DE3327130C1

DE3327130C1 - Schaltkontaktanordnung,insbesondere fuer Tastenfelder

Info

Publication number: DE3327130C1
Application number: DE3327130A
Authority: DE
Inventors: Horst 8019 Glonn Hoffmann
Original assignee: Wilhelm Ruf KG
Current assignee: Wilhelm Ruf KG
Priority date: 1983-07-27
Filing date: 1983-07-27
Publication date: 1985-03-07
Also published as: FR2550003A1; IT8422098A0; IT1176507B; FR2550003B1; US4575589A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltkontaktanordnung, insbesondere für Tastenfelder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Schaltkontaktanordnungen sind bereits bekannt (DE-GM 76 24 175), wobei dort die sich kreuzenden Leiterbahnen und Schaltkontaktflächen auf ein und derselben Grundplatte untergebracht sind und lediglich im Bereich der Kreuzungspunkte der Leiterbahnen ein Wechsel der Ebenen aufgrund erforderlicher Zwischenisolationsschichten vorgenommen ist. Die Leiterbahnkreuzungen und die Schaltkontaktflächen liegen jedoch räumlich weit voneinander entfernt, so daß insgesamt der Platzbedarf auf der Grundplatte erheblich ist. Werden die Leiterbahnkreuzungen durch aufgedruckte Brücken gebildet, was gerne mit Kohle und/oder Silber enthaltendem Leitlack geschieht, so tritt noch das Problem der Hochohmigkeit der Brücken auf. Will man diese Brücken niederohmig machen, so müssen sie großflächig sein, wodurch der Platzbedarf weiter vergrößert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Schaltkontaktanordnung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie bei geringem Platzbedarf auch niederchmige Leiterbahnkreuzungen zuläßt und so insbesondere für Tastenfelder geeignet ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Mittel Merkmale gelöst.
Dadurch ist vorteilhafterweise erreicht, daß die Lei-

terbahnkreuzungen bzw. die diese bildende Brücke in den Schaltkontakt integriert ist. Ein Teil der Brücke bildet gleichzeitig die zweite Schaltkontaktfläche. Als besonderer Vorteil ist auch anzusehen, daß dieser Teil der Brücke zusammen mit der Zwischenisolationsschicht gleichzeitig eine Abstandhalterfunktion für flexible Kontaktfläche bildet.

Der durch die Integration von Brücke und Schaltkontakt erzielte Platzgewinn, erlaubt eine großflächige Dimensionierung der Brücke (vgl. Anspruch 2), wodurch sie sehr niederohrnig ausgestaltet werden kann.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Draufsicht auf die Leiterbahnen (erste Schicht) einer Schaltkontaktanordnung der beschriebenen Art;

F i g. 2 eine schematische Draufsicht auf die Zwischenisolationsschicht (zweite Schicht) der beschriebenen Schaltkontaktanordnung;

F i g. 3 eine schematische Draufsicht auf die elektrisch leitfähige Schicht (dritte Schicht) der beschriebenen Schaltkontaktanordnung;

F i g. 4 eine schematische Schnittansicht einer Schaltkontaktanordnung längs der Linie I-I der F i g. 1 bis 3 mit zwei angedeuteten Varianten einer Schaltfolie mit Schaltfläche oder Schaltmatte mit leitender Kontaktfläche; und

F i g. 5 eine schematische Draufsicht auf ein Matrix-Tastenfeld mit Schaltkontaktanordnungen gemäß den F i g. 1 bis 4.

Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren bezeichnen gleiche Teile.

Die Schaltkontaktanordnung enthält einen Träger 1 (F i g. 4) aus elektrisch isolierendem Material, wie z. B. Hartpapier, Kunststoff etc. Auf diesem Träger ist zunächst eine erste Schicht aus elektrisch leitfähigem Material aufgetragen, deren Konfiguration in F i g. 1 dargestellt ist. Eine erste Leiterbahn ist hier mit ihren Abschnitten 10 und 12 dargestellt, wobei diese Abschnitte zwischen sich eine als erste Schaltkontaktfläche 11 dienende Verbreiterung aufweisen, die hier im wesentlichen kreisflächig ist. Die Schaltkontaktfläche 11 ist hier einstückig mit den Leiterbahnabschnitten 10 und 12 ausgebildet und steht somit mit diesen in elektrischer Verbindung. Die Leiterbahnabschnitte 10 und 12 liegen auf einer Achse 19, welche auch durch den Kreismittelpunkt der Schaltkontaktfläche 11 verläuft.

Eine zweite Leiterbahn, die ebenfalls in der gleichen Ebene wie die Leiterbahn 10,12 auf der Grundplatte 1 aufgebracht ist, besitzt zwei Leiterbahnabschnitte 13 und 13', weiche längs einer Achse 18 verlaufen, die senkrecht zu der Achse 19 steht, so daß die Leiterbahnen 13, 13' und 10,12 im Bereich des Schnittpunktes der Achsen 18 und 19 zu einer Leiterbahnkreuzung verlegt sind. Die Leiterbahnabschnitte 13 und 13' weisen spiegelsymmetrisch zur Achse 19 Verbreiterungen 14 bzw. 14' auf, welche hier im wesentlichen rechteckige Gestalt mit einer mittigen Ausnehmung 15 haben. Die zur Achse 19 hinweisenden Kanten der Verbreiterungen 14 bzw. 14' verlaufen parallel zu den gegenüberliegenden Kanten der Leiterbahnabschnitte 10 bzw. 12 und der ersten Schaltkontaktfläche 11. Der Abstand zwischen den Verbreiterungen und den gegenüberliegenden Abschnitten der Leiterbahn 10 bzw. 12 ist mit 17 bzw. 17' bezeichnet, während der Abstand zwischen der Ausnehmung 15 und der Außenkontur der ersten Schaltkontaktfläche 11 mit 16 bzw. 16' bezeichnet ist. Diese Abstände 16, 16'; 17, 17' haben hier im wesentlichen konstante Größe und bilden eine Auftrennung der Leiterbahn 13,13'.

Die Verbreiterungen 14,14' sind — bezogen auf die Breite der Leiterbahnabschnitte 13 und 13' recht großflächig ausgebildet, wobei in einer praktischen Ausführungsform bei einer Breite der Leiterbahnabschnitte 13 bzw. 13' von ca. 1 mm die Breite der Verbreiterungen senkrecht zur Achse 18 ca. 13 mm beträgt, während die Länge der einzelnen Verbreiterungen 14 bzw. 14' senkrecht zur Achse 19 ca. 3 bis 4 mm beträgt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser der Schaltkontaktfläche 11 ca. 5 mm. Andere Abmessungen sind selbstverständlich möglich.

Zur Bildung einer Leiterbahnbrücke, mit welcher die Leiterbahnen 13 und 13' bzw. deren Verbreiterungen 14 und 14' über die erste Leiterbahn mit ihren Abschnitten 10 und 12 hinweg elektrisch verbunden werden, wird als zweite Schicht eine Zwischenisolierung mit der Kontur der Fig.2 aufgebracht, vorzugsweise aus Isolierlack aufgedruckt oder als Photoresistschicht ausgebildet. Diese zweite Schicht besteht zunächst aus streifenförmigen Abschnitten 20 und 23, die zumindest im Bereich der »Brücke« auf die Leiterbahnabschnitte 10 bzw. 12 aufgebracht werden. Die streifenförmigen Isolierschichtabschnitte 20 und 23 verlaufen längs der Achse 19, weiche in F i g. 2 ebenfalls dargestellt ist. Die Achsen 19 der F i g. 1 und F i g. 2 sowie auch die der F i g. 3 liegen bei der fertigen Schaltkontaktanordnung übereinander.

Die streifenförmigen Isolierabschnitte 20 und 23 sind breiter als die von ihnen abgedeckten Leiterbahnabschnitte 10 bzw. 12 und ragen demnach in die Abstände 17 bzw. 17' hinein. Die Länge der Isolierschichtabschnitte 20 und 23 (in Richtung der Achse 19) entspricht mindestens der Breite der Verbreiterungen 14 bzw. 14' (gemessen senkrecht zur Achse 18).

In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch der Abstand 16 bzw. 16' zwischen der ersten Schaltkontaktfläche 11 und der Ausnehmung 15 bzw. 15' durch eine Isolierschicht abgedeckt. Hierzu ist ein Isolierring 21 vorgesehen, der zwischen den Isolierschichtabschnitten 20 und 23 — und einstückig mit diesen verbunden — angeordnet ist, wobei sein Kreismittelpunkt durch die Schnittpunkte der Achsen 18 und 19 gebildet ist. Die mittige Ausnehmung 22 ist in ihrer Kontur an die der ersten Schaltkontaktfläche 11 angepaßt und demnach hier kreisförmig. Der Durchmesser der Ausnehmung 22 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel kleiner als der Außendurchmesser der Schaltkontaktfläche 11, so daß der Isolierring 21 die Schaltkontaktfläche 11 etwas überdeckt (vgl. F i g. 4). Der Außendurchmesser des Isolierringes 21 entspricht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gerade dem Durchmesser der Ausnehmung 15 bzw. 15', so daß der Isolierring gerade den Abstand 16 bzw. 16' voll ausfüllt. Die Schichtdicke des Isolierringes ist im Bereich des Abstandes 16 bzw. 16' wegen der genannten Überlappung der ersten Schaltkontaktfläche 11 größer als die Schichtdikke der Schaltkontaktfläche 11 bzw. der Leiterbahnabschnitte 13 bzw. 13'.

Nach Aufbringen der Isolierschicht gemäß F i g. 2 wird als dritte Schicht eine Schicht 30 aus elektrisch leitfähigem Material aufgebracht, vorzugsweise in Form eines Kohle oder Kohle und Silber enthaltenden Leitlackes. Die Konfiguration dieser Schicht 30 ist in F i g. 3 dargestellt. Diese Schicht ist im wesentlichen rechteckig und an die Kontur der Verbreiterungen 14 bzw. 14' angepaßt, so daß letztere im wesentlichen vollständig abgedeckt sind. Die Schicht 30 besitzt eine mittige Aus-

nehmung 31, die an die Kontur der Schaltkontaktfläche 11 angepaßt und demnach hier kreisförmig ist. Der Kreismittelpunkt der Ausnehmung 31 wird durch den Schnittpunkt der Achsen 18 und 19 gebildet. Der Durchmesser der Ausnehmung 31 ist so gewählt, daß die Schaltkontaktfläche 11 mit der Schicht 30 keine elektrische Verbindung hat.

Bei einer Variante (F i g. 4), bei der der Isolierring die Schaltkontaktfläche 11 etwas überlappt, kann der Innendurchmesser der Ausnehmung 31 gerade dem Außendurchmesser der Schaltkontaktfläche 11 entsprechen; er kann auch kleiner sein. Er darf jedoch nicht kleiner sein als der Innendurchmesser der Ausnehmung 22 des Isolierringes.

Nach einer anderen (nicht dargestellten) Variante der beschriebenen Schaltkontaktanordnung, bei der der Isolierring 21 entweder ganz fortgelassen ist oder zumindest die Schaltkontaktfläche 11 nicht überlappt, muß der Innendurchmesser der Ausnehmung 31 größer sein als der Außendurchmesser der Schaltkontaktfläche 11. Bei der Variante, bei der der Isolierring 21 vollständig fortgelassen ist, ist der Innendurchmesser der Ausnehmung 31 vorzugsweise etwa gleich dem Durchmesser der Ausnehmungen 15 bzw. 15', so daß der Abstand 16 bzw. 16' die elektrische Trennung bzw. Isolierung zwisehen der Schaltkontaktfläche 11 und der elektrisch leitfähigen Schicht 30 bildet.

Die elektrisch leitfähige Schicht 30 bildet einerseits eine »Leiterbahnbrücke« welche die Verbreiterungen 14 und 14' und damit die Leiterbahnabschnitte 13 und 13' über die Leiterbahn 10,12 hinweg elektrisch miteinander verbindet. Andererseits bildet die Schicht 30 auch eine (zweite) Schaltkontaktfläche 32, welche in F i g. 3 mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist. Diese Doppelfunktion, bei der Leiterbahnbrücke und Schaltkontaktfläche integriert sind, ist von besonderer Bedeutung. Eine dritte ebenfalls bedeutsame Funktion der Schicht 30 liegt darin, daß sie einen »Abstandhalter« (auch »Spacer« genannt) bildet. Dies wird nachfolgend im Zusammenhang mit F i g. 4 erläutert.

Für den Schaltvorgang, bei dem die Schaltkontaktflächen 11 und 32 miteinander verbunden werden, ist üblicherweise eine Schaltfolie 40 aus flexiblem, elektrisch isolierendem Material vorgesehen, die gegenüberliegend zu den miteinander zu verbindenden Schaltkontaktflächen eine aufgetragene »Schaltfläche« 41 aus elektrisch leitfähigem, flexiblem Material besitzt. Die Folie 40 liegt hierbei auf der Schicht 30 auf, wobei die Schaltfläche 41, die hier in der (nicht dargestellten) Draufsicht ebenfalls kreisförmig ist, mit ihrem äußeren Rand ebenfalls auf der Schicht 30 aufliegt und zwar im Bereich der (zweiten) Schaltkontaktfläche 32 (vgl. F i g. 3). Somit dient die zweite Schaltkontaktfläche 32 auch als Abstandhalter bzw. Spacer für die Schaltfläche 41, da letztere in ihrem Ruhezustand räumlich von der ersten Schaltkontaktfläche 11 entfernt gehalten wird. Durch mechanischen Druck auf die Oberseite der Folie

40 wird die Schaltfläche 41 durch die Ausnehmungen 31 und 22 hindurchgedrückt, bis sie in ihrem mittleren Bereich mit der Schaltkontaktfläche 11 in Berührung steht. Hierdurch werden die Schaltkontaktflächen 11 und 32 über die Schaltfläche 41 elektrisch miteinander verbunden, wodurch letztlich die gewünschte Verbindung zwischen den Leiterbahnen 10, 12 und 13, 13' hergestellt wird.

Der Mittelpunkt der hier kreisförmigen Schaltfläche

41 liegt auf der Achse 45, welche auch durch den Schnittpunkt der Achsen 18 und 19 der F i g. 1 bis 3 geht.

Statt einer ebenen Schaltfolie 40 kann auch eine sogenannte »Schaltmatte« aus Siliconkautschuk oder thermoplastischem Kunststoff oder Elastomer verwendet werden, wie in F i g. 4 durch die Schaltmatte 42 angedeutet. Im Bereich der Schaltfläche 43 ist die Schaltmatte von den zugeordneten Schaltkontaktflächen fortgewölbt, wie durch die Schräge 44 angedeutet. Die waagrechten Teile dieser Schaltmatte liegen dann auf der Schicht 30 auf, während die Schaltfläche 43 im Ruhezustand von beiden Schaltkontaktflächen 21 bzw.il im Abstand liegt. Derartige Schaltmatten sind beispielsweise in der eingangs erwähnten DE-GM 76 24 175.3 beschrieben. In diesem Falle dient die Schicht 30 nicht als Abstandhalter bzw. Spacer.

F i g. 5 zeigt schematisch ein Matrix-Tastenfeld, das mit der Schaltkontaktanordnung der F i g. 1 bis 4 aufgebaut ist. Mehrere horizontale Leiterbahnen Xi ... X4 verlaufen parallel zueinander und weisen in entsprechenden Abständen Schaltkontaktflächen auf. Hierzu senkrecht verlaufen vertikale Leiterbahnen Yi ... Y4 mit den Verbreiterungen gemäß F i g. 1. Hierdurch wird ein Tastenfeld mit den Schaltkontaktanordnungen 511 bis 544 gebildet. F i g. 5 zeigt nur die erste Schicht (gemäß Fig. 1) während die Isolierschicht und die elektrisch leitfähige Schicht gemäß den F i g. 2 und 3 nicht dargestellt sind. Aus F i g. 5 ist hier noch erkennbar, wie ein Tastenfeld mit sich kreuzenden Leiterbahnen in besonders raumsparender Weise mit den Schaltkontaktanordnungen gemäß F i g. 1 bis 4 aufgebaut werden kann. Die in Fig.4 abgeschnitten dargestellten Enden der Leiterbahnen können in geeigneter Weise nach außen geführt werden wie im Stand der Technik allgemein bekannt.

Unmittelbar miteinander elektrisch verbundene Verbreiterungen, beispielsweise die untere Verbreiterung der Schaltkontaktanordnung 511 und die obere Verbreiterung der Schaltkontaktanordnung 521 können einstückig miteinander über die volle Breite miteinander verbunden sein. Der in F i g. 5 dargestellte schmalere Abschnitt der Leiterbahn, der diese beiden Verbreiterungen miteinander verbindet, kann sich daher über die volle Breite der Verbreiterungen erstrecken, so daß die Verbindung noch niederohmiger ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltkontaktanordnung, insbesondere für Tastenfelder mit einem Träger aus elektrisch isolierendem Material, mit mindestens zwei in einer Ebene auf dem Träger aufgebrachten Leiterbahnen, die je mit einer ersten bzw. zweiten Schaltkontaktfläche verbunden sind, wobei die ein Schaltkontaktpaar bildenden Schaltkontaktflächen im Abstand zueinander angeordnet sind, mit einer verschiebbaren, flexiblen Kontaktfläche aus elektrisch leitendem Material, die in ihrer einen Endstellung mit allen ihr zugeordneten Schaltkontaktflächen in Berührung steht, während sie in ihrer anderen Endstellung zumindest zu einer der Schaltkontaktflächen im Abstand angeordnet ist, und mit Leiterbahnkreuzungen, bei denen die sich kreuzenden Leiterbahnen durch eine Isolierschicht voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich der Leiterbahnkreuzung angeordnete Zwischenisolationsschicht (20,21,23) eine Öffnung (22) aufweist und die durchgehende, erste Leiterbahn (10,12) bis auf Teile deren Schaltkontaktfläche (11) abdeckt, daß eine auf der Zwischenisolationsschicht (20, 21, 23) angebrachte, leitfähige Schicht (30) die an die erste Leiterbahn (10, 12) bis auf einen Abstand (16, 16', 17, 17') herangeführten Teile der zweiten Leiterbahn (13, 13') elektrisch überbrückt, daß die leitfähige Schicht (30) eine Ausnehmung (31) aufweist, die gleich oder größer ist als die Öffnung (22) der Zwischenisolationsschicht (20, 21, 23), daß der an die Ausnehmung (31) angrenzende Bereich der leitfähigen Schicht (3) die zweite Schaltkontaktfläche (32) bildet, und daß die flexible Kontaktfläche (41) über der zweiten Schaltkontaktfläche (32) angeordnet ist.

2. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leiterbahn (13, 13') im Bereich der Leiterbahnkreuzung in ein Paar von Verbreiterungen (14, 14') mündet, wobei die aufeinander zuweisenden Kanten der Verbreiterungen (14, 14') zwischen sich einen Abschnitt der ersten Leiterbahn (10,12) und deren Schaltkontaktfläche (11) einschließen.

3. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht (30) die Verbreiterungen (14, 14') überdeckt und damit elektrisch miteinander verbindet.

4. Schaltkontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltkontaktfläche (11) und die Öffnung (31) der leitfähigen Schicht (30) kreisförmig sind, wobei die Kreismittelpunkte ausgefluchtet (Achse 45) sind.

5. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Öffnung (31) der leitfähigen Schicht (30) größer ist als der Außendurchmesser der ersten Schaltkontaktf lache (11).

6. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Öffnung (31) der leitfähigen Schicht (30) kleiner oder gleich _t dem Außendurchmesser der ersten Schaltkontaktfläche (11) ist, wobei der Innendurchmesser der Öffnung (22) der Zwischenisolationsschicht (20, 21, 23) dann kleiner ist als der Innendurchmesser der Öffnung (31) der leitfähigen Schicht (30).

7. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 6, da-

durch gekennzeichnet, daß der Teil der Zwischenisolationsschicht (21), der sich auf der bzw. um die erste Schaltkontaktfläche (11) erstreckt, ringförmig ausgebildet ist, wobei der Kreismittelpunkt ihrer Öffnung (22) mit den Kreismittelpunkten der ersten Schaltkontaktfläche (11) und der Öffnung (31) der leitfähigen Schicht (30) ausgefluchtet (Achse 45) ist.

8. Schaltkontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenisolationsschicht (20,21,23) aus Isolierlack aufgedruckt oder aus einer Photoresistschicht gebildet ist.

9. Schaltkontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Schicht (30) aus Kohle oder Kupfer und Kohle oder Kohle und Silber enthaltendem Leitlack aufgedruckt ist.

10. Schaltkontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen in Zeilen (X 1... X4) und Spalten (Y 1 ... Y4) angeordnet sind, wobei im Bereich jeder Leiterbahnkreuzung eine Schaltkontaktanordnung (Sti ... S44) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 vorhanden ist.

11. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbreiterungen (14, 14') der Leiterbahnen großflächig gegenüber den Leiterbahnen (13,13') selbst sind.

12. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch miteinander verbundenen Verbreiterungen benachbarter Schaltkontaktanordnungen einstückig ineinander übergehen, so daß der diese Verbreiterungen verbindende »Leiterbahnabschnitt« die gleiche Breite wie die Verbreiterungen hat.