DE102022128057A1

DE102022128057A1 - Schaltungssubstrat und Tastatur mit einem derartigen Schaltungssubstrat

Info

Publication number: DE102022128057A1
Application number: DE102022128057.8A
Authority: DE
Inventors: Eduard Ruff
Original assignee: Cherry Europe GmbH
Current assignee: Cherry Europe GmbH
Priority date: 2021-10-26
Filing date: 2022-10-24
Publication date: 2023-04-27
Also published as: DE202021105862U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltungssubstrat (10) zur Anbringung von Tastenmodulen einer Tastatur, umfassend mindestens eine an oder in dem Schaltungssubstrat (10) angeordnete Beleuchtungseinrichtung (11) zur Beleuchtung eines zugeordneten Tastenmoduls. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltungssubstrat (10) mindestens eine an oder in dem Schaltungssubstrat (10) angeordnete und der Beleuchtungseinrichtung (11) zugeordnete Planarspule (12) mit einer oder mehreren Windungen (13) umfasst, und dass die Planarspule (12) zumindest einen Teil eines induktiven Sensors zur Erfassung der Betätigung des der Beleuchtungseinrichtung (11) zugeordneten Tastenmoduls ausbildet.Die Erfindung betrifft ferner eine Tastatur umfassend ein derartiges Schaltungssubstrat (10) und Tastenmodule, die an dem Schaltungssubstrat (10) angebracht und dort jeweils einer Beleuchtungseinrichtung (11) und mindestens einer Planarspule (12) zugeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltungssubstrat und eine Tastatur mit einem derartigen Schaltungssubstrat.
Es ist bekannt, an oder in Schaltungssubstraten, insbesondere Leiterplatte, zur Anbringung von Tastenmodulen einer Tastatur Beleuchtungseinrichtungen, insbesondere LEDs, zur Beleuchtung zugeordneter Tastenmodule anzubringen.
Die Schaltungssubstrate müssen hierbei derart ausgebildet sein, dass sich neben den Tastenmodulen und den Beleuchtungseinrichtungen auch weitere Komponenten, die für ein Zusammenwirken mit den Tastenmodulen vorgesehen sind, anordnen und gegebenenfalls elektrisch kontaktieren lassen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neues Schaltungssubstrat vorzuschlagen, insbesondere ein Schaltungssubstrat, an dem zusätzlich Komponenten angeordnet sind, die mit einem anzubringenden oder angebrachten Tastenmodul zusammenwirken. Ferner soll eine Tastatur mit einem derartigen Schaltungssubstrat angegeben werden.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Schaltungssubstrats gelöst durch ein Schaltungssubstrat mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Tastatur durch eine Tatstatur mit den Merkmalen des Anspruchs 23.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Schaltungssubstrat zur Anbringung von Tastenmodulen einer Tastatur umfasst mindestens eine an oder in dem Schaltungssubstrat angeordnete Beleuchtungseinrichtung, insbesondere eine LED, zur Beleuchtung eines zugeordneten Tastenmoduls und mindestens eine an oder in dem Schaltungssubstrat angeordnete und der Beleuchtungseinrichtung zugeordnete Planarspule mit einer oder mehreren Windungen. Die Planarspule bildet zumindest einen Teil eines induktiven Sensors zur Erfassung der Betätigung des der Beleuchtungseinrichtung zugeordneten Tastenmoduls.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass das erfindungsgemäße Schaltungssubstrat die gemeinsame Anordnung von Beleuchtungseinrichtung und Planarspule ermöglicht, die beide einander und einem Tastenmodul zugeordnet sind und einerseits zu dessen Beleuchtung (Beleuchtungseinrichtung) und andererseits zu dessen Betätigungserfassung (Planarspule) bestimmt sind.
Unter Schaltungssubstrat wird beispielsweise eine Leiterplatte, eine Schaltungsplatine, eine Schaltungsfolie, ein Stanzteil oder ein sonstiges Substrat mit aufgebrachten und/oder integrierten Leiterbahnen verstanden.
Das Tastenmodul weist beispielsweise ein Gehäuse und einen relativ zu dem Gehäuse beweglichen Stößel auf. Der Stößel ist zwischen einer Ausgangsposition und einer gedrückten Position beweglich, wobei die Bewegung üblicherweise geradlinig verläuft. Typischerweise wird der Stößel durch ein elastisches Mittel, beispielsweise eine Feder, insbesondere eine Druckfeder, in seiner Ausgangsposition gehalten. An einem freien Ende des Stößels kann eine Tastenkappe zur Betätigung durch einen Bediener angeordnet sein. Durch Druck des Bedieners auf die Tastenkappe wird der Stößel aus seiner Ausgangsposition in Richtung gedrückter Position bewegt, das elastische Mittel wird hierbei gespannt. Ohne Druck durch einen Bediener wird der Stößel durch das gespannte elastische Element wieder in Richtung Ausgangsposition zurückbewegt. Die Beleuchtung des Tastenmoduls durch die Beleuchtungseinrichtung kann derart erfolgen, dass die Tastenkappe für einen Bediener vom Licht umstrahlt erscheint und/oder dass eine gegebenenfalls zumindest teilweise lichtdurchlässige Tastenkappe im lichtdurchlässigen Bereich leuchtet. Das Tastenmodul kann zur Weiterleitung des Lichts gegebenenfalls lichtdurchlässige Komponenten aufweisen.
Vorzugsweise ist der mindestens einen Planarspule ein Kondensator zugeordnet, der auf oder in dem Schaltungssubstrat, aber auch außerhalb des Schaltsubstrats angeordnet sein kann. Planarspule und Kondensator bilden einen LC-Resonanzschwingkreis. Die Planarspule bzw. der LC-Resonanzschwingkreis einerseits und mindestens ein geeignetes Bedämpfungselement an beweglichen Teilen des Tastenmoduls andererseits bilden zusammen beispielsweise einen induktiven Näherungsschalter, der eine Annäherung oder Entfernung des Bedämpfungselements an die bzw. von der Planarspule signalisiert.
Die Planarspule bildet vorzugsweise einen Spuleninnenraum und einen Spulenaußenraum aus, wobei die Beleuchtungseinrichtung im Bereich des Spuleninnenraums oder im Bereich des Spulenaußenraums an oder in dem Schaltungssubstrat angebracht ist.
Auch kann die Planarspule mehrere Windungen aufweisen und die Beleuchtungseinrichtung dann im Bereich eines Zwischenraums zwischen Windungen an oder in dem Schaltungssubstrat angebracht sein.
Die Planarspule kann eine Ringform aufweisen. Alternativ oder additiv kann die Planarspule an ihrer Außenseite und/oder Innenseite eine runde Form, insbesondere eine Kreisform oder eine ovale Form oder eine elliptische Form, oder eine eckige Form, insbesondere eine vieleckige Form, beispielsweise dreieckige oder viereckige, vorzugsweise rechteckige oder quadratische, oder fünfeckige oder sechseckige oder siebeneckige oder achteckige Form, insbesondere mit abgerundeten Ecken, aufweisen.
Es ist auch möglich, dass die Planarspule aus zwei oder mehreren Einzelspulen besteht, die gemeinsam zumindest einen Teil des induktiven Sensors zur Erfassung der Betätigung des Tastenmoduls ausbilden. Die Einzelspulen können in Reihe oder parallel geschaltet sein, beispielsweise zur Verwirklichung einer Differenzschaltung der zwei oder mehreren Einzelspulen. Auch können die Einzelspulen zwischen sich, insbesondere im Spulenaußenraum der Einzelspulen, einen Freiraum ausbilden, wobei im Bereich dieses Freiraums die Beleuchtungseinrichtung an oder in dem Schaltungssubstrat angebracht ist.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Beleuchtungseinrichtung, insbesondere eine LED, mittels Oberflächenmontage, insbesondere SMT (surface-mounting technology), an dem Schaltungssubstrat angebracht ist. Es ist auch möglich, dass die Beleuchtungseinrichtung eine bedrahtete Beleuchtungseinrichtung, insbesondere eine bedrahtete LED, ist, die mittels Durchsteckmontage, insbesondere THT (through-hole technology), an dem Schaltungssubstrat (10) angebracht ist. Unter „bedrahtet“ wird hierbei verstanden, dass Drahtanschlüsse oder auch allgemein elektrische Anschlüsse zum elektrischen Anschließen der Beleuchtungseinrichtung vorgesehen sind. Üblicherweise stehen die Drahtanschlüsse bzw. elektrischen Anschlüsse der Beleuchtungseinrichtung senkrecht zur flächigen Ausrichtung des Schaltungssubstrats. Typischerweise befindet sich die montierte Beleuchtungseinrichtung räumlich außerhalb des Schaltungssubstrats
Die Planarspule kann durch Leiterbahnen und/oder als gedruckte Schaltung und/oder als metallisierte Folie und/oder als gestanzte Metallplatte in oder an dem Schaltungssubstrat ausgebildet und/oder angebracht sein.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Planarspule mindestens eine Windung aufweist. Unter einer Windung wird insbesondere eine vollständige Windung verstanden. Insbesondere weist die Windung zumindest weitgehend eine Kreis- oder Ovalform oder auch eine eckige Form, beispielsweise eine Rechteckform, beispielsweise mit abgerundeten Ecken, auf.
Zweckmäßigerweise weist die Planarspule eine Spulenebene auf, in der die eine oder mehreren Windungen der Planarspule angeordnet sind. Die Windungen weisen somit unterschiedliche Abmessungen in dieser Ebene auf und sind in dieser Ebene ineinander angeordnet. Entsprechend kann auch die gegebenenfalls zahlreiche Windungen umfassende Planarspule eine Kreis- oder Ringform oder eine Ovalform oder eine eckige Form, beispielsweise eine Rechteckform, gegebenenfalls mit abgerundeten Ecken, aufweisen. Mehrere Windungen einer Planarspule können auch spiralförmig ineinander verlaufen.
Die Planarspule kann an einer Oberseite oder einer Unterseite des Schaltungssubstrats oder zwischen mindestens zwei Lagen bzw. Schichten des Schaltungssubstrats angeordnet sein. Bei der Oberseite handelt es sich vorzugsweise um die Seite oder Fläche des Schaltungssubstrats, an der auch das Tastenmodul angebracht ist bzw. die dem Tastenmodul zugewandt ist. Die Unterseite ist entsprechend diejenige Seite oder Fläche, welche dem Tastenmodul abgewandt ist.
Das Schaltungssubstrat kann mehrlagig aufgebaut sein, wobei die Beleuchtungseinrichtung und die Planarspule in oder an einer oberen Lage ausgebildet und/oder angeordnet sind. Hierbei kann die obere Lage auf einer Träger- und/oder Isolationslage angeordnet sein. Auf der der oberen Lage gegenüberliegenden Seite der Träger- und/oder Isolationslage kann eine Abschirmlage angeordnet sein, die zumindest im Bereich unterhalb der Planarspule eine Abschirmung, insbesondere eine metallische Abschirmung aufweist.
Die elektrische Kontaktierung der Beleuchtungseinrichtung und/oder der Planarspule, beispielsweise mittels Anschlussleitungen, kann in einer weiteren Lage, insbesondere einer unteren Lage erfolgen. Vorzugsweise sind die Kontaktierungen radial zu den Windungen der Planarspule nach außen geführt, um eine Kopplung zwischen den Kontaktierungen und der Planarspule möglichst gering zu halten. Vorzugsweise ist die Bedrahtung oder der elektrische Anschluss der Beleuchtungseinrichtung und/oder der Planarspule von der oberen Lage bis zur weiteren, insbesondere unteren Lage durch das Schaltungssubstrat hindurchgeführt. Zwischen der oberen Lage und der weiteren, insbesondere unteren Lage kann eine Abschirmlage, insbesondere eine metallische Abschirmlage, angeordnet sein, die im Bereich der Planarspule eine Ausnehmung aufweist, in die im Bereich einer Kontaktierung der Beleuchtungseinrichtung in der weiteren, insbesondere unteren Lage eine Zunge zur Abschirmung zwischen Kontaktierung der Beleuchtungseinrichtung und Planarspule hineinragt. Ferner kann zwischen der oberen Lage und der Abschirmlage und/oder zwischen der weiteren, insbesondere unteren Lage und der Abschirmlage jeweils eine Träger- und/oder Isolationslage angeordnet sein.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schaltungssubstrats sieht vor, dass das Schaltungssubstrat mehrlagig ausgebildet ist, wobei die Beleuchtungseinrichtung in oder an einer oberen Lage angeordnet ist. Mindestens zwei Planarspulen, nämlich mindestens eine erste Planarspule und mindestens eine zweite Planarspule, die in verschiedenen Lagen, nämlich der oberen Lage und einer weiteren, insbesondere mittleren Lage des Schaltungssubstrats übereinander angeordnet sind, sind der Beleuchtungseinrichtung und damit einem Tastenmodul zugeordnet. Die mindestens zwei Planarspulen können parallel oder in Reihe geschaltet sein, wobei jede der mindestens zwei Planarspulen und damit auch die mindestens zwei Planarspulen gemeinsam einen Teil des induktiven Sensors zur Erfassung der Betätigung des der Beleuchtungseinrichtung zugeordneten Tastenmoduls ausbilden. Es können genau zwei derartig räumlich übereinander angeordnete Planarspulen vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, die Anzahl der räumlich übereinander angeordneten und elektrisch in Reihe oder parallel miteinander verschalteten Planarspulen beliebig zu erhöhen und beispielsweise drei oder auch mehrere Planarspulen entsprechend anzuordnen. Die Wickelrichtung der ersten und zweiten Planarspule und auch der gegebenenfalls weiteren Planarspulen ist vorzugsweise bei allen Planarspulen gleich.
Eine Kontaktierung der Beleuchtungseinrichtung erfolgt zweckmäßigerweise in der oberen Lage des Schaltungssubstrats und eine Kontaktierung der beiden Planarspulen in einer unteren Lage des Schaltungssubstrats, wobei die untere Lage insbesondere auf einer der oberen Lage gegenüberliegenden Seite der mittleren Lage angeordnet ist.
Hierbei können die Kontaktierung der Beleuchtungseinrichtung und die Kontaktierung der Planarspulen übereinander im Schaltungssubstrat angeordnet sein. Ferner kann in diesem Fall zwischen der oberen Lage und der unteren Lage eine Abschirmlage, insbesondere eine metallische Abschirmlage, angeordnet sein, die im Bereich der Planarspulen eine Ausnehmung aufweist, in die im Bereich der Kontaktierungen der Beleuchtungseinrichtung und der Planarspulen eine Zunge zur Abschirmung zwischen den Kontaktierungen hineinragt. Alternativ können auch die Kontaktierungen in der mittleren Lage und die Abschirmlage mit Ausnehmung und Zunge im Bereich der Kontaktierungen in der unteren Lage angeordnet werden, wobei in diesem Fall allerdings der Abschirmeffekt geringer ausfällt.
Vorzugsweise ist zwischen der oberen Lage und der Abschirm- und/oder mittleren Lage und/oder zwischen der unteren Lage und der Abschirm- und/oder mittleren Lage jeweils eine Träger- und/oder Isolationslage angeordnet.
Zweckmäßigerweise wiest das erfindungsgemäße Schaltungssubstrat mindestens eine durchgehende Ausnehmung zur Anbringung eines Tastenmoduls auf, die insbesondere in einem Spuleninnenraum der Planarspule angeordnet ist.
Auch kann vorgesehen sein, dass die Planarspule in einer Spulenebene zur Abschirmung von einer elektrisch leitenden Lage, insbesondere einer Ground-Lage, umgeben sein, wobei die elektrisch leitende Lage von der Planarspule beabstandet und elektrisch isoliert ist, wobei der Abstand zwischen Planarspule und elektrisch leitender Lage insbesondere mindestens 0,2 mm, vorzugsweise mindestens 0,3 mm beträgt.
Die erfindungsgemäße Tastatur umfasst ein erfindungsgemäßes Schaltungssubstrat und Tastenmodule, die an dem Schaltungssubstrat angebracht und dort jeweils einer Beleuchtungseinrichtung und mindestens einer Planarspule zugeordnet sind.
Das erfindungsgemäße Schaltungssubstrat ist somit vorzugsweise als Bestandteil einer Tastatur vorgesehen. Das Schaltungssubstrat ist hierbei beispielsweise in einem Rahmen oder Gehäuse der Tastatur angeordnet.
Vorzugsweise umfasst jedes Tastenmodul ein relativ zum Schaltungssubstrat und damit zu der oder den Planarspulen bewegliches Bedämpfungselement zur Bedämpfung der zugeordneten Planarspule oder der zugeordneten Planarspulen.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen, bei denen gegebenenfalls einzelne Lagen oder Komponenten ausgeblendet sind, näher erläutert.
Dabei zeigen

1 und 2 in Draufsicht und in perspektivischer Explosionsdarstellung eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltungssubstrats,
3 und 4 in Draufsicht und in perspektivischer Explosionsdarstellung eine zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltungssubstrats,
5 und 6 in Draufsicht und in perspektivischer Explosionsdarstellung eine dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltungssubstrats,
7 bis 11 in verschiedenen Ansichten eine vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltungssubstrats,
12 in Draufsicht eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltungssubstrats, und
13 bis 17 in verschiedenen Ansichten eine sechste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltungssubstrats.

Einander entsprechende Teile und Komponenten sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 bis 17 zeigen sechs verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Schaltungssubstrats 10, wobei es sich jeweils um eine gegebenenfalls mehrlagige Leiterplatte handelt. Das Schaltungssubstrat 10 ist bestimmt zur Anbringung von Tastenmodulen einer Tastatur. An dem Schaltungssubstrat 10 ist jeweils eine Beleuchtungseinrichtung 11, und zwar eine LED, angeordnet. Diese Beleuchtungseinrichtung 11 ist bestimmt zur Beleuchtung eines nicht dargestellten, zugeordneten Tastenmoduls. Weiter umfasst jedes Schaltungssubstrat mindestens eine an oder in dem Schaltungssubstrat 10 angeordnete und der Beleuchtungseinrichtung 11 zugeordnete Planarspule 12 mit mehreren Windungen 13, wobei die einander zugeordneten Beleuchtungseinrichtungen 11 und Planarspulen 12 jeweils gemeinsam einem nicht dargestellten Tastenmodul zugeordnet sind, um dieses zu beleuchten bzw. zu hinterleuchten und dessen Betätigung zu erfassen. Die Planarspulen 12 sind zur Erfassung der Betätigung des zugeordneten Tastenmoduls als Teil eines induktiven Sensors ausbildet. Die Planarspulen 12 weisen jeweils eine Spulenebene auf, in der die Windungen 13 angeordnet sind.
Die Planarspulen 12 bilden jeweils einen Spuleninnenraum 14 und einen Spulenaußenraum 15 aus. Bei der ersten Ausführungsform (1 und 2) und bei der sechsten Ausführungsform (13 bis 17) ist die Beleuchtungseinrichtung 11 jeweils im Bereich des Spulenaußenraums 15 am Schaltungssubstrat 10 angebracht. Bei der zweiten Ausführungsform ( 3 und 4) ist die Beleuchtungseinrichtung 11 in einem Zwischenraum 16 zwischen Windungen 13 der Planarspule 12 am Schaltungssubstrat 10 angebracht. Bei der dritten Ausführungsform (5 und 6) und bei der vierten Ausführungsform (7 bis 11) ist die Beleuchtungseinrichtung 11 im Bereich des Spuleninnenraums 14 an dem Schaltungssubstrat 10 angebracht ist.
Die fünfte Ausführungsform nach 12 zeigt eine Planarspule, die aus zwei Einzelspulen 12a, 12b besteht, die gemeinsam zumindest einen Teil des induktiven Sensors zur Erfassung der Betätigung des Tastenmoduls ausbilden. Im gezeigten Beispiel sind die Einzelspulen 12a, 12b in Reihe geschaltet, wobei alternativ auch eine parallele Schaltung möglich ist. Dadurch lässt sich beispielsweise eine Differenzschaltung der zwei Einzelspulen 12a, 12b verwirklichen. Bei dieser fünften Ausführungsform bilden die Einzelspulen 12a, 12b zwischen sich einen Freiraum 17 aus, der im Spulenaußenraum 15 der beiden Einzelspulen 12a, 12b liegt. Im Bereich dieses Freiraums 17 ist bei der fünften Ausführungsform die Beleuchtungseinrichtung 11 am Schaltungssubstrat 10 angebracht.
Bei den verschiedenen Ausführungsformen weisen die Planarspulen 12 verschiedene Formen auf, wobei die Formen jeweils nur in etwa oder im Wesentlichen den jeweils genannten geometrischen Formen entsprechen. Bei der ersten Ausführungsform (1 und 2) und bei der vierten Ausführungsform (7 bis 11) weist die Planarspule 12 eine Ringform auf, das heißt die Innenseite und die Außenseite der Planarspule 12 bilden eine Kreisform. Bei der zweiten Ausführungsform (3 und 4) weist die Innenseite der Planarspule 12 eine Kreisform auf, die Außenseite hingegen ist aus zwei Kreisen unterschiedlichen Durchmessers mit geraden Übergängen gebildet. Diese Form ermöglicht die Ausbildung des bereits genannten Zwischenraums 16 zwischen den Windungen 13 der Planarspule 12, um dort die Beleuchtungseinrichtung 11 anordnen zu können. Bei der dritten Ausführungsform sind Innenseite und Außenseite der Planarspule entsprechend gebildet, und zwar jeweils aus zwei zueinander verschobenen Kreisen gleichen Durchmessers mit geraden Übergängen. Die beiden Einzelspulen 12a, 12b der fünften Ausführungsform weisen jeweils an der Innenseite und der Außenseite die Form eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken auf. Die erste und die zweite Planarspule 12c, 12d der sechsten Ausführungsform weisen jeweils eine Kreisform vergleichbar der ersten und vierten Ausführungsform auf.
Die Beleuchtungseinrichtungen 11 können mittels Oberflächenmontage, insbesondere SMT (surface-mounting technology), an dem Schaltungssubstrat 10 angebracht sein, wie dies beispielhaft bei der sechsten Ausführungsform (13 bis 17) gezeigt ist. Eine vorgesehene elektrische Kontaktierung 28 liegt hier direkt an der Beleuchtungseinrichtung 11 an. Es ist aber ebenso möglich, dass die Beleuchtungseinrichtung 11 eine bedrahtete Beleuchtungseinrichtung, insbesondere eine bedrahtete LED, ist, die mittels Durchsteckmontage, insbesondere THT (through-hole technology), an dem Schaltungssubstrat 10 angebracht ist, wie dies beispielhaft bei der vierten Ausführungsform (7 bis 11) mit einer Bedrahtung 23 der Beleuchtungseinrichtung 11 gezeigt ist, die durch das Schaltungssubstrat 10 hindurch bis zu einer vorgesehenen elektrischen Kontaktierung 28 geführt ist.
Die Planarspule 12 kann durch Leiterbahnen und/oder als gedruckte Schaltung und/oder als metallisierte Folie und/oder als gestanzte Metallplatte in oder an dem Schaltungssubstrat 10 ausgebildet und/oder angebracht sein. Eine elektrische Kontaktierung 31 der Planarspulen 12 erfolgt über eine zur Ebene der Planarspule 12 versetzte Ebene, wobei durch das Schaltungssubstrat hindurch gegebenenfalls eine Bedrahtung 24 oder alternative elektrische Verbindung der Planarspule 12 zur elektrischen Kontaktierung 31 vorgesehen ist, wie dies beispielsweise bei der vierten Ausführungsform (7 bis 11) gezeigt ist.
Bei den Kontaktierungen 28, 31 handelt es sich um elektrische Anschlussleitungen. Diese werden bevorzugt radial zu den Windungen 13 der Planarspule 12 nach außengeführt, um eine möglichst geringe Kopplung zwischen den Kontaktierungen 28, 31 bzw. Anschlussleitungen und der Planarspule 12 zu erreichen.
Die Planarspule 12 ist bei der ersten bis fünften Ausführungsform zusammen mit der Beleuchtungseinrichtung 11 an einer Oberseite 18 des Schaltungssubstrats 10, und zwar in einer oberen Lage 20 angeordnet. Die erste bis dritte Ausführungsform zeigen, dass auf diese erste Lage 20 auf einer Träger- und Isolationslage 29 aufgebracht ist, an deren entgegengesetzter Seite eine weitere, in diesem Fall untere Lage 22 angeordnet ist. Diese unter Lage 22 ist als metallische Abschirmlage 25 mit einer Ausnehmung 26 im Bereich unterhalb der Planarspule 12 ausgebildet. Deren der Planarspule 12 abgewandte Seite bildet eine Unterseite 19 des Schaltungssubstrats.
Bei der vierten Ausführungsform (7 bis11) ist im Unterschied hierzu zwischen der oberen Lage 20, die wiederum die Planarspule 12 und die Beleuchtungseinrichtung 11 aufweist, und der unteren Lage 22 eine mittlere Lage 21 vorgesehen. Diese mittlere Lage 21 ist als metallische Abschirmlage 25, die im Bereich der Planarspule 12 wiederum eine Ausnehmung 26 aufweist, vorgesehen. Die untere Lage 20 dient in diesem Fall dazu, die elektrische Kontaktierung 28 der Beleuchtungseinrichtung 11 und die elektrische Kontaktierung 31 der Planarspule 12 aufzunehmen, ferner ist auch hier eine metallische Abschirmlage 25 mit Ausnehmung 26 im Bereich unterhalb der Planarspule 12 vorgesehen. In der mittleren Lage 21 bildet die metallische Abschirmlage 25 eine in die Ausnehmung 26 hineinreichende metallische Zunge 27 aus, die im Bereich der Kontaktierung 28 der Beleuchtungseinrichtung 11 vorgesehen ist und die Planarspule 12 in der oberen Lage 20 gegen diese Kontaktierung 28 der Beleuchtungseinrichtung 11 in der unteren Lage 22 abschirmt. Bei dieser vierten Ausführungsform ist zwischen erster Lage 20 und mittlerer Lage 21 eine Träger- und/oder Isolationslage 29 und ferner zwischen mittlerer Lage 21 und unterer Lage 22 eine Träger- und Isolationslage 30 angeordnet, auf denen die jeweiligen Lagen 20, 21, 22 aufgebracht oder angebracht sind. Alternativ können auch die Kontaktierungen 28, 31 in der mittleren Lage 21 und die Abschirmlage 25 mit Ausnehmung 26 und Zunge 27 im Bereich der Kontaktierungen 28, 31 in der unteren Lage 22 angeordnet werden.
Zentraler Unterschied der sechsten Ausführungsform (13 bis 17) zur vierten Ausführungsform (7 bis 11) ist das Vorsehen von zwei Planarspulen, einer ersten Planarspule 12c in der oberen Lage 20 und einer zweiten Planarspule 12d in der mittleren Lage 21. Die beiden Planarspulen 12c, 12d sind im gezeigten Beispiel in Reihe geschaltet, wobei auch eine Parallelschaltung möglich ist. Die Anzahl der räumlich übereinander angeordneten und elektrisch in Reihe oder parallel miteinander verschalteten Planarspulen 12c, 12d könnte auch beliebig erhöht werden und beispielsweise drei oder auch mehrere Planarspulen entsprechend angeordnet werden, die Anzahl der Lagen erhöht sich dadurch. Die Wickelrichtung der ersten und zweiten Planarspule 12c, 12d ist gleich.
In der oberen Lage ist ferner neben der Beleuchtungseinrichtung 11 auch deren Kontaktierung 28 angeordnet. In der unteren Lage 22 ist die gemeinsame Kontaktierung 31 der Planarspulen 12c, 12d angeordnet, und zwar im Bereich der Kontaktierung 28 der Beleuchtungseinrichtung 11 in der oberen Lage 20, neben einer metallischen Abschirmlage 25 mit Ausnehmung 26 unterhalb der beiden Planarspulen 12c, 12d. Auch die mittlere Lage 21 weist eine metallische Abschirmlage 25 mit Ausnehmung 26 auf, wobei im Bereich der Kontaktierungen 28, 31 eine metallische Zunge 27 in die Ausnehmung 26 hineinreicht, um die Kontaktierungen 28, 31 voneinander abzuschirmen. Zwischen der oberen Lage 20 und der mittleren Lage 21 und zwischen der unteren Lage 22 und der mittleren Lage 21 ist jeweils eine Träger- und/oder Isolationslage 29, 30 angeordnet.
Das Schaltungssubstrat 10 kann eine durchgehende Ausnehmung 32 zur Anbringung eines Tastenmoduls aufweisen, wie beispielsweise bei der ersten Ausführungsform (1 und 2), der zweiten Ausführungsform ( 3 und 4), der dritten Ausführungsform (5 und 6), der vierten Ausführungsform (7 bis 11) und der sechsten Ausführungsform (13 bis 17) gezeigt.
In allen gezeigten Ausführungsformen ist die Planarspule 12 in der oberen Lage 20 in ihrer Spulenebene zur Abschirmung von einer elektrisch leitenden Lage 33, insbesondere einer Ground-Lage, umgeben, wobei die elektrisch leitende Lage 33 von der Planarspule 12 beabstandet und elektrisch isoliert ist, wobei der Abstand zwischen Planarspule 12 und elektrisch leitender Lage 33 insbesondere mindestens 0,2 mm, vorzugsweise mindestens 0,3 mm beträgt. Dies gilt analog bei der sechsten Ausführungsform für die zweite Planarspule 12d.
Bezugszeichenliste

10: Schaltungssubstrat, insbesondere Leiterplatte
11: Beleuchtungseinrichtung, insbesondere LED
12: Planarspule
12a: Einzelspule
12b: Einzelspule
12c: Erste Planarspule
12d: Zweite Planarspule
13: Windung
14: Spuleninnenraum
15: Spulenaußenraum
16: Zwischenraum
17: Freiraum
18: Oberseite des Schaltungssubstrats 10
19: Unterseite des Schaltungssubstrats 10
20: Obere Lage
21: Mittlere Lage
22: Untere Lage
23: Bedrahtung der Beleuchtungseinrichtung 11
24: Bedrahtung der Planarspule 12
25: Abschirmlage
26: Ausnehmung in Abschirmlage 25
27: Zunge
28: Kontaktierung der Beleuchtungseinrichtung 11
29: Träger- und/oder Isolationslage
30: Träger- und/oder Isolationslage
31: Kontaktierung der Planarspule 12 bzw. der Planarspulen 12c, 12d
32: Ausnehmung
33: Elektrisch leitende Lage, insbesondere Ground-Lage

Claims

Schaltungssubstrat (10) zur Anbringung von Tastenmodulen einer Tastatur, umfassend mindestens eine an oder in dem Schaltungssubstrat (10) angeordnete Beleuchtungseinrichtung (11) zur Beleuchtung eines zugeordneten Tastenmoduls, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltungssubstrat (10) mindestens eine an oder in dem Schaltungssubstrat (10) angeordnete und der Beleuchtungseinrichtung (11) zugeordnete Planarspule (12) mit einer oder mehreren Windungen (13) umfasst, und dass die Planarspule (12) zumindest einen Teil eines induktiven Sensors zur Erfassung der Betätigung des der Beleuchtungseinrichtung (11) zugeordneten Tastenmoduls ausbildet.
Schaltungssubstrat (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Planarspule (12) einen Spuleninnenraum (14) und einen Spulenaußenraum (15) ausbildet, und dass die Beleuchtungseinrichtung (11) im Bereich des Spuleninnenraums (14) oder im Bereich des Spulenaußenraums (15) an oder in dem Schaltungssubstrat (10) angebracht ist.
Schaltungssubstrat (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Planarspule (12) mehrere Windungen (13) aufweist, und dass die Beleuchtungseinrichtung (11) im Bereich eines Zwischenraums (16) zwischen Windungen (13) an oder in dem Schaltungssubstrat (10) angebracht ist.
Schaltungssubstrat (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planarspule (12) eine Ringform aufweist, und/oder dass die Planarspule (12) an ihrer Außenseite und/oder Innenseite eine runde Form oder eine eckige Form aufweist.
Schaltungssubstrat (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planarspule (12) aus zwei oder mehreren Einzelspulen (12a, 12b) besteht, die gemeinsam zumindest einen Teil des induktiven Sensors zur Erfassung der Betätigung des Tastenmoduls ausbilden.
Schaltungssubstrat (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelspulen (12a, 12b) in Reihe oder parallel geschaltet sind.
Schaltungssubstrat (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelspulen (12a, 12b) zwischen sich einen Freiraum (17) ausbilden, wobei im Bereich dieses Freiraums (17) die Beleuchtungseinrichtung (11) an oder in dem Schaltungssubstrat (10) angebracht ist.
Schaltungssubstrat (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (11) mittels Oberflächenmontage an dem Schaltungssubstrat (10) angebracht ist, und/oder dass die Beleuchtungseinrichtung (11) eine bedrahtete Beleuchtungseinrichtung ist, die mittels Durchsteckmontage an dem Schaltungssubstrat (10) angebracht ist.
Schaltungssubstrat (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planarspule (12) durch Leiterbahnen und/oder als gedruckte Schaltung und/oder als metallisierte Folie und/oder als gestanzte Metallplatte in oder an dem Schaltungssubstrat (10) ausgebildet und/oder angebracht ist.
Schaltungssubstrat (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planarspule (12) eine Spulenebene aufweist, in der die Windungen (13) angeordnet sind.
Schaltungssubstrat (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planarspule (12) an einer Oberseite (18) oder einer Unterseite (19) des Schaltungssubstrats (10) oder zwischen mindestens zwei Lagen (29, 30) des Schaltungssubstrats (10) angeordnet ist.
Schaltungssubstrat (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltungssubstrat (10) mehrlagig aufgebaut ist, wobei die Beleuchtungseinrichtung (11) und die Planarspule (12) in oder an einer oberen Lage (20) ausgebildet und/oder angeordnet sind.
Schaltungssubstrat (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Lage (20) auf einer Träger- und/oder Isolationslage (29) angeordnet ist, und dass auf der der oberen Lage (20) gegenüberliegenden Seite der Träger- und/oder Isolationslage (29) eine Abschirmlage (25) angeordnet ist, die zumindest im Bereich unterhalb der Planarspule (12) eine Abschirmung, insbesondere eine metallische Abschirmung aufweist.
Schaltungssubstrat (10) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktierung (28, 31) der Beleuchtungseinrichtung (11) und/oder der Planarspule (12) in einer weiteren Lage erfolgt.
Schaltungssubstrat (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der oberen Lage (20) und der weiteren Lage (22) eine Abschirmlage (25) angeordnet ist, die im Bereich der Planarspule (12) eine Ausnehmung (26) aufweist, in die im Bereich einer Kontaktierung (28) der Beleuchtungseinrichtung (11) in der weiteren Lage (22) eine Zunge (27) zur Abschirmung zwischen Kontaktierung (28) der Beleuchtungseinrichtung (11) und Planarspule (12) hineinragt.
Schaltungssubstrat (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der oberen Lage (20) und der Abschirmlage (25) und/oder zwischen der weiteren Lage (22) und der Abschirmlage (25) jeweils eine Träger- und/oder Isolationslage (29, 30) angeordnet ist.
Schaltungssubstrat (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltungssubstrat (10) mehrlagig ausgebildet ist, dass die Beleuchtungseinrichtung (11) in oder an einer oberen Lage (20) angeordnet ist, dass mindestens zwei Planarspulen (12), nämlich mindestens eine erste Planarspule (12c) und mindestens eine zweite Planarspule (12d), die in verschiedenen Lagen, nämlich der oberen Lage (20) und einer weiteren Lage (21) des Schaltungssubstrats (10) übereinander angeordnet sind, der Beleuchtungseinrichtung (11) zugeordnet sind, und dass die mindestens zwei Planarspulen (12c, 12d) parallel oder in Reihe geschaltet sind, wobei jede der mindestens zwei Planarspulen (12c, 12d) und damit auch die mindestens zwei Planarspulen gemeinsam einen Teil des induktiven Sensors zur Erfassung der Betätigung des der Beleuchtungseinrichtung (11) zugeordneten Tastenmoduls ausbilden.
Schaltungssubstrat (10) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktierung (28) der Beleuchtungseinrichtung (11) in der oberen Lage (20) des Schaltungssubstrats (10) erfolgt, und dass eine Kontaktierung (31) der beiden Planarspulen (12c, 12d) in einer unteren Lage (22) des Schaltungssubstrats (10) erfolgt.
Schaltungssubstrat (10) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierung (28) der Beleuchtungseinrichtung (11) und die Kontaktierung (31) der Planarspulen (12) übereinander im Schaltungssubstrat (10) angeordnet sind, und dass zwischen der oberen Lage (20) und der unteren Lage (22) eine Abschirmlage (25) angeordnet ist, die im Bereich der Planarspulen (12c, 12d) eine Ausnehmung (26) aufweist, in die im Bereich der Kontaktierungen (28, 31) der Beleuchtungseinrichtung (11) und der Planarspulen (12c, 12d) eine Zunge (27) zur Abschirmung zwischen den Kontaktierungen (28, 31) hineinragt.
Schaltungssubstrat (10) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der oberen Lage (20) und der Abschirm- (25) und/oder mittleren Lage (21) und/oder zwischen der unteren Lage (22) und der Abschirm- (25) und/oder mittleren Lage (21) jeweils eine Träger- und/oder Isolationslage (29, 30) angeordnet ist.
Schaltungssubstrat (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltungssubstrat (10) mindestens eine durchgehende Ausnehmung (32) zur Anbringung eines Tastenmoduls aufweist.
Schaltungssubstrat (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planarspule (12) in einer Spulenebene von einer elektrisch leitenden Lage (33) umgeben ist, wobei die elektrisch leitende Lage (33) von der Planarspule (12) beabstandet und elektrisch isoliert ist.
Tastatur umfassend ein Schaltungssubstrat (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen und Tastenmodule, die an dem Schaltungssubstrat (10) angebracht und dort jeweils einer Beleuchtungseinrichtung (11) und mindestens einer Planarspule (12) zugeordnet sind.
Tastatur nach Anspruch 23, wobei jedes Tastenmodul ein relativ zum Schaltungssubstrat (10) und damit zu der oder den Planarspulen (12) bewegliches Bedämpfungselement zur Bedämpfung der zugeordneten Planarspule (12) oder der zugeordneten Planarspulen (12) umfasst.