DE102006040803B3

DE102006040803B3 - Optischer Berührungsschalter

Info

Publication number: DE102006040803B3
Application number: DE200610040803
Authority: DE
Inventors: Eric Burger
Original assignee: Robert Seuffer GmbH and Co KG
Current assignee: AST Advanced Sensor Technologies International GmbH
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2026-09-01

Abstract

Ein optischer Berührungsschalter bei dem eine Strahlungsquelle 1 und ein strahlungsempfindlicher Empfänger 2 unter Bildung eines SMD-Bauelements 7 auf einem SMD-Kontakte 8 aufweisenden Träger 9 angeordnet sind, wobei die SMD-Kontakte elektrisch mit elektrischen Leiterbahnen 6 einer Leiterplatte 4 kontaktiert werden können.

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Berührungsschalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein derartiger optischer Berührungsschalter ist aus DE 197 00 836 C1 bekannt. Der bekannte Berührungsschalter beinhaltet eine Strahlungsquelle, beispielsweise eine LED, und einen Strahlungsempfänger, beispielsweise einen Fotodetektor, welche unterhalb einer strahlungsdurchlässigen Abdeckung auf einer Leiterbahnen aufweisenden Leiterplatte in einer Ummantelung optisch voneinander abgeschirmt angeordnet sind. Bei Berührung des oberhalb der Strahlungsquelle und des Strahlungsempfängers liegenden Bereichs der Abdeckung wird die von der Strahlungsquelle ausgesendete und über einen Lichtleiter geleitete Strahlung reflektiert und über einen zweiten Lichtleiter auf den Strahlungsempfänger geleitet. Bei der Herstellung des Schalters werden mit Hilfe eines Bestückers die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger auf die gedruckte Leiterplatte gesetzt und beispielsweise durch Löten mit den auf der Leiterplatte befindlichen elektrischen Leitern verbunden. Anschließend wird die Ummantelung mit den Lichtleitern aufgesetzt.
Des Weiteren zeigt die Druckschrift DE 37 00 856 A1 eine optoelektronische Tastatur, bei der Sendeelemente und Empfangselemente vorgesehen und im Multiplexbetrieb angesteuert werden. Die Veränderung eines Lichtstroms durch das Betätigen der Taste durch einen Benutzer führt zu einem die betätigte Taste bezeichnenden Signal. Die Tastatur ist in einem Gehäuse angeordnet, wobei ein Oberteil des Gehäuses die nur aus mechanischen Teilen bestehende Tastatur aufweist. Elektronische Bauelemente und eine Auswerteelektronik sind getrennt hierzu angeordnet. Beide Teile können getrennt aufgebaut und danach zusammengesetzt werden. Insbesondere kann eine Taste auch als ein Schaltdom ausgeführt sein, wobei sämtliche Dome eines Tastenfelds mit einer Abdeckfolie abgedeckt werden. Ein Sendeelement und ein Empfangselement sind für jeden Schalter vorgesehen und als ein SMD-Baustein ausgebildet. Dieser Baustein dient als Umhüllung für das Sendeelement und das Empfangselement. Diese liegen auf einer Grundfolie auf und ferner in einer Aussparung einer Zwischenfolie. Eine Abdeckung erfolgt durch eine Abdeckfolie, die für entsprechende Lichtwellenlängen durchlässig ist.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen optischen Berührungsschalter der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass der Bestückungsaufwand beim Aufbringen des Schalters auf einer Leiterplatte verringert ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei der Erfindung sind die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfängers Bestandteile eines SMD-Bauelements. Hierzu sind die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger auf einen SMD-Kontakte aufweisenden Träger, insbesondere Trägerplättchen angeordnet und mit den SMD-Kontakten elektrisch verbunden. Die SMD-Kontakte sind so angeordnet und bestimmt, dass sie mit elektrischen Leitern der Leiterplatte elektrisch kontaktiert werden können.
Der plättchenförmig ausgebildete Träger beinhaltet ebenfalls Leiterbahnen, welche von den Bestückungsstellen der Strahlungsquelle und des Strahlungsempfängers auf dem Träger zu den SMD-Kontakten am Trägerrand geführt sind. Die elektrische Kontaktierung der Strahlungsquelle und des Strahlungsempfängers mit diesen auf dem Träger befindlichen Leiterbahnen kann in herkömmlicher Weise durch Ronden durch SMD-Technik, wozu die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger als SMD-Bauelemente ausgebildet sind, erfolgen.
Die Strahlungsquelle kann insbesondere als Infrarotstrahlungsquelle, beispielsweise Infrarot-LED ausgebildet sein. Der Strahlungsempfänger kann ein Fototransistor sein. Die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger können jeweils in Form eines „Die", d.h. als ungehäuster Halbleiterchip vorliegen, welcher beispielsweise durch Ronden mit dem insbesondere plättchenförmigen Träger verbunden ist.
Mit einer Ummantelung sind die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger optisch voneinander abgeschirmt angeordnet.
Anhand der Figuren wird an einem Ausführungsbeispiel die Erfindung noch näher erläutert.
Es zeigt:
1 schematisch eine Draufsicht auf den als SMD-Bauelement ausgebildeten optischen Berührungsschalter; und
2 schematisch eine Anordnung des in 1 dargestellten Berührungsschalters unter einer Abdeckung.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel beinhaltet eine Strahlungsquelle 1, welche eine Infrarotstrahlungsquelle insbesondere Infrarot-LED sein kann. Ferner beinhaltet das Ausführungsbeispiel einen Strahlungsempfänger 2, welcher für die von der Strahlungsquelle 1 ausgesendete Strahlung empfindlich ist. Es handelt sich um einen entsprechend ausgebildeten Fotosensor, beispielsweise Fototransistor. Die Strahlungsquelle 1 und der Strahlungsempfänger 2 sind Bestandteile eines SMD-Bauelements 7. Zur Vervollständigung des SMD-Bauelements 7 sind die Strahlungsquelle 1 und der Strahlungsempfänger 2 auf einem plättchenförmigen Träger 9 angeordnet. Der plättchenförmige Träger 9 kann in herkömmlicher Weise aus dem gleichen Material bestehen, wie eine gedruckte Leiterplatte. Auf dem plättchenförmigen Träger 9 befinden sich elektrische Leiter, beispielsweise Leiterbahnen 10, welche von der Strahlungsquelle 1 und dem Strahlungsempfäng-er 2 zu SMD-Kontakten 8 am Rand des plättchenförmigen Trägers 9 geführt sind. Die Leiterbahnen 10 stellen die elektrische Verbindung zwischen der Strahlungsquelle 1 und dem Strahlungsempfänger 2 her. Zur Vervollständigung des SMD-Bauelements 7 sind die Strahlungsquelle 1 und der Strahlungsempfänger 2 optisch voneinander abgeschirmt in einer Ummantelung 5, beispielsweise aus geeignetem opaken Kunststoff, angeordnet.
Das so aufgebaute SMD-Bauelement 7, welches den optischen Berührungsschalter bildet, wird unterhalb einer Abdeckung 3 auf einer gedruckten Leiter platte 4 angeordnet, wie es in 2 dargestellt ist. Auf der gedruckten Leiterplatte 4 sind elektrische Leiter 6 bzw. Leiterbahnen vorgesehen, welche mit den SMD-Kontakten 8 elektrisch verbunden sind. Diese Anordnung befindet sich unter der Abdeckung 3, welche lichtdurchlässig ist und beispielsweise aus Keramik bestehen kann und die Oberfläche einer oder mehrerer Kochstellen eines Elektroherdes bildet.
Der optische Berührungsschalter kann jedoch allgemein für „Touch-Control" verwendet werden, wobei durch Berührung, insbesondere manuelle Berührung, bestimmte Funktionen von Geräten und Einrichtungen in Gang gesetzt werden.
Oberhalb der Strahlungsquelle 1 und des Empfängers 2 liegende Räume 11 sind unbefüllt. In diesen freien Räumen befindet sich Umgebungsluft.
Bei Berührung des oberhalb der Strahlungsquelle 1 und des Empfängers 2 liegenden Bereichs der Abdeckung 3, wird die von der Strahlungsquelle 1 abgegebene Strahlung vom berührenden Gegenstand reflektiert und zum Empfänger 2 geleitet. Der Empfänger 2 erzeugt ein entsprechendes elektrisches Signal, welches über elektrische Leiter 6 der Leiterplatte 4 an eine nicht näher dargestellte Auswerteeinrichtung zur Auslösung der gewünschten Funktion weitergeleitet wird.
Die Abmessungen des den optischen Schalter darstellenden SMD-Bauelements 7 sind bestimmt durch die Abmessungen der strahlungs- oder lichtundurchlässigen Ummantelung 5 mit den darin angeordneten Bauelementen (Strahlungsquelle 1 und Empfänger 2) sowie der Trägerplatte 9. Die Abmessungen der Trägerplatte 9 sind angepasst an den Platzbedarf des Grundrisses der Ummantelung 5 und der SMD-Kontakte 8. Für die Anordnung der SMD-Kontakte 8 besitzt der plättchenförmige Träger 9 entsprechend über die Ummantelung 5 überstehende Ränder, wie aus 1 zu ersehen ist. Bei einem Ausführungsbeispiel des SMD-Bauelements beträgt die Höhe beispielsweise 3,75 mm, die Dicke des plättchenförmigen Trägers 0,6 mm, die Länge des SMD- Bauelements 7 11,0 mm und seine Breite 9,0 mm, wobei die beiden über die Ummantelung 5 überstehenden Ränder des plättchenförmigen Trägers 9 etwa 1,0 mm breit sind.
Bei der Erfindung ist es daher nicht mehr notwendig die gedruckte Leiterplatte 4 einzeln mit der Strahlungsquelle 1 und dem Empfänger 2 sowie mit der Ummantelung 5 zu bestücken, sondern diese Bestandteile des optischen Schalters werden mit einem Bestückungsgang auf die gedruckte Leiterplatte 4 aufgebracht und in SMD-Kontaktierungstechnik mit den elektrischen Leitern 6 der gedruckten Leiterplatte 4 verbunden.

1: Strahlungsquelle
2: Strahlungsempfänger
3: Abdeckung
4: Leiterplatte
5: Ummantelung
6: elektrische Leiter (Leiterbahnen)
7: SMD-Bauelement
8: SMD-Kontakte
9: Träger
10: elektrische Leiter (Leiterbahnen)
11: unbefüllte Räume

Claims

Optischer Berührungsschalter mit einer Strahlungsquelle und einem Strahlungsempfänger, welcher für die ausgesendete Strahlung empfindlich ist, wobei die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger unter Bildung eines SMD-Bauelements unterhalb einer strahlungsdurchlässigen Abdeckung in einer die Strahlungsquelle und den Strahlungsempfänger voneinander optisch abschirmenden Ummantelung angeordnet sind, und wobei bei Berührung des oberhalb der Strahlungsquelle und des Empfängers liegenden Bereiches der Abdeckung die von der Strahlungsquelle ausgesendete Strahlung auf den Empfänger geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (1) und der Strahlungsempfänger (2) auf einem plättchenförmigen Träger (9) angeordnet sind, dass an über die Ummantelung (5) überstehenden Rändern des plättchenförmigen Trägers (9) mit elektrischen Leiterbahnen (6) einer Leiterplatte (4) zu kontaktierende SMD-Kontakte (8) vorgesehen sind und dass auf dem plättchenförmigen Träger (9) angeordnete elektrische Leiterbahnen (10) die Strahlungsquelle (1) und den Strahlungsempfänger (2) mit den SMD-Kontakten (8) elektrisch verbinden.
Berührungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der plättchenförmige Träger (9) Abmessungen aufweist, welche der Grundfläche der Ummantelung (5) und der SMD-Kontakte (8) entsprechen.
Berührungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Räume (11) oberhalb der Strahlungsquelle (1) und des Empfängers (2) in der Ummantelung (5) unbefüllt sind.
Berührungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (1) eine Infrarotstrahlung aussendet und der Empfänger (2) für Infrarotstrahlung empfindlich ist.
Berührungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (1) und der Empfänger (2) als Dice ausgebildet sind und durch Die-Bonden mit dem Träger (9) verbunden sind.