FR2490145A1 - Ensemble de contacteurs a membranes avec feuille d'espacement de surface irreguliere, notamment pour claviers a touches - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ENSEMBLE DE CONTACTEURS A MEMBRANES. L'ENSEMBLE DE CONTACTEURS EST CARACTERISE EN CE QU'IL COMPREND AU MOINS DEUX SUBSTRATS PORTEURS DE CIRCUITS 2, 6 ENTRE LESQUELS IL EST PREVU UNE FEUILLE D'ESPACEMENT 12 QUI COMPORTE DES OUVERTURES DELIMITANT DES CAVITES 3 DANS LESQUELLES SONT LOGES LES CONTACTEURS INDIVIDUELS 1, 5 DUDIT ENSEMBLE; LA FEUILLE D'ESPACEMENT 12 COMPORTE AU MOINS UNE PREMIERE SURFACE IRREGULIERE 7A JUXTAPOSEE A UN DES SUBSTRATS 2, 6 DE MANIERE A DEFINIR DES PASSAGES D'ECOULEMENT DE GAZ QUI SONT EN COMMUNICATION AVEC LESDITES CAVITES 3. APPLICATION A DES CLAVIERS A TOUCHES MINIATURISES, ETC.

Description

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La présente invention concerne des ensembles de contacteurs à membranes perfectionnés. Spécifiquement, l'invention concerne un ensemble de contacteurs à membranes

comportant des cavités internes qui sont mises en communi-

cation avec l'atmosphère ambiante par l'intermédiaire d'une

structure poreuse ou perméable à l'air.

Des ensembles de contacteurs à membranes connus du type utilisé dans des claviers à touches miniaturisés sont construits d'une manière classique en stratifiant une feuille d'espacement pourvue d'ouvertures entre deux substrats qui supportent des circuits imprimés. Les substrats, dont au moins un est flexible, sont positionnés de façon que les motifs de circuits de ces substrats soient placés l'un en regard de l'autre. Les contacteurs sont définis en positionnant les ouvertures de la feuille d'espacement de manière que, lors de l'application d'une pression sur un des substrats, des parties appropriées des circuits imprimés puissent entrer en contact l'une avec l'autre. Ces ensembles de contacteurs à membranes de type connu ont été usuellement agencés de manière que les

cavités ou chambres de contacteurs formées par les ouver-

tures ménagées dans la feuille d'espacement soient isolées.

en permanence de l'environnement ambiant. Ces cavités

sont remplies d'un gaz, typiquement de l'air.

Le procédé connu, défini ci-dessus, de fabri-

cation d'ensembles de contacteurs à membranes présente certains inconvénients. Un gros inconvénient qui résulte du scellement hermétique des cavités définies par les ouvertures de la feuille d'espacement est rencontré lorsqu'il se produit une variation de la pression du fluide extérieur, par exemple la pression atmosphérique. Si une machine qui comporte l'ensemble de contacteurs à membranes est placée à une altitude o là pression atmosphérique extérieure est inférieure à la pression régnant dans les cavités hermétiquement scellées, la plus forte pression interne exerce sur les couches de la structure stratifiée

à contacteurs une force dirigée vers l'extérieur. Le résul-

tat de cette expansion dirigée vers l'extérieur consiste en

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ce qu'il se produit un effet d'amortissement lors de l'actionnement des touches individuelles. Lorsque la différence de pression est suffisamment grande, il devient difficile à l'opérateur de déterminer si la touche a été actionnée. Dans la situation extrême o la différence entre la pression atmosphérique extérieure et la pression régnant dans les cavités est assez grande, l'ensemble de

contacteurs à membranes peut se déformer et un endommage-

ment peut être causé éventuellement à la structure par augmentation de la pression s'exerçant sur les parois sous

l'effet de la dilatation vers l'extérieur.

Un résultat semblable se produit quand la pression atmosphérique extérieure devient plus grande que la pression régnant dans les cavités. Ce phénomène se manifeste par exemple quand le mécanisme comportant l'ensemble de contacteurs à membranes est actionné dans un environnement o la pression ambiante est supérieure à celle o la structure strafifiée a été construite. Il en résulte que la force exercée sur la paroi de la structure stratifiée par la pression atmosphérique extérieure fait déplacer les parois de cette structure stratifiée vers l'intérieur. L'effet usuel de cette différence de pression

n'est pas aussi important que lorsque la pression atmos-

phérique est plus petite que la pression interne. Cepen-

dant, dans la condition extrême o la différence entre la pression atmosphérique extérieure et la pression interne devient élevée, les contacteurs peuvent être actionnés. Il est à noter que, même dans des conditions normales de fonctionnement, le gaz qui se trouve dans les cavités s'oppose à une compression des parois de la

structure stratifiée quand un utilisateur essaie d'action-

ner les touches. Cela se traduit par un effet d'amortisse-

ment qui est décelé par l'utilisateur d'un ensemble de contacteurs à membranes de type connu. Bien qu'il puisse être souhaitable d'obtenir un effet d'amortissement dans certaines circonstances, celui-ci peut également réduire l'aptitude de l'utilisateur à actionner un contacteur, par enfoncement d'une touche par exemple, ou bien à détecter si

un contacteur a été actionné.

Plusieurs procédés ont été proposés et/ou utilisés pour essayer de remédier aux inconvénients précités des ensembles de contacteurs à membranes de types connus. Un procédé connu consiste à ménager les canaux internes dans la

structure stratifiée entre les cavités. Ces canaux permet-

tent un déplacement du milieu fluide entre les cavités internes de l'ensemble de contactars à membranes. Lorsqu'un contacteur est actionné, le fluide se trouvant à l'intérieur

de la cavité définie par la feuille d'espacement et asso-

ciée à ce contacteur est déplacé par la force dirigée vers le bas par la paroi de membrane et il s'écoule dans les canaux de façon à parvenir dans une ou plusieurs autres cavités. Bien que cela contribue à réduire au minimum l'effet d'amortissement causé par la résistance exercée par la pression interne à l'abaissement de la paroi de membrane, on ne résout pas pour autant les problèmes posés par une différence entre la pression interne et la

pression externe.

On a également proposé de rendre la pression interne égale à la pression externe pa établissement d'une communication fluidique entre l'atmosphère ambiante et l'intérieur de l'ensemble de contacteurs en ménageant un trou dans les couches extérieures de l'ensemble de contacteurs, ce trou étant couramment appelé un trou de traversée. Ce trou de traversée ménagé dans la structure stratifiée de l'ensemble de contacteurs permet à l'air de s'écouler librement pour pénétrer dans les cavités de l'ensemble et pour en sortir. Bien que cette technique résolve les problèmes posés par la différence entre les pressions externe et interne, elle introduit certains inconvénients. Le plus gros de ces inconvénients se

manifeste lors de l'incorporation de l'ensemble de contac-

teurs terminé à un produit final. Les trous de traversée sont typiquement ménagés dans la totalité de l'ensemble de contacteurs. Bien que des trous ménagés dans la surface avant de l'ensemble puissent être scellés, par exemple par des feuilles portant des symboles, les trous ménagés dans la surface arrière doivent rester dégagés. Cela crée des difficultés lors de l'installation de l'ensemble de contacteurs dans des appareils tels que des calculateurs, S des fours à micro-ondes, des commandes thermostatiques, etc. L'ensemble de contacteurs doit, pour que le trou de traversée soit maintenu ouvert, être séparé spatialement du carter environnant ou-bien ce carter environnant doit être pourvu de trous correspondants pour permettre un libre écoulement de l'air par les trous de traversée. Cela nécessite des opérations supplémentaires de fabrication ou bien la réalisation d'un carter plus gros pour établir la

séparation spatiale. En outre, puisque de nombreux ensem-

bles de contacteurs à membranes sont fixés à l'intérieur de l'appareil final en utilisant des adhésifs, en cours de fabrication, on doit prendre des soins particuliers pour éviter que l'adhésif ne pénètre dans les trous de traversée en provoquant leur obturation. Enfin, un libre écoulement de fluide entre l'atmosphère ambiante et l'intérieur de l'ensemble de contacteurs augmente le

risque que de la crasse ou d'autres substances contaminan-

tes ne parviennent aux contacts des contacteurs et provo-

quent un fonctionnement défectueux.

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et à d'autres des réalisations connues à l'aide d'un ensemble de contacteurs à membranes

de type perfectionné.

Conformément à la présente invention, un ensemble de contacteurs est constitué d'au moins deux substrats non conducteurs plans qui sont pourvus de motifs conducteurs positionnés de façon à être placés l'un en regard de l'autre. Une feuille d'espacement non conductrice est placée entre les deux substrats avec lesquels elle est liée. Cette feuille d'espacement est pourvue d'ouvertures qui définissent des cavités de contacteurs. Un contact électrique est établi entre des parties appropriées des deux motifs conducteurs par flexion vers l'intérieur, dans la zone des ouvertures de la feuille d'espacement,

d'un ou bien des deux substrats.

Selon une particularité de la présente inven-

tion, la feuille d'espacement est pourvue d'au moins une surface irrégulière de façon à permettre à l'air de sortir des cavités de contacteurs individuels et d'y rentrer, lors de la fermeture et de l'ouverture des contacteurs correspondants, la fermeture d'un contacteur réduisant le volume de sa cavité. La feuille d'espacement peut être constituée d'une matière isolante appropriée et le motif ou contour de surface est établi lors du moulage initial de la matière ou bien ultérieurement par sablage, par usinage par électro-érosion ou bien par application d'un autre procédé pour créer la surface désirée. La feuille d'espacement peut également avoir une structure réticulée et on forme alors une feuille du genre filet à partir de fibres non conductrices ou

bien avec une structure croisillonnée ou en nid d'abeilles.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la

description, donnée à titre d'exemple non limitatif en

référence aux dessins annexés dans lesquels:

la fig. 1 est une vue en coupe partielle d'un ensemble de -

contacteurs à membranes de type connu, la fig. 2 est une vue en coupe partielle d'un autre ensemble de contacteurs à membranes de type connu, la fig. 3 est une vue en coupe partielle d'un ensemble de contacteurs correspondant à un mode de réalisation de la présente invention, la fig. 4 est une vue en coupe partielle d'un ensemble de contacteurs conforme à un autre mode de réalisation de la présente invention, et les fig. 5A à 5E sont des vues en perspective partielles de différentes feuilles d'espacement qui peuvent être

utilisées dans la mise en oeuvre de la présente invention.

La présente invention concerne des ensembles

de contacteurs pour équipements électroniques. Ces ensem-

bles de contacteurs sont pourvus de deux substrats non conducteurs ou panneaux à circuits imprimés, dont au moins un est flexible, lesdits substrats ou panneaux portant des motifs de circuits conducteurs. Ces motifs de circuits

sont disposés de manière à être dirigés l'un vers l'autre.

Pour empêcher un contact électrique entre ces motifs de circuits conducteurs, et pour définir ainsi un ensemble de contacteurs normalement ouverts, une feuille de matière

non conductrice est disposée entre les deux substrats.

Cette feuille non conductrice d'espacement est pourvue d'ouvertures dans des endroits désirés de manière que les motifs de circuits se trouvant sur les deux substrats puissent être placés en contact électrique l'un avec l'autre par flexion de l'un ou bien des deux substrats non conducteurs l'un vers l'autre -au travers du trou ménagé dans la feuille d'espacement. Deux ensembles de contacteurs de types connus ont été représentés sur les

figures 1 et 2.

Sur la fig. 1, les substrats non conducteurs, désignés par 2 et 6, portent des motifs conducteurs respectifs 1 et 5, qui sont positionnés de manière à être placés l'un en regard de l'autre. Les substrats 2 et 6 sont séparés par une feuille d'espacement 4. Bien que les deux substrats 2 et 6 puissent être constitués d'une matière polymère flexible, il est parfois préférable de réaliser une des couches en une matière polymère rigide ou semblable afin qu'elle puisse fonctionner comme une base portante. La feuille d'espacement 4 est pourvue, en des endroits désirés, d'ouvertures qui définissent des cavités de contacteurs, comme indiqué en 3. En comprimant la couche 6 vers la couche 2, on peut établir un contact électrique entre les motifs conducteurs 5 et 1. Cet ensemble de contacteurs est hermétiquement scellé à l'aide d'un adhésif non conducteur 7 qui est déposé entre les

substrats 6 et 2 et la feuille d'espacement 4.

Sur la fig. 2, on a représenté un autre ensem-

ble de contacteurs de type connu. L'ensemble de la fig.z2 est semblable à celui de la fig. 1, excepté qu'il n'est pas prévu de feuille d'espacement. Dans l'ensemble de la fig. 2, les deux substrats non conducteurs 2 et 10 portent des motifs conducteurs 8 et 1. La couche 10 est en outre pourvue d'une partie 9 en forme de dôme, qui peut être déformée afin d'établir un contact électrique entre les motifs conducteurs 8 et 1. La déformation de la partie 9 en forme de dôme correspond à ce qu'on appelle une déformation centrale à action brusque. Les couches 2 et sont hermétiquement scellées l'une avec l'autre à l'aide d'un adhésif non conducteur 7. Il en résulte la formation d'une cavité de contacteur hermétique dans la

zone 11 située en dessous du dôme 9.

Comme indiqué ci-dessus, les ensembles de contacteurs connus des types indiqués sur les fig. 1 et 2 sont typiquement hermétiquement scellés pour empêcher une

altération des motifs de circuits par l'environnement.

Ce scellement hermétique de l'ensemble de contacteurs emprisonne de l'air à l'intérieur des cavités de contacteurs 3 et 11. L'actionnement des contacteurs est

entravé par cet air emprisonné qui est incompressible.

D'autres inconvénients de ces ensembles de contacteurs

hermétiques de types connus ont déjà été précisés ci-

dessus. Sur les fig. 3 et 4, on a représenté deux

modes de réalisation de la présente invention. Les ensem-

bles de contacteurs des figures 3 et 4 ressemblent respec-

tivement aux ensembles de contacteurs des figures 1 et 2, des composants semblables étant désignés par les mêmes références numériques. Le perfectionnement apporté aux ensembles de contacteurs des figures 3 et 4, lorsqu'on les compare aux agencements des figures 1 et 2, consiste dans la feuille d'espacement 12 perfectionnée qui est

disposée entre les feuilles de support de circuits respec-

tifs 2 et 6 d'une part et 2 et 10 d'autre part. Cette feuille d'espacement 12 permet, de la manière qui sera

décrite dans la suite, l'écoulement de l'air vers l'inté-

rieur et vers l'extérieur des cavités de contacteurs 3 et 11 qui sont définies par des ouvertures ménagées dans la

feuille d'espacement 12.

Sur les figures 5A à 5E, on a représenté

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différents modes de réalisation de la feuille d'espace-

ment 12 des figures 3 et 4. Cette feuille d'espacement 12 peut être constituée d'une matière non conductrice en vue d'empêcher l'établissement d'un contact électrique entre les motifs conducteurs se trouvant sur les substrats respectifs 2, 6 et 10. Comme indiqué sur la fig. SA, la feuille d'espacement 12 peut être pourvue de saillies qui définissent des ondulations 13 au moins sur un côté de la feuille 12. Il est à noter que ces saillies peuvent être formées sur les deux côtés de la feuille 12 et peuvent

s'étendre dans différentes directions sur les deux côtés.

Sur la fig. 5B, la feuille d'espacement 12 est pourvue de saillies et de creux également le long d'au moins une surface. Sur la fig. 5C, la feuille d'espacement 12 est constituée par un élément relativement mince de manière à avoir un profil ondulé qui définit des rainures 15 sur les deux côtés. La fig. 5D représente une feuille réticulée 16 qui est formée par liaison de brins ou tronçons de matière non conductrice, les brins étant cintrés ou profilés suivant un motif ondulé. Enfin la fig. SE montre une structure en nid d'abeilles ou en damier qui est constituée d'une matière non conductrice et qui comporte des encoches

17 formées en haut des nervures au moins sur une surface.

Les ouvertures 3 et 11 qui définissent les cavités de contacteurs sont évidemment formées dans les feuilles d'espacement des figures SA à 5E, lesdites ouvertures

étant visibles sur les fig. 3 et 4.

Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation cidessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du

cadre de l'invention.

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Claims (6)

1. REVENDICATIONS

   l. Ensemble de contacteurs, utilisable notamment dans des claviers à touches, caractérisé en ce qu'il comprend une première structure à circuit (6) qui comporte un substrat non conducteur, plan, flexible et portant sur

   au moins une première surface un motif de circuit conduc-

   teur (5); une seconde structure à circuit (2) comportant un substrat non conducteur portant sur au moins une première surface un motif de circuit conducteur (1), ledit motif de circuit de la seconde structure (2) définissant des contacts fixes de contacteurs, étant placé en regard du motif de circuit de la première structure (6) et étant au moins en partie en coïncidence avec celui-ci; un moyen d'espacement non conducteur (12) qui est disposé entre lesdites première et seconde structures à circuits (2, 6), ledit moyen d'espacement comportant au moins une première ouverture le traversant, ladite ouverture étant alignée avec des parties de circuit en coïncidence sur les deux structures précitées de façon qu'un contact électrique entre des parties en coïncidence du motif de circuit de la première structure et du motif de circuit

   de la seconde structure puisse être établi par l'inter-

   médiaire de ladite ouverture du moyen d'espacement, cette ouverture coopérant avec lesdites structures à circuits pour définir une cavité (3) entre lesdites première et seconde structures à circuits, et en ce que ledit moyen d'espacement (12) comprend au moins une première surface irrégulière (7A) qui est juxtaposée avec une (6) desdites structures à circuits (2, 6), ladite surface irrégulière définissant un passage d'écoulement de gaz qui est en communication avec ladite cavité (3) délimitée par ladite ouverture.
2. 2. Ensemble de contacteurs selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen d'espacement est composé d'une matière solide pourvue de saillies (13)

   formant ladite surface irrégulière.
3. 3. Ensemble de contacteurs selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen d'espacement est 249Gt45 composé d'une matière solide ayant un profil réticulé (14).
4. 4. Ensemble de contacteurs selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen d'espacement est composé d'une feuille profilée qui définit des rainures longitudinales (15) sur deux surfaces opposées dudit

   moyen d'espacement.
5. 5. Ensemble de contacteurs selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen d'espacement comporte une pluralité d'ouvertures de définition de

   cavités de contacteurs et en ce que les passages d'écou-

   lement de gaz établissent une communication fluidique

   ettre plusieurs desdites ouvertures.
6. 6. Ensemble.de contacteurs selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen d'espacement comporte une seconde surface irrégulière (7A) qui est juxtaposée

   avec l'autre structure à circuit (2).