-
Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung und ein Herstellungsverfahren dafür zur Aufnahme
eines kleinen Mikrofons, Lautsprechers usw. (eingebauter elektronischer Teile) auf einem Substrat, wie z.
B. einem tragbaren Mobiltelefon, einem persönlichen Handy-System, einem Personal Digital Assistant
(PDA) oder dergleichen, und für ihren elektrischen Anschluß.
-
Elektroden elektronischer Teile von Mikrofonen, Lautsprechern usw., die für tragbare
Kommunikationseinrichtungen usw. verwendet werden, werden im allgemeinen unter Verwendung von
Anschlußdrähten an Substratelektroden angelötet. Da diese Anschlüsse in Handarbeit über dünne
Anschlußdrähte angelötet werden müssen, führt dies zu niedriger Produktivität und erhöhten Kosten.
Außerdem ist wegen der Anschlußdrähte ein größerer Raum erforderlich, und dies kann nicht den
Erfordernissen einer Miniaturisierung in den letzten Jahren entsprechen.
-
Andererseits ermöglicht die Verwendung eines leitfähigen elastischen Verbindungselements ein
elektrisches Verbindungsverfahren zwischen den Elektroden.
-
Da jedoch das leitfähige elastische Verbindungselement eine Laminatstruktur aus einem
isolierenden elastischen Teil und einem leitfähigen elastischen Teil aufweist und nach einem
Spezialverfahren hergestellt wird, muß ein anderes Fertigungsverfahren als bei einer Haltevorrichtung für
die Montage herkömmlicher elektronischer Teile eingeführt werden. Zum Ausrichten der Elektroden der
elektronischen Teile auf diejenigen der elastischen Verbindungselemente ist Feinarbeit erforderlich, oder es
entsteht die Notwendigkeit, die Haltevorrichtung und das Verbindungsteil miteinander zu verkleben, was
noch immer keine befriedigende Produktivität zuläßt.
-
Es wird auch auf die Offenbarung von US-A-4209481 hingewiesen, die sich auf ein elastisches
Verbindungselement mit anisotroper Leitfähigkeit und ein Verfahren zu dessen Herstellung bezieht. Nach
diesem Dokument werden elektrisch leitende magnetische Drähte in einer Elastomerfolie dispergiert und
angeordnet. Durch ein Magnetfeld werden die Drähte in einer Richtung senkrecht zur Folienebene
orientiert. Eine solche Folie kann zwischen den Schaltungselementen eingefügt und durch leichten Druck
festgehalten werden, wodurch ein elektrischer Kontakt zwischen den Anschlüssen hergestellt wird.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Probleme des Standes der Technik zu lösen
und eine Haltevorrichtung sowie ein Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen, die das
Befestigungsverfahren vereinfachen, die Herstellungskosten senken und den Montageraum verkleinern soll.
-
Die vorliegende Erfindung bietet nach einem Aspekt eine Haltevorrichtung für ein eingebautes
elektronisches Teil, die ein Halteteil mit einem elastischen Körper zur. Aufnahme des eingebauten
elektronischen Teils und ein elastisches Verbindungsteil mit einer Leiterstruktur aus magnetischen,
elektrisch leitenden Teilen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil und das elastische
Verbindungsteil integral zu einem Stück geformt sind.
-
Nach einem anderen Aspekt bietet die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer
Haltevorrichtung nach dem einen Aspekt der Erfindung, mit den folgenden Schritten: Gießen eines
flüssigen Polymers, das mit einem magnetischen elektrischen Leiter vermischt ist, in eine Metallform zum
Formen einer Haltevorrichtung; Anlegen eines Magnetfeldes an eine gewünschte Position in der
Metallform; Identifikation des Verbindungsteils durch Orientieren des magnetischen elektrischen Leiters
durch das Magnetfeld; und anschließend Formen des Halteteils und des elastischen Verbindungsteils in
einem Stück durch Vernetzen des flüssigen Polymers.
-
Die vorliegende Erfindung bietet folglich eine Haltevorrichtung und ein Herstellungsverfahren
dafür, wobei Elektroden eingebauter elektronischer Teile, wie z. B. eines kleinen Mikrofons, eines
Lautsprechers oder dergleichen, und diejenigen eines Substrats unter Verwendung eines leitfähigen
elastischen Verbindungselements miteinander verbunden werden, und wobei ein Halteteil zur Aufnahme
des eingebauten elektronischen Teils und das elastische Verbindungsteil zur leichten Montage der
eingebauten elektronischen Teile zu einem Stück integriert werden.
-
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei
zeigen:
-
Fig. 1 eine auseinandergezogene Darstellung, die eine Haltevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
Fig. 2 eine Schnittansicht einer Metallform;
-
Fig. 3 Draufsichten und Schnittansichten von Leiterstrukturen der Haltevorrichtung;
-
Fig. 4 eine Draufsicht und eine Schnittansicht der Haltevorrichtung;
-
Fig. 5 eine Schnittansicht, die einen geformten Zustand darstellt;
-
Fig. 6 eine Montagezeichnung, die ein Verfahren zur Montage einer Haltevorrichtung auf einem
Substrat darstellt; und
-
Fig. 7 eine Montagezeichnung, die ein anderes Verfahren zur Montage einer Haltevorrichtung auf
einem Substrat darstellt.
-
Fig. 1 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung.
-
Ein leitfähiges elastisches Verbindungsteil 2&sub1;, das Gummi usw. aufweist, dient zur Herstellung
einer elektrischen Verbindung zwischen Elektroden 1&sub1; eines eingebauten elektronischen Teils 1, wie z. B.
eines kleinen Mikrofons oder Lautsprechers oder dergleichen, und Elektroden 3&sub1; eines Substrats 3, und ein
Halteteil 2&sub2; der Haltevorrichtung ist mit einem elastischen Verbindungsteil 2&sub1; zu einem Stück integriert, so
daß das eingebaute elektronische Teil 1 leicht montiert werden kann.
-
Das eingebaute elektronische Teil 1 wird in die Haltevorrichtung 2 gedrückt, um in Eingriff mit
einem Halteteil 2&sub2; zu kommen, und die Elektroden 11 an einer Bodenfläche des eingebauten elektronischen
Teils und die Elektroden 3&sub1; des Substrats 3 werden über das leitfähige elastische Verbindungsteil 2&sub1; in
leitende Verbindung miteinander gebracht.
-
Als leitfähiges Teil des leitfähigen elastischen Verbindungselements 2&sub1; wird unter
Berücksichtigung der elektrischen Kapazität des eingebauten elektronischen Teils ein niederohmiges Teil
verwendet. Ein Kontaktwiderstand von 10 Ω oder weniger wird bevorzugt, und als Material des leitfähigen
Teils sind niederohmiges Metallpulver, metallisierter Kohlenstoff, Graphit usw., Metalldraht usw.
wünschenswert. Auf dem leitfähigen Teil wird vorher eine Leiterstruktur ausgebildet, so daß die Elektroden
1&sub1; des eingebauten elektronischen Teils 1 jeweils mit den entsprechenden Elektroden 3&sub1; des Substrats
verbunden werden.
-
Fig. 2 zeigt das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung.
-
Es wird eine Metallform verwendet, in der ein Magnetkörper 6, aus Eisen- oder Nickellegierung
usw. in der gleichen Struktur wie eine gewünschte Leiterstruktur eingebettet wird. Der Magnetkörper 6&sub1; in
einem Stempel (a) ist vorstehend ausgebildet, um in ein Gesenk (b) einzudringen, und in den Boden des
Gesenks (b) ist gleichfalls ein Magnetkörper 61 eingebettet.
-
Diese Metallform ist mit einer magnetischen Leiterkette ausgestattet, die geformt wird, indem ein
Material, das ein flüssiges Polymer wie z. B. Silicon, Urethan usw. ist, welches mit einem magnetischen
Leiter, wie z. B. Nickel, Eisen, Cobalt usw., oder einer Legierung dieser Leiter als Hauptbestandteile
vermischt ist, oder mit einem (elektrischen) Leiter, wie z. B. Kupfer, Aluminium, Gold, Silber usw., der mit
den magnetisch leitenden Metallen plattiert ist, oder im Gegensatz dazu mit dem magnetisch leitenden
Metall, das mit dem (elektrischen) Leiter plattiert ist, in das Gesenk (b) gegossen wird und in vertikaler
Richtung ein Magnetfeld angelegt und die magnetischen Leiter in dem Material in Richtung der
magnetischen Kraftlinien miteinander verbunden werden. Da nämlich eine magnetische Leiterkette in der
Figur senkrecht zu dem elastischen Verbindungsteil 2&sub1; orientiert ist, wird das elastische Verbindungsteil 2&sub1;
geformt, das eine Anisotropie aufweist, die es nur vertikal in einen Verbindungszustand bringt. Dann wird
das flüssige Polymer, wie z. B. Silicon, Urethan usw., in der Metallform durch Wärmebehandlung usw.
ausgehärtet, und das Halteteil und das elastische Verbindungsteil werden integriert, um die
Haltevorrichtung 2 fertigzustellen. Auf diese Weise wird die Herstellung vereinfacht, und das eingebaute
elektronische Teil kann erst zum Gebrauchszeitpunkt in die Haltevorrichtung eingesetzt werden, und
folglich entfällt die Notwendigkeit der Feinbearbeitung, wie z. B. die Ausrichtung der Elektroden.
-
Fig. 3 zeigt Draufsichten und Schnittansichten von Leiterstrukturen der Haltevorrichtung.
-
In dem leitfähigen Teil der Haltevorrichtung wird die Leiterstruktur so ausgebildet, daß die
Elektroden des eingebauten elektronischen Teils jeweils mit den entsprechenden Elektroden des Substrats
verbunden werden können. Wie zum Beispiel in Fig. 3 dargestellt, werden ein Typ (a) von der gleichen
Struktur wie derjenigen der Elektroden 1&sub1; des elektronischen Teils 1, ein Typ (b) mit einem konzentrischen
leitfähigen Teil, ein Typ (c) mit einem stochastisch verteilten leitfähigen Teil, ein Typ (d) mit einem
kreuzförmigen leitfähigen Teil usw. in Betracht gezogen. Wenn ferner der Typ (d) durch eine magnetische
Kraft orientiert wird, tritt zwischen den positiven und negativen Elektroden kein Streuverlust auf.
-
In Fig. 4 weist das leitfähige elastische Verbindungsteil 21 eine vertikal vom Boden der
Haltevorrichtung 2&sub2; vorstehende Form auf, um einen befriedigenden Kontakt der Elektroden 1&sub1; der
eingebauten elektronischen Teile 1 mit den Elektroden 31 des Substrats zu ermöglichen, und ist ferner so
ausgelegt; daß es auf geeignete Weise zusammengedrückt wird.
-
Die in Fig. 4 dargestellte Haltevorrichtung wird mit Hilfe einer in Fig. 5 dargestellten Metallform 7
geformt. Diese Metallform unterliegt hinsichtlich des Materials keiner besonderen Beschränkung, wenn
dieses keinen Magnetismus aufweist, und es können Materialien wie z. B. Aluminium, verschiedene
Legierungen oder Harz usw. eingesetzt werden. In diese Metallform werden die Magnetwerkstoffe 6&sub1; in der
gleichen Struktur wie das leitfähige Teil in den gewünschten Positionen des Stempels und des Gesenks der
Form 7 eingebettet. Das in die Metallform eingebettete Material unterliegt keiner besonderen
Beschränkung, wenn es Magnetismus aufweist, und es können Eisen-, Nickel-, Cobalt-, Chiomlegierungen
usw. eingesetzt werden.
-
Nachstehend wird ein Herstellungsverfahren für Produkte der Ausführungsform 1 beschrieben.
-
Ein Material, das ein Gemisch aus 100 Gewichtsteilen flüssigem Siliconkautschuk (Wacker
Chemical Co., Ltd., LR7665A/B) und 5-50 Gewichtsteilen Nickelpulver ist, wird gut vermischt und
entschäumt, in das Gesenk 7&sub1; der Metallform 7 gegossen, und an das Material wird ein von unterhalb nach
oberhalb des Gesenks 7&sub1; gerichtetes Magnetfeld (Magnetflußdichte = 499 Gauss) angelegt, um das
Nickelpulver nach der Leiterstruktur zu orientieren. Dann wird ein Stempel 72 darauf aufgesetz, und der
flüssige Siliconkautschuk wird durch Wärmeeinwirkung bei 120ºC ausgehärtet, um die in Fig. 4
dargestellte Haltevorrichtung zu erhalten. Um ein Eindringen des Nickelpulvers in das Halteteil 22 zu
verhindern, wurde ein Magnetfeld an das Gesenk 7&sub1; angelegt, in welches das Material gegossen worden
war, und das Nickelpulver wurde nach der Struktur des leitfähigen Teils orientiert.
-
Wenn der zuzusetzende Anteil des Nickelpulvers weniger als 5 Gewichtsteile beträgt, besteht die
Gefahr, daß ein Teil geformt wird, in dem Nickelteilchenketten unter Umständen nicht in vertikaler
Richtung durch das leitfähige elastische Verbindungsteil 21 hindurchgehen. Wenn der Nickelpulveranteil
höher als 50 Gewichtsteile ist, besteht die Gefahr, daß der mittlere runde Teil des leitfähigen elastischen
Verbindungsteils 2, und der Umfangsteil elektrisch leitend sind und Streuverlust auftritt. Daher ist ein
Anteil von 5-50 Gewichtsteilen, stärker bevorzugt von 10-20 Gewichtsteilen, Nickelpulver je 100
Gewichtsteile flüssigen Siliconkautschuks wünschenswert.
-
Tabelle 1 zeigt eine Beziehung zwischen dem Teilchendurchmesser des magnetisch leitenden
Pulvers und dem Widerstandswert des leitfähigen elastischen Verbindungsteils.
-
Widerstandswerte des leitfähigen elastischen Verbindungsteils 2&sub1; der hergestellten
Haltevorrichtung 2 sind vom Teilchendurchmesser des Nickelpulvers abhängig, und je größer der
Teilchendurchmesser des Nickelpulvers, desto niedriger und stabiler ist der erhaltene Widerstandswert.
Wenn zum Beispiel eine Haltevorrichtung 2 gewünscht wird, die nur einen niedrigen und stabilen
Widerstandswert aufweist, dann kann Nickelpulver mit einem Teilchendurchmesser von 125 um oder mehr
eingesetzt werden. Je größer jedoch der Teilchendurchmesser des Nickelpulvers ist, desto größer ist die
Neigung zur Verschlechterung der Dispergierbarkeit, und daher wird eine um so bessere Leiterstruktur
ausgebildet, je kleiner der Teilchendurchmesser ist. Wenn man daher zum Beispiel eine bessere
Leiterstruktur ausbilden und einen stabilen und niedrigen Widerstand erhalten möchte, ist es
wünschenswert, mit Gold oder Silber beschichtetes Nickelpulver mit einem Teilchendurchmesser von 30
um bis 40 um einzusetzen.
-
Tabelle 2 zeigt die Orientierungszeit in Abhängigkeit von der Viskosität des flüssigen Polymers
und vom Teilchendurchmesser des Nickelpulvers. Die Viskosität des flüssigen Polymers beeinflußt die
Orientierungszeit des Nickelpulvers. Grundsätzlich ist die Orientierungszeit um so kürzer, je niedriger die
Viskosität ist, und dies ist vorteilhaft für den Formgebungszyklus. Da jedoch eine Tendenz besteht, daß die
physikalischen Eigenschaften nach der Aushärtung um so schlechter werden, je niedriger die Viskosität des
Polymers ist, beträgt eine wünschenswerte Viskosität des Polymers 10 P bis 2500 P, und stärker bevorzugt
100 P bis 1000 P (1 P = 0,1 Pa·s).
-
Nachstehend wird ein Beispiel eines Montageverfahrens für die Haltevorrichtung 2 gemäß der
vorliegenden Erfindung beschrieben.
-
Wenn ein leitfähiges elastisches Verbindungselement verwendet wird, muß das elastische
Verbindungsteil bei dem Montageverfahren in gewissem Grade zusammengedrückt werden, um einen
stabilen Zustand zu erhalten. Der Kompressionsgrad wird zwar im allgemeinen in Abhängigkeit von der
Dicke des elastischen Verbindungsteils festgelegt, aber 8-20% ist ein geeigneter Bereich.
-
Bei einem in Fig. 6 dargestellten Montageverfahren besteht das elastische Verbindungsteil 2 aus
einem Material, beispielsweise aus Harz, mit einer kompressiblen Härte; eine Befestigungsschelle 4 mit
einer Bohrung 8 in einer gewünschten Position wird getrennt vorgesehen; und die mit dem eingebauten
elektronischen Teil 1 in Eingriff gebrachte Haltevorrichtung 2 wird an der Schelle 4 befestigt. Die
Befestigungsteile 4&sub1; der Befestigungsschelle 4 werden zum Fixieren in Befestigungsbohrungen 3&sub2; im
Substrat 3 eingesetzt. Gleichzeitig wird das elastische Verbindungsteil 2&sub1; durch die Befestigungsschelle 4
und das Substrat 3 zusammengedruckt und weist einen stabilen Widerstand auf.
-
Fig. 7 zeigt ein weiteres Montageverfahren, nach dem ein Mikrofonhalter montiert wird, der ein
aus dem elastischen Verbindungsteil 2&sub1; und der Haltevorrichtung 2 bestehendes integriertes Element ist, auf
dem das eingebaute elektronische Teil 1 in einem Gehäuse 5 montiert ist, das an einer gewünschten Stelle
mit einer Bohrung 9 versehen wird. Wenn das Gehäuse 5 auf einem Hauptkörper montiert wird, wird das
elastische Verbindungselement 2, zwischen dem Gehäuse 5 und dem Substrat 3 zusammengedrückt und in
einen stabilen Verbindungszustand gebracht. Da nur ein Teilmontageverfahren ohne Lötvorgang für den
Anschluß von Zuleitungsdrähten usw. ausgeführt wird, wird infolgedessen eine einfache Montage möglich.
-
Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung ist ein aus dem elastischen Verbindungsteil und dem
Halteteil bestehendes integriertes Element, das zur Befestigung von Elektronikteilen eines in tragbaren
Telefongeräten verwendeten Mikrofons usw. am Substrat dient. Da außerdem der Lötvorgang für den
Anschluß von Zuleitungsdrähten usw. entfallen kann, lassen sich die Teilezahl und die Herstellungskosten
senken.
-
Ferner ist nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren eine leichte Herstellung der
Haltevorrichtung möglich, die ein integriertes Element von komplexer Form ist, das aus dem Halteteil und
dem elastischen Verbindungsteil besteht.
TABELLE 1
TABELLE 2