CN101171654A - 导电接触部及其制造方法 - Google Patents

导电接触部及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101171654A
CN101171654A CNA2006800154840A CN200680015484A CN101171654A CN 101171654 A CN101171654 A CN 101171654A CN A2006800154840 A CNA2006800154840 A CN A2006800154840A CN 200680015484 A CN200680015484 A CN 200680015484A CN 101171654 A CN101171654 A CN 101171654A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal
contact element
metal sponge
sponge
described contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2006800154840A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101171654B (zh
Inventor
克里斯托夫·凯斯特
克劳斯·霍夫曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Abatek International AG
Original Assignee
Daetwyler IO Devices AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daetwyler IO Devices AG filed Critical Daetwyler IO Devices AG
Publication of CN101171654A publication Critical patent/CN101171654A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101171654B publication Critical patent/CN101171654B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/70—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H01H13/78—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by the contacts or the contact sites
    • H01H13/785—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by the contacts or the contact sites characterised by the material of the contacts, e.g. conductive polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/70—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H01H13/78—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by the contacts or the contact sites
    • H01H13/79—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by the contacts or the contact sites characterised by the form of the contacts, e.g. interspersed fingers or helical networks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2201/00—Contacts
    • H01H2201/022—Material
    • H01H2201/03—Composite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2201/00—Contacts
    • H01H2201/022—Material
    • H01H2201/032—Conductive polymer; Rubber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2203/00—Form of contacts
    • H01H2203/008—Wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2203/00—Form of contacts
    • H01H2203/008—Wires
    • H01H2203/01—Woven wire screen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2203/00—Form of contacts
    • H01H2203/036—Form of contacts to solve particular problems
    • H01H2203/038—Form of contacts to solve particular problems to be bridged by a dome shaped contact
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2215/00—Tactile feedback
    • H01H2215/004—Collapsible dome or bubble
    • H01H2215/006—Only mechanical function
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2221/00—Actuators
    • H01H2221/036—Return force
    • H01H2221/042—Foam
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2239/00—Miscellaneous
    • H01H2239/004—High frequency adaptation or shielding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49105—Switch making

Landscapes

  • Push-Button Switches (AREA)
  • Contacts (AREA)
  • Manufacture Of Switches (AREA)

Abstract

本发明描述了一种用于断续接触特别是用于柔性的开关垫(4－6)的电路板上的导体迹线(2，3)的接触元件(7)，所述柔性的开关垫例如用于汽车领域的柔性的输入装置。一种非常可靠并且特别是对于大电流或者高电压也适合的结构通过以下方式来实现：该接触元件由金属海绵(8)制成。该金属海绵在此最好至少部分地被弹性体材料渗透，该弹性体材料同时可以为开关垫的结构材料。此外还记载了用于制造这种接触元件或者具有这种接触片的开关垫/输入装置的方法以及这种接触片(7)的应用。

Description

导电接触部及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于断续接触电路板上的导体迹线的接触元件，所述电路板特别是用于柔性的开关垫或者输入装置。此外，本发明还涉及一种用于制造柔性的开关垫或者输入装置的方法以及这种接触元件的应用。
背景技术
硅酮开关垫越来越频繁地被使用在汽车领域，例如用于开关诸如反光镜调节器、窗升降器等等。
在电阻编码的电路中，有极低阻值的并且可靠的接触元件可用是有决定作用的。如果使用高阻值的或者不可靠的接触元件，会导致接触干扰或者甚至失效。同样很重要的是，特别是对于直接开关发动机，可以转换例如200mA的高电流。
在这种开关垫中，在电路板上典型地设置有例如由硅酮构成的柔性的垫。在电路板上设置有导体迹线，这些导体迹线在待操作的位置具有中断。在由硅酮构成的柔性的垫的底面上，与电路板有间距地、跨接中断地设置接触元件。这些接触元件典型地被称为接触片(Kontaktpillen)。如果该柔性的垫在适当的区域中被下压，则实现了接触。
对于这种应用，目前通常使用两种不同类型的接触片，它们都具有严重的缺点：
碳片：
用碳或者其它的导电颗粒使得硅酮材料导电，硅酮材料被压成板及被冲制，并且随后在压缩模中与开关垫硫化结合。
这种接触片的缺点始终在于接触电阻与挤压应力相关，也就是说，如果按键仅仅恰好轻微地被按压，会形成极高的开关电阻，该开关电阻可能会被误解释。在不同的功能要顺序地通过同一个导体路径通过通常在数量级上不同的电阻编码时，这一点尤其不可接受，因为相应地例如在仅仅轻微动作的情况下，触发了一个完全不同的、偶然地设置在相同的导体路径上的功能。并且通常也不能实现真正低的接触电阻(＜1欧姆)。
金片：
铜片被层压在具有硅酮层的一侧上，在该硅酮层上的另一侧用镍和金涂布。然后由该片冲制出片，这些片在压缩模中与开关垫硫化结合。
这种片的缺点在于高材料价格和在工艺中的高次品率以及高的污染易受性。一旦在片和电路板之间有粉尘颗粒，则所述接触会由于其刚性结构而被隔离并且失效。另一缺点在于，金片只有在一定的压紧力时才反应，而不直接与电路板接触。
金属网：
在DE 23 35 907，US 5,047,602，EP 0 938 111和其他文献中还描述了这样的可能性：设置由金属或者碳纤维或者有导电敷层的纤维制成的、编织的或者未编织的纤维结构，作为开关的接触区域。完全类似在所述碳片中的颗粒那样，这种解决方案的缺点在于，必须始终保证这些纤维实际上充分地接触，以便保证导电性。此外，就是这种接触具有这样的特性：在开关被强烈地操作时很快地损坏，并且这些纤维具有随着老化而折断的趋势。
发明内容
本发明的相应的任务在于，提供一种改进的接触元件，用于断续接触在具有中断的导体迹线的电路板或者类似载体上的导体迹线。这特别是针对柔性的开关垫或者输入装置的应用，例如针对汽车领域的应用。
该任务的解决通过这样的方式来实现：接触元件由金属海绵(Metallschwamm)制成。
由此，本发明的核心在于，使用金属海绵，当导体迹线被跨接时，金属海绵一方面由于存在于其中的相连接的金属网络而具有明确定义的欧姆电阻或者明确定义的导电性。此外，金属海绵还固有地具有一定程度的柔性和弹性可变形性，这特别是在重复地操作时和例如在倾斜地操作时可持续地保证好的接触。脏颗粒也可由于该柔性而在一定程度上被吸收。
特别是相对于使用金属网或者使用碳纤维，使用金属海绵作为接触元件主要产生了下述的意想不到的功能方面的优点：
●在金属泡沫的表面上的触点是固定的并且相互地通过网格彼此相连接，而在金属网的情况下连接是松散的。金属泡沫由此极大地提高了特别是在临界的、小的接触压力时的接触可靠性。当电阻在接触压力小的情况下增大时，仅能很有限地使用在电阻编码的电路中，并且具有大的故障风险。
●碳纤维具有比金属泡沫高的电阻。用碳纤维可实现2欧姆而金属泡沫可实现0.2欧姆。此外，碳纤维需要一定的按压力，以便良好地导通，这在临界的小接触压力的情况下是重要的缺点。
●金属泡沫可以在12V下开关高达500mA的电流，而金属网由于金属丝极细而在小的电流时就遭受熔损并且毁坏。
●由金属泡沫制造接触片是个简单的冲孔过程，而极薄的金属网由于纤维状特征而难以冲孔，无论如何首先必须被层压，以避免在制模过程期间绝缘硅酮的穿透。由金属泡沫制成的接触片的制造成本相应地较低。
●金属泡沫片的材料成本比金属网低。
按照第一优选的实施形式，所述金属海绵是这种金属海绵：其具有在金属的基体上的基本彼此连接的网络，以便能够可靠地承担上述的功能。尤其是，金属海绵同时优选地拥有由空腔构成的基本上彼此连接的网络(英文中通常为所谓的metal sponge)。但是原则上，以下也是可能的：使用所谓的金属泡沫(英文中通常为所谓的metallic foams)，在其中空腔基本上不构成充分地彼此连接的网络，而是构成孔的形式。
下面，对于金属海绵的概念应该这样理解：在此它是一种基于金属的彼此连接的网络，该网络拥有基本上彼此连接的网络的形式的空腔。
这种金属海绵的另一种有利的实施形式的特色在于，金属海绵的空腔至少部分地被弹性体材料填充。该实施形式以令人吃惊的方式由于突出的功能而出众。设置在空腔中的弹性体以及由此构成的弹性材料导致，这样至少部分地、优选完全地被填充的金属海绵作为整体获得保留的弹性特性。如果空腔没有以弹性材料填充，尤其是在强的机械负荷的情况下，“空着”的金属海绵或者金属泡沫也可能被不可逆地变形，而由于在空腔中设置了弹性的材料，这在这种被填充了的金属海绵中不再可能。它也避免了在受负荷时金属网络的断裂并且从而影响导电性。另一方面，通过由金属材料制成的网络，可靠并且持续地保持了导电性。通过这种方式，可以以简单得令人惊讶的制造工艺提供接触元件，这种接触元件即使在被密集地重复并且甚至被粗暴地使用的情况下也可以出色而长久地实现其功能。
当按照另一种有利的实施形式，接触元件以接触片的形式与开关垫或者与开关垫的元件相连接时，构造尤其简单。其中开关垫或者开关垫的元件由弹性体材料制成，并且该弹性体材料至少部分地渗透金属海绵的空腔。在此，还优选的是，弹性体材料基本上完全地渗透金属海绵的空腔。
弹性体材料可选自以下材料：硅酮弹性体、液体硅酮-橡胶、液体硅酮-生橡胶、热塑性弹性体或者热塑性橡胶。换句话说，使用现在已经典型地被应用在开关垫领域中的材料。
当设置在空腔中的弹性体材料是开关垫的材料，并且在一定程度上开关垫的材料至少部分地渗入接触片时，能够实现一种特别简单的构造。这种构造的特色在于简单、可靠的生产过程和低的制造成本。开关垫的材料于是至少部分地渗透接触片，这一方面使得接触片紧固地与开关垫连接，另一方面使得接触片获得上面提到的持久的弹性特性。
另一种有利的实施形式的特色是，设有接触片形式的接触元件，其空腔至少部分(优选在至少一个表面区域中)被导电的弹性体材料填充，其中该材料在此优选是掺以石墨或者金属颗粒(例如镍颗粒)的弹性体材料，尤其优选为掺以石墨或者金属颗粒(例如镍颗粒)的硅酮弹性体。导电性的提高也可以通过以下方式来实现：设有接触片形式的接触元件，并且接触片在向着导体迹线的表面上设置有附加的金属层，该金属层尤其由金或铬制成。
关于接触片的概念必须要准确表达的是，在此可能涉及圆形的、在一定程度上圆柱体状的元件，但是也可以涉及椭圆的、六边形的、方形的、矩形的或者其他任意的基本形状。典型地，接触片是圆形的接触元件。
金属海绵的材料优选地选自以下金属：镍、铬、金、铝、铜或者由它们构成的合金或者混合物。那些分层地由不同的金属制成的泡沫或者海绵也是可能的。
这种海绵例如可以在沉积工艺(CVD，化学气相沉积)中被制造，其中塑料泡沫被用金属涂层并且接着去除该塑料，使得形成具有相互连接的空腔的相互连接的金属海绵。优选的是，金属泡沫或者金属海绵具有在100-1000μm范围中的平均孔大小，优选在550-700μm的范围中，尤其优选在600-650μm的范围中。接触元件优选以具有在0.5-3mm、优选0.5-0.9mm范围中的厚度的接触片的形式存在。针对1.6mm的材料厚度，金属海绵有利地拥有在200-800g/m2范围中的密度，尤其优选地在300-500g/m2范围中。
此外，本发明还涉及一种用于制造具有如上面已经描述的接触元件的开关垫或者开关垫的元件(例如硅酮圆顶(Silikondom))的方法。该方法的特点在于，将这种接触元件置入到压缩模、注塑模或者转移模中，优选置于被设置用于接触的凹陷上，接着弹性体混合物被置入或者输入和/或被注入，并且在关闭模具后调节模具中的压力和温度，使得该弹性体变得低粘性并且至少部分地渗入到金属海绵中。在模具中的压力和温度优选地被调节，使得弹性体基本上完全渗入到接触片形式的接触元件的金属海绵中。
接触元件可以是接触片的形式，接触片由金属海绵板以冲孔方法或者剪切方法制造，其中优选地引起金属海绵的部分压缩。接触片和/或金属海绵板可以在冲孔工艺之前或者之后至少部分地用导电的或者不导电的弹性体材料填充，或者用刮刀涂覆、印刷方法或喷涂方法涂层，或者设置一个附加的(尤其是金或铬制成的)金属涂层。如果金属海绵板已经用弹性体材料填充，则这种接触元件随后也可以粘到开关垫的相应位置上，或者一般地将其与开关垫相连接(例如：从下面连接至硅酮圆顶上)。
此外，本发明还涉及如上面已经描述的，并且优选地根据上面说明的方法制造的接触元件的应用，将其应用为开关垫的接触片，或者应用在开关垫的元件或者部件中，或者应用在例如键盘的输入装置的元件或者部件中，或者特别是汽车领域的输入装置例如窗户升降器、镜调节器的元件或者部件中，和/或用于直接转换发动机。后者是可能的，因为本发明的接触元件可以可靠地转换相对高的电流。
另外的应用可能性是，这种接触元件被构造为嵌入例如硅酮的弹性体的导体迹线，这在使用特别是具有集成的接触表面的金属泡沫或者金属海绵的条件下，例如用于在柔性的硅酮臂带中或者一般地在硅酮开关垫中实现按键功能。通常，金属泡沫或金属海绵可以作为柔性的接触条被嵌入在弹性体、例如硅酮中。这样作为柔性的键盘垫或者例如用于安全应用，在该安全应用中在(例如由于由其构成的电路中断而造成的)切断时触发警报。作为EMV屏蔽的应用也是可能的，其方式是金属泡沫或金属海绵大面积地、即整面地、或者以具有特别地适配要屏蔽的频率的网孔的网的形式被嵌入到弹性体、例如硅酮中。
附图说明
下面借助实施例结合附图详细阐述本发明。其中：
图1示出了根据现有技术的开关垫的开关区域(硅酮圆顶)的示意性示图；
图2示出了用于发动机控制装置的开关垫元件的示意性示图，其中在a)中示出了整个部件的俯视图，在图b)中示出了膜板的俯视图，在c)中示出了开关垫的俯视图，在d)中示出了电路板的俯视图，在e)中示出了开关垫的立体图，并且在f)中示出了沿在图2c)中的点划线的开关垫的剖面图；
图3a)示出了具有作为接触片的金属泡沫的开关垫的元件；b)示出了没有填充物的金属泡沫；c)完全地被弹性体填充的金属泡沫；d)具有被弹性体填充的金属泡沫的表面区域；e)按照d)的具有附加的金属涂层的金属泡沫；
图4a)-d)示出了用于制造接触片的一种可能的方法的单个步骤；及
图5示出了另一个实施例，在其中示出了集成的柔性开关垫。
具体实施方式
特别是可以与开关垫相关地理解本发明，如其首先应该一般地借助图1和2来阐述的那样。
图1示出了开关垫的开关区域的剖面。在电路板1上设置有导体迹线2、3。这些导体迹线在限定的位置中断，在该位置上应该通过手动的输入(按压按键处)从上方实现触点接通(Kontaktierung)，也即实现两个导体迹线2、3的跨接。为了该目的，在电路板上有开关垫，该开关垫在该具体的情况下由塑料帽4构成，在其下方相应地在开关区域中设置有例如由硅酮制成的柔性元件。这些柔性元件由硅酮圆顶5制成，硅酮圆顶向上与塑料帽4相连接。在导体迹线的中断的旁侧，圆顶5通过膜片5a以开关垫基底6支撑在电路板上。圆顶5、膜片5a和基底6一体式地由柔性的材料制造。这种元件也被称作硅酮按键。在圆顶5的底面固定有接触片7。
如果现在将塑料帽4例如用手指从上向下按压，则在达到一个门限力之后实现膜片5a的弯入，并且接触片7被向下压到在电路板1上，或者被压到两个从左边或者从右边被引导的导体迹线2、3上。因为接触片是导电的元件例如碳片或者金片，所以导体2和3由此相连接，并且实现了一个开关。在松开之后，硅酮圆顶由于在膜片5a中的材料的弹性又弹回其原来的、在图1中所示的位置，这导致该连接又被中断，因为接触片向上离开了接触区域。
特别的是在图2中所示的情形，在那里例如详细示出了窗升降器或镜的开关，也即在汽车领域的应用。图2a)示出了由膜板17制成的这种开关元件的俯视图，该膜板如在其图2b)中可看出的那样具有圆形的留空。两个按键18从下面渗透这些留空。在此，可能的是，塑料帽4被粘到或者被放到按键上。
开关垫在这种情况下由两个实际的开关元件构成，如其在从上方的俯视图2c)中、在2e)中的透视图和在2f)(沿图2c)中的点划线的剖视图)中可看出的那样。在该开关垫4的下方设置有在图2d)中所示的电路板1，在该电路板上设置有两个分离的导电路径，它们各自在按键18的下方拥有接触区域20，也就是说在这些区域20中导体被中断，并且只要开关垫相应地被操作，应该在那里通过开关垫的接触片7跨接。这里，开关垫也由柔性的弹性材料例如硅酮生橡胶制成并且一体地由圆顶5、膜片5a和基底6构成，其中在基底和圆顶之间构造有独立式的空腔，接触片7从下方固定在其中。
本发明的目的是，在一定程度上找到这样的解决方案，它组合了两种开始所述的碳片和金片技术的优点并且同时消除了它们的缺点。也就是说，碳片(脏，价钱便宜)的柔软性应该与金片(极低的接触电阻，与操作力无关)的电特性结合。
这通过将金属海绵用作接触片7的材料来实现，优选的是，使用具有例如100PPI(每英寸的孔个数)的多孔性和在典型的1.6mm的厚度下例如400gr/m2的密度的镍金属海绵。这示意性地在图3a)中示出。
接触片由金属泡沫或者金属海绵冲孔而成。在此，在需要时泡沫或者海绵可以稍微地被压缩。该用于制造接触片的方法将进一步结合图4来阐述。
海绵片在压缩模中被置于为接触部而设置的凹部上，接着置入或者封入或输入弹性体混合物，并且将该模具封闭。通过在模具中的压力(典型为150kg/cm2)和温度(典型为170℃)，弹性体变得粘性低并且至少部分地渗入到金属海绵中。同时，金属海绵通过在压缩模中的压力被压缩并且形成在下侧的、部分混杂有弹性体的一个相当均匀的面。该面现在用作接触元件，其中海绵作为“网”不仅在表面上而且在整个片上引导。
这种金属海绵片近似地具有金片的电特性，而在此不会容易被弄脏，并且此外可以成本低廉地被制造。
在最简单的实施方式中，由金属海绵制成的片涉及由金属海绵冲孔或剪切成的片，它们此外不再被进一步改变。该情形在图3b)中被示出。这种导电的金属海绵或金属泡沫在模具中与绝缘的硅酮硫化结合，或者以其他的方式施加到开关垫上，例如通过粘贴、卡夹等等。
在另一种实施方式中，在固定在开关垫上之前或者在集成到开关垫中之前，金属海绵片已经至少部分地用弹性体材料填充，弹性体材料可以被构造成不导电或者附加地导电。金属海绵被用导电的或者不导电的材料完全或者部分填充。这例如可以是混以石墨或者金属粉末的硅酮。这种完全用材料填充的金属海绵片在图3c)中被示意性地示出。接着由这种板制造所述的片。
在另一种实施方式中，为了更好的导电性，金属海绵片至少在向着接触(即导体迹线)的一侧上附加地被涂层。换句话说，金属海绵在一侧或者两侧上用导电的材料涂层。该涂层例如可以用刮刀方法(Rakel)或者喷涂方法来实施。这种涂层10示意性地在图3d)中示出。
一种补充的实施方式在于，金属海绵片被表面加工。为此，金属海绵可以在一侧、两侧或者全部地被附加地用金或者另外的高品质的层来涂层，以提高导电性和减少熔损。金属海绵片借助蒸镀或电镀等例如被镀金。这可以在所有的变形方案中在一侧或两侧上被实施。替代地，被冲孔的片可以在鼓筒中被涂层。与涂层10结合的这种实施方式示意性地在图3e)中被示出。
这种结构的总的优点被列出如下：
·成本低
·不需要改动现有的模具
·接触电阻与接触压力无关
·对脏物或灰尘不敏感
·低的接触电阻
·高的开关电流可能性，这例如允许直接控制发动机
·在与电路板碰触时实现直接接触。
特定的细节：
金属海绵：
原则上，给出了多孔的金属支承体的不同类型：
·所谓的蜂窝金属或者“celluar Metal”：空间被分成独立的单元。这些单元的边界由实心的金属构成，并且内空间是空的。理想地，这些独立的单元全部是彼此分离的。
·所谓的多孔金属或者“prorous Metal”：该金属包括大量孔，也就是说具有平滑的表面的、封闭的、弯曲的气腔。
·所谓的金属泡沫或者“metal(lic)foam”：泡沫是多孔金属的特定形式。这种泡沫由液态的泡沫构成，在其中气泡细小地、分散地存在于液体中。
·所谓的金属海绵或者“metal sponge”：空间被连续并且相连接的金属网络填充，同时存在有同样彼此连接的空腔网络。这种金属海绵产品例如以CVD(化学气相沉积)方法来制造，其中塑料泡沫用金属涂层并且在第二步中接着去除塑料，使得只留下金属海绵。
本发明还涉及导电的金属泡沫以及金属海绵，其中后者是优选的。
这种金属海绵例如由镍构成，镍例如被以铬或金、铝、铜等等涂层。可以使用不同大小的孔，典型地为400μm。
具体而言，例如下列产品是合适的：Incofoam纯Ni；具有在1.7mm-2.3mm范围中的厚度，优选为1.7mm(还可以被碾压得更平)；具有400-800g/m2的密度(分别针对1.6mm的材料厚度)，优选为大约400g/m2；单元大小550-700μm，优选610μm。由Inco的特种产品中可得到。
在图4中示出了一种可能的、用于由金属海绵板14来制造这种接触片7的方法。如图4a)中可看出的那样，使用具有同心地设置的冲头13或者推件器的例如环形的冲孔工具12。该冲孔工具12在其尖端拥有一个锥状地构造在外侧面上的逐渐尖细部，该逐渐尖细部成为实际的切刃。
金属海绵板14被置于软的底座15上，并且冲孔工具12带着抽回的冲头13以冲孔方式地被导入到金属海绵板14中。
在下一步中(参见图4b)，这样被分离的冲孔块16(片)借助冲头13被压缩到对于计划的应用所要求的程度，典型地被压缩到0.7mm。
接着，如图4c所示，冲孔工具12、13被抽回，其中冲孔块16附着地保持在冲孔工具中。为了支持，可以在冲头中设置磁性的或者基于欠压的装置(抽吸装置)。
接着，冲孔工具12、13被推移，并且，如图4d)中所示，冲孔块16或者接触片借助推件器13被从冲孔工具12中移除，并且例如被收集在容器或者也同时被置入模具中。
在图5中，此外还示出了这种金属泡沫或者金属海绵的另一种应用可能性。在由弹性体、具体的情形下由硅酮构成的柔性垫21中，两个由金属泡沫或者金属海绵制成的导体2和3这样地被置入并且被弹性体或者硅酮渗透，使得它们在一个区域中彼此叠置地被引导。在这两个导体之间在该区域中存在空腔22。这些导体在位置24上与相应的电子部件或与电路相连接，并且现在在示意性地示出的按键区域23中从上方(或者类似地从下方)施加压力到垫21上，使得两个导体2，3由于垫21的柔性而接触，并且由此提供了按键功能。这种垫还可以通过以下的方式来制造，即所述导体例如作为未被填充的金属泡沫或者金属海绵被置于一个模具中，并且接着将弹性体导入以形成根据图5的结构。
涂层：
导电的或者不导电的弹性体可以例如以刮刀涂覆、喷涂、丝网印刷、移印(Tampondurck)等方法来施加。
可以使用Dow Corning的液态硅酮36 31来作为用于涂层的基本材料或者作为柔性的填充材料。
可以使用Inco的特种产品，例如镍涂层的碳颗粒，作为导电的颗粒。
可以使用Laird科技(Laird Technologies)的Xyshield型号XY800的镀镍石墨作为用于涂层的粘剂(基本材料+已经混合的颗粒)。
可以使用Dow Corning的HTV硅酮(可能带有色素)，例如型号为B6670，30-80 shore A(优选70 Shore A)作为柔性的填充材料。
表面加工：
例如金、铬等材料可以以例如溅射、蒸镀、电镀等方法被施加。
开关垫/弹性体：
典型地，将HTV硅酮弹性体用于开关垫，但是本发明也可以利用液体硅橡胶(LSR)、热塑性弹性体(TPE)或者任意类型的橡胶来实现。
加工：
·金属海绵可以被冲孔成片并且直接被置入压缩模中。
·金属海绵可以利用弹性体成型为片，接着由其冲孔或剪切(以及借助激光技术)成接触片。它们接着又在模具中与硅酮硫化结合。
·为了改善导电性，片也可以利用金属海绵和导电弹性体(弹性体+导电的颗粒)来制造。
·代替压缩模，片也可以被置入注模、传递模或者其他模具中。片至开关垫的粘接：
·形状配合：硅酮流入金属海绵的结构中
·化学：填充材料/涂层与硅酮形成化学结合
·粘贴：通过粘贴使片施加到准备好的开关垫上接触片：
·圆形、矩形、任意形状
·厚度：原材料的金属海绵厚度或金属泡沫或者金属海绵在冲孔过程或剪切过程中被附加地压缩。
这种接触元件的例如下列应用是可能的：
·通常的开关垫
·用于窗升降器、镜调节器等等的接触片
·发动机的直接开关
·代替现在所使用的低阻的片和金片
·作为具有集成的接触元件的柔性导体迹线(导体条)直接被嵌入硅酮中
·一般地作为由金属泡沫或者金属海绵制成的柔性接触轨，其中金属泡沫或者金属海绵被以轨或类似的形式嵌入到弹性体(例如硅酮)中。这样，例如对于安全应用例如作为柔性的接触轨被嵌入硅酮中，该接触轨在切断(电路中断)时可触发警报。
·当金属海绵大面积地被嵌入在硅酮中时，作为EMV屏蔽，无论它是网的形式或者是整面的。
参考标号表
1     电路板
2，3  导体迹线
4     塑料帽
5     硅酮圆顶
5a    膜片
6     开关垫基底
7     接触元件、接触片
8     金属海绵
9     被填充的金属海绵
10    8的被涂层的区域
11    8的被表面加工的区域
12    冲孔工具
13    冲头/推件器
14    金属海绵板
15    软的底座
16    被压制的冲孔块
17    膜板
18    按键
19    在膜板中用于按键的留空
20    在电路板上的接触区域
21    硅酮垫
22    空腔
23    按键区域
24    用于导体的端子

Claims (23)

1.用于断续接触在电路板上的导体迹线(2，3)的接触元件(7)，所述电路板尤其是用于柔性的开关垫(4-6)或者输入装置，其特征在于：
所述接触元件由金属海绵(8)或者金属泡沫制成。
2.根据权利要求1所述的接触元件(7)，其特征在于，所述接触元件是金属海绵(8)，所述金属海绵具有基于金属的基本上连续的网络，同时具有由空腔构成的基本上连续的网络。
3.根据权利要求1或2所述的接触元件(7)，其特征在于，所述金属海绵(8)或者所述金属泡沫的空腔至少部分地以弹性体材料填充。
4.根据权利要求3所述的接触元件(7)，其特征在于，所述金属海绵(8)或者所述金属泡沫的空腔基本上完全地以弹性体材料填充。
5.根据权利要求3或4所述的接触元件(7)，其特征在于，所述接触元件以接触片(7)的形式与开关垫(4-6)或者与开关垫的元件(5，6)相连接，其中所述开关垫(4-6)或者所述开关垫的元件(5，6)由弹性体材料制成，并且该弹性体材料至少部分地渗透所述金属海绵(8)的空腔或者所述金属泡沫的空腔。
6.根据权利要求5所述的接触元件(7)，其特征在于，所述弹性体材料基本上完全地渗透所述金属海绵(8)的空腔。
7.根据权利要求5或6所述的接触元件(7)，其特征在于，所述弹性体材料选自下列材料：硅酮弹性体、硫化的液体硅橡胶、未硫化的液体硅橡胶、热塑性弹性体或者热塑性橡胶。
8.根据权利要求5-7中的任一项所述的接触元件(7)，其特征在于，设置在所述空腔中的弹性体材料是所述开关垫(4-6)的材料。
9.根据权利要求3-8中的任一项所述的接触元件(7)，其特征在于，所述接触元件具有接触片(7)的形式，所述接触片的空腔至少部分地、优选在至少一个表面区域中被以导电的弹性体材料填充，其中在此优选是掺以石墨或者金属颗粒、例如镍颗粒的弹性体材料，尤其优选的是掺以石墨或者金属颗粒、例如镍颗粒的硅酮弹性体。
10.根据权利要求3-9中的任一项所述的接触元件，其特征在于，所述接触元件具有接触片(7)的形式，并且所述接触片设置在带有附加的金属涂层的向着所述导体迹线的表面上，所述金属涂层尤其由金或铬构成。
11.根据上述权利要求中的任一项所述的接触元件(7)，其特征在于，所述金属海绵(8)或者金属泡沫的材料选自下列金属：镍、铬、金、铝、铜或者由它们构成的合金。
12.根据上述权利要求中的任一项所述的接触元件(7)，其特征在于，所述金属海绵(8)或者金属泡沫具有在100-1000μm范围中的平均孔大小，优选在550-700μm的范围，尤其优选在600-650μm的范围。
13.根据上述权利要求中的任一项所述的接触元件(7)，其特征在于，所述接触元件为接触片(7)，其厚度在0.5-3mm、优选0.5-0.9mm范围中。
14.根据上述权利要求中的任一项所述的接触元件(7)，其特征在于，所述接触元件由一种金属海绵(8)构成，所述金属海绵针对1.6mm的材料厚度，具有在200-800g/m2范围中的密度，尤其优选为在300-500g/m2范围中的密度。
15.用于制造具有根据上述权利要求中的任一项所述的接触元件(7)的开关垫(4-6)或者开关垫的元件(4，5)的方法，其特征在于，将所述接触元件置入到压缩模、注塑模或者转移模中，优选置入到为接触部而设置的凹部上，随后将弹性体混合物置入或者输入，并且在关闭模具的情况下设置所述模具中的压力和温度，使得所述弹性体变得低粘性并且至少部分地渗入到所述金属海绵中。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，调节在所述模具中的压力和温度，使得所述弹性体基本上完全渗入到接触片(7)形式的接触元件的金属海绵(8)或金属泡沫中。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述接触元件(7)具有接触片的形式，所述接触片由金属海绵板(14)或者金属泡沫板以冲孔方法制造，在该方法中优选引起所述金属海绵或者金属泡沫的部分压缩。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在所述冲孔工艺之前或者之后，所述接触片(7)和/或金属海绵板(14)或者金属泡沫板至少部分地用导电的或者不导电的弹性体材料填充，用刮刀涂覆、印刷方法或喷涂方法涂层，或者设置附加的、尤其是由金或铬构成的金属涂层。
19.根据权利要求1-14中的任一项所述的接触元件(7)的应用，其用作开关垫的接触片，或者用在开关垫或输入装置、例如键盘的元件或组件中，或者尤其用在汽车领域的输入装置如窗升降器、镜调节器的元件或者组件中，和/或用于直接开关发动机。
20.根据权利要求1-1 4中的任一项所述的接触元件(7)的应用，在使用尤其是具有集成的接触面的金属泡沫或者金属海绵的条件下，所述接触元件用作嵌入在弹性体中、例如硅酮中的导体迹线，例如用于实现在柔性的硅酮臂带中的按键功能。
21.根据权利要求1-14中的任一项所述的接触元件(7)的应用，使用金属泡沫或者金属海绵作为嵌入到弹性体、例如硅酮中的接触路径，优选用于安全应用，其中在例如由于由其构成的电路中断而发生切断时，触发警报。
22.根据权利要求1-14中的任一项所述的接触元件(7)的应用，其用作EMV屏蔽，方式是：所述金属泡沫或者金属海绵大面积地、也即整面地或者以具有特别地与要屏蔽的频率适配的网孔宽度的网的形式被嵌入到弹性体、例如硅酮中。
23.根据权利要求1-14中的任一项所述的接触元件(7)的应用，以金属泡沫或者金属海绵作为柔性的接触路径被嵌入到弹性体、例如硅酮中，作为电路板之间、电路板和电子部件之间或者电子部件彼此之间的电连接的连接器，其中所述弹性体在此优选同时用作开关垫。
CN2006800154840A 2005-05-06 2006-05-04 导电接触部及其制造方法 Active CN101171654B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH808/05 2005-05-06
CH8082005 2005-05-06
PCT/CH2006/000244 WO2006119657A1 (de) 2005-05-06 2006-05-04 Elektrisch leitfähiger kontakt und verfahren zu dessen herstellung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101171654A true CN101171654A (zh) 2008-04-30
CN101171654B CN101171654B (zh) 2010-11-24

Family

ID=35482265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006800154840A Active CN101171654B (zh) 2005-05-06 2006-05-04 导电接触部及其制造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7964810B2 (zh)
EP (1) EP1878033B1 (zh)
JP (1) JP5085535B2 (zh)
CN (1) CN101171654B (zh)
CA (1) CA2607408C (zh)
MX (1) MX2007013864A (zh)
WO (1) WO2006119657A1 (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102331845A (zh) * 2010-09-17 2012-01-25 微软公司 具有可视显示器的交互式键盘
CN102623196A (zh) * 2011-01-26 2012-08-01 南通万德科技有限公司 橡胶导电粒及其制备方法
CN104576138A (zh) * 2014-07-02 2015-04-29 苏州旲烔机电科技有限公司 汽车电动门窗开关总成
TWI497549B (zh) * 2014-01-10 2015-08-21
TWI505305B (zh) * 2013-10-11 2015-10-21
TWI578356B (zh) * 2015-04-08 2017-04-11 達方電子股份有限公司 按鍵結構及鍵盤
CN107610948A (zh) * 2016-10-29 2018-01-19 邓章初 一种超导电粒及其制造方法
CN109494084A (zh) * 2018-11-15 2019-03-19 深圳市登科硅橡胶制品有限公司 一种开关用导电部件、按钮开关及导电部件制造方法
DE112017003833B4 (de) 2016-08-30 2024-03-21 Nantong Memtech Technologies Co., Ltd Verbundwerkstoff aus einem hochmolekularen Material und einem Metall und Verfahren zu dessen Herstellung

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007009006B4 (de) * 2007-02-23 2024-09-26 Kostal Automobil Elektrik Gmbh & Co. Kg Tastschalter für ein Kraftfahrzeug
DE102008033759B4 (de) * 2008-07-18 2011-01-20 Siemens Aktiengesellschaft Szintillatorplatte
WO2010082420A1 (ja) * 2009-01-15 2010-07-22 株式会社コバック 金属等メッシュ接点及びスイッチ、並びにその製造方法
CN102280291A (zh) * 2010-06-11 2011-12-14 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 按键可更换位置的键盘
FR2977042B1 (fr) * 2011-06-27 2013-09-13 Dav Dispositif de commande a surface tactile
KR101339166B1 (ko) * 2012-06-18 2013-12-09 주식회사 아이에스시 관통공이 형성된 도전성 입자를 가지는 검사용 소켓 및 그 제조방법
CN111684560B (zh) 2018-02-01 2022-12-06 雷蛇(亚太)私人有限公司 键开关机构、用户输入设备及制造键开关机构的方法
JP2021073636A (ja) * 2018-03-06 2021-05-13 積水ポリマテック株式会社 接点部材、及びスイッチ

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3617666A (en) * 1970-04-30 1971-11-02 Data Appliance Corp Pressure-operated layered electrical switch and switch array
US3932722A (en) * 1974-04-16 1976-01-13 Nippo Communication Industrial Co., Ltd. Push button body for a push-button switch providing snap-action of the switch
CH566070A5 (zh) * 1974-06-13 1975-08-29 Sprecher & Schuh Ag
JPS5652821A (en) * 1979-10-02 1981-05-12 Subaru Gomu Kogyo Kk Switch unit and method of manufacturing same
DE3915989C1 (zh) 1989-05-17 1990-10-31 G. Bopp & Co Ag, Zuerich, Ch
EP0859467B1 (de) * 1997-02-17 2002-04-17 E.G.O. ELEKTRO-GERÄTEBAU GmbH Berührungsschalter mit Sensortaste
JPH11238423A (ja) 1998-02-20 1999-08-31 Porimatec Kk 接点キースイッチおよびその製造法
US6799977B2 (en) 2002-07-11 2004-10-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Socket having foam metal contacts
JP2004342539A (ja) * 2003-05-19 2004-12-02 Shin Etsu Polymer Co Ltd 接点部材、押釦スイッチ用カバー部材
JP4145208B2 (ja) * 2003-06-26 2008-09-03 信越ポリマー株式会社 接点部材及びその製造方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102331845A (zh) * 2010-09-17 2012-01-25 微软公司 具有可视显示器的交互式键盘
CN102623196A (zh) * 2011-01-26 2012-08-01 南通万德科技有限公司 橡胶导电粒及其制备方法
CN102623196B (zh) * 2011-01-26 2014-11-26 南通万德科技有限公司 橡胶导电粒及其制备方法
TWI505305B (zh) * 2013-10-11 2015-10-21
TWI497549B (zh) * 2014-01-10 2015-08-21
CN104576138A (zh) * 2014-07-02 2015-04-29 苏州旲烔机电科技有限公司 汽车电动门窗开关总成
TWI578356B (zh) * 2015-04-08 2017-04-11 達方電子股份有限公司 按鍵結構及鍵盤
DE112017003833B4 (de) 2016-08-30 2024-03-21 Nantong Memtech Technologies Co., Ltd Verbundwerkstoff aus einem hochmolekularen Material und einem Metall und Verfahren zu dessen Herstellung
CN107610948A (zh) * 2016-10-29 2018-01-19 邓章初 一种超导电粒及其制造方法
CN109494084A (zh) * 2018-11-15 2019-03-19 深圳市登科硅橡胶制品有限公司 一种开关用导电部件、按钮开关及导电部件制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CA2607408A1 (en) 2006-11-16
US7964810B2 (en) 2011-06-21
EP1878033A1 (de) 2008-01-16
CA2607408C (en) 2013-06-11
WO2006119657A1 (de) 2006-11-16
US20090068857A1 (en) 2009-03-12
JP5085535B2 (ja) 2012-11-28
MX2007013864A (es) 2008-01-24
JP2008541342A (ja) 2008-11-20
EP1878033B1 (de) 2015-06-24
CN101171654B (zh) 2010-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101171654B (zh) 导电接触部及其制造方法
US4395817A (en) Method of making keyboard switches
US7875807B2 (en) Elastic conductive resin, and electronic device including elastic conductive bumps made of the elastic conductive resin
CN102354629A (zh) 麻面金属与橡胶复合导电粒
US20160126024A1 (en) Switch Contact Element and Its Preparation Method
JPH02126578A (ja) エラスチックコネクター
JPH11238423A (ja) 接点キースイッチおよびその製造法
US7304390B2 (en) Anisotropic conductive sheet and manufacture thereof
CN1942987A (zh) 开关阵列
CN100550519C (zh) 柔软性良导电层、各向异性导电片及其制造方法
WO2021029307A1 (ja) 接続部品及び接続構造
CN100477387C (zh) 各向异性导电片及其制造方法
JP6913006B2 (ja) コンタクトスイッチの製造方法
CN105845468B (zh) 一种触动开关及其制造方法
JP4255200B2 (ja) 低抵抗コネクタ
TW200403694A (en) Anisotropic conduction plate and its manufacturing method
CN107610948B (zh) 一种超导电粒的制造方法
CN205751898U (zh) 一种触动开关
JP2000021470A (ja) 導電部材とこれを用いた低圧縮低抵抗コネクタ
CN109494084B (zh) 一种开关用导电部件、按钮开关及导电部件制造方法
KR100607043B1 (ko) 피씨비 택트 스위치
JP7150639B2 (ja) 接点部材およびその製造方法、ならびに押釦スイッチ用部材
JP2001043772A (ja) 押釦スイッチ装置
US10096440B2 (en) Electrical switch
CN101752120A (zh) 按钮开关

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant