Toggle-Matte" ausgerüstet sind, treten im Gebrauch verschiedene Probleme auf. Ein Problem ist die nicht hermetische Abdichtung der Schaltkontakte gegen eindringende Feuchtigkeit bzw. Flüssigkeiten, so dass je nach Verunreinigung der Flüssigkeit undefinierte Kriechströme zwischen den Schaltkontakten entstehen können. Dies führt einerseits zu einem erhöhten Leckstrom des Schaltkreises und somit zu einer eingeschränkten Batterie-Lebensdauer und anderseits zu unkontrollierten Schaltvorgängen. Ein weiteres Problem der erwähnten Technik besteht darin, dass das verwendete Silikon nicht dauerhaft gegen alle in elektronischen Kleinstgeräten, wie Hörgeräten, verwendeten bzw. auftretenden Flüssigkeiten resistent sind. Einmal eingedrungene Flüssigkeit, beispielsweise infolge Kapillarkräfte, kann zum Quellen des Silikons führen. Verschiedene Beobachtungen bei Geräten, bei welchen sogenannten Toggle-Matten verwendet wurden, ergaben, dass es sich in der Regel um Sonnenschutzmittel oder Hautcremes handelt, welche Personen, die die elektronischen Kleinstgeräten betätigen, auf den Schalter übertragen. Das Quellen des Silikons oder der leitenden Beschichtung führt zu einem Unterbruch der leitfähigen Beschichtung, welche dadurch in ihrer Leitfähigkeit beeinträchtigt wird und diese gar verlieren kann. Die Folge ist, dass ein zuverlässiges Schalten nicht mehr garantiert ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit im Schaffen eines Schalters oder Potentiometers bzw. einer Betätigungsvorrichtung, bei welcher die Schaltkontakte gegen eindringende Feuchtigkeit und andere Flüssigkeiten sowie gegen Verschmutzung geschützt sind, und welche Kontakte auf einfachste Art und Weise schaltbar sind.
Erfindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe mittels einer Betätigungsvorrichtung gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 1 gelöst.
Vorgeschlagen wird eine Betätigungsvorrichtung bzw. ein Schalter für elektrische bzw. elektronische Kleinstgeräte, welche bzw. welcher mindestens zwei Schaltkontakte, aufweist, welche über eine, mindestens einen der Kontakte überspannende, Membran auf Druck auf die Membran miteinander verbindbar sind, um einen Schaltvorgang auszulösen. Dabei sind die Membran und ein Substrat, auf oder in welchen die Kontakte angeordnet sind, über eine Faltung miteinander verbunden.
Vorzugsweise sind die Membran und das Substrat mit den Kontakten aus demselben Trägersubstrat, durch Umfalten des die Membran bildenden Teils des Trägersubstrates, herstellbar.
Gemäss einer weiteren Ausführungsvariante ist je im Substrat und in der Membran mindestens ein Kontakt angeordnet, wobei mindestens je ein Kontakt in der Membran und dem Substrat übereinander liegend angeordnet sind, derart, dass zum Auslösen eines Schaltvorganges durch Druck auf die Membran die beiden Kontakte miteinander verbindbar sind.
Gemäss wiederum einer weiteren Ausführungsvariante sind auf dem Trägersubstrat mindestens im oder am Teil, welcher zum Bilden der Membran umfaltbar ist, ein elektrisch leitender Bereich ausgebildet bzw. eine Leiterbahn angeordnet, welcher bzw. welche nach dem Falten derart über mindestens einen Kontakt zu liegen kommt, dass bei Betätigung der Membran bzw. beim Drücken der Membran gegen den mindestens einen Kontakt, dieser mit mindestens einem weiteren Kontakt elektrisch leitend verbindbar ist.
Der mindestens eine Kontakt im Substrat wird durch die Membran derart überspannt, dass bei Nichtbetätigung der Vorrichtung bzw. der Membran diese vom mindestens einen Kontakt beabstandet ist.
Vorzugsweise ist die einen Kontakt überspannende Membran federnd ausgebildet, dass bei Nichtbetätigung die Membran bzw. die den einen Kontakt zugewandte Leiterbahn oder der weitere Kontakt von diesem einen Kontakt beabstandet ist.
Bei Betätigung bzw. Druck auf die Membran ist diese gegen den mindestens einen Kontakt derart auslenkbar, dass die Leiterbahn oder der weitere Kontakt in der Membran den einen Kontakt im Trägersubstrat berührt.
Weitere bevorzugte Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert.
Gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 10 wird ein Verfahren zur Herstellung einer Betätigungsvorrichtung bzw. eines Schalters für elektrische oder elektronische Kleinstgeräte dargelegt. Entsprechend dem erfindungsgemäss vorgeschlagenen Verfahren werden mindestens zwei Kontakte in oder auf einem Trägersubstrat angeordnet und anschliessend wird ein Teil des Trägersubstrates zur Bildung einer Membran umgefaltet, um mindestens einen der Kontakte zu überspannen, wobei im Bereich des Kontaktes die gegen den einen Kontakt gerichtete Seite der Membran elektrisch leitend und/oder einen weiteren Kontakt aufweisend ausgebildet ist. Durch Betätigen der Membran bzw. Drücken der Membran gegen den einen Kontakt, ist dieser mit mindestens einem weiteren Kontakt verbindbar, um einen Schaltvorgang auszulösen. Im Bereich des Faltes ist im Trägersubstrat eine Knickstelle ausgebildet.
In demjenigen Bereich des Trägersubstrates, welcher zur Bildung der Membran umgefaltet wird, ist mindestens ein weiterer Kontakt angeordnet und der weitere Kontakt in oder an der Membran wird weitgehenst über den mindestens einen Kontakt im Trägersubstrat angeordnet, sodass durch Druck auf die Membran bzw. bei deren Betätigung die beiden Kontakte miteinander verbunden werden.
Gemäss einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens wird auf dem Trägersubstrat, mindestens im oder am Teil, welcher zur Bildung der Membran umgefaltet wird, ein elektrisch leitender Bereich bzw. eine Leiterbahn ausgebildet, welcher bzw. welche nach dem Falten derart über dem mindestens einen Kontakt zu liegen kommt, dass bei Betätigung der Membran bzw. beim Drücken der Membran gegen den mindestens einen Kontakt dieser mit mindestens einem weiteren Kontakt elektrisch leitend verbunden wird.
Gemäss wiederum einer weiteren Ausführungsvariante werden auf dem Trägersubstrat mehrere Kontakte angeordnet und weiter werden mindestens ein Kontakt und/oder eine Leiterbahn in demjenigen Teil angeordnet, welcher zum Bilden der Membran umgefaltet wird. Der mindestens eine Kontakt und/oder die Leiterbahn in der Membran werden über mindestens einen der Kontakte im nichtgefalteten Teil angeordnet, sodass bei Betätigung der Membran bzw. durch Drücken der Membran gegen den mindestens einen Kontakt im Trägersubstrat dieser mit mindestens einem weiteren Kontakt verbunden wird.
Weitere bevorzugte Ausführungsvarianten des erfindungsgemässen Verfahrens sind in weiteren abhängigen Ansprüchen charakterisiert.
Zur Lösung des eingangs gestellten Problems werden im Stand der Technik eine Reihe von Lösungsansätzen vorgeschlagen, wie insbesondere in den US-Patenten 4 375 018, 6 417 467, 5 463 692 und 5 990 425 sowie in den internationalen Anmeldungen 95/12207, WO 01/67843, der europäischen Patentanmeldung EP 0 311 233 und der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 31 382. Alle Vorschläge zielen darauf ab, möglichst nach aussen hermetisch abgeschlossene Schalter bzw. Schalteranordnungen vorzuschlagen, um die eingangs geschilderte Problematik bezüglich Feuchtigkeit bzw. eindringender Flüssigkeiten zu lösen. In keinem der angeführten Dokumente jedoch wird ein Lösungsansatz offenbart, welcher demjenigen der vorliegenden Erfindung entspricht. Durch das erfindungsgemäss vorgeschlagene Anordnen von Kontakten bzw. Leiterbahnen in oder auf einem Trägersubstrat und das anschliessende Falten zur Ausbildung einer Membran, mittels welcher ein Schaltvorgang auslösbar wird, wird es möglich, einen Schalter bzw. eine Schaltanordnung oder ein Potentiometer vorzuschlagen, welche bzw. welches im Vergleich zum Stand der Technik eine wesentlich einfachere Konstruktion aufweist bzw. in der Herstellung wesentlich einfacher ist.
Des Weiteren ist es möglich, die Membran allseitig gegenüber beispielsweise eindringender Feuchtigkeit durch Verwendung eines entsprechenden, dichtenden Materials, wie beispielsweise eines Klebstoffes, gegenüber dem darunter angeordneten Trägersubstrat bzw. gegenüber einem Schaltergehäuse abzudichten.
Der erfindungsgemäss vorgeschlagene Schalter bzw. die Betätigungsvorrichtung sind insbesondere geeignet für elektronische bzw. elektrische Kleinstgeräte, wie insbesondere für Hörgeräte.
Die Erfindung wird nun beispielsweise und unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1
im Schnitt ein Trägersubstrat mit darauf angeordneten Kontakten vor dem Falten zur Herstellung des Schalters,
Fig. 2
im Schnitt das gefaltete Trägersubstrat aus Figur 1 zur Herstellung des Schalters,
Fig. 3
in Obendraufsicht eine mögliche Ausgestaltung eines Trägersubstrates mit Kontakten vor dem Falten,
Fig. 4
eine weitere Ausführungsvariante eines nicht gefalteten Trägersubstrates mit darauf angeordneten Kontakten,
Fig. 5
einen erfindungsgemässen Schalter, hergestellt aus dem gefalteten Trägersubstrat, wie dargestellt in Fig. 4,
Fig. 6
eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemässen Schalters,
Fig. 7
ein nicht gefaltetes Trägersubstrat mit darauf angeordneten Kontakten und einer Leiterbahn für die Herstellung einer weiteren Ausführungsvariante eines erfindungsgemässen Schalters,
Fig. 8
eine weitere Ausführungsvariante eines nicht gefalteten Trägersubstrates mit darauf angeordneten Mehrfachkontakten für die Ausbildung einer weiteren Ausführungsvariante eines erfindungsgemässen Schalters,
Fig. 9
eine weitere Ausführungsvariante eines gefalteten Trägersubstrats, d.h. eines erfindungsgemäss hergestellten Schalters, aufweisend Mehrfachkontakte für die Ausbildung eines sogenannten positionssensitiven Elements, und
Fig. 10a 10b
im Längsschnitt und in Obendraufsicht ein erfindungsgemäss hergestellter gefalteter Schalter, arbeitend nach dem sogenannten "Knackfrosch"-Prinzip.
In Figur 1 ist im Längsschnitt ein Trägersubstrat 3 bzw. ein sogenannter Flexprint dargestellt, auf welchem zwei Leiterbahnen bzw. Kontaktbereiche 5 und 7 angeordnet sind. Je seitlich werden diese Kontakte 5 und 7 durch Isolationen 13 und 19 überdeckt. Für die Herstellung eines erfindungsgemässen Schalters 1 wird nun im Trägersubstrat 3 mittig im Bereich 17 eine Knickstelle 15 ausgebildet, sodass der Randbereich 23 des Trägersubstrates zur Bildung einer Membran umfaltbar ist.
Der so hergestellte Schalter mit umgefaltetem Trägersubstrat im Bereich 17 und ausgebildeter Membran 23 ist in Figur 2 wiederum im Schnitt dargestellt. Durch das Falten werden die beiden Leiter bzw. Kontakte 5 und 7 übereinander liegend angeordnet und die Isolation 13 bzw. 19 dient gleichzeitig als Abstandhalter. Um den Schalter abzudichten bzw. um die beiden Isolationen 13 und 19 fest miteinander zu verbinden, wird vorzugsweise ein Klebstoff 27 verwendet, wobei selbstverständlich die Verbindung auch durch Schweissen oder andere geeignete Massnahmen hergestellt werden kann.
In den Figuren 3 und 4 ist je in Obendraufsicht ein Trägersubstrat 3, ähnlich demjenigen in Figur 1 in nichtgefaltetem Zustand, dargestellt, wobei wiederum die beiden Kontakte bzw. Leiterbahnen 5 und 7 angeordnet sind, welche über Verbindungskontakte 33 bzw. 37 mit entsprechenden Schaltkreisen bzw. Schaltmenüs oder elektrischen Kontakten verbunden sein können. Für die Herstellung eines Schalters analog demjenigen in Figur 2 ist wiederum eine Knickstelle 15 vorgesehen, um welche der Teil 23 des Trägersubstrates 3 umfaltbar ist zur Bildung der Membran bzw. des sogenannten Coverlayers.
In Figur 5 ist im Schnitt das Trägersubstrat aus Figur 4 im gefaltetem Zustand in Pfeilrichtung A gesehen dargestellt, wobei der Kontakt 7 über dem Kontakt 5 liegend angeordnet ist. Dabei zeigt Figur 5 mit ausgezogenen Strichen die Membran bei Nichtbetätigung des Schalters und gestrichelt bei Herunterdrücken der Membran bzw. bei Betätigung des Schalters. Dabei wird Kontakt 7 gegen den Kontakt 5 gedrückt, wodurch ein Schaltvorgang ausgelöst wird.
In Figur 6 wiederum ist eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemässen Schalters dargestellt, wobei im vorliegenden Fall zwei im unteren Teil des Trägersubstrates angeordnete Kontakte 5 und 45 mittels einer Leiterbahn 47, angeordnet in der Membran 23, durch Betätigung des Schalters miteinander verbindbar sind.
Eine ähnliche Ausführungsvariante eines erfindungsgemässen Schalters ist in Figur 7 schematisch dargestellt, wobei Figur 7 das Trägersubstrat in nicht gefaltetem Zustand zeigt. Wiederum sind zwei Kontakte 6 und 10 im unteren Teil des Trägersubstrates 3 angeordnet, welche über Kontaktbahnen 8 und 12 mit entsprechenden Schaltkreisen oder Kontakten verbunden sind. Der Schalter kann nun hergestellt werden durch Falten der Membran 23 um die Knickstelle 15, derart, dass der Randbereich 39 der Membran 23 in den gestrichelt dargestellten Bereich 39' auf dem Trägersubstrat 3 zu liegen kommt. Die Faltung erfolgt derart, dass die Leiterbahn 14 über die beiden Kontakte 6 und 10 im Trägersubstrat zu liegen kommt. Mittels der Leiterbahn 14, angeordnet in der Membran 23, können nun durch Herunterdrücken der Membran bzw. Betätigung des Schalters beispielsweise die beiden Kontakte 6 und 10 miteinander verbunden werden.
Figur 8 zeigt wiederum eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemässen Schalters, wobei das Trägersubstrat in nichtgefaltetem Zustand dargestellt ist.
Im Trägersubstrat 3, welches nicht gefaltet wird, sind mehrere Kontakte 61, 65, 69 und 73 angeordnet, welche über Kontaktbahnen 63, 67, 71 und 75 mit entsprechenden Schaltkreisen, Menüsteuerungen, elektrischen Kontakten, etc. verbunden sind. Im Trägersubstratteil, welcher durch Falten für die Herstellung des Coverlayers bzw. der Membran 23 vorgesehen ist, sind mehrere Kontakte 53, 53', 53'' und 53''' vorgesehen, welche beispielsweise untereinander elektrisch leitend verbunden sind und welche über eine Kontaktbahn 51 mit beispielsweise einer elektrischen Speisung verbunden sind. Durch Umfalten der Membran 23 um die Knickstelle 15 kommen die vier Kontakte 53 bis 53''' über die Kontakte 61 bis 73 zu liegen. Nun können verschiedenste Kombinationen von Schaltungen vorgenommen werden, beispielsweise durch Betätigen nur eines einzigen Schaltorganes, durch Betätigen von zwei oder mehreren Schaltorganen gleichzeitig, etc.
Selbstverständlich ist es auch möglich, anstelle der in Figur 8 dargestellten Kontakte in der Membran 23 eine Leiterbahn analog derjenigen aus Figur 7 anzuordnen, um einen oder mehrere Schaltverbindungen zwischen den Kontakten im unteren Trägersubstratbereich herzustellen. So ist es auch möglich, je nach Ort der Betätigung der Membran im Sinne einer Tastatur unterschiedliche Stromstärken beim Schaltvorgang durch den oder die Kontakte des Schalters fliessen zu lassen.
Bei positionssensitiven bzw. drucksensitiven Schalter wie in Figur 8 dargestellt, kann je nach Betätigungsort oder Betätigungskraft ein spezifisches Signal ausgelöst werden.
Mit diesem Signal kann z.B. in einem Hörgerät die Programmwahl erfolgen oder die Lautstärke geregelt werden. Je nach Druck und Ort der Betätigung werden jeweils mehr oder weniger Schaltkontakte bzw. Elektroden kontaktiert. Durch die Wahl des Materials des Coverlayers bzw. der Membran kann im übrigen die Druckkraft beeinflusst werden, mittels welcher nur ein Schaltkontakt bzw. eine Elektrode kontaktiert wird oder mehrere Elektroden gleichzeitig durch die Kontakte in der Membran bzw. durch die Leiterbahn berührt Werden. Zudem kann durch örtliche Verschiebung des Angriffes der Betätigungsort bzw. nur ein Schaltkontakt oder Elektrode kontaktiert werden. Der in Figur 8 dargestellte Schalter kann zudem auch mit einem "Knackfrosch"-ähnlichen Prinzip realisiert werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Schalter gemäss Figur 8 mit einem partiell flexiblen Gehäuse bzw. auf einem flexiblen Trägersubstrat 3 als sogenannte "Magic Switch" auszubilden.
Figur 9 zeigt im Längsschnitt ähnlich dem Schalter dargestellt in Figur 8, einen Schalter mit mehreren Kontaktstellen auf, welche Kontaktstellen jedoch in Schalterlängsrichtung angeordnet sind. Zudem ist, im Gegensatz zu Figur 8, der Schalter in Figur 9 in gefaltetem fertig hergestellten Zustand dargestellt. In der die diversen Kontakte 71, 73, 75, 77 und 79 im Trägersubstrat 3 überdeckenden Membran 23 ist ein längs ausgedehnter Schaltkontakt 81 angeordnet. Je nach dem nun, wo der Kraftangriff, schematisch dargestellt mit dem Pfeil A', erfolgt, wird eine entsprechende Schaltung ausgelöst. Somit ist die Schaltung positionsbedingt, bzw. handelt es sich beim in Figur 9 dargestellten Schalter um ein sogenanntes positionssensitives Element.
In den Figuren 10a und 10b ist ein ähnlicher Schalter analog demjenigen in Figur 9 dargestellt, sowohl in Längsschnitt wie auch in Obendraufsicht. Anstelle der Mehrfachkontakte 71 bis 79 ist im Trägersubstrat 3 eine einzige verstreifte Elektrode 83 angeordnet, aufweisend einen flexiblen Rand 87, welche Elektrode beispielsweise über eine Leiterbahn 89 mit einem Schaltkreis, einer elektrischen Speisung, etc. verbunden ist. Über dem Faltbereich 17 und Klebestellen 18 bzw. 19 ist die Membran 23, wie versteifte Elektrode 83, überdeckend angeordnet. In der Membran 23 weiter angeordnet ist eine elektrische Leiterbahn 85. Bei dem in den Figuren 10a und 10b dargestellten Schalter handelt es sich um ein sogenanntes "Knackfrosch"-Element, wobei je nach möglichem Kraftangriffspunkt, in Figur 10a schematisch mit Pfeilen 3 dargestellt, ein unterschiedlicher Schaltvorgang erfolgt, in dem je nach Ort der Betätigung des Schalters eine unterschiedliche Stromstärke beim Schaltvorgang durch den Schalter fliessen kann.
Für die Herstellung des Trägersubstrates, insbesondere im Bereich der umgefalteten Membran wird vorzugsweise ein wenigstens leicht flexibles polymeres Material verwendet. Als sogenannte Coverlayer oder Membran 23 geeignet sind beschränkt elastisch flexible Polymere wie beispielsweise Polyimid. Selbstverständlich kann aber grundsätzlich ein beliebiges Material in beliebiger Dicke gewählt werden. Anstelle des vorgeschlagenen Polyimids kann ein anderes geeignetes Polymer, Keramik, Glas oder Metall verwendet werden, welches bzw. welche über die geforderten elektrischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften verfügt. Derartige Materialien, geeignet als Trägersubstrate und insbesondere als Membrane bzw. Coverlayer, können von bestehenden Flexprintlieferanten hergestellt und bezogen werden.
Im weiteren kann für das Betätigen der Schalter gemäss den Figuren 1 bis 10 beispielsweise ein sogenannter Togglestift verwendet werden, mittels welchem die Membran bzw. der Coverlayer 23 gegen das untere Trägersubstrat bzw. den unteren Kontakt gedrückt wird, bis die Leiterbahn bzw. der Kontakt in der Membran mit diesem Kontakt in Berührung gelangt.
Durch den in den Figuren 1 bis 10 beispielsweise dargestellten Schälter können heute bestehende Probleme mit den sogenannten "Toggleswitches" nachhaltig gelöst bzw. eliminiert werden. Dies insbesondere bei Hörgeräten, wo die Verwendung der sogenannten "Toggleswitches" zu den eingangs beschriebenen bekannten Problemen geführt hat.
Zusätzlich zu Hörgeräten und den unter Bezug auf die Figuren 1 bis 10 beschriebenen Schalter können selbstverständlich andere Ausführungsformen erfindungsgemäss ausgestaltet werden, oder aber andere Schalter oder Regler können mit den beschriebenen Betätigungsvorrichtungen ersetzt werden. Überall dort, wo Feuchtigkeit, irgendwelche chemischen Substanzen, Schweiss, Sonnenschutzmittel, usw. beim Betätigen von Schaltern eine Rolle spielen, bieten die erfindungsgemäss vorgeschlagenen Schalter einen zuverlässigen Lösungsansatz. Somit können auch unter ungünstigen Bedingungen zuverlässig funktionierende, kleinstelektronische Geräte mit entsprechenden Schaltern versehen werden. Für die Produktion derartiger Geräte bedeutet die Erfindung eine starke Verbilligung und eine Erhöhung der Zuverlässigkeit, indem billige und an sich bestens bekannte Materialien und Formteile verwendet werden können. Auch die Wartung der elektronischen Kleinstgeräte kann erheblich reduziert werden.

Claims (16)

  1. Betätigungsvorrichtung bzw. Schalter (1) für elektrische bzw. elektronische Kleinstgeräte, aufweisend mindestens zwei Schaltkontakte (5, 6, 7, 10, 14, 45, 47, 61, 65, 69, 73, 53 - 53''', 71, 73, 75, 77, 79, 81, 83, 85), welche durch eine mindestens eine der beiden Kontakte überspannende Membran (23) auf Druck auf die Membran miteinander verbindbar sind, um einen Schaltvorgang auszulösen, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (23) und ein Substrat (3) auf oder in welchem und/oder in welchen die Kontakte angeordnet sind, über eine Faltung (15) miteinander verbunden sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran und das Substrat mit den Kontakten aus demselben Trägersubstrat durch Umfalten des die Membran bildenden Teils des Trägersubstrates herstellbar sind.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Substrat und in der Membran je mindestens ein Kontakt angeordnet sind, wobei mindestens je ein Kontakt in der Membran und dem Substrat übereinander liegend angeordnet sind, derart, dass auf Druck auf die Membran bzw. durch deren Betätigung die beiden Kontakte miteinander verbindbar sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Trägersubstrat mindestens im oder am Teil, welcher zum Bilden der Membran umfaltbar ist, ein elektrisch leitender Bereich ausgebildet bzw. eine Leiterbahn angeordnet ist, welcher bzw. welche nach dem Falten derart über den mindestens einen Kontakt zu liegen kommt, dass bei Drücken der Membran bzw. deren Betätigung gegen den mindestens einen Kontakt dieser mit dem mindestens einen weiteren Kontakt elektrisch leitend verbindbar ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Trägersubstrat mehrere Kontakte angeordnet sind und dass mindestens ein Kontakt und/oder eine Leiterbahn in der Membran angeordnet sind, und dass der mindestens eine Kontakt und/oder die Leiterbahn in der Membran über mindestens einen der Kontakte im nichtgefalteten Teil des Trägersubstrates angeordnet ist, sodass bei Drücken auf die Membran bzw. bei deren Betätigung mindestens zwei Kontakte miteinander verbindbar sind.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran aus einem wenigstens partiell elastisch federnden Polymer, wie beispielsweise aus Polyimid, oder einem anderen geeigneten Material gefertigt ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran bzw. der Coverlayer seitlich vollständig hermetisch gegenüber dem die Schaltkontakte aufweisenden Substrat bzw. Trägersubstrat abgedichtet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung bzw. der Schalter nach dem "Knackfrosch"-Prinzip betätigbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran mit Leiterbahn, welche mehrere Kontakte im Substrat bzw. Trägersubstrat überspannt, längsausgedehnt ist und im Sinne einer Folientastatur betätigbar ist.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Betätigungsvorrichtung bzw. eines Schalters für elektrische oder elektronische Kleinstgeräte, aufweisend mindestens zwei Schaltkontakte, welche durch eine wenigstens eine der beiden Kontakte überspannende Membran auf Druck auf die Membran miteinander verbindbar sind, um einen Schaltvorgang auszulösen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte in oder auf einem Trägersubstrat angeordnet werden und anschliessend ein Teil des Trägersubstrates zur Bildung der Membran umgefaltet wird, um mindestens einen der Kontakte zu überspannen und dass im Bereich des Kontaktes die gegen den Kontakt gerichtete Seite der Membran elektrisch leitend ausgebildet ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Faltens eine Knickstelle im Trägersubstrat ausgebildet wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein anderer Kontakt in demjenigen Bereich des Trägersubstrates ausgebildet wird, welcher zur Bildung der Membran umgefaltet wird und dass der andere Kontakt in oder an der Membran weitgehenst über dem mindestens einen Kontakt angeordnet wird, sodass auf Druck auf die Membran bzw. durch deren Betätigung die beiden Kontakte miteinander verbunden werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Trägersubstrat mindestens im oder am Teil, welcher zur Bildung der Membran umgefaltet wird, ein elektrisch leitender Bereich ausgebildet bzw. eine Leiterbahn angeordnet wird, welcher bzw. welche nach dem Falten derart über den mindestens einen Kontakt zu liegen kommt, dass beim Drücken der Membran bzw. bei. deren Betätigung gegen den mindestens einen Kontakt dieser mit mindestens einem weiteren Kontakt elektrisch leitend verbunden wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Trägersubstrat mehrere Kontakte angeordnet werden und dass mindestens ein Kontakt und/oder eine Leiterbahn in demjenigen Teil angeordnet werden, welcher zum Bilden der Membran umgefaltet wird und dass der mindestens eine Kontakt und/oder die Leiterbahn in der Membran über mindestens einen der Kontakte im nichtgefalteten Teil des Substrates zu liegen kommt bzw. kommen, um bei Drücken auf die Membran bzw. bei deren Betätigung mindestens zwei Kontakte miteinander zu verbinden.
  15. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, für das Auslösen eines oder mehrerer Schaltvorgänge an einem elektronischen bzw. elektrischen Kleinstgerät.
  16. Hörgerät mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Hörgerät mittels der Vorrichtung ein-/ausschaltbar ist, mit der Vorrichtung eine Programmwahl erfolgen kann und/oder die Lautstärke geregelt werden kann.
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