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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine tragbare Funkkommunikationsvorrichtung.
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Tragbare
Funkkommunikationsvorrichtungen, insbesondere, Mobiltelefone, werden
heutzutage in zunehmendem Maße
alltäglich.
Dementsprechend muss der Entwurf bzw. das Design eines Mobiltelefons
Faktoren, wie bspw. die unterschiedlichen Umgebungen, in denen das
Mobiltelefon wahrscheinlich verwendet wird, berücksichtigen. Insbesondere ist
es in Anbetracht dessen, dass Mobiltelefone typischerweise unterwegs
und im Freien verwendet werden, wichtig, dass sie gegen ein Eindringen
von Wasser geschützt
sind. Vorzugsweise sollten Mobiltelefone regenfest oder zumindest
duschdicht sein.
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Mobiltelefone
werden ebenso in zunehmendem Maße
während
sportlicher Aktivitäten
mitgenommen und verwendet, so dass der Benutzer immer erreichbar
ist. Bspw. ist es für
einen Benutzer nicht ungewöhnlich,
ein Mobiltelefon mitzunehmen, während
er/sie joggt. Dies stellt einen neuen Satz von Anforderungen an
den Entwurf eines Mobiltelefons. Während das Mobiltelefon natürlich klein
und leicht sein muss, muss es ebenso stabil, robust und in der Lage
sein, Regen und Schweiß standzuhalten.
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Bei
derzeit verfügbaren
Mobiltelefonen wird das Risiko eines Eindringens von Wasser herkömmlicherweise
bewältigt, indem
fluiddichte Dichtungen, Dichtungsringe und Stopfen bei Bereichen
bereitgestellt werden, bei denen das Telefon anfällig für ein Eindringen von Wasser
ist, bspw. bei externen Anschlüssen,
wie bspw. einem Systemanschluss. Derzeitige Mobiltelefonentwürfe stellen
jedoch keinen vollständig
zufriedenstellenden Schutz gegen ein Eindringen von Wasser bereit.
Des Weiteren sind derzeitige Telefone nicht in der Lage, den Anforderungen
gerecht zu werden, die an sie durch eine Verwendung beim Sport gestellt
werden.
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In
der
EP 0 880 299 ist
ein Miniaturmikrofonbauelement offenbart, das einen Hauptkörper eines Miniaturkondensatormikrofons,
eine anisotropische leitfähige
Gummiverbindungseinrichtung mit eingebetteten dünnen metallischen Drähten sowie
ein Gummigussteil, das als eine "Schale" bezeichnet wird,
zum Schutz gegen Vibrationen umfasst. Das Gummigussteil zum Schutz
gegen Vibrationen deckt den Umfang des Hauptkörpers des Miniaturmikrofons
ab und hält
die Gummiverbindungseinrichtung in Kontakt mit dem Anschlussbereich
des Hauptkörpers des
Miniaturmikrofons. In dem Blatt bzw. der Bahn der Gummiverbindungseinrichtung,
die eine plattenartige Form bei der Anschlussbereichsseite aufweist, sind
dünne metallische
Drähte
eingebettet und so angeordnet, dass sie entsprechend den zwei Anschlüssen positioniert
sind, die als konzentrische Kreise des Hauptkörpers des Miniaturkondensatormikrofons
angeordnet sind.
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In
der
US 5788516 ist eine
elastisch verformbare elastomere Verbindungseinrichtung offenbart, die
elektrisch leitende Elemente aufweist, die sich parallel zwischen
gegenüberliegenden
Enden der Verbindungseinrichtung erstrecken. Ein erster Leitungsweg
wird durch einen ersten Satz von elektrisch leitenden Elementen
gebildet und ist im Wesentlichen durch einen zweiten leitenden Weg,
der durch einen zweiten Satz von elektrisch leitenden Elementen
gebildet wird, die mit Masse verbunden sind, umgeben, wodurch eine
Abschirmung des ersten Wegs bereitgestellt ist.
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Dementsprechend
stellt die vorliegende Erfindung eine tragbare Funktelefonvorrichtung
bereit, die einen Körper
umfasst, der auf einer zugehörigen freigelegten
Oberfläche
oder mehreren zugehörigen freigelegten
Oberflächen
bereitgestellt eine elektrische Kontakteinrichtung oder mehrere
elektrische Kontakteinrichtungen für eine jeweilige elektrische Eingangs-/Ausgangseinrichtung
oder mehrere jeweilige elektrische Eingangs-/Ausgangseinrichtungen aufweist,
wobei die eine elektrische Kontakteinrichtung oder die mehreren
elektrischen Kontakteinrichtungen mit einer Schicht oder mehreren
Schichten eines elastoresistiven Materials abgedeckt ist/sind, wobei
das elastoresistive Material in dem entspannten Zustand ein elektrischer
Isolator ist und in dem gespannten Zustand ein elektrischer Leiter
ist, wobei die Anordnung so ist, dass eine elektrische Verbindung
zwischen beliebigen der einen elektrischen Kontakteinrichtung oder
der mehreren elektrischen Kontakteinrichtungen in Bezug auf eine
elektrische Eingangs-/Ausgangseinrichtung oder mehrere elektrische
Eingangs-/Ausgangseinrichtungen bewirkt wird, wobei jeweilige Kontakteinrichtungen
und Eingangs-/Ausgangseinrichtungen gegenseitig in Eingriff sind,
um das elastoresistive Material unter Druck zu belasten.
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Mittels
der Erfindung sind die freigelegten elektrischen Kontaktpunkte des
Mobiltelefons bei zugehörigen
externen Oberflächen
gegen das Eindringen von Wasser bei einem Druckkontaktsystem abgedichtet.
Genauer gesagt stellt das elastoresistive Material bzw. Elasto-Widerstandsmaterial (ER-Material)
mit seiner Polymerzusammensetzung eine Dichtung bei den externen
elektrischen Kontaktpunkten des Telefons bereit. Dies stellt eine
deutliche Verbesserung gegenüber
den Funktelefonen gemäß dem Stand
der Technik dar, bei denen die elektrischen Kontakte üblicherweise
aus Kupfer hergestellt sind und für ein Eindringen von Wasser
und für
Korrosion anfällig
sind. Des Weiteren bietet das ER-Material eine größere Haltbarkeit
und gewährleistet
im Allgemeinen ein insgesamt robusteres Telefon.
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Das
grundsätzliche
Betriebsprinzip des ER-Materials ist, dass sich ein zugehöriger Widerstand
verringert, wenn eine mechanische Kraft angelegt wird, wobei es
sich von einem Isolator zu einem Leiter ändert, wenn es mechanisch belastet
wird. Die angelegte Belastung kann ein Zusammendrücken, ein
Zug, eine Verdrehung oder eine Scherkraft sein. Die chemische Zusammensetzung
und der Aufbau eines ER-Materials umfasst grundsätzlich ein elastisch verformbares
Polymer, das einen elektrisch leitfähigen Füllstoff, der in der nicht-leitfähigen Elastomer-Struktur
verteilt ist und in dieser eingekapselt ist, sowie ein Modifiziermittel
umfasst, das die Elastizität des
Materials fördert.
Dementsprechend zeigt das ER-Material eine Änderung in einer zugehörigen Bulk-Leitfähigkeit
bzw. Haupt-Leitfähigkeit
von der des Elastomers zu der der gefangenen leitfähigen Füllstoffpartikel.
Weitere Einzelheiten eines geeigneten ER-Materials sind in der Patentdruckschrift
WO 98/33193 angegeben. Die Eigenschaften des elastoresistiven Materials,
die in dieser PCT-Veröffentlichung
beschrieben sind, sind nachstehend angegeben: in einem nicht-gespannten
Zustand ist das elastoresistive Material ein Isolator mit einem
Widerstand zwischen 1012 bis 1014 Ohm
pro Zentimeter. Bei einer Belastung nimmt der Widerstand auf 1 bis
100 Mikroohm pro Zentimeter ab. Es ist herausgefunden worden, dass
der Widerstand umgekehrt proportional zu der angelegten Last ist.
Des Weiteren kann durch Variieren der chemischen Zusammensetzung
des Materials die Kraft, die zur Änderung des Zustands erforderlich
ist, von einer schweren Punktlast bei dem oberen Ende bis herunter
zu einer Tonempfindlichkeit bei dem unteren Ende, bspw. einer Sprachaktivierung,
eingestellt werden.
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Das
elastoresistive Material kann eine Polymerzusammensetzung sein,
die elektrisch leitfähige Partikel
umfasst, die in einem elektrisch isolierenden Elastomer eingekapselt
sind, wobei das Verhältnis der
leitfähigen
Partikel zu dem nicht-leitfähigen
Elastomer derart ist, dass sich der spezifische elektrische Widerstand
des Materials in Reaktion auf das Anlegen einer Kraft an das Material
linear ändert.
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Der
leitfähige
Füllstoff
kann ein Metallpulver sein, wie bspw. Ni INCO 287. Das Elastomer
kann ein Silikonelastomer sein, das auf Polydimethylsiloxan beruht
und eine niedrige Oberflächenenergie
aufweist, wobei es in den triboelektrischen Reihen hoch ist. Das
Modifiziermittel kann Kieselpulver (fumed silica) sein.
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Herkömmlicherweise
liegt das Verhältnis
von leitfähigem
Füllstoff
zu Elastomer in dem Bereich von 1:1 bis 3:1.
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Vorteilhafterweise
sorgt die Verwendung des ER-Materials für eine örtlich begrenzte Leitung zwischen
jeweiligen elektrischen Verbindungen.
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Die
vorliegende Erfindung ist nachstehend beispielhaft unter Bezugnahme
auf die beigefügte Zeichnung
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
schematische Seitenschnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung,
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2a und 2b schematische
perspektivische Darstellungen eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung,
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3 eine
schematische perspektivische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung,
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4a eine
schematische perspektivische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung und
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4b eine
Teilschnittseitendarstellung desselben Ausführungsbeispiels und
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5 eine
schematische perspektivische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung.
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In 1 sind
eine Steckerbuchse 10 und ein Buchsenstecker 12,
der im Begriff ist, in die Steckerbuchse eingeführt zu werden (wie es durch
den nach unten gerichteten Pfeil bei dem Buchsenstecker angezeigt
ist) gezeigt. Buchsen werden im Allgemeinen verwendet, um elektrische
Verbindungen zwischen zwei elektrischen Vorrichtungen herbeizuführen. Die Steckerbuchse
gemäß diesem
Ausführungsbeispiel bildet
einen Teil eines Systemanschlusses für ein Mobiltelefon. Die Steckerbuchse
umfasst ein Paar von festen Kontakten 14, 16,
von denen sich einer zentral von der Basis der Buchse 14 erstreckt
und der andere den äußeren Kontakt 16 in
der Steckerbuchse bildet. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
beschichtet eine Schicht eines ER-Materials 18 die innere Wandoberfläche, die
die Steckerbuchse definiert. Um dieses Beschichten zu erreichen,
ist das ER-Material in der Form eines kontinuierlichen Zylinders
bereitgestellt, der bei einem Ende (dem oberen Ende) offen ist und
ein kleines Loch in der Mitte des anderen Endes (des unteren Endes)
aufweist. Der ER-Material-Zylinder wird in die Steckerbuchse 10 eingeführt, wobei
das Ende mit dem Loch in der Mitte zuerst eingebracht wird, so dass
das Loch über
den zentralen Kontaktpunkt 14 der Steckerbuchse passt,
der somit eine Schnittstellenpassung damit bildet. Bei einer Variation
dieses Ausführungsbeispiels
ist das ER-Material ohne ein Loch bei einem zugehörigen unteren Ende
bereitgestellt und weist stattdessen eine Hülle bzw. Ummantelung zur Abdeckung
des zentralen elektrischen Kontakts auf. Der äußere Kontakt 16 in der
Steckerbuchse kann einen stabilen Entwurf aufweisen und nicht gefedert
sein, wie es normalerweise der Fall wäre. Die Steckerbuchse ohne
den in ihr eingeführten
Stecker weist das ER-Material in einem entspannten Zustand auf,
wobei es folglich als ein elektrischer Isolator wirkt.
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Bei
dem Einbringen des Buchsensteckers 12 in die Steckerbuchse 10 wird
die ER-Beschichtung 18 zusammengedrückt bzw. komprimiert, d.h.
die Abmessungen der Buchse, der ER-Beschichtung und der Durchmesser
des Buchsensteckers sind derart, dass das ER-Material nach außen gedrückt wird.
In Reaktion auf das Zusammendrücken ändert das ER-Material
seinen Zustand von einem Isolator zu einem elektrischen Leiter und
ermöglicht
somit den Fluss eines elektrischen Stroms zwischen dem Stecker 12 und
dem festen Kontaktpunkten 14, 16, wodurch der
Schaltkreis vervollständigt
wird. Die ER-Material-Beschichtung 18 kann mit einer sich nach
außen
erstreckenden Schulter bzw. einem sich nach außen erstreckenden Ansatz versehen
sein, der mit einer Nut in Eingriff ist, die bei dem oberen Bereich
der Steckerbuchse bereitgestellt ist, wodurch ein Dichtungsmerkmal
dazwischen bereitgestellt wird. Dementsprechend ist ein derartiger
Systemanschluss gegen ein Eindringen von Wasser geschützt.
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Gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, das in den 2a und 2b veranschaulicht
ist, ist ein Mobiltelefon mit einem Schiebeabdeckelement 20 gezeigt,
das eingerichtet ist, zwischen einer geschlossenen Position, bei
der zumindest einige der Tastenfeldelemente abgedeckt sind, und
einer offenen Position, bei der die Tastenfeldelemente freigelegt
sind, zu gleiten. Bei der offenen Position, bei der die Schiebeabdeckung in
Bezug auf den Telefonkörper
gesenkt ist, müssen elektrische
Verbindungen zwischen den elektrischen Elementen in dem Schiebeelement,
bspw. das Mikrofon, erhalten werden, wobei sie zu dem Hauptkörper des
Telefons, der die verarbeitenden Schaltungsplatinen beherbergt,
geführt
werden müssen.
Um eine elektrische Verbindung zwischen dem Schiebeabdeckelement
und dem Hauptkörper
des Telefons herbeizuführen,
ist ein Flicken bzw. Füllstück eines
elastoresistiven Materials bei dem Hauptkörper des Telefons bei einem
zugehörigen
unteren Ende 22 positioniert (obere Ansicht von 2a,
wobei das Schiebeabdeckelement als "übermäßig verschoben" über eine zugehörige normale
offene Betriebsposition hinaus gezeigt ist, um das elastoresistive
Füllstück 22 zu veranschaulichen),
wobei dieses eine elektrische Verbindung mit einem Streifen des
elastoresistiven Materials 24 aufweist, der bei der Unterseite
der Schiebeabdeckung 20 bereitgestellt ist (Unterseiten-Ansicht
von 2b). Das elastoresistive Füllstück 22 ist bei der
Innenseite mit den internen elektronischen Schaltkreisen des Mobiltelefons
verbunden, während
der elastoresistive Streifen 24 mit dem Mikrofon 26 bei
dem unteren Ende des Schiebeabdeckelements 20 verbunden
ist. Die Toleranzpassungen zwischen dem Mobiltelefonkörper und
der Schiebeabdeckung 20 sind so ausgelegt, dass, wenn die Schiebeabdeckung 20 auf
dem Hauptkörper
des Telefons verschoben wird, eine kleine Störungsgröße zwischen dem elastoresistiven
Streifen 24 und dem elastoresistiven Füllstück 22 vorhanden ist.
Dementsprechend ist ein Zusammendrücken zwischen dem elastoresistiven
Streifen 24 und dem Füllstück 22 gegeben,
womit eine elektrische Verbindung auf Grund des elastoresistiven
Materials aufrechterhalten wird. Des Weiteren ist die elektrische
Verbindung frei von einem Eindringen von Wasser.
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Gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, wie es in 3 veranschaulicht
ist, ist eine Batterie 30 eines Mobiltelefons unter Verwendung
eines ER-Materials
für elektrische Kontakte 32 modifiziert.
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
wird das ER-Material als der Batteriekontakt verwendet, wobei folglich
die Schnittstelle vollständig
wasserdicht ausgeführt
werden kann. Das ER-Material
kann ebenso verwendet werden, die Batteriekontaktpunkte der Mobiltelefonvorrichtung
abzudecken. Wenn der Batteriesatz von dem Telefon getrennt wird,
sind die Kontakte nicht zusammengedrückt, d.h. entspannt und folglich
isolierend. Sobald die Batterie in dem Telefon angebracht wird, werden
die Kontakte zusammengedrückt
und werden leitend. Diese Anordnung ist von Vorteil, um einen Kurzschluss
der Batteriekontakte von losen Batteriesätzen zu verhindern, da das
Elasto-Widerstandspolymer
lediglich unter einer mechanischen Belastung leitend wird.
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Die
Batteriekontakte können
als loses Teil in den Batterieabdeckungen montiert sein, wobei man sich
auf ein Zusammendrücken
verlässt,
um die Öffnungen
abzudichten und einen elektrischen Kontakt herzustellen. Alternativ
hierzu kann ein Insert-Moulding-Verfahren bzw. Einlage-Formverfahren oder
ein Two-Shot-Injection-Moulding-Verfahren
bzw. Doppel-Spritzguss-Verfahren verwendet werden, wobei die Kontakte
ein integraler Teil der Batterieabdeckungsformteile wären.
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Gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, wie es in 4a und 4b veranschaulicht
ist, ist ein SIM-Karten-Anschluss mit einem elastoresistiven Material
versehen, das die Kontaktflächen
schützt.
Die Teilschnittdarstellung gemäß 4b zeigt
die Anordnung der Bauteile gemäß diesem
Ausführungsbeispiel,
wobei eine SIM-Karte 40 die SIM-Verbindungen 42 trägt, wobei
die Karte 40 bei einer Registrierung mit Kontaktpunkten 44,
die auf einer gedruckten Schaltungsplatine bzw. PCB 46 bereitgestellt
sind, belastet wird. Auf die PCB 46 wird über eine Öffnung in
dem hinteren Abdeckungsgehäuse 47 des
Mobiltelefons zugegriffen, wobei eine Schicht eines elastoresistiven
Materials 48 die Kontaktpunkte 44 abdeckt. Das
elastoresistive Material kann in die hintere Abdeckung des Mobiltelefons
eingeformt (insert moulded) sein. Die Anordnung ist derart, dass
das elastoresistiven Materials 48 zwischen den SIM-Verbindungen 42 und
den PCB-Kontaktpunkten 44 bei
einer Verwendung zusammengedrückt
wird, wenn ein Verriegelungselement 49 auf die Rückseite
der SIM-Karte gedrückt wird
und in Bezug auf das hintere Abdeckungsgehäuse 47 eingerastet
wird, wodurch eine wasserdichte leitfähige Dichtung gebildet wird.
Dies entschärft
eine Schwierigkeit bei bekannten SIM-Anschlüssen, die dazu neigen, eine
Leckage in den Innenraum des Telefons zu ermöglichen.
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Ein
fünftes
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung stellt einen Weg bereit, PCB-Platinenverbindungen
in der Z-Achse zu
machen, und ersetzt bspw. "Zebrastreifen"-Anschlüsse, Federanschlüsse und
Stecker-/Buchsen-Anschlüsse. Insbesondere
Zebrastreifen-Anschlüsse
sind bekannt Schwierigkeiten zu bereiten, wobei sie oftmals verzerrend
sind und ein Fading in LCD-Anzeigen verursachen.
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Unter
Bezugnahme auf 5 sind zwei PCB 52, 54 gezeigt,
die im Wesentlichen parallel sind und einander gegenüberliegen.
Jede PCB trägt
eine Reihe entsprechender elektrischer Verbindungen 56,
die elektrisch als Brücke
zu schalten sind. Zwischen den zwei PCB ist ein Stück eines
elastoresistiven Materials 58 angeordnet, das von den Oberflächen beider zugehöriger Seiten
eine Reihe von sich nach außen erstreckenden
ER-Kontakterhebungen 60 aufweist. Die ER-Kontakterhebungen
sind auf eine derartige Art und Weise auf der ER-Schicht angeordnet,
dass jede ER-Erhebung zu den entsprechenden gegenüberliegenden
Paaren von elektrischen Kontakten auf den zwei PCB ausgerichtet
ist, um elektrisch miteinander verbunden zu werden. Sobald die ER-Kontakterhebungen
und die PCB-Kontakte ausgerichtet sind, werden die zwei PCB zusammengebracht,
wodurch die ER-Kontakterhebungen
zwischen entsprechenden gegenüberliegenden
Paaren der elektrischen Kontakte zusammengedrückt werden. Das Zusammendrücken der
ER-Kontakterhebungen
erzeugt einen örtlich
begrenzten leitfähigen
Weg oder örtlich begrenzte
leitfähige
Wege zwischen gegenüberliegenden
Paaren von Kontaktfeldern auf dem PCB. Dies sorgt für eine zuverlässige und
kosteneffektive Platine-zu-Platine-Verbindung mit einem niedrigen Profil
bzw. einem niedrigen Querschnitt von weniger als 0,5 mm. Die Herstellung
ist ebenso einfacher und kann bspw. ein Injection-Moulding-Verfahren
oder Spritzgussverfahren verwenden. Bei dem Zusammenbau des Mobiltelefons
können
die Bauelemente lose aufgesetzt werden und bei einem endgültigen Zusammenbau
zusammengedrückt
werden. Eine positive Positionierung würde mittel Passstiften und
Löchern
oder anderen eingeformten Merkmalen erreicht werden.