DE2445805C3

DE2445805C3 - Verfahren zur Herstellung einer mit bestimmungsgemäß gerichteter, vom Finger ausgeübter Druckkraft zu betätigenden Taste

Info

Publication number: DE2445805C3
Application number: DE2445805A
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing. Frauental Stangl (Oesterreich)
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-09-25
Filing date: 1974-09-25
Publication date: 1980-01-17
Also published as: DE2445805B2; US3975808A; AT346961B; ATA590375A; JPS5160116A; DE2445805A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mit bestimmungsgemäß gerichteter, vom Finger ausgeübter Druckkraft zu betätigenden Taste mit einem mit Elektroden zur Signalabnahme versehenen piezoelektrischen Wandler zur Ansteuerung eines elektrischen Verstärkerelements einer elektronischen Schaltung, wobei der Körper des Wandlers aus piezoelektrischem Material besteht und in einem Volumen h · I · d permanent polarisiert ist, wobei seine Dicke d eine zur Richtung der Druckkraft senkrechte Richtung ist, /eine Abmessung senkrecht zur Dicke c/und zur Richtung der Druckkraft ist und h eine Abmessung parallel zur Richtung der Druckkraft ist, wobei der Körper senkrecht zur Richtung der Druckkraft annähernd konstante Querschnittsform aufweist, und wobei die Dicke d klein gegenüber einer weiteren Abmessung / und Wist, wobei die Abmessung //größer als etwa das 10-fache der Abmessung c/ist, und wobei der Körper in Richtung der Dicke d zwischen den Elektroden polarisierbarer Piezokeramik besteht, wobei die im Oberbegriff angegebene Bemessung der Polarisationsrichtung und der Richtung der Druckkraft dazu genutzt werden, daß das bei Piezokeramik bei Temperaturänderung auftretende Pyrosignal im Vergleich zum piezoelektrischen Nutzsignal vernachlässigbar klein wird, wobei der Körper des Wandlers zu einem Anteil h < H der in Richtung der Druckkraft liegenden Rechteckseite H polarisiert ist und auf den Flächen h ■ I mit den Elektroden versehen ist, und daß der Körper in Richtung seiner Dicue mit einem seine Biegesteifigkeit erhöhenden ein- oder mehrteiligen, aus Kunststoff bestehenden, mit dem Körper des Wandlers fest verbundenen Stützkörper versehen ist, wobei der oder die Stützkörper in Richtung der in der Taste bestimmungsgemäß auf den Körper des Wandlers einwirkenden Druckkraft eine vergleichsweise zu dem Körper des Wandlers größere oder nicht wesentlich kleinere integrale druckelastische Nachgiebigkeit aufweist(-en), daß die Dicke d kleiner als 0,5 mm ist und daß der nichtpolarisierte Anteil H-h des Körpers des Wandlers als integrierte Kapazität zusammen mit einem Widerstand als flC-Glied mit Tiefpäßwifküng für mehr als 100 Hz der Taste elektrisch zugeschaltet ist, wobei auf der einen Seite des Körpers des Wandlers die Elektrode des piezoelektrisch wirksamen Anteils h mit der Elektrode des piezoelektrisch nicht wirksamen Anteils H-h ist nach Patent 24 33 208.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein billiges und automatisierungsfähiges Verfahren zur Herstellung der piezokeramischen Drucktaste gemäß dem Hauptpa-

tent anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf einem Keramikkörper, dessen Länge L ein Vielfaches der Länge / der einzelnen Taste beträgt, auf der Rückseite eine durchgehende Metallisierung und auf der Vorderseite zwei voneinander getrennte Metallisierungen angebracht werden, daß daran anschließend die vorderseitigen Metallisierungen verbindende Widerstandsschichten in einem Abstand, der dem Abstand der einzelnen Tasten entspricht, auf dem Keramikkörper aufgebracht werden, daß sowohl an der rückseitigen Metallisierung als auch an der einen vorderseitigen Metallisierung Elektroden in einem Abstand angebracht werden, der dem Abstand der einzelnen Tasten entspricht, daß an der anderen vorderseitigen Metallisierung eine Hilfselektrode angebracht wird, daß der Keramikkörper anschließend durch Tauschen in ein insbesondere thixotropes Harz umhüllt wird, daß das Harz ausgehärtet wird, daß wenigstens eines der Elektrodenpaare kurzgeschlossen wird, daß der Teil des Keramikkörpers, der sich zwischen der rückseitigen Metallisierung und der einen vorderseitigen Metallisierung befindet, durch Anlegen einer Polarisationsspannung zwischen dem kurzgeschlossenen Elektrodenpaar und der Hilfselektrode polarisiert wird, daß das kurzgeschlossene Elektrodenpaar wieder unterbrochen wird und daß die einzelnen Tasten durch Trennen des Keramikkörpers in den Abständen /gewonnen werden.

Die Vorteile der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der

F i g. 1 eine Draufsicht und

F i g. 2 eine Seitenansicht eines Keramikkörpers zeigen, aus dem später die einzelnen Drucktasten hergestellt werden.

In den Figuren ist mit 1 ein Keramikkörper der Länge L bezeichnet. Die Länge L beträgt ein Vielfaches der Länge /der einzelnen Drucktasten. Der Keramikkörper 1 hat eine Höhe H und eine Dicke d, die den Abmessungen der einzelnen Drucktasten entsprechen. Auf der Rückseite des Keramikkörpers 1 befindet sich eine durchgehende Metallisierung 2 und auf der Vorderseite zwei voneinander getrennte Metallisierungen 3,4 mit den Höhen h\ und Zj₂. Die Metallisierungen werden in bekannter Weise auf dem Keramikkörper 1 aufgebrach? und bestehen vorzugsweise aus Silber.

Nach Fertigstellung der Metallisierungen werden die vorderseitigen Metallisierungen 3,4 durch aufgedruckte Widerstandsschichten 5 miteinander verbunden. Die Anzahl der aufgedrucktes; Widerstände 5 entspricht der Anzahl der später aus dem Keramikkörper 1 herzustellenden Drucktasten.

Die rückseitige Metallisierung 2 wird mit Elektroden 6 versehen und die vorderseitige Metallisierung 3 mit Elektroden 7. Die Anzahl der Elektrodenpaare entspricht wieder den später herzustellenden Drucktasten. Die vorderseitige Metallisierung 4 wird mit einer Hilfselektrode 8 versehen, die zur späteren Polarisation des Keramikkörpers 1 verwendet wird.

Nachdem der Keramikkörper in der beschriebenen Weise mit Metallisierungen, Widerständen 5 und

ι« Elektroden versehen wurde, wird er, um eine genügende mechanische Stabilität zu erhalten, mit einem Kunstharz umhüllt, wobei diese Umhüllung zweckmäßigerweise durch Tauchen des Keramikkörpers 1 in ein thixotropes Harz erreicht wird. Das Harz kann, falls erforderlich,

ii ausgehärtet werden.

Da der Keramikkörper 1 sowohl brim Auftragen der Widerstände 5 als auch beim Anbringen der Umhüllung hohen Temperaturen ausgesetzt ist, würde eine vorherige Polarisation unwirksam ivrrden, weswegen diese erst nach dem Aushärten der Umhüllung vorgenommen werden kann. Damit der in der fertigen Drucktaste kapazitiv wirksame Teil zwischen der Metallisierung 3 und der rückseitigen Metallisierung nicht polarisiert wird, wird ein Elektrodenpaar 6, 7

2^r> kurzgeschlossen und zwischen dieses kurzgeschlossene Elektrodenpaar und der Hilfselektrode 8 die Polarisationsspannung angelegt, so daß nur der Teil des Keramikkörpers 1 polarisiert wird, der sich zwischen der vorderseitigen Metallisierung 4 und der rückseitigen

jo Metallisierung 2 befindet

Nachdem die Polarisation vorgenommen wurde, werden die einzelnen Drucktasten durch Abtrennen der Abschnitte / vom Keramikkörper 1 gewonnen, wobei der Teil, an welchem sich die Hilfselektrode 8 befindet,

S-. fortfällt.

Die Dicke d des Keramikkörpers 1 kann zwischen 0,05 und 0,15 mm betragen. Die Länge /der einzelnen Drucktaste kann zwischen 3 und 20 mm und die Höhe A₂ der Metallisierung 5 zwischen 5 und 25 mm variieren,

α» wob«:! das Verhältnis zwischen der Höhe A₂ der Metallisierung 4 und der Gesamthöhe des Keramikkörpers zwischen 0,6 und 0,8 beträgt. Die Länge L des Keramikkörpers 1 richtet sich nach der Beschaffenheit der Keramik und ist im allgemeinen so bemessen, daß

■r. ungefähr 8 einzelne Drucktasten von einem Keramikkörper 1 gewonnen werden können.

Insgesamt gesehen zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, daß es eine rationelle Fertigung von piezoelektrischen Drucktasten gestattet,

^ri« da eine große Anzahl dieser Drucktasten gleichzeitig hergestellt und polarisiert werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung einer mit bestimmungsgemäß gerichteter, vom Finger ausgeübter Druckkraft zu betätigenden Taste mit einem mit Elektroden zur Signalabnahme versehenen piezoelektrischen Wandler zur Ansteuerung eines elektrischen Verstärkerelements einer elektronischen Schaltung, wobei der Körper des Wandlers aus piezoelektrischem Material besteht und in einem Volumen h · I · d permanent polarisiert ist, wobei seine Dicke d eine zur Richtung der Druckkraft senkrechte Richtung ist, /eine Abmessung senkrecht zur Dicke c/und zur Richtung der Druckkraft ist und h eine Abmessung parallel zur Richtung der Druckkraft ist, wobei der Körper senkrecht zur Richtung der Druckkraft annähernd konstante Querschnittsform aufweist, und wobei die Dicke d klein gegenüber einer weiteren Abmessung /und H ist, wobei die Abmessung H größer als etwa das 10-fache der Abmessung c/ist, und wobei der Körper in Richtung der Dicke d zwischen den Elektroden polarisierbarer Piezokeramik besteht, wobei die im Oberbegriff angegebene Bemessung der Polarisationsrichtung und der Richtung der Druckkraft dazu genutzt werden, daß das bei Piezokeramik bei Temperaturänderung auftretende Pyrosignal im Vergleich zum piezoelektrischen Nutzsignal vernachlässigbar klein wird, wobei der Körper des Wandlers zu einem Anteil h < //der in Richtung der Druckkraft liegenden Rechteckseite //polarisiert ist und auf den Rächen h ■ I ,nit den Elektroden versehen ist, und daß der Körper in Richtung seiner Dicke mit einem seine Biegestt rigkeit erhöhenden ein- oder mehrteiligen, aus Kunststoff bestehenden, mit dem Körper des Wandlers fest verbundenen Stützkörper versehen ist, wobei der oder die Stützkörper in Richtung der in der Taste bestimmungsgemäß auf den Körper des Wandlers einwirkenden Druckkraft eine vergleichsweise zu dem Körper des Wandlers größere oder nicht wesentlich kleinere integrale druckelastische Nachgiebigkeit aufweist(-en), daß die Dicke d kleiner als 0,5 mm ist und daß der nichtpolarisierte Anteil Hh des Körpers des Wandlers als integrierte Kapazität zusammen mit einem Widerstand als RC-G\\ed mit Tiefpaßwirkung für mehr als 100 Hz der Taste elektrisch zugeschaltet ist, wobei auf der einen Seite des Körpers des Wandlers die Elektrode des piezoelektrisch wirksamen Anteils Λ mit der Elektrode des piezoelektrisch nicht wirksamen Anteils H-h ist nach Patent 24 33 208, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Keramikkörper (1), dessen Länge L ein Vielfaches der Länge / der einzelnen Taste beträgt, auf der Rückseite eine durchgehende Metallisierung (2) und auf der Vorderseite zwei voneinander getrennte Metallisierungen (3, 4) angebracht werden, daß daran anschließend die vorderseitigen Metallisierungen (3, 4) Verbindende Widerständsschichten (5) in einem Abstand, der dem Abstand der einzelnen Tasten entspricht, auf dem Keramikkörper (11 aufgebracht werden, daß sowohl an der rückseitigen Metallisierung (2) als auch an der einen vorderseitigen Metallisierung(3) Elektroden (6,7) in einem Abstand angebracht werden, der dem Abstand der einzelnen Tasten entspricht, daß an der anderen vorderseitigen Metallisierung (4) eine Hilfselektrode (B) angebracht wird, daß der Keramikkörper anschließend durch Tauchen in ein insbesondere thixotropes Harz umhüllt wird, daß das Harz ausgehärtet wird, daß wenigstens eines der Elektrodenpaare (6, 7)

"> kurzgeschlossen wird, daß der Teil des Keramikkörpers (1), der sich zwischen der rückseitigen Metallisierung (2) und der einen vorderseitigen Metallisierung (3) durch Anlegen einer Falarisationsspannung zwischen dem kurzgeschlossenen

I» Elektrodenpaar (6, 7) und der Hilfselektrode (8) polarisiert wird, daß das kurzgeschlossene Elektrodenpaar (6,7) wieder unterbrochen wird und daß die einzelnen Tasten durch Trennen des Keramikkörpers (1) in den Abständen /gewonnen werden.