Leitgummi

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Leitgummi ist ein in der Elektronik eingesetztes elektrisches Kontaktelement und besteht aus dünnen, elektrisch leitfähigen Schichten die mit Kohlenstoffpartikeln (Graphit, Ruß) gefüllt sind, in Abwechslung mit elektrisch isolierenden Kunststoffen. Die Entwicklung dieses elektrischen Kontaktelementes wurde 1974 von Timothy R. Ponn patentiert.[1] Die Vermarktung erfolgte in den Folgejahren unter dem Markennamen ZEBRA.

Die elektrische Leitfähigkeit von Leitgummi ist beträchtlich geringer als bei metallischen Kontakten bzw. Verbindungen, was aber aufgrund der geringen Ströme in dem Anwendungsbereichen zum Beispiel zur Kontaktierung der Glasplatten von Flüssigkristallanzeigen, keine Rolle spielt. Typische Anwendung ist das Herstellen der elektrischen Kontakte zwischen der Glasplatte von kleineren Flüssigkristallbildschirms (LCD), wie sie bei Taschenrechnern oder digitalen Armbanduhren mit LCD vorkommen, und der unter dem Display liegenden elektrischen Leiterplatte.

Leitgummi wird entweder anstelle federnder elektrischer Mehrfach-Kontakte oder als einer der Partner eines Schaltkontaktes eingesetzt.

Mehrfach-Verbindungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Leitgummi als Mehrfach-Verbindung („Zebra“)
A = gummierte Seitenflanken für mittelgroße Displays
B = Seitenflanken aus weichem Moosgummi für große Displays
Leitgummiverbindung an einem LCD

Ein Beispiel für elastische Dauerverbindungen sind die Verbindungsstege (englisch rubber plugs oder display rubbers) zwischen Flüssigkristallbildschirmen (LCD) mit der dazugehörigen Leiterplatte. Sie werden in Anlehnung an den ursprünglich geschützten Markennamen ZEBRA auch als "Zebras" bezeichnet, da sie aus einer Vielzahl paralleler Leitgummistücke (schwarz), unterbrochen von nichtleitendem Gummi (hell), bestehen. Das Verbindungsstück enthält oft sehr viel mehr Leitgummielemente, als Anschlussflächen vorhanden sind, sodass die Lücken zwischen den Anschlussflächen auch dann nicht kurzgeschlossen werden, wenn die Position des Zebras bei der Montage abweicht. Die exakte Positionierung des Leitgummis in der Produktion ist daher nicht kritisch und erlaubt kostengünstige Produktionsabläufe.

Der Einsatz einer solchen Leitgummiverbindung ist insbesondere bei Flüssigkristall-Displays nötig, da deren Kontaktflächen sehr dünn sind und die elektrischen Leiterstrukturen auf der Glasplatte nicht gelötet oder metallisch kontaktiert werden können. Es können mit dieser Verbindungsmethode auch zwei Leiterplatten verbunden werden. Der Vorteil dieser Leitgummiverbindungen liegt auch in der Elastizität, somit kann man z. B. bei kleinen Gehäusen wie in Mobiltelefonen, Quarzuhren, digitalen Panelmetern oder Fahrradtachometern auch bei Erschütterungen eine sichere Kontaktierung der vielen Verbindungen der Displays mit der Leiterplatte gewährleisten. Die Leitgummis sind dabei einem gewissen Druck ausgesetzt, welcher durch das Gehäuse und die mechanische Fixierung entsteht, und verbinden so Leiterplatte und LC-Display elektrisch und relativ schocksicher.

Probleme können jedoch bei hoher Feuchtigkeit auftreten. Durch den Kapillareffekt gelangt Wasser zwischen Leitgummi und Anzeige oder Leiterplatte und kann Kurzschlüsse verursachen. Die Leitgummiverbindungen müssen immer trocken sein und im Rahmen der Produktion staubfrei kontaktiert werden.

Die Langzeitbeständigkeit von Leitgummiverbindungen ist auch eingeschränkt, da sich im Laufe der Zeit der Kunststoff plastisch verformt und aushärtet. Dadurch ist die sichere Kontaktgabe nicht mehr gewährleistet, sobald sich die Kontaktflächen wieder geringfügig entfernen, z.B. auf Grund von Temperaturschwankungen, mechanischer Deformation oder Lageveränderung. In diesem Fall kommt es am Displays mit Punktmatrix zu Ausfall einzelner Spalten oder Zeilen bzw. bei LCDs mit Symbolen zum Ausfall einzelner Symbole oder Bildsegmente.

Tasten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Leit­gummi­scheiben einer Silikon­schalt­matte für die graphit­überzogenen Schalt­kontakte auf der Leiterkarte

In Tasten kann Leitgummi als einer der Kontaktpartner eingesetzt werden, wenn häufige Betätigung und geringe Ströme vorliegen. Die Schaltkontakte bestehen dabei aus einer kammartigen ineinandergreifenden Struktur aus zwei Leiterflächen (Graphit oder vergoldet, zum Beispiel auf einer Leiterplatte). Das Leitgummistück verbindet beim Drücken der Taste diese beiden Flächen miteinander.

Leitgummi-Tasten finden sich in kostengünstig herstellbaren Tastaturen wie Computertastaturen, Mobiltelefonen, Fernbedienungen oder auch in einzelnen Tastern zur Leiterplattenmontage.

Das Leitgummi-Stück ist meist in ein elastisches Stück nichtleitenden Gummis eingebettet, welches dicht zur Kontaktstruktur bzw. der Leiterplatte oder dem Tastengehäuse abschließt. Leitgummitasten sind daher oft waschbar. Sie sind sehr sicher und zuverlässig und weisen nur ein geringes Prellen auf.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Elastomeric connectors – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Patent US4008300: Multi-conductor element and method of making same. Angemeldet am 15. Oktober 1974, veröffentlicht am 15. Februar 1977, Anmelder: A & P Products Inc., Erfinder: Timothy R. Ponn.