DE2921557A1

DE2921557A1 - Flexibler tastschalter

Info

Publication number: DE2921557A1
Application number: DE19792921557
Authority: DE
Inventors: William Roger Kissner; Wayne Keith Parkinson
Original assignee: Brady Corp
Current assignee: Brady Corp
Priority date: 1978-06-26
Filing date: 1979-05-28
Publication date: 1980-01-17
Also published as: CA1108679A; GB2025137A; BE877297A; US4158115A; FR2430077A1; GB2025137B

Description

US-Ser-No. 919,373

Filed: June 26,1978

W. H. BRADY CO.,

2221 West Camden Road

Milwaukee, Wisconsin 53 201 V.St.A.

Flexibler Tastschalter

Für das Herstellen der elektrischen Anschlüssen zwischen einer äußeren Schaltungsanordnung und den Schaltkontakten auf den Schichten eines flexiblen Tastschalters ist man bemüht, innere elektrische Verbindungen zwischen zueinander beabstandeten Schichten im Schalter herzustellen. In einem flexiblen Tastschalter mit einen X-Y-Matrixaufbau, bei welchem Zeilen untereinander in Verbindung stehender Kontakte auf der einen Schicht und Spalten von miteinander in Verbindung stehenden Kontakten auf einer zweiten, von der ersten getrennt gehaltenen Schicht auftreten, ist es vorteilhaft, die Anschlüsse zu sämtlichen Schalterkontakten über nur eine Schicht herauszuleiten und innere Verbindungen zur anderen Schicht durch im Schalter enthaltene Mittel herzustellen. Bisher wird dies auf unterschiedliche Art und Weise durchgeführt, wobei diese Arten sämtlich mit Nachteilen behaftet sind. Bei einem Schalter nach der US-PS 3 879 586 werden übermäßig große Stecker aus einem Elastoraermaterial mit druckabhängiger Leitfähigkeit in Löcher der Abstandsschicht zwischen den zwei Kontaktträgerschichten eingesteckt, so daß durch das dauernde Zusammenpressen der Steckkontakte zwischen einer starren und einer steifen Schicht der leitfähige Zustand der Steckkontakte erzeugt wird. In der US-PS 3 789 167 ist ein Schalter beschrieben, bei dem Metall- ■ stifte die Abstandsschicht durchdringen und mit leitfähigen Kunststoffbereichen unterhalb der oberen Schicht Kontakt machen., Bei einem wiederum anderen Schalter gemäß US-PS 4 028 509 werden die inneren Verbindungen mitteis Leitungen hergestellt, die einen geknickten Verlauf haben und so die

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beiden Schichten miteinander verbinden. In allen Fällen ist die Konstruktion verhältnismäßig aufwendig und nicht immer zuverlässig.

Es konnte festgestellt werden, daß innere elektrische Verbindungen zwischen Kontaktträgerschichten in einem flexiblen Tastschalter, die voneinander auf Abstand gehalten sind, durch eine vereinfachte Konstruktion bei erhöhter Zuverlässigkeit dadurch hergestellt werden können, daß ein gewöhnlich leitfähiges Material in Öffnungen der die beiden Schichten voneinander trennenden Abstandsschicht eingesetzt wird. Es ist hierdurch nicht erforderlich, daß das leitfähige Material zusammengedrückt wird, so daß keine Einsatzstücke mit Übermaß benötigt werden und die kontakttragenden Schichten keine besondere Steifigkeit haben müssen. Sofern Anschlußleiter über flexible Anschlußfahnen ausgebracht werden, wird nur eine einzige Fahne benötigt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird als verbindendes leitfähiges Material ein nichtgehärtetes, leitfähiges Epoxydharz verwendet, und es werden auf jeder flexiblen Schicht getrennte leitfähige Übertragungsplättchen vorgesehen, die mit dem Epoxydharz in elektrisch leitende Verbindung kommen. Das Einbringen des Epoxydharzes in die öffnungen geschieht mit Hilfe von druckluftbetriebenen Flüssigkeitsspendern, so daß damit die Herstellung sehr vereinfacht ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des Tastschalters, von dem der besseren Darstellung halber Einzelteile weggebrochen sind;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 1 in der Mittelebene durch die Anschluß-Fahnen (Schichtstärke überhöht dargestellt); und

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Fig. 3 einen Teilschnitt durch die Schichtanordnung des Schalters am Ort eines Ubergangskontaktblättchen-Paares, das durch einen leitenden Epoxyd-Einsatz miteinander verbunden ist.

Fig. 1 zeigt in seiner Gesamtheit eine Tafel 10 mit flexiblen Tastschaltern für den Telefonwählbetrieb. Die Tafel 10 oder das Tastenfeld besteht im wesentlichen aus fünf miteinander verklebten_jtransparenten flexiblen Schichten, ,einer Deckschicht 12, einer Verteilerschicht 14, einer oberen Kontaktträgerschicht 16, einer Abstands- oder Distanzschicht 18 und einer unteren Kontaktträgerschicht 20. Flexible Fahnen, die mit der oberen Kontaktträgerschicht 16 in einem Stück ausgebildet sind, sind durch Schlitze 24, 26 in der Abstandsschicht 18 und der unteren Kontaktträgerschicht 20 hindurch nach unten geführt. Ein Einsatzstück 28 schließt die in der oberen Kontaktträgerschicht 16 durch das Nachuntenbiegen der Fahnen 22 entstehende Lücke. Unterhalb der Tafel 10 ist eine.(nicht gezeigte) ausleuchtende Lichtquelle angebracht, die den Selbstleuchteffekt der einzelnen Tastschalter hervorbringt. Ein ebenfalls nicht gezeigter Rahmen stützt die gesamte Tafel 10 ab.

Die Deckschicht 12 ist als 0,25 mm dicke, flexible und nicht-leitende Schicht aus einem Polycarbonat-Film der Sorte 8BO5 von General Elextric Lexan {mit samtartiger Oberfläche) in der Farbe 112 ausgebildet und weist auf ihrer Unterseite lichtdurchlässige Zonen von Druckfarbe 36, 38 und undurchlässige Schwarz- und Grau-Zonen von Druckfarbe 35 und 4O auf. Es sind dies auf Acryl-Basis des Systems II aufgebaute Farben der Firma KC Coatings, Incorporated, Kansas City, Missouri, die im Siebdruckverfahren aufgebracht sind. Die Druckfarben-Schichten ergeben einen schwarzen Hauptflächenuntergrund 35, graue Drucktasterbereiche 40 und weiße, durchleuchtende Anzeigen 36, 38 einschließlich Tasterumrandungen und in der Tastflächen-f-litte angebrachter Ziffern und Zeichen. Das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht durchleuchtet die lichtdurchlässigen Anzeigen 3u, 38.

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bau die Ubertragungsblättchen 58 und 59 miteinander in leitende Verbindung bringt. Die Löcher 12 haben einen Durchmesser von 6 , 5 mm.

Die untere Kontaktträgerschicht 20 aus 0,13 mm starkem transparentem Mylar trägt auf ihrer Oberseite die mit leitender Druckfarbe aufgedruckten Kontakte 74 _r_ die Leiterverbindungen 60 und die Ubertragungsblättchen 59 und auf ihrer Unterseite eine Kleberschicht 7 3 von der oben bereits beschriebenen Art von der Firma 3M. Die Kontakte 74 sind mittels Verlängerungen der Leiter 60 mit den Ubertragungsblättchen 59 verbunden. Die Kontakte 74 sind mit den Kontakten 48 der oberen Kontaktträgerschicht 16 ausgerichtet und haben dieselbe rechteckige Gestalt mit den rechteckigen, transparenten Mittenöffnungen 76. Ein Schlitz 26 nimmt die Kontaktfahnen 22 auf. Eine Kleberschicht 73 verklebt die gesamte Drucktastertafel oder -platte 10 mit dem Trägerrahmen, der nicht dargestellt ist=

Bei der Betätigung der einzelnen Tastschalter wird mit dem finger im wesentlichen auf die Mitte der durch Umgrenzungslinien gekennzeichneten Tasterfläche gedrückt. Die von der Fingerkuppe ausgeübte Kraft geht bei der Verteilerschicht auf den Rand der zugehörigen öffnung 46 (Fig. 2) über. Von diesem Rand wirkt sich die Kraft unmittelbar auf den rechteckigen Kontaktring 48 aus und sorgt für eine Kontaktgabe zwischen den Kontakten 48 und 74. Fehlt die Verteilerschicht, so könnte die von der Fingerkuppe mittig ausgeübte Kraft nicht stark genug sein, um mit ausreichender Kraft gegen den Kontaktrand zu drücken und damit eine Berührung mit dem Gegenkontakt zu erzeugen. Wenn sich die Kontakte 48 und 74 berühren, wird ein Stromkreis zwischen einer Leiterzeile 60 auf der unteren Kontaktträgerplatte 20 und einer Leiterspalte 50 der oberen Kontaktträgerplatte 16 geschlossen. Die Schichten 16 und 20 stellen also eine X-Y-Matrix dar. Der Stromkreis schließt sich über das nicht-gehärtete leitende Epoxydharz 62, welches ein Paar der entsprechenden Ubertragungsblättchen 58, 59 miteinander verbindet. Die Beleuchtungslichtquelle erhellt die Tastflächenumrandungen 36

Fahnenendes angeordnet sind. Die Übertragungsblättchen 58 sind mit anderen Übertragungsblättchen 59 und mit diesen verbundenen Leitern 60 auf der unteren Leiterträgerschicht 20 über nicht-gehärtete, leitfähige Epoxydeinsätze 62 in der Abstandsschicht 18 verbunden. Die leitfähigen Expoxyeinsätze bestehen aus einem Epoxydhar2, das nicht mit einem Härter vermischt ist, dem jedoch Silberpartikel eingemischt wurden. Das Epoxydharz stammt von der Firma Amicon/ Lexington,_t Massachusetts und läuft unter dem Handelsnamen Uniset, Type C-14. Alle Leiter und Übertragungsblättchen sind unter Verwendung derselben leitfähigen Druckfarbe hergestellt, die auch für die Herstellung der Kontakte 48 verwendet ist. Die Anschlußfahnenleiste 22 trägt sieben Leiter, einen für je eine Spalte der oberen Kontaktträgerschicht 16 und einen für je eine Kontaktreihe der unteren Kontaktträgerschicht 20. Durch, das Abwärtsbiegen der Kontaktfahnen 22 innerhalb des Umgrenzungsrandes der Tastertafel 1O können die Leiter 50 und 56 mit einer (nicht gezeigten) Schaltung unterhalb des nicht dargestellten Tragrahmens in Verbindung gebracht und die Tastertafel oder -platte dann am Rahmen entlang ihres gesamten Randes abgedichtet werden. Das Einsatzstück 28, das ebenfalls aus der 0,13 mm starken, transparenten Mylar-Schicht der oberen Kontaktträgerplatte 16 hergestellt ist, fügt sich genau in die Lücke zwischen den Schnittlinien 54 ein.

Die obere Kontaktträgerschicht 16 und die unter Kontaktträgerschicht 20 sind durch die dazwischen geklebte Abstandsschicht 18 voneinander getrennt. Im Aufbau der Verteilerschicht 14 gleich, besteht die Abstandsschicht 18 aus einer 0,075 mm starken Mylar-Folie 64 zwischen zwei 0,04 mm starken Kleberschichten 66 und 68. Rechteckige Löcher 70 in der Abstandsschicht sind unterhalb der Kontakte 48 ausgestanzt." Diese Löcher 70 sind größer als die öffnungen 46 der Verteilerschicht 14 und geringfügig kleiner als die Kontakte 48 bzw. .74, was die Fig. 2 erkennen läßt. Ein Schlitz 24 läßt die Anschlußfahnen 22 hindurchtreten. Zu beiden Seiten des Schlitzes 24 sind vier runde Löcher 72 angeordnet zur Aufnahme des nicht-gehärteten leitenden Epoxydharzes 62, der beim Zusammen-

Um einen Abstand von der Deckschicht 12 zur oberen Kontaktträgerschicht 16 herzustellen, ist zwischen diese beiden Schichten eine Verteilerschicht 14 eingeklebt, die aus einer 0,075 mm dicken transparenten Mylar-Schicht (Warenzeichen der Firma DuPont) aus Polyäthylenterephthalat 41 gebildet ist, die auf beiden Oberflächen eine nach dem Einbringen zwischen die beiden Schichten 12 und 16 thermisch ausgehärtete transparente und druckempfindliche Acrylkleberschicht 42, 44 trägt. Die beiden Kleberschichten sind jeweils 0,04 mm stark. Ein hierfür geeigneter Kleber ist der von der 3M-Company angebotene druckempfindliche Acryl-Kleber Nr. 467. Die Verteilerschicht 14 ist ausgestanzt, so daß sie öffnungen 46 von etwa 6,5 χ 7,5 mm direkt unterhalb jedes Tasterbereichs aufweist. Die Anzeigen 36, 38 befinden sich in jedem Fall innerhalb der·Öffnungs-Umrandungen 46.

Die obere Kontaktträgerschicht 16 (eine 0,13 mm starke transparente Mylajr-Schicht) ist auf ihrer Unterseite mit drei Spalten von jeweils vier 0,018 mm starken, aus leitender Druckfarbe bestehenden Kontakten 4 8 bedruckt. Die leitfähige Druckfarbe stammt von der Firma Acheson Colloids, Port Huron, Michigan und hat die Bezeichnung Electrodag 415SS. Die Kontakte 48 sind mit Leitern 50 verbunden, die sich bis zu den Kontakt-Fahnen 22 fortsetzen. Jeder Kontakt 48 hat die Gestalt eines Rechtecks, dessen rechteckige Mittelzone fehlt/ so daß Licht durch diese offene und damit transparente Mitte 52 hindurchtreten kann. Die Größe der Kontakte beträgt etwa 14 χ 16 mm, ihre transparenten Mitten 6,5 χ 7,5 mm, was der Größe der öffnungen 46 in der Verteilerschicht entspricht.

Von einer Randkante der oberen Leiterschicht 16 erstreckt sich die Fahne 22 abwärts. Zwei Schnitte 54 von etwa 6,5 mm Länge sind vom Rand in die Schicht mit den oberen Leitern 16 eingeschnitten, so daß das Fahnenende 22 nach abwärts innerhalb der Randumgrenzung,der Tafel 10 gebogen werden kann. Das Fahnenende trägt Leiter 50, die mit den Kontakten 48 der oberen Leiterträgerschicht 16 verbunden sind, und Leitungen 56 von Übertragungsblättchen 58, die in der Nähe der Biegestelle des

und die in der Mitte darin angeordneten Anzeigen 38, so daß die einzelnen Taster bei Dunkelheit erkennbar sind. Das Licht gelangt dabei durch die transparenten Mitten 76 der unteren Kontaktträgerschicht 20, die Löcher 70 der Abstandsschicht, die transparenten Mitten 52 der oberen Kontaktträgerschicht 16, die öffnungen 46 in der Verteilerschicht 14 und die durchscheinenden Anzeigen 36, 38 in der Deckschicht 12.

Der Fachmann ist in der Lage, gewisse Abwandlungen vorzunehmen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So können beispielsweise andere leitfähige Materialien an die Stelle der leitfähigen Epoxydharzeinsätze 62 treten, wozu sich leitfähiges Fett oder leitfähige Farbe eignen; auch kann beim Epoxydharz der Härter weggelassen werden.

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Claims

PATENTANWAI,TE IJR. I)IKTKIi V. BIiZOLI) DIPL. IN«. I1KTKIi SCHÜTZ DIPL. IN«. WOLl'ÜANO HKUSLKH MARIA-TIIEHK.SIA-STIIASHK 22 PI)STKAClI 8«OHO« D-8000 MUENCUEiV 86 TBLBUHAMM SOMBEZ TBLBKON O80/470»0a 47 β« 1» U.S.-Ser.No. 919,373 Filed: June 26, 1978 W. H4 BRADY CO., 2221 West Camden Road Milwaukee, Wisconsin 53201 V.St.A. Flexibler Tastschalter PATENTANSPRÜCHE

1.) Flexibler Tastschalter, gekennzeichnet durch eine erste flexible Schicht (16), die wenigstens eine elektrische Leiterbahn (50) trägt, eine zweite flexible Schicht (20), die wenigstens eine elektrische Leiterbahn (60) trägt, eine Abstandsschicht (18), die die erste und die zweite Schicht (16,20) voneinander trennt, und ein leitfähiges Material (62), das in wenigstens eine Öffnung (72) der Abstandsschicht (18) eingefügt und mit den elektrischen Leiterbahnen (50,60) der ersten und der zweiten Schicht in kontaktgebenderBerührung ist.

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2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Material (62) ein nichtgehärtetes leitfähiges Epoxydharz ist.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Material (62) ein gehärtetes leitfähiges Epoxydharz ist.

4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Material ein elektrisch leitendes Fett ist.

5. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Material (62) eine leitfähige Farbflüssigkeit ist.

6. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste flexible Schicht (16) auf einer ersten Oberfläche in Zeilenanordnung leitfähige Schaltkontaktflächen (48) aufweist, die miteinander durch die elektrische Leiterbahn (50) verbunden sind.

7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite flexible Schicht (20) auf einer der ersten Oberfläche der ersten flexiblen Schicht (16) gegenüberliegenden Oberfläche leitfähige Schalterkontaktflächen (74) trägt, die zu den leitfähigen Schalterkontaktflächen (48) der ersten Schicht (16) ausgerichtet und in zu den Zeilen der ersten flexiblen Schicht (16) senkrecht verlaufenden Spalten angeordnet sind, wobei die Schalterkontaktflächen (74) in den einzelnen Spalten miteinander durch eine der elektrischen Leitungsbahnen (60) verbunden sind.

8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite flexible Schicht (16,20) jeweils einzelne leitfähige Ubertragungsplättchen (58,59) aufweisen, die mit den elektrischen Leitungsbahnen (50,60) leitend verbunden sind, daß die Abstandsschicht

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(18) eine Anzahl von Öffnungen (72) aufweist, die mit dem leitfähigen Material (62) ausgefüllt sind, daß jedes Übertragungsplättchen (58) auf der ersten flexiblen Schicht (16) zu einer Öffnung (72) und einem der Übertragungsplättchen (59) auf der zweiten flexiblen Schicht (20) ausgerichtet ist, und daß die zueinander ausgerichteten übertragungsplättchen (58,59) miteinander durch das leitfähige Material (62) in den Öffnungen (72) in elektrisch leitendem Kontakt sind, wodurch eine Kontaktzone zwischen dem leitfähigen Material der elektrischen Leitungsbahnen (50,60) gebildet ist, die größer ist als diejenige, welche für die elektrischen Leitungsbahnen benötigt wird.

9. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste flexible Schicht (16) eine Fahne (22) aufweist, die Anschlußverlängerungen (56) der elektrischen Leiterbahnen (50,56) der ersten flexiblen Schicht (16) trägt, von denen wenigstens eine Anschlußverlängerung (56) mit einem Einsatz aus leitfähigem Material (62) in elektrisch leitendem Kontakt ist, wodurch zwischen der Anschlußfahne (22) und der zweiten flexiblen Schicht (20) eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt ist.

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