CN110911222A - 一种贴片式倾斜滚珠开关及其集成压合生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种贴片式倾斜滚珠开关及其集成压合生产工艺，包括上盖板、中板、角度卡位板、下盖板和导电滚珠，上盖板内侧设有第一金属导电层，中板中心处设有用于放置导电滚珠的大圆孔，大圆孔内壁、中板表面设有第二金属导电层，角度卡位板中心处设有用于限位导电滚珠的小圆孔，小圆孔内壁、角度卡位板表面设有第三金属导电层，下盖板内侧设有第四金属导电层，下盖板外侧设有焊盘，角度卡位板中的小圆孔有效限制滚珠在一定倾斜角度范围内才滚动触发开关，防止产品在应用中未达到角度功能要求时出现滚珠的滚动导致误触发，角度卡位板的第三金属导电层结构形式多样，使开关可以有全方向、单方向、双方向、多方向的检测功能，功能齐全满足要求。

Description

一种贴片式倾斜滚珠开关及其集成压合生产工艺

技术领域

本发明涉及贴片滚珠开关领域，具体涉及一种贴片式倾斜滚珠开关及其集成压合生产工艺。

背景技术

滚珠类倾斜传感开关，是通过滚珠感应倾斜角度的变化来改变开关的启闭状态进而将感应结果传递到电路装置产品，常用于实现触发电路，倾斜感应，运动检测等唤醒功能，如：各类智能数码电子产品，电器防倾斜功能、控制器，遥控器摇晃启动，智能穿戴，电子手表，计步器，汽车电子，智能家具，门窗装置、智能电子玩具，LED灯，自动倾斜装置，气表，智能井盖，及各类控制角度的倾斜感应或检查防护应用下的电路转换触发功能，现有的滚珠类倾斜开关结构相对单一，不能实现多种功能，检测方向有限，产能效率低，及使用寿命不足，体积较大，不能满足可灵活制定更多角度的使用要求。

发明内容

针对现有技术存在的结构单一、功能小、产能效率低等技术问题，本发明提供了一种贴片式倾斜滚珠开关及其生产工艺，具体技术方案如下：

一种贴片式倾斜滚珠开关，包括上盖板、中板、角度卡位板、下盖板和导电滚珠，上盖板盖合于中板上方，上盖板内侧设有第一金属导电层，中板中心处设有用于放置导电滚珠的大圆孔，大圆孔内壁、中板表面设有第二金属导电层，中板下方盖合角度卡位板，角度卡位板中心处设有用于限位导电滚珠的小圆孔，小圆孔内壁、角度卡位板表面设有第三金属导电层，大圆孔直径大于导电滚珠直径，导电滚珠直径大于小圆孔直径，角度卡位板下方盖合下盖板，下盖板内侧设有第四金属导电层，下盖板外侧设有焊盘。

作为本发明的一种优选方案，贴片式倾斜滚珠开关为常开型时，第一金属导电层、第二金属导电层相接触形成第一个电击导体，第三金属导电层与第四金属导电层相接触形成第二个电击导体，平放时导电滚珠只与第二个电击导体相接触，当导电滚珠达到倾斜角度时滚动与第一个电击导体、第二个电击导体分别接触实现导通。

作为本发明的一种优选方案，贴片式倾斜滚珠开关为常闭型时，第一金属导电层、第二金属导电层、第三金属导电层相接触形成第一个电击导体，第四金属导电层单独作为第二个电击导体，平放时导电滚珠与第三金属导电层、第四金属导电层相接触；从而实现第一个电击导体与第二个电击导体常闭合连接，当导电滚珠达到倾斜角度时滚动与第一个电击导体相接触而与第二个电击导体相分离实现断开。

作为本发明的一种优选方案，所述第三金属导电层为圆环形布设小圆孔全部内壁形成全方向感应结构。

作为本发明的一种优选方案，所述第三金属导电层为局部形状连接小圆孔内壁形成单方向感应结构。

作为本发明的一种优选方案，所述第三金属导电层有两个且相互单独分开形成双方向感应结构。

作为本发明的一种优选方案，所述第三金属导电层有多个且围绕小圆孔中心轴等圆周排列，相邻第三金属导电层单独分开形成多方向感应结构。

作为本发明的一种优选方案，所述小圆孔与大圆孔相结合形成限位台阶。

一种贴片式倾斜滚珠开关，包括上盖板、中板、角度卡位板、下盖板和导电滚珠，上盖板盖合于中板上方，上盖板内侧设有第一金属导电层，第一金属导电层为半圆形实现单方向感应结构或为两个且相互单独分开形成双方向感应结构；或有多个相互单独分开且等圆周排列形成多方向感应结构，中板中心处设有用于放置导电滚珠的大圆孔，大圆孔内壁、中板表面设有第二金属导电层，中板下方盖合角度卡位板，角度卡位板中心处设有用于限位导电滚珠的小圆孔，小圆孔内壁、角度卡位板表面设有第三金属导电层，大圆孔直径大于导电滚珠直径，导电滚珠直径大于小圆孔直径，角度卡位板下方盖合下盖板，下盖板内侧设有第四金属导电层，下盖板外侧设有焊盘。

一种贴片式倾斜滚珠开关集成压合生产工艺，包括以下步骤，

①将角度卡位板、下盖板压合集成一体，角度卡位板的第三金属导电层位于上方，下盖板的第四金属导电层位于上方而焊盘位于下方；

②将中板压合集成到角度卡位板上方，中板的第二金属导电层位于上方；

③将导电滚珠放入角度卡位板的大圆孔内，由于大圆孔直径大于导电滚珠直径，导电滚珠直径大于小圆孔直径，导电滚珠底部会活动嵌入小圆孔中，小圆孔形成限位台阶，小圆孔与大圆孔相结合形成限位台阶；

④将上盖板盖合于中板上方，上盖板的第一金属导电层位于上方。

有益效果：相对于传统的滚珠开关，本发明的贴片式倾斜滚珠开关在中板与下盖板之间增加了角度卡位板，角度卡位板中的小圆孔直径小于导电滚珠直径形成台阶限位结构，有效限制滚珠在一定倾斜角度范围内才滚动触发开关，防止产品在应用中未达到角度功能要求时出现滚珠的滚动导致误触发状态，同时也因为角度卡位板的第三金属导电层结构形式多样，使开关可以有全方向、单方向、双方向、多方向的检测功能，功能齐全满足要求。另外，上盖板的金属导电层也可做到结构形式多样，使开关可以有全方向、单方向、双方向、多方向的检测功能。采用集成压合生产工艺可实现大批量生产贴片式倾斜滚珠开关，提高生产效率，降低成本，结构多样先进，实用性强，为产品提供更好竞争优势。

附图说明

图1是本发明的立体分解图。

图2是本发明的各金属导电层在各板中的位置示意图。

图3是本发明的结构简图。

图4是本发明贴片式倾斜滚珠开关为常开型平放时的结构示意图。

图5是本发明贴片式倾斜滚珠开关为常开型倾斜时的结构示意图。

图6是本发明贴片式倾斜滚珠开关为常闭型平放时的结构示意图。

图7是本发明贴片式倾斜滚珠开关为常闭型倾斜时的结构示意图。

图8是本发明的第三金属导电层实施例1的结构示意图。

图9是本发明的第三金属导电层实施例2的结构示意图。

图10是本发明的第三金属导电层实施例3的结构示意图。

图11是本发明的第三金属导电层实施例4的结构示意图。

图12是本发明下盖板外侧的焊盘示意图。

图13是本发明的小圆孔为2个时角度卡位板是单板的结构示意图。

图14是本发明的小圆孔为2个时角度卡位板是复合板的结构示意图。

图15是本发明实施方式二的立体分解图。

图16是本发明实施方式二的上盖板实施例2的结构示意图。

图17是本发明实施方式二的上盖板实施例3的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步说明：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，还可以线路连接，线路板集成工艺连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1～3所示，实施方式一：一种贴片式倾斜滚珠开关，包括上盖板1、中板2、角度卡位板3、下盖板4和导电滚珠5，上盖板1盖合于中板2上方，上盖板1内侧设有第一金属导电层11，中板2中心处设有用于放置导电滚珠5的大圆孔21，大圆孔21常态下不与金属滚珠想接触，大圆孔内壁、中板表面设有第二金属导电层22，中板2下方盖合角度卡位板3，角度卡位板3中心处设有用于限位导电滚珠5的小圆孔31，小圆孔内壁、角度卡位板表面设有第三金属导电层32，大圆孔直径大于导电滚珠直径，导电滚珠直径大于小圆孔直径，小圆孔形成限位台阶，在本实施例中小圆孔为1个，小圆孔也可以为大小不一样的两个孔，孔不钻通形成的半通孔的内侧面形成台阶，小圆孔角度卡位板3下方盖合下盖板4，下盖板4内侧设有第四金属导电层41，金属导电层采用电镀工艺制成，下盖板4外侧设有焊盘42，上盖板1、中板2、角度卡位板3、下盖板4为PCB基板。

实施例1，如图4和5所示，贴片式倾斜滚珠开关为常开型时，第一金属导电层11、第二金属导电层22相接触形成第一个电击导体1a，第一个电击导体连接下盖板4底部的其中一个焊盘，第三金属导电层32设置在左侧，第三金属导电层32与第四金属导电层41相接触形成第二个电击导体1b，第二个电击导体1b连接下盖板4的另一个焊盘，平放时导电滚珠5只与第二个电击导体1a相接触，此时开关为断路状态即常开，当导电滚珠5达到倾斜角度时滚动与第一个电击导体1a、第二个电击导体1b分别接触实现导通，此时开关为接通状态触发感应电路。

实施例2，如图6和7所示，贴片式倾斜滚珠开关为常闭型时，第一金属导电层11、第二金属导电层22、第三金属导电层32相接触形成第一个电击导体1a，第一个电击导体连接下盖板4底部的其中一个焊盘，第一金属导电层11、第二金属导电层22、第三金属导电层32都同时设置在右侧，第三金属导电层32为圆环形布设小圆孔全部内壁，第四金属导电层41单独作为第二个电击导体1b，第二个电击导体1b连接下盖板4的另一个焊盘，平放或者倾斜角度不够时导电滚珠5与第三金属导电层32、第四金属导电层41相接触；从而实现第一个电击导体1a与第二个电击导体1b常闭合连接，此时开关为接通状态即常闭，当导电滚珠5达到倾斜角度时滚动与第一个电击导体1a相接触而与第二个电击导体1b相分离实现断开，此时开关为断路状态即常开。

如图8所示，第三金属导电层32为圆环形布设小圆孔全部内壁形成全方向感应结构，此时只要导电滚珠5向任何方位滚动倾斜都能触发开关。如图9所示，第三金属导电层32布设为局部形状连接小圆孔内壁形成单方向感应结构，局部形状指的是小于小圆孔面积，此时只要导电滚珠5只有向第三金属导电层32侧滚动倾斜才能触发开关。如图10所示，第三金属导电层32有两个且相互单独分开形成双方向感应结构(在孔内部也是相互分开)，此时只要导电滚珠5只有向左侧或右侧的第三金属导电层32滚动倾斜才能触发开关连接不同电路。如图11所示，第三金属导电层32有多个且围绕小圆孔中心轴等圆周排列(在孔内部也是相互独立)，第三金属导电层优选有8个，相邻第三金属导电层夹角为45度单独分开形成多方向感应结构触发多个电路，此时只要导电滚珠5只有向特定方位的第三金属导电层32滚动倾斜才能触发开关连接不同电路，可检测出特定角度。通过改变第三金属导电层32来实现多功能触发，扩大功能使用范围。当然在第三金属导电层32的实施例3和4中，如图13和14所示，分开的第三金属导电层32也可连接起来，从而实现多角度一个电路开闭触发。单方向感应、双方向感应、多方向感应可适用于常开型开关, 常闭型开关只适用全方位感应。

如图15所示，实施方式二：一种贴片式倾斜滚珠开关，包括上盖板1、中板2、角度卡位板3、下盖板4和导电滚珠5，上盖板1盖合于中板2上方，上盖板1内侧设有第一金属导电层11，第一金属导电层11为半圆形实现单方向感应结构或为两个且相互单独分开形成双方向感应结构；或有多个相互单独分开且等圆周排列形成多方向感应结构，中板2中心处设有用于放置导电滚珠5的大圆孔21，大圆孔内壁、中板表面设有第二金属导电层22，中板2下方盖合角度卡位板3，角度卡位板3中心处设有用于限位导电滚珠5的小圆孔31，小圆孔内壁、角度卡位板表面设有第三金属导电层32，第三金属导电层32完全铺满小圆孔，大圆孔直径大于导电滚珠直径，导电滚珠直径大于小圆孔直径，小圆孔形成限位台阶，卡位板3下方盖合下盖板4，下盖板4内侧设有第四金属导电层41，金属导电层采用电镀工艺制成，下盖板4外侧设有焊盘42。

具体的，如图15所示，第一金属导电层11为半圆形实现单方向感应结构原理为，根据功能倾斜的朝向指定，第一金属导电层11与中板2、角度卡位板3的金属导体呈分离形状，在仓体内的金属导电珠通过倾斜滚动触碰到上盖板内侧面的电路导体，从而使两电击导体通过金属导电珠通电触发为单向检测。

具体的，如图16所示，第一金属导电层11为两个且相互单独分开形成双方向感应结构原理为，上盖板1内侧面分别设有两个第一金属导电层11是根据功能倾斜的朝向而设定，每个第一金属导电层11分别与第四层下盖板外侧面的各个焊盘脚连接形成电路导体，第二层中板金属导电层、第三层角度卡位板的金属导电层体与第四层的外侧面焊盘脚连接成一个电路导体，开关内的金属导电珠正常状态下是在第二层与第三层圆孔电路仓体内不与第一层的任何电路导体接触，当开关分别朝两个方向倾斜时仓体内的金属导电珠都会滚动到使两电击体接触通电，从而形成双方向常开型滚珠开关。如图17所示，小圆孔可由两个大小不一样的孔，孔不钻通形成的半通孔的内侧面形成台阶。

具体的，如图17所示，第一金属导电层11有多个相互单独分开且等圆周排列形成多方向感应结构，第一金属导电层11是根据功能倾斜的朝向而设定，每个电路导体分别与第四层下盖板外侧面的各个焊盘脚连接形成各个电路导体，第二层中板金属导电层、第三层有金属导电层的电路导体连接形成公共导体与第四层下盖板的外侧面所指定的焊盘脚连接形成公共焊盘脚，开关内的金属导电珠正常状态下是在第二层与第三层圆孔电路仓体内不与第一层的任何电路导体接触，当开关分别朝多个方向倾斜时仓体内的金属导电珠都会滚动到使两电击体接触通电，从而形成多方向常开型滚珠开关。

一种贴片式倾斜滚珠开关集成压合生产工艺，包括以下步骤，

①将角度卡位板、下盖板压合集成一体，角度卡位板的第三金属导电层位于上方，下盖板的第四金属导电层位于上方而焊盘位于下方；

②将中板压合集成到角度卡位板上方，中板的第二金属导电层位于上方；

③将导电滚珠放入角度卡位板的大圆孔内，由于大圆孔直径大于导电滚珠直径，导电滚珠直径大于小圆孔直径，导电滚珠底部会活动嵌入小圆孔中，小圆孔形成限位台阶，小圆孔与大圆孔相结合形成限位台阶；

④将上盖板盖合于中板上方，上盖板的第一金属导电层位于上方。

采用集成压合生产工艺可实现大批量生产贴片式倾斜滚珠开关，提高生产效率，降低成本，结构多样先进，实用性强，为产品提供更好竞争优势。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种贴片式倾斜滚珠开关，其特征在于：包括上盖板、中板、角度卡位板、下盖板和导电滚珠，上盖板盖合于中板上方，上盖板内侧设有第一金属导电层，中板中心处设有用于放置导电滚珠的大圆孔，大圆孔内壁、中板表面设有第二金属导电层，中板下方盖合角度卡位板，角度卡位板中心处设有用于限位导电滚珠的小圆孔，小圆孔内壁、角度卡位板表面设有第三金属导电层，大圆孔直径大于导电滚珠直径，导电滚珠直径大于小圆孔直径，角度卡位板下方盖合下盖板，下盖板内侧设有第四金属导电层，下盖板外侧设有焊盘。

2.根据权利要求1所述的一种贴片式倾斜滚珠开关，其特征在于：贴片式倾斜滚珠开关为常开型时，第一金属导电层、第二金属导电层相接触形成第一个电击导体，第三金属导电层与第四金属导电层相接触形成第二个电击导体，平放时导电滚珠只与第二个电击导体相接触，当导电滚珠达到倾斜角度时滚动与第一个电击导体、第二个电击导体分别接触实现导通。

3.根据权利要求1所述的一种贴片式倾斜滚珠开关，其特征在于：贴片式倾斜滚珠开关为常闭型时，第一金属导电层、第二金属导电层、第三金属导电层相接触形成第一个电击导体，第四金属导电层单独作为第二个电击导体，平放时导电滚珠与第三金属导电层、第四金属导电层相接触；从而实现第一个电击导体与第二个电击导体常闭合连接，当导电滚珠达到倾斜角度时滚动与第一个电击导体相接触而与第二个电击导体相分离实现断开。

4.根据权利要求1所述的一种贴片式倾斜滚珠开关，其特征在于：所述第三金属导电层为圆环形布设小圆孔全部内壁形成全方向感应结构。

5.根据权利要求1所述的一种贴片式倾斜滚珠开关，其特征在于：所述第三金属导电层为局部形状形成单方向感应结构。

6.根据权利要求1所述的一种贴片式倾斜滚珠开关，其特征在于：所述第三金属导电层有两个且相互单独分开形成双方向感应结构。

7.根据权利要求1所述的一种贴片式倾斜滚珠开关，其特征在于：所述第三金属导电层有多个且围绕小圆孔中心轴等圆周排列，相邻第三金属导电层单独分开形成多方向感应结构。

8.根据权利要求1所述的一种贴片式倾斜滚珠开关，其特征在于：所述小圆孔与大圆孔相结合形成限位台阶。

9.一种贴片式倾斜滚珠开关，其特征在于：包括上盖板、中板、角度卡位板、下盖板和导电滚珠，上盖板盖合于中板上方，上盖板内侧设有第一金属导电层，第一金属导电层为半圆形实现单方向感应结构或为两个且相互单独分开形成双方向感应结构；或有多个相互单独分开且等圆周排列形成多方向感应结构，中板中心处设有用于放置导电滚珠的大圆孔，大圆孔内壁、中板表面设有第二金属导电层，中板下方盖合角度卡位板，角度卡位板中心处设有用于限位导电滚珠的小圆孔，小圆孔内壁、角度卡位板表面设有第三金属导电层，大圆孔直径大于导电滚珠直径，导电滚珠直径大于小圆孔直径，角度卡位板下方盖合下盖板，下盖板内侧设有第四金属导电层，下盖板外侧设有焊盘。

10.一种贴片式倾斜滚珠开关集成压合生产工艺，其特征在于：包括以下步骤，

①将角度卡位板、下盖板压合集成一体，角度卡位板的第三金属导电层位于上方，下盖板的第四金属导电层位于上方而焊盘位于下方；

②将中板压合集成到角度卡位板上方，中板的第二金属导电层位于上方；

③将导电滚珠放入角度卡位板的大圆孔内，由于大圆孔直径大于导电滚珠直径，导电滚珠直径大于小圆孔直径，导电滚珠底部会活动嵌入小圆孔中，小圆孔形成限位台阶，小圆孔与大圆孔相结合形成限位台阶；

④将上盖板压合集成到中板上方。

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