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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
Trägerelements
für ein
Hörgerät sowie
ein Trägerelement
für ein
Hörgerät.
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Moderne
Hörgeräte haben
sehr kleine Abmessungen. Daher muss der Innenraum effizient ausgenutzt
werden. Außerdem
erschweren die kleinen Abmessungen die Verwendung von Teilbaugruppen,
Gruppen von Bauelementen oder ähnlichen
modularen Teilen. Modulare Teile können zwar so hergestellt werden,
dass sie in das Hörgerätgehäuse hinein passen,
sie leiden aber an dem Nachteil, dass sie elektrisch miteinander
verbunden werden müssen,
z. B. durch Löten,
was wiederum ziemlich feine Handarbeit mit sich bringt.
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Zur
Bewältigung
dieser Probleme ist vorgeschlagen worden, zwei Gruppen von Bauelementen zu
verwenden, die auf flexiblen Leiterplatten montiert sind. Beispiele
für solche
flexiblen Leiterplatten findet man z. B. in der
US-B-6456720 und der
US-A-4710961 .
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Flexible
Leiterplatten lassen im Sinne von Robustheit und Haltbarkeit jedoch
viel zu wünschen übrig. Insbesondere
wirkt sich die ziemlich raue feuchte Umgebung, die in oder am Ohr
herrscht, wo Hörgeräte getragen
werden, massiv auf die flexible Leiterplatte aus und verleiht ihr
eine zu kurze Lebensdauer verglichen mit dem Rest der Bauelemente
des Hörgeräts.
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Die
DE-A-3842572 offenbart
ein Verfahren zum Herstellen eines Trägerelements in Form eines Lötkamms.
Der Lötkamm
wird durch Ätzen
oder Stanzen aus einem einzelnen Stück Blech hergestellt, um die
Kammstruktur auszubilden. Ein Teil der Kammstruktur wird auf beiden
Seiten mit Klebestreifen aus isolierendem Material bedeckt. Dieser
Lötkamm
beseitigt nicht die Notwendigkeit für Verbindung zwischen Teilen,
sondern bildet vielmehr selbst eine solche.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, die obigen Probleme bei Hörgeräten im Sinne
der Ausnutzung des Innenraums des Hörgeräts zu überwinden und die Herstellungsarbeiten
zu erleichtern, ohne die Haltbarkeit des Hörgeräts aufs Spiel zu setzen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren
zum Herstellen eines Trägerelements
für ein
Hörgerät gelöst, welches
Verfahren die Schritte umfasst, eine im Wesentlichen flache leitende
Struktur bereitzustellen, ein Kunststoffmaterial rings um ausgewählte Bereiche
der Struktur zu formen, wobei mindestens eine Lücke bestehen gelassen wird,
die von der im Wesentlichen flachen leitenden Struktur überbrückt wird, und
die im Wesentlichen flache Struktur permanent zu verformen, indem
sie entlang der mindestens einen Lücke gebogen wird.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein unter Verwendung
des obigen Verfahrens hergestelltes Trägerelement für ein Hörgerät gelöst.
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Dadurch
erhält
man ein robustes Trägerelement,
welches den Innenraum im Hörgerät besser ausnutzt.
Außerdem
ermöglicht
das Trägerelement eine
Verminderung der Zahl der Leiter und Drähte, welche durch Löten oder Ähnliches
zwischen verschiedenen Bauelementen oder Gruppen von Bauelementen
verbunden werden müssen.
Das Trägerelement
liefert ein Strukturglied, welches als eine praktische Plattform
während
Phasen des Zusammenbaus des Hörgeräts dient.
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Wenn
Bauelemente oder Gruppen von Bauelementen mittels Lötdrähten verbunden
werden müssen,
erleichtert dies unter anderem eine bevorzugte Ausführungsform,
in der das Formen eines Kunststoffmaterials rings um ausgewählte Bereiche der
Struktur weitere Teile der im Wesentlichen flachen leitenden Struktur
bestehen lässt,
die von den Bereichen vorstehen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform werden
die weiteren Teile permanent verformt, um Fahnen zum Kontaktieren
und Halten einer Batterie auszubilden.
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Indem
die Batteriefahnen als ein integraler Teil des Trägerelements
ausgebildet werden, können kurze
Distanzen zwischen der Stromversorgung und dem Stromverbrauchern
erreicht werden, wodurch Verluste und unerwünschte Spannungsabfälle vermindert
werden.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
werden die weiteren Teile permanent verformt, um Anschlussflecken
auszubilden. Dies ist vorteilhaft, weil je nach den Umständen Anschlussflecken derart
auf dem Trägerelement
angeordnet werden können,
dass Drahtverbindungen zu anderen Teilen, wie z. B. dem Verarbeitungs-Chip,
die auf dem Träger montiert
sind, vermieden werden. Das heißt,
die äußeren Kontakte
des Chips können
ohne Zwischendrähte
direkt mit den Anschlussflecken verbunden werden.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin den vorhergehenden
Schritt, die im Wesentlichen flache Struktur durch Ätzen aus
einem Rohteil auszubilden. Ätzen
wird gegenwärtig
bevorzugt gegenüber
anderen Verfahren wie z. B. Stanzen oder Laserschneiden, welche
einen relativ großen
Aufbau benötigen, z.
B. Stanzwerkzeuge, die für
kleinere Produktions-Chargen möglicherweise
zu kostspielig sind. Für größere Produktionsläufe wird
Stanzen bevorzugt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des Trägerelements
gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung sind die weiteren Teile so angeordnet, dass sie
die festen Kontakte eines Schalters ausbilden. In diesem Fall umfasst
das Kunststoffmaterial rings um mindestens einen der ausgewählten Bereiche
der Struktur bevorzugt einen Drehpunkt für ein Schalterbetätigungselement.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Kunststoffmaterial rings um mindestens einen der ausgewählten Bereiche
der Struktur eine ebene Oberfläche.
Diese ebene Oberfläche
bietet eine geeignete Unterbringungsmöglichkeit für ein Elektronikmodul wie z.
B. einen Block, der unter anderem den Verarbeitungs-Chip enthält und z. B.
durch Kleben oder Löten
auf dem Träger
zu montieren ist. Bevorzugt werden mindestens einige Anschlussflecken
in der Nähe
der ebenen Oberfläche angeordnet,
so dass sie mit Anschlüssen
eines auf der Oberfläche
montierten Elektronikmoduls Kontakt haben können. Dadurch kann ohne Verwendung
einer zusätzlichen
Verdrahtung Kontakt zwischen dem Trägerelement und dem Elektronikmodul
hergestellt werden.
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Gemäß noch einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Kunststoffmaterial rings um mindestens einen der ausgewählten Bereiche
der Struktur eine Oberfläche,
die mit Aussparungen versehen ist, die die leitende Struktur teilweise bloßlegen.
Dies erlaubt den Zugang zu der leitenden Struktur mittels Kontakten
in Form von Stiften. Somit kann eine vorübergehende elektrische Verbindung
z. B. für
Programmierzwecke oder zu Zusatz-Nachrüstmodulen hergestellt werden.
In diesem Fall umfasst das Kunststoffmaterial rings um mindestens
einen der ausgewählten
Bereiche der Struktur bevorzugt eine Oberfläche, die dafür eingerichtet
ist, einen Teil des Gehäuses
eines Hörgeräts auszubilden.
Dies erlaubt dann direkten äußeren Zugang
zum Hörgerät-Prozessor
z. B. für
Programmierzwecke, wenn das Hörgerät in einem
zusammengebauten Zustand ist.
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Es
folgt eine detailliertere Erläuterung
der Erfindung unter Bezugnahme auf ein nicht einschränkendes
Ausführungsbeispiel,
das in den schematischen Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen
zeigen:
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1 ein
Original-Rohteil mit der leitenden Struktur des Trägers,
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2 das
Rohteil, nachdem Teile der leitenden Struktur verformt worden sind,
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3 das
fertige Rohteil mit der leitenden Struktur nach dem Formen, aber
vor dem Abtrennen der leitenden Struktur vom Rest des Rohteils,
aus dem sie geätzt
worden ist,
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4 die
leitende Struktur nach dem Formen gemäß 3, aber
nach dem Abtrennen der leitenden Struktur vom Rest des Rohteils,
aus dem sie geätzt
worden ist,
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5 eine
Draufsicht auf die leitende Struktur nach dem Formen gemäß 3,
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6 eine
Ansicht der leitenden Struktur von 5,
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7 eine
Seitenansicht der leitenden Struktur gemäß 5,
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8 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie VIII-VIII in 5,
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9 die
abgetrennte leitende Struktur von 4, nachdem
sie in ihre endgültige
Form gebogen worden ist,
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10 die
leitende Struktur von 9, nachdem ein Kippschalter
und ein Elektronikmodul angebracht worden sind,
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11 die
leitende Struktur von 10, nachdem sie in einem Gehäuseteil
einer Hörgerätseite in
Position gebracht worden ist, und
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12 das
fertige Hörgerät mit der
leitenden Struktur am Platz und einem daran montierten kombinierten
Batteriefach und Schalter.
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1 zeigt
eine ebene leitende Struktur 1. Die leitende Struktur umfasst
zwei flügelartige
Elemente oder Flügel 21 und 22,
welche als Batteriefahnen dienen sollen. Die leitende Struktur 1 umfasst weiterhin
eine erste, eine zweite und eine dritte Brücke 3, 4, 5,
die dazu dienen, die verschiedenen Stege oder Leiter der leitenden
Struktur 1 in einer vorbestimmten Gestaltung zu halten,
bis sie später
durch das Kunststoffmaterial befestigt werden, das rings um bestimmte
Bereiche der leitenden Struktur 1 zu formen ist, wie in 3 gezeigt.
Nachdem das Kunststoffmaterial rings um die leitende Struktur geformt worden
ist, können
diese Brücken 3, 4, 5 abgetrennt oder
abgebrochen werden, wie in 4 dargestellt, so
dass die Stege in eine Anzahl von Leitern ohne elektrische Verbindungen
miteinander umgewandelt werden.
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Von
der dritten Brücke 5 erstrecken
sich fünf Leiter 51–55.
Zwei der Leiter 51 und 55 sind über die Batteriefahnen 21, 22 mit
der zweiten Brücke 4 und mit
weiteren Leitern 31, 41 und 42 verbunden,
während
sich die übrigen
drei Leiter 52, 53, 54 direkt zu der
zweiten Brücke 4 erstrecken.
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Von
der Batteriefahne 21 verzweigt sich der Leiter 31 in
den schon erwähnten
Leiter 41, der zu der zweiten Brücke 4 führt, und
in einen Leiter 32, der zu der ersten Brücke 3 führt. Von
der ersten Brücke 3 führen zwei
Leiter 44 und 45 zu der zweiten Brücke 4.
Rings um die erste Brücke 3 haben
die jeweiligen Leiter 32, 44, 45 etwas
ausgedehntere Bereiche 33, 34 bzw. 35,
welche, sobald die erste Brücke 3 abgetrennt
worden ist, die festen Kontakte eines überbrückenden Kippschalters, dessen
Griff in 10 zu sehen ist, für die Lautstärkeregelung
des Hörgeräts ausbilden.
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Auf
dem Leiter 31 ist ein weiterer fester Kontaktflügel 61 ausgebildet.
Der feste Kontaktflügel 61 entspricht
einem festen Kontaktflügel 62,
der über
einen Leiter 43 mit der zweiten Brücke 4 verbunden ist. Diese
festen Kontaktflügel
wirken mit einem Brückenkontakt
eines Programmwähler-Schalters
zusammen, wie z. B. eines Druckknopfschalters 88, der im
Gehäuse
des Hörgeräts montiert
ist, wie man in 11 erkennt.
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In 2 sind
die Leiter 51–55 derart
verformt worden, dass erhöhte
Abschnitte 51a–55a ausgebildet
worden sind. Außerdem
sind die Batteriefahnen 21, 22 an jeweiligen Biegungen 23, 24 und 25, 26 etwas
verformt worden. Dies wird bevorzugt zusammen mit der Verformung
der Leiter 51–55 durchgeführt, könnte aber
auch nach einer nachfolgenden Formungsphase stattfinden.
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In 3 ist
die leitende Struktur nach dieser nachfolgenden Formungsphase gezeigt,
in der Kunststoffmaterial in ausgewählten Bereichen rings um die
leitende Struktur geformt worden ist. Das Kunststoffmaterial rings
um die erhöhten
Abschnitte 51a–55a der
Leiter 51–55 hat
eine Oberseite 70. In der Oberseite 70 sind eine
Anzahl von Aussparungen 71–75 entsprechend jeweiligen
erhöhten
Abschnitten 51a–55a der
Leiter 51–55 vorgesehen.
Die Leiter sind durch die Aussparungen 71–75 hindurch
zugänglich.
Wie man am besten in 12 erkennt, bildet die Oberseite 70 einen
Teil des Hörgerätgehäuses, in
welchem sie später
zu montieren ist, und die Leiter werden somit von außen zugänglich,
für Programmierzwecke
oder für
Zusatz-Nachrüstmodule wie
z. B. eine UKW-Funkempfängereinheit,
z. B. für Orte,
an denen kein Schleifensystem zur Verfügung steht. So ein Modul könnte dann über die
Leiter 51 und 55 mit Strom von der Hörgerätbatterie
versorgt werden, während
die empfangenen Informationen über
einen oder mehrere der Leiter 52–54 an das Elektronikmodul 85 (in 10 dargestellt) übermittelt würden.
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Es
wird noch einmal auf 3 Bezug genommen. Zur Unterbringung
des Elektronikmoduls 85 ist eine allgemein flache Oberfläche 80 auf
dem rings um einen anderen Bereich der leitenden Struktur geformten
Kunststoffmaterial vorgesehen. Die im Wesentlichen flache Oberfläche ist
an zwei Enden mittels Wänden 83, 84 begrenzt.
Diese Wände
dienen als Basis für
die Positionierung des Elektronikmoduls 85, wenn es über der
flachen Oberfläche 80 an
den Endwänden 83 und 84 platziert
und z. B. mittels Klebstoff daran befestigt wird. Auf der anderen Seite
der Wand 83, von der flachen Oberfläche 80 entfernt, ist
eine Öffnung 36 im
Kunststoffmaterial vorgesehen. Wie man am besten in 5 erkennt, erlaubt
diese Öffnung 36 Zugang
zu den festen Kontakten 33, 34, 35. An
zwei Seiten der Öffnung
sind zwei Stützen 37, 38 eines
Drehpunkts vorgesehen. Auf dem Drehpunkt ist die Wippe anzuordnen,
die die Kontaktbrücke
eines Kippschalters 86 trägt, der Paare der festen Kontakte 33/34 bzw. 33/35 überbrückt. Über den
Kippschalter 86 können
selektive Verbindungen, die als Anzeige für Lautstärkeerhöhung und Lautstärkeverminderung
für das
Elektronikmodul 85 dienen, auf den Leitern 44 und 45 erzeugt
werden.
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In 4 ist
die leitende Struktur vom Rest des Rohteils abgetrennt worden. Die
Enden der Leiter 41, 42, 43, 44, 45, 52, 53 und 54 sind
in einem Abstand von dem Kunststoffmaterial abgeschnitten, so dass
sie davon hervorstehen.
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In 9 ist
die leitende Struktur nach einem nachfolgenden Biegeschritt dargestellt.
Wie man erkennen kann, sind die Enden der Leiter 41, 42, 43, 44, 45, 52, 53 und 54 über die
flache Oberfläche 80 gebogen.
Die Enden bilden somit Anschlussflecken aus, mit denen Anschlüsse des
Elektronikmoduls 85 direkt und ohne flexible Zwischenleiter
verbunden werden können,
wie in 10 dargestellt. Dies könnte mittels
Löten oder
leitendem Kleben oder durch irgendwelche anderen geeigneten, in
der Technik bekannten Mittel durchgeführt werden. Wie man auch in 9 erkennt,
wird die leitende Struktur in den Biegezonen 81 und 82 gebogen,
um die leitende Struktur zu gestalten. Die Biegezonen 81 und 82 sind
diejenigen Bereiche der Leiter, die zwischen den Bereichen, um die
herum das Kunststoffmaterial geformt worden ist, unbedeckt gelassen
worden sind.
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In 9 ist
auch zu erkennen, dass die Flügel 21, 22 und 61, 62 gebogen
worden sind. Die leitende Struktur ist somit in ihre endgültige Form
gebogen worden, um ein Trägerelement
auszubilden, welches dann als ein Teil des Hörgerätgehäuses in selbiges passt.
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Wie
oben erwähnt
und wie man am besten in 11 erkennt,
bedeckt die Oberseite 70 des Kunststoffmaterials einen
der Bereiche, die einen Teil des Gehäuses des Hörgeräts bilden. Das Gehäuse besteht
typisch aus zwei Hälften
oder Schalen 87a, 87b. Zur Erleichterung von korrektem
Positionieren der Schalen und des Teils mit der Oberseite 70 relativ zueinander
sind eine Anzahl von allgemein zylindrischen Vorsprüngen 91, 92 oder
Führungsstiften 93, 94 oder
anderen Vorsprüngen 95, 96,
die man am besten in der Draufsicht von 5 erkennt,
aus dem Kunststoffmaterial ausgebildet.
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In 1, 2, 5, 6 und 7 ist dargestellt,
dass die leitende Struktur bevorzugt als ein größeres Rohteil erzeugt wird.
Das Rohteil wird bevorzugt geätzt,
kann aber ebenso gut durch andere Mittel wie z. B. Stanzen oder
Laserschneiden erzeugt werden. Die Figuren stellen zwar ein einzelnes Rohteil
dar, der Fachmann erkennt aber, dass das Rohteil als ein Teil eines
Streifens, eines Bandes oder einer Gruppe von identischen Rohteilen
erzeugt werden kann.
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5, 6 und 7 sind
eine Draufsicht, Stirnansicht bzw. Seitenansicht des Rohteils mit
der leitenden Struktur nach dem Formen, aber vor dem Abtrennen.
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8 ist
ein Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII in 5. 8 stellt
dar, wie der Leiter 53 einen gebogenen Abschnitt 53a aufweist,
wo er der Oberseite 70 nahekommt, um am Boden der Aussparung 73 leicht
zugänglich
zu sein. Die anderen vier Leiter 51, 52, 54, 55 haben
entsprechende Biegungen, um in ihren jeweiligen Aussparungen 71, 72, 74, 75 leicht
zugänglich
zu sein, wie in 2 dargestellt.
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Wie
man aus dem Obigen erkennt, stellen 1–4, 9 und 10 Phasen
in einem Herstellungsprozess für
ein Trägerelement
gemäß der Erfindung
dar.
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Somit
wird in 1 eine im Wesentlichen flache
leitende Struktur 1 erzeugt. Die leitende Struktur wird
bevorzugt mittels Ätzen
aus einem Stück
Blech hergestellt.
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Aus
dieser Situation heraus wird die im Wesentlichen flache Struktur 1 etwas
verformt, um die erhöhten
Abschnitte 51a–55a der
Leiter 51–55 auszubilden.
Außerdem
werden die Flügel 21 und 22 entlang
der Linien 23 bis 26 verformt.
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Danach
wird ein Kunststoffmaterial rings um ausgewählte Bereiche der Struktur
geformt, wobei mindestens eine Lücke 81, 82 bestehen
gelassen wird, die von der im Wesentlichen flachen leitenden Struktur 1 überbrückt wird,
um die in 3 dargestellte Struktur zu erzeugen.
Wie auch in 3 dargestellt, kann das Formen
eines Kunststoffmaterials rings um ausgewählte Bereiche der Struktur
weitere Teile 3, 4, 5, 21, 22, 41–45 und 51–55 der
im Wesentlichen flachen leitenden Struktur bestehen lassen, die
von den Bereichen vorstehen. Wie man am besten in 5 erkennt,
werden auch die weiteren Teile, welche die festen Kontakte 31–33 des
Kippschalters ausbilden sollen, von dem Kunststoffmaterial vorstehen
gelassen.
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Nach
dem Formen wird die leitende Struktur von dem Rohteil abgetrennt,
wodurch die Situation von 4 erreicht
wird.
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Nach
Beendigung der Formungs- und Abtrennungsprozesse wird die Situation
in 9 erreicht, indem die im Wesentlichen flache leitende Struktur
permanent verformt wird, indem sie entlang mindestens einer Lücke 81, 82 gebogen
wird. Man beachte, dass im dargestellten Ausführungsbeispiel auch einige
der weiteren Teile 21, 22 permanent verformt werden,
um Fahnen zum Kontaktieren und Halten einer Batterie auszubilden,
während
andere Teile 41–45 und 52–54 verformt
werden und Verbindungsbrücken 3, 4 und 5 abgeschnitten
werden, um Anschlussflecken bestehen zu lassen.
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Das
aus der leitenden Struktur 1 ausgebildete Trägerelement
kann weiteren Fertigstellungsprozessen unterzogen werden, z. B.
Oberflächenbehandlung
für Oberflächenschutz,
und wird dann als solches fertiggestellt und kann mit dem Elektronikmodul 85 und
der Wippe 86, der die Kontaktbrücke des Kippschalters trägt, zusammengefügt werden, um
eine fertige Baugruppe auszubilden, wie in 10 dargestellt.
Die fertige Baugruppe trägt
die ganze notwendige Elektronik für das Hörgerät und braucht nur mit Eingabe-
und Ausgabewandlern verbunden zu werden, so weit wie sich die letzteren
nicht schon auf dem Elektronikmodul 85 befinden. Dadurch
wird eine wesentliche Verminderung der Verdrahtungsarbeit erreicht.
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Die
fertige Baugruppe kann dann mit einer rechten Schale 87a und
einer linken Schale 87b, durch jeweilige Vorsprünge 91, 92, 93, 94, 95 und 96 geführt, und
anderen Teilen zusammengefügt
werden, um das Hörgerätgehäuse allgemein
zu erzeugen, wie in 11 und 12 dargestellt.
In dem zusammengebauten Hörgerät von 12 ist
ein Batteriefach 89 dargestellt. Dieses Batteriefach kann
um eine Achse schwenken, die sich in einer Aussparung 90 in
der Schale 87a des Hörgerätgehäuses und
einer entsprechenden Aussparung (nicht sichtbar) in der Innenseite
der Schale 87b befindet. Diese Schwenkbewegung erlaubt
es der im Batteriefach befindlichen Batterie, Ein/Ausschalten des
Hörgeräts durchzuführen, und
zwar durch Angreifen an bzw. Lösen
von den Batteriefahnen 21 und 22 des Trägerelements.
Das Trägerelement
beinhaltet somit sämtliche
festen Kontakte der verschiedenen Schalter des Hörgeräts, d. h. Ein/Aus-Schalter,
Programmwähler-Schalter
und Schalter für
Lautstärkeerhöhung/verminderung.
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Der
Fachmann erkennt, dass zwischen den oben erwähnten Schritten weitere Schritte
vorhergehen, nachfolgen oder dazwischenliegen können, ohne den Schutzbereich
der Ansprüche
zu verlassen.
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Außerdem erkennt
der Fachmann, dass je nach der Gestaltung des Hörgeräts, mit dem das Trägerelement
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu verwenden ist, andere Gestaltungen als diejenige des
Ausführungsbeispiels
verwendet werden können,
ohne den Schutzbereich der Ansprüche
zu verlassen.