EP0173704A1 - Procede de fabrication de claviers capacitifs et nouveaux claviers obtenus par ce procede - Google Patents
Procede de fabrication de claviers capacitifs et nouveaux claviers obtenus par ce procedeInfo
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- EP0173704A1 EP0173704A1 EP85901014A EP85901014A EP0173704A1 EP 0173704 A1 EP0173704 A1 EP 0173704A1 EP 85901014 A EP85901014 A EP 85901014A EP 85901014 A EP85901014 A EP 85901014A EP 0173704 A1 EP0173704 A1 EP 0173704A1
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
- H03K17/965—Switches controlled by moving an element forming part of the switch
- H03K17/975—Switches controlled by moving an element forming part of the switch using a capacitive movable element
- H03K17/98—Switches controlled by moving an element forming part of the switch using a capacitive movable element having a plurality of control members, e.g. keyboard
Definitions
- the present invention relates to a method of manufacturing capacitive keyboards of the matrix type made up of electrical circuits allowing a plurality of distinct commands from the pressing of keys comprising a keyboard.
- the invention also relates to keyboards obtained by this method.
- Such keyboards have a matri ⁇ sky arrangement of conductive pads respectively associated with the keys of the keyboard and being arranged in spatial agreement with said keys, each of said pads being composed of two conductive pads electrically isolated from each other and capable of be capacitively coupled to each other by bringing together a conductive armature caused by the actuation of the corresponding button.
- Such keyboards can be used to control various devices and machines such as calculating machines, typewriters, computers, etc.
- the two areas of the same pad are arranged on either side of a sheet of insulating material, being generally offset with respect to each other in a direction parallel to the plane of said sheet.
- the present invention proposes to remedy these drawbacks and to provide a method of manufacturing such capacitive keyboards which makes it possible to avoid the problems associated with the use of these very thin sheets.
- Another object of the invention is to provide such a method which makes it possible to further reduce the thickness of the insulating material and, consequently, to increase the performance due to the capacitive coupling.
- Yet another objective of the invention is to allow the manufacture of such keyboards in very large quantities and at a low cost price.
- the subject of the invention is a method of manufacturing capacitive keyboards of the type comprising, on either side of a thin insulator, two matrix arrangements, one in rows, the other in columns, of range associated 'two by two to form capacitive studs capable of being subjected to the influence of a touch for bringing a metal frame closer to it, characterized by the succession of steps consisting in applying to one face of a support relatively rigid insulator a first matrix arrangement, to apply on this face thus provided with this arrangement a thin insulating layer te, then to put on said layer insulating said second matrix arrangement.
- a thin layer of an insulating varnish is applied to the surface of the support, previously provided with the first matrix arrangement, which is left to dry or polymerize after which it is placed on this layer l second conductive matrix arrangement.
- the thickness of this varnish can be much less than the thickness of a sheet.
- the thickness may be a few microns.
- the insulating material can advantageously be constituted, for example, by a material from the group chosen from mono-, di-, and tri-fluoroolefins of the ethylene family such as polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride and polytrifluoroethylene.
- the insulating support can be of any type, it being understood that it is required to have a certain resistance. So it can be, for example, a rigid plate of a material used to make printed circuits. It can also be a sheet of insulating plastic which, while being flexible, does not tend to collapse. Preferably, the material constituting the support is polyester.
- the varnish layer can be applied, for example, by spraying or spraying, by coating or by passing through a bath followed by a hardening step.
- the invention also relates to a new keyboard obtained by this method, said keyboard being caracté ⁇ ized in that it comprises a relatively rigid support, that is to say having no tendency to collapse, on which is applied a first conductive matrix arrangement such as, for example, an arrangement in lines, a thin insulating layer surmounting said support and its arrangement and a second arrangement, for example in columns, arranged on the visible face of said layer.
- a first conductive matrix arrangement such as, for example, an arrangement in lines, a thin insulating layer surmounting said support and its arrangement and a second arrangement, for example in columns, arranged on the visible face of said layer.
- Figure 1 shows a plan view of part of a keyboard according to the invention with tearing off part of the varnish layer.
- FIG. 2 represents a dirty cross-sectional view of the keyboard according to the invention with a notable exaggeration of the dimensions in thickness. * The process according to the invention is implemented
- this sheet 10 On the upper face 2 of this sheet 10 a matrix arrangement of conductive pads 3 is produced ; of semicircular shape, connected by conductive tracks forming a certain number of lines 4. The different tracks are arranged in geometrical concordance with the locations of the mechanical keys which will be used on this equipment.
- the different lines 4 lead to a line collector assembly (not shown) which allows separate electrical communication with each of the lines each line 4 serving a plurality of ranges 3 attr 20 fogged on the line on the matrix.
- trices 4 is of the order of 15 to 30 microns.
- this varnish has a viscosity of the order of 2000 to 2500 cps.
- the application is carried out by screen printing at a rate of 15 to 20 g / m 2, which leads, after drying (or polymerization) of the coating, to a layer or film of solidified varnish 5 having a thickness of 15 to 35
- the thickness of varnish is less, over ranges of 3, that it is on the rest of the sheet but this point is not decisive.
- the thickness of varnish above the range 3 is of the order of 10 to 20 microns.
- FIG. 7 lead to a column collector assembly (not shown) which allows a separate electrical connection with each column.
- auxiliary pads 8 arranged facing the pads 3 and facing them and which may or may not be applied at the same time as the pads 6 on the varnish film 5, these areas 8 are preferably completely isolated 0 individually. These areas 8, which are located exactly above the areas 3 of the first matrix arrangement, are simply intended to make it possible to obtain a uniform thickness of the assembly under the metal frame 9 which is arranged facing the stud formed by the differences
Landscapes
- Push-Button Switches (AREA)
Abstract
Conformément au procédé, on applique sur une face d'un support isolant relativement rigide (1), un premier arrangement matriciel de plages (3) reliées par des pistes conductrices de lignes (4). On recouvre cet arrangement d'une mince couche de vernis isolant (5) et on met en place sur la couche de vernis un deuxième arrangement matriciel de plages (6) avec leurs pistes conductrices de colonnes (7) pour réaliser, par rapprochement d'une armature vers chaque plot formé de deux plages (3, 6), une liaison capacitive.
Description
Procédé de fabrication de claviers capacitifs et nouveaux claviers obtenus par ce procédé.
La présente invention a trait a un procédé de fabrication de claviers capacitifs de type matriciel consti¬ tués de circuits électriques permettant une pluralité de commandes distinctes à partir des appuis de touches compo¬ sant un clavier. L'invention a également trait aux claviers obtenus par ce procédé. De tels claviers comportent un agencement matri¬ ciel de plots conducteurs associés respectivement aux touches du clavier et se disposant en concordance spatiale avec lesdites touches, chacun desdits plots étant composé de deux plages conductrices isolées électriquement l'une de l'autre et susceptibles d'être couplées capacitivement l'une à l'autre par rapprochement d'une armature conduc¬ trice provoqué par l'actionne ent de la touche correspon¬ dante. De tels claviers peuvent être utilisés pour la com¬ mande d'appareils et de machines diverses tels que machi- nés à calculer, machines à écrire, ordinateurs etc..
D'une façon habituelle, les deux plages d'un même plot sont disposées de part et d'autre d'une feuille d'un matériau isolant en étant généralement décalées l'une par rapport a l'autre dans une direction parallèle au plan de ladite feuille. On obtient donc ainsi deux arrangements ma-
triciels de plages, à savoir un sur chaque face de la feuil¬ le, les plages de l'un des arrangements étant par exemple, connectées entre elles par colonnes alors que celles de l'autre arrangement sont connectées entre elles par lignes, la feuille de matériau isolant permettant ainsi le croise¬ ment des conducteurs respectifs de lignes et de colonnes en séparant et isolant les lignes et les colonnes.
Ainsi, dans le brevet U.S.A. n° 3 921 16* on rapporte ces deux arrangements matriciels sur deux plaques isolantes différentes, puis on juxtapose ces deux plaques l'une contre l'autre avec leurs agencements conducteurs orientés l'un vers l'autre mais avec interposition d'une feuille intercalaire. On comprend, cependant, que dans ce cas, le couplage capacitif entre les deux plages d'un même plot est gêné par la présence de la feuille isolante intercalaire et par l'épaisseur de celle des deux plaques située du côté du l'armature commandée par la touche.
C'est pourquoi, dans le brevet britannique ncl 582 640/ on a déjà prévu de réaliser les deux arrange- ments matriciels sur les deux faces d'une même feuille isolante du type de celles utiliséespour faire des circuits imprimés et qui ont des épaisseurs supérieures à 1 mm et des permittivités de l'ordre de 2.
Afin de résoudre les problèmes liés au couplage capacitif à travers de telles capacités en série de valeur faible, il a déjà été propos ê, dans la demande de brevet européen n° 83 400 433.5, de réaliser une telle feuille isolante en matériau du groupe constitué des mono-, di- et tri-fluorooléfines de la famille de l'éthylène, ayant des permittivités pouvant être supérieures à 10 sous champ électrique élevé. Ces feuilles isolantes peuvent avoir des épaisseurs moindres^ par exemple de l'ordre de 50 microns.
Cependant il est nécessaire dans la pratique, pour assurer un couplage capacitif convenable en raison des faibles puissances disponibles, d'utiliser des feuilles isolantes de très faibles épaisseurs de l'ordre de 10 à
20 microns qui ne possèdent aucune tenue propre, ce qui entraîne de graves inconvénients au niveau de la fabricati et de la manutention.
La présente invention se propose de remédi à ces inconvénients et de fournir un procédé de fabricati de tels claviers capacitifs qui permette d'éviter les pr blèmes liés à l'emploi de ces feuilles de très faibl épaisseurs.
Un autre objectif de l'invention est de fourni un tel procédé qui permette de diminuer encore l'épaisseu du matériau isolant et, en conséquence, d'accroître le performances dues au couplage capacitif.
Un autre objectif encore de l'invention est d permettre la fabrication de tels claviers en quantités trè importantes et à un prix de revient peu élevé.
L'invention a pour objet un procédé de fabricatio de claviers capacitifs du type comportant, de part et d'au tre d'un isolant de faible épaisseur, deux arrangement matriciels, l'un en lignes, l'autre en colonnes, de plage associées' deux à deux pour former des plots capacitif susceptibles d'être soumis à l'influence d'une touche per mettant d'en rapprocher une armature métallique, caracté risé par la succession des étapes consistant à applique sur une face d'un support isolant relativement rigide un premier arrangement matriciel, d'appliquer sur cett face ainsi munie de cet arrangement une mince couche isolan te, puis de mettre en place sur ladite couche isolant ledit deuxième arrangement matriciel.
Dans une forme de réalisation particulièremen préférée, on applique sur la face du support, préalablemen munie du premier arrangement matriciel, une mince couch d'un vernis isolant que l'on laisse sécher ou polymériser à la suite de quoi on met en place sur cette couche l deuxième arrangement matriciel conducteur.
De façon avantageuse, l'épaisseur de ce vernis peut être bien inférieure à l'épaisseur d'une feuille. Ainsi, à titre d'exemple, l'épaisseur peut être de quelques microns. Le matériau isolant peut avantageusement être constitué, par exemple, par un matériau du groupe choisi parmi les mono-,di-,et tri-fluorooléfines de la famille de l'éthylène tels que le polyfluorure de vinyle, le poly- fluorure de vinylidène et le polytrifluoréthylène. Le support isolant peut être d'un type quelconque, étant entendu qu'il lui est demandé une certaine tenue. Ainsi il peut s'agir, par exemple, d'une plaque rigide d'un matériau utilisé pour faire les circuits imprimés. Il peut, également, s'agir d'une feuille de matière plasti- que isolante qui, tout en étant souple, n'a pas tendance à s'effondrer. De préférence, le matériau constituant le support est du polyester.
La couche de vernis peut être appliquée, par exemple, par projection ou pulvérisation, par enduction ou par passage dans un bain suivi d'une étape de durcisse¬ ment.
L'invention a également pour objet un nouveau clavier obtenu par ce procédé, ledit clavier étant caracté¬ risé en ce qu'il comporte un support relativement rigide, c'est-à-dire n'ayant pas tendance à s'effondrer, sur lequel se trouve appliqué un premier arrangement matriciel conduc¬ teur tel que, par exemple, un arrangement en lignes, un mince couche isolante surmontant ledit support et son arran¬ gement et un deuxième arrangement, par exemple en colonnes, disposé sur la face apparente de ladite couche.
D'autres avantages et caractéristiques de l'in¬ vention apparaîtront à la lecture de la description suivan¬ te, faite à titre drexemple non limitatif et se référant au dessin annexé dans lequel : La figure 1 représente une vue en plan d'une partie d'un clavier selon l'invention avec arrachement d'une partie de la couche de vernis.
La figure 2 représente une vue en coupe transv sale du clavier selon l'invention avec une exagérat notable des dimensions en épaisseur. * Le procédé, selon l'invention, est mis en oeu
5 de la façon suivante :
On part du support relativement rigide consti d'une feuille de polyester ayant une épaisseur de 125 micr et des dimensions de 150 mm x 300 mm.
Sur la face supérieure 2 de cette feuille 10 on réalise un arrangement matriciel de plages conductric 3; de forme semi-circulaire, reliées par des pistes condu trices formant un certain nombre de lignes 4. Les différe tes plages se trouvent disposées en concordance géométri avec les emplacements des touches mécaniques qui sero 15 utilisées sur ce matériel.
Les différentes lignes 4 aboutissent à un ensemb collecteur de lignes (non représenté) qui permet une comm nication électrique séparée avec chacune des lignes chaque ligne 4 desservant une pluralité de plages 3 attr 20 buées à la ligne sur la matrice.
L'application de cet arrangement matriciel pe être réalisée de toute façon connue, par métallisatio par l'utilisation d'encre conductrice, au pochoir, en sér I graphie etc... j 25 L'épaisseur des plages 3 et des pistes condu
| trices 4 est de l'ordre de 15 à 30 microns.
! On recouvre ensuite la totalité de la surfa j de la feuille 1 portant l'arrangement matriciel de lign s cui vient d'être décrit â l'aide α'un vernis en polyurethane.
30 moment de l'application, ce vernis possède une viscosi de l'ordre de 2000 à 2500 cps. L'application s'effectue pa sérigraphie à raison de 15 à 20 g/m , ce qui conduit, apr séchage (ou polymérisation) du vtrnis, à une couche ou pell cule de vernis solidifié 5 ayant une épaisseur de 15 à 35
35 microns.
De préférence, on met le vernis en place de faç que l'épaisseur de vernis soit inférieure, au dessus d plages 3, à ce qu'elle est sur le reste de la feuille
mais ce point n'est pas déterminant. De préférence l'é¬ paisseur de vernis au dessus de la plage 3 est de l'ordre de 10 à 20 microns.
Après solidification ou durcissement du vernis. 5 on applique, sur la face supérieure de la pellicule de vernis 5, un second arrangement matriciel comportant des plages
6 reliées par des pistes conductrices de colonnes 7.
On voit, sur le dessin, que la projection de l'une des deux plages conductrices, par exemple 6, d'un même 0 plot se trouve à côté de l'autre plage, par exemple 3, et à une petite distance de celle-ci. Les pistes de colonnes
7 aboutissent à un ensemble collecteur de colonnes (non représenté) qui permet une liaison électrique séparée avec chaque colonne. 5 On a représenté sur la figure 1, en traits interrom¬ pus, des plages auxiliaires 8 disposées au regard des plages 3 et leur faisant face et qui peuvent ou non être appliquées en même temps que les plages 6 sur la pellicule de vernis 5, ces plages 8 étant de préférence totalement isolées 0 individuellement. Ces plages 8, qui se trouvent exactement au dessus des plages 3 du premier agencement matriciel, sont simplement destinées à permettre d'obtenir une épais¬ seur uniforme de l'ensemble sous l'armature métallique 9 qui est disposée au regard du plot formé par les différen-
25 tes plages 3 et 6 afin d'éviter l'existence d'une couche d'air ainsi que des déformations mécaniques asymétriques losque l'armature 9 est sollicitée.
Il est à noter que l'on pourrait égalementréaliser des plages auxiliaires totalement isolées, sur le support
301. lorsque l'on met en place les plages 3; ces plages totale- des ment isolées seraient alors disposées au regard/ plages
6 en étant séparées de ces plages 6 par la pellicule de vernis comme la plage 3 est séparée de la plage 6.
Le fonctionnement du clavier décrit est le suivant : 351 'enfoncement • de chaque touche provoque l'abaissement de l'armature correspondante 9 et a pour effet de relier capa¬ citivement entre elles les deux plages 3 et 6 du plot cor-
respondant elles-mêmes reliées par leurs conducteurs et 7 respectivement à une source de signal électrique fréquence élevée et à des moyens d'exploitation.
Bien que l'invention ait été décrite à prop d'une forme de réalisation particulière, il est bien enten mais qu'elle n'y est nullement limitée /qu'on peut lui apport diverses modifications de formes ou de matériaux sans po cela s'éloigner ni de son cadre ni de son esprit.
Claims
R E V E N D I C A T I O N S
1°) Procédé de fabrication de claviers capacitifs du type comportant, de part et d'autre d'un isolant de faible épaisseur, deux arrangements matriciels, l'un en lignes, l'autre en colonnes, de plages associées deux à deux pour former des plots capacitifs susceptibles d'être soumis à l'influence d'une touche permettant d'en rapprocher une armature métallique, caractérisé par la succession des étapes consistant à appliquer, sur une face (2) d'un support isolant relativement rigide (1)# un premier arrange¬ ment matriciel de plages (3) avec leurs pistes conductrices respectives (4) en lignes (ou colonnes), d'appliquer sur cette face ainsi munie de cet arrangement une mince couche isolante (5) , puis de mettre en place sur ladite couche isolante (5) ledit deuxième arrangement matriciel de plages (6), avec leurs pistes conductrices (7) respectives disposées en colonnes (ou en lignes).
2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on applique, sur la face du support revêtu du premier arrangement matriciel, une couche de vernis durcis- sable.
3e) Procédé selon la revendication 2f caractérisé en ce que l'on applique le vernis de façon à obtenir une épaisseur de l'ordre de quelques microns. 4e) Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'on utilise un vernis constitué par un matériau du groupe choisi parmi les mono-, di-, et tri-fluorooléfines de la famille de l'éthylène.
5e) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4; caractérisé en ce que l'on applique le premier arrangement matriciel sur un support (1) constitué par une plaque rigide.
6°) Procédé selon l'une quelconque des revendica¬ tions 1 à 4 caractérisé en ce que l'on applique le premier arrangement matriciel sur un support (1) constitué d'une feuille souple mais ayantune tenue propre.
7°) Procédé selon l'une quelconque des revendica¬ tions 1 à 6, caractérisé en ce que l'on met en place en
même temps que l'un et/ou l'autre arrangemenis matri des plages auxiliaires (8) coïncidant en projection celle des plages (3,6) disposée de l'autre côté de la c (5) de matériau isolant. 8°) Nouveau clavier obtenu par le procédé l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractéris ce qu'il comporte un support relativement rigide (1) lequel se trouve appliqué un premier arrangement matri conducteur comprenant des plages (3) avec leurs pi conductrices (4) disposées en lignes (ou colonnes)/ un m couche isolante (5) surmontant ledit support et son arra ment, et sur la couche isolante un deuxième arrange de plages (6) avec leurs pistes conductrices (7) dispo en colonnes (ou lignes) sur la face apparente de la couche (5) .
9°) Nouveau clavier selon la revendicatio caractérisé en ce que la couche isolante est .consti d'un vernis (5) durci.
10°) Nouveau clavier selon la revendicatio caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche isol est de l'ordre de quelques microns.
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Family Applications (1)
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