CN1499720A - 用于带有导电体的电容性接触开关的传感器件装置及制造本体的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于电容性接触开关的传感器件(11)，其可以由具有多个部分的泡沫体制成。存在有带有传感元件表面(14)和电接触面(15)的导电区域(13)，和绝缘区域(17)。传感元件表面(14)从下方例如接合在玻璃陶瓷板(40)上。区域(13，17)可以以圆柱形的细长且并列的方式互连。这样产生了一种束状材料类型，具有预定的间隔，从而可以生产并列的电容性传感元件，作为接触开关的零部件。

Description

用于带有导电体的电容性接触开关的 传感器件装置及制造本体的方法

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的传感器件，和一种如权利要求22的前序部分所述的用于制造作为电容性传感器件装置的传感元件本体的方法。

背景技术

这种传感器件例如可以从EP859467B1中得知，其中描述了一种具有本体的传感元件，该本体具有大致细长的圆柱形或筒形形状。从这一现有技术可以明白，并列的传感元件或由并列的传感元件制成的接触开关需要多个这种本体，且它们位于印刷电路板上。该制造方法包括通过自动装配机从长棒按定长切出这些本体。

本发明的目的是提供一种传感器件和前述类型的方法，其中作为传感元件的本体具有新颖的结构和扩展的功能，同时简化了本体的制造方法。

这一目的是通过具有权利要求1的特征的传感器件和具有权利要求22的特征的方法解决的。本发明的有益和优选的发展构成其他权利要求的主题，且在下文中更详细地描述。通过明确引用，权利要求的用语成为说明书内容的一部分。

发明内容

根据本发明，传感器件装置具有可三维变形且可弹性压缩的本体，且该本体形成传感元件。它是导电的，且至少在一个区域从一方面的电接触区延伸至另一方面的传感元件表面。根据本发明，它具有不同的区域。存在有至少一个在电接触区和传感元件表面之间延伸的导电区域，且该导电区域全部导电。还存在有至少一个不导电的绝缘区域。存在有至少一个位于数个导电区域之间的绝缘区域。因此，有利的是，导电区域和绝缘区域以交替的方式并置。因此，根据本发明，可以产生一个单一的本体，作为一个可便于操纵的单元，其形成数个传感元件，也因此形成数个接触开关。

有利的是，传感元件表面由导电区域的部分表面形成。传感元件表面可以由导电区域的一部分和接合传感元件装置的盖子之间的接触面形成。因此，为了降低制造成本，不需要单独的表面。这一原理从欧洲专利文件EP859467B1中可知，在此对该文献明确引用。

另一优点是多个小的本体被一个较大的本体代替。另外，可以明显简化装配过程，因为不再需要操纵和选择地插入或安装多个零件，代之以仅涉及一个零件。

显然，尤其是与前述的欧洲专利文件EP859467B1相比，一个传感元件本体，如迄今使用的一样，由于部分尺寸较小，很难操纵。然而，本发明的较大的本体更容易操纵。

多个导电区域和至少一个绝缘区域可以机械地牢固互连。有利的是，它们可以以所说的不可拆分的方式互连，即，不会自动分开，除非在力的作用下才会发生分离。它们以尤其优选的方式构成一个整体。

有利的是，在电接触区和传感元件表面之间的区域是细长的，且沿该方向延伸。有利的是，沿这一延伸方向，即以尤其有利的方式经过的所有接触区域互相平行。

绝缘区域也可以沿这一延伸方向布置。如果该区域是具有圆形或倾斜截面的圆柱形，则尤其有利。

为了具有弹性、可压缩特性，有利的是，该本体由橡胶材料制成。这可以例如是泡沫，且导电性是通过碳黑或金属夹杂物获得的。有关这种传感元件本体的更精确的信息，尤其是关于制造、材料特性或成分，详细参考欧洲专利文件EP859467B1和美国专利文件5087825，通过相信引用，它们的描述成为本发明的说明书内容的一部分。

该本体可以是束状体的一部分，因此具有相当大的长度。的区域的前述延伸方向垂直于束状体的纵向方向。这意味着该束状体这样构成，方式是它具有大量并列的导电和绝缘区域。

在最基本的状态，例如在制造后，该束状体可以是线性的。在具有特定优点的情况下，这涉到其纵向方向，所以它是直的束状体。根据一个有利的变型，它可以沿与该区域的延伸方向成直角的方向弯曲，且尤其是可弹性弯曲的。这提供了优点，例如可以使用单个本体形成弧形布置的传感元件。为此，该本体仅以所需的方式弯曲，且由于弹性，这很容易实现。在将印刷电路板等固定或固定在操作屏等后面的情况下，这种弯曲形状可以固定，因此例如可以是圆形配置。

作为这种可弯曲束状体的替代形式，该本体可以以预定的形状构成，即Z形形式或通过弯曲难以生产的形状。这种形状可以通过将单个区域连接在一起而获得，且具有特定的优点。

该区域的相互间隔，尤其是它们的总尺寸，比如截面和长度，至少在某些导电区域的情况下是相同的。有利的是，所有导电区域都是相同的。这样以使用长棒材料的方式更具有制造优点，例如可以分离导电区域，然后将它们与绝缘区域连接在一起，形成束状的传感元件，其中绝缘区域也用同样的方式生产。

除了细长的束状结构外，这些区域还可以形成排状或面结构。这样，不同的区域，尤其是导电和绝缘区域可以在本体的两个面延伸部分上交替排列，且可以连接在一起。有利的是，该导电区域在任一方向上被绝缘区域互相分隔。产生的本体可以形成封闭表面或具有凹槽或开口。因此，在形成传感元件的所有情况下，可以在两个相互最近的导电区域之间由绝缘区域或绝缘空气间隙直接连接。该本体可以这样构成，即它可以例如使用刀片或激光进行裁剪。作为选择或另外的方案，该本体可以在两个区域的连接点上分离。这样例如可以没有任何辅助而用手拉开或撕开。该区域的连接，例如可以是粘接接头，可以分离而不损害单个区域。

有利的是，用于导电区域的电接触区具有触点，在具有特定优点的情况下，这些触点是层状的，且构成触点排。有利的是，该触点具有至少两个导电区域的相互间隔，或者甚至更大的间隔。在尤其优选的形式中，两个相互最近的触点之间有数个，即例如三或四个导电区域。因此，仅存在有那些与触点接合的区域的直接接触。中间的导电区域没有直接接触。

在导电区域之间的绝缘区域可以以这种方式形成电介质，即导电区域之间形成横向或旁路电容，也因此形成电容性电连接。这样，也可存在与不直接与触点连接的导电区域的电连接。这可以需要比导电区域更少的接触区，因此，有更少的传感元件表面。还可以通过上述的横向电容评价这些传感元件表面。为此，必须相应地设计评价电路，该电路连接到传感器件装置上，且具有接触区。这是可能的，因为横向电容是已知的。因此，从导电区域之一上的触点发出的信号，通过在发生接触的位置的已知横向电容可以实现，且应当发射特定的信号。

导电区域，尤其是整个本体可以在朝着电接触区的一侧具有绝缘涂层等。这使得电接触区可以具有细长的向上凸起的触针。当安装该本体时，这些触针穿过绝缘涂层，进入导电区域，从而实现电接触。这可以以精确定位的方式将整个束状或板状本体安装在印刷电路板上。印刷电路板可以带有触针，该触针在精确预定的位置刺穿绝缘层，与单独的导电区域形成所需的接触。其他的触点保持敞开，或印刷电路板上的钎焊点不表示不需要的接触区，且因此避免不正常工作。

有利的是，导电区域被一个或多个绝缘区域邻近地包围，且有利的是被绝缘区域完全包围。

在按照本发明的用于制造传感元件本体的上述方法中，例如以上述的方式形成导电区域。它们由导电的、可三维变形的、可弹性压缩的材料制成。这些导电区域通过绝缘区域连接，以上文所述的方式，绝缘区域由可三维变形的、可弹性压缩的绝缘材料制成。因此，这些区域可以例如以并列的方式排列，作为圆柱形插针等。可以通过粘结进行连接，且这主要用于材料连接。这可以例如是加热密封或热焊接。

可以以并列的方式生产比传感器件装置所需的更大的导电和绝缘区域，作为束状体形式的本体。通过单个本体的分离，进行最后的加工，而使它们以所需的形式提供。

上述和其他特征可以从权利要求、说明书和附图中获悉，且单独的特征，单个的和以组合形式的，都可以在本发明的实施例中和其他领域中实施，且可以代表在此要求保护的有益的、可独立保护的结构。将本申请分成单独部分和小标题的划分决不限制下述内容的一般有效性。

附图说明

下面相对于示意性附图详细描述本发明的实施例，其中：

图1是并列的导电区域和绝缘区域的布置可能性的基本表示；

图2至4是以直或弯曲形式的束状传感元件本体的结构，其中导电区域被绝缘区域包围；

图5是以层状形式生产的传感元件本体的起始形式，通过横向和纵向切割可以由其生产单独的传感元件本体；以及

图6是传感元件本体的横截面，其中在电接触区之间有数个导电区域。

具体实施方式

图1示出了束状传感器件11装置或其部件。传感器件装置11包括细长的、四边形、圆柱形的导电区域13，该导电区域的一端具有传感元件表面14，在图1的顶部。电接触面设于朝下的表面上，且由此该表面可以在电路等上实现电接触。这样，导电区域13大致对应于上述类型的弹性传感元件。尤其是这还涉及传感元件表面14和电接触面15的功能。

传感器件11具有数个这种导电区域13，在所示的实施例中，它们基本上相同且互相平行，并通过绝缘区域17连接。在所有情况下，两导电区域13之间都设有一个绝缘区域17。这样就产生区域13和17形成的串接在一起的类型。尤其是由于生产作为单个部件的传感器件装置11的机械连接，可以更容易操纵和安装。

如前所述，为了形成这种传感器件装置11，可以分别制造，然后使区域13和17互连。作为选择，可以采用一种中间膨胀操作的类型。导电区域13或绝缘区域17可以在每种情况下使用两组分模制工艺在另一类型的区域之间模制，比如塑料加工领域公知的。

最后，它还可以由原材料的本身均质的单件式制成，通过加工各个区域，然后使它们导电或电绝缘。例如热或化学加工或辐射可以提供这种可能性。

从图1可以获悉，且作为总的观测结果，有利的是，传感元件表面14和/或电接触面15都在一个平面内。这样简化了标准化束状材料的制造，且也利于使用。在特定情况下，有利的是，提供不同长度的导电区域13或绝缘区域17。

图2示出了传感器件装置111的变型，该元件同样具有导电的圆柱形细长区域113。在图2中，它们在顶部设有传感元件表面114，而在底部设有电接触面115。

不同于图1所示的结构，除了传感元件表面14和电接触面115所在的区域之外，导电区域113被材料117包围。材料117形成绝缘区域117，且不仅位于两导电区域113之间，而且位于其侧面上。这样避免了导电区域113的不希望的横向接触。此外，由于束状传感器件的较大宽度，在特定情况下可能更容易组装或安装。最后，在特定情况下，以这种方式可以产生屏蔽物等，例如作为绝缘材料117的侧面上的最外侧的附加涂层。

图3再次示出了大致对应于图2的传感器件装置的束状传感器件装置211。同样存在有导电区域213，该区域在横向上被绝缘材料完全包围。后者形成绝缘区域217，其中在所有情况下，该绝缘区域都位于两导电区域213之间。

根据图3，传感元件表面214和电接触面215保持空闲。如果从制造的观点来说，使最好在一个平面内的表面214和215保持空闲证明是困难的，且当它不能以精确的方式实现时，可以利用简单的帮助。有利的是，这包括被切平的传感器件装置，以便产生相同的平坦表面214、215，其中绝缘材料没有突出越过这些表面。

图4示出了束状形式的传感器件装置311的另一种结构，该结构大致对应于图2。它以圆形方式弯曲，且其端部几乎互相抵靠。这种传感元件装置311可以通过根据图2所示的直的束状材料的相应成形生产，或者弯曲形状可以以自保持的方式构成，这样更容易安装。

导电区域313以及传感元件表面314和电接触面315在此是细长的椭圆形。然而，这是不重要的，且实质上可以变化。

还可以偏离附图所示的导电区域或绝缘区域的细长和/或圆柱形状。例如表面14和15可以做得比横截面形式的导电区域的其余部分更大。作为选择，该表面可以比横截面更小。这取决于一方面对于传感元件的灵敏度或释放性来说哪个表面是需要的，和另一方面对于导电性或其他电性能来说哪些横截面是需要的。

显然，图4的传感器件装置311也可以具有圆环形式的封闭结构，即前部间隙可以封闭。对于专业技术人员来说，从图4中显然可以看出，且易于技术实现。

图5示出了以板状形式构成的传感器件装置411。平行于该装置的延伸表面设置具有传感元件表面414和电接触面415的导电区域413。与图2很像，存在有以绝缘材料417形式的完全包围的绝缘。

现在按照图5所示的板状传感器件装置411可以通过将对应于图2切割成细长的束状传感元件装置而分开。可以按点划线切割或分离。这些点划线垂直于导电区域413的纵向延伸部分。因此，所获得的束状传感元件可以根据虚线按定长切割。图5的实施例用于细分成两个或四个的模块，即在所有情况下都有两个或四个导电区域413。

按照图5的传感器件装置411的结构具有的主要优点是它可以使用塑料加工设备基本上自动地制造，或甚至完全自动地制造。通过相应的切割、分离或度量，可以生产所需的、单独的传感元件装置。

图6所示的实施例示出了类似于图1的传感器件装置11如何使用。除了未示出电子和其他部件外，印刷电路板30带有触点排32，该触点排例如可以由导电印迹(或轨迹)构成。

印刷电路板30平行且距玻璃陶瓷板40的下侧一定距离布置。在它们之间设有传感元件装置11，方式是它停止时可使部分电接触面15在触点排32上。传感元件表面14位于玻璃陶瓷板40下侧。必须记住的是，在单个触点排32之间，单个导电区域13相对于其接触面15可以说在空气中摆动，所有没有出现电接触。

如图6所示，通过玻璃陶瓷板40作为绝缘介质，串联电容Cs朝顶部增大。如果手指41接触导电区域13上方的玻璃陶瓷板40的顶部或其传感元件表面14，则出现本身已知的电容耦合。通过相应的评价电路，在此不详细描述，它可以作为运行或驱动情况进行评价。

在图6中除了串联电容Cs之外，还有并联电容Cp，其中在所有情况下串联电容都是在导电区域13上方形成的，在所有情况下并联电容都位于两相邻的导电区域13之间。它们是通过位于导电区域13之间的绝缘区域17的电学特性形成的。通过所述并联电容Cp，还有导电区域13的电连接，它们不通过其电接触面15直接接触。因此，可以减少触点排32的数目，或甚至使该数目小于导电区域13的数目。可以通过评价已知的、相应的横向电容Cp可以实现手指应用的局部化，这仅是评价电路的问题。

通过这种装置，可以以可接收的花费，提供数个沿对应于例如刻度或等级的直线的传感元件表面。相应地可以减少接触力和费用。

Claims (24)

1.一种用于电容性接触开关的传感器件(11)，其中传感器件具有可三维变形的、弹性的、可压缩的本体(11，111，211，311，411)，该本体至少区域地导电，且从电接触区(15)延伸至传感元件表面(14)，其中，所述本体具有不同的区域，贯穿电接触区(15)和传感元件表面(14)之间导电的导电区域(13)，不导电的绝缘区域(17)，且在数个导电区域(13)之间至少有一个绝缘区域(17)。

2.如权利要求1所述的传感器件，其特征在于，所述传感元件表面由导电区域的一部分表面形成。

3.如权利要求2所述的传感器件，其特征在于，所述传感元件表面由导电区域的一部分和传感器件接合的盖子之间的接触面形成。

4.如权利要求1所述的传感器件，其特征在于，所述导电区域(13)和所述至少一个绝缘区域(17)机械上互连。

5.如权利要求4所述的传感器件，其特征在于，所述导电区域(13)是单件式的。

6.如权利要求1所述的传感器件，其特征在于，在从电接触区(15)到传感元件表面(14)的延伸方向上，导电区域(13)沿大致相同的延伸方向布置。

7.如权利要求6所述的传感器件，其特征在于，包括绝缘区域(17)的传感元件的所有区域都沿相同的延伸方向布置。

8.如权利要求6所述的传感器件，其特征在于，按这一延伸方向考虑，所述区域(13，17)是细长的，且具有沿该延伸方向比沿另一与其成直角的方向更长的延伸部分。

9.如权利要求1所述的传感器件，其特征在于，所述本体(11)由橡胶材料制成。

10.如权利要求9所述的传感器件，其特征在于，所述橡胶材料利用夹杂物导电。

11.如权利要求1所述的传感器件，其特征在于，所述本体(11)是束状体的一部分，所述区域(13，17)的延伸方向垂直于所述束状体的纵向方向。

12.如权利要求11所述的传感器件，其特征在于，所述束状体在其基本状态沿纵向方向是线性的，且可沿与所述区域的延伸方向成直角的方向弯曲。

13.如权利要求1所述的传感器件，其特征在于，所述区域形成以垂直于所述延伸方向的面的方式延伸的排状本体，导电区域(13)和绝缘区域(17)以交替的方式排布在所述本体的两延伸部分上。

14.如权利要求13所述的传感器件，其特征在于，导电区域(13)沿每一方向互相分离。

15.如权利要求13所述的传感器件，其特征在于，在两相互最近的导电区域(13)之间的直接连接中设有绝缘区域(17)和空气隙。

16.如权利要求1所述的传感器件，其特征在于，所述本体是在两区域的接点处可按尺寸切割或分离的。

17.如权利要求1所述的传感器件，其特征在于，所述电接触区具有触点(32)，且所述触点(32)至少具有两导电区域(13)的相互间隔。

18.如权利要求17所述的传感器件，其特征在于，数个导电区域(13)位于两相互最近的触点(32)之间。

19.如权利要求1所述的传感器件，其特征在于，导电区域(13)设于朝向具有绝缘涂层的电接触区(32)的一侧，所述电接触区具有细长且向上凸起的触针，该触针穿过导电区域上的绝缘涂层，以便产生电接触区。

20.如权利要求1所述的传感器件，其特征在于，绝缘区域(17)以在导电区域之间形成横向电容(Cp)或电容连接的方式形成两导电区域(13)之间的电介质。

21.如权利要求1所述的传感器件，其特征在于，导电区域(13)被一个或多个绝缘区域(17)沿与其延伸方向成直角的横向方向完全包围。

22.一种用于制造作为电容性传感器件的传感元件的本体(11)的方法，所述本体形成传感元件，其中导电区域(13)由导电的、可三维变形的、弹性的、可压缩的材料制成，且所述导电区域通过由可三维变形的、弹性的、可压缩的绝缘材料制成的绝缘区域(17)连接。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，通过粘接进行连接。

24.如权利要求22所述的方法，其特征在于，在并列形式的导电区域(13)和绝缘区域(17)的延伸方向上的束状体(111，211)比本体(11)更长，且可以通过分割生产单个的本体。

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