KR20090060424A

KR20090060424A - 표면실장기술을 이용한 버튼

Info

Publication number: KR20090060424A
Application number: KR1020097006779A
Authority: KR
Inventors: 크리스토프 키스트
Original assignee: 아바텍 인터내셔날 아게
Priority date: 2006-10-03
Filing date: 2007-09-24
Publication date: 2009-06-12
Also published as: CN101523533B; US20100000847A1; CA2663424A1; EP2070097B1; JP2010510617A; KR101392462B1; CN101523533A; US8148657B2; EP2070097A1; WO2008040132A1

Abstract

본 발명은 회로 기판 상에 배치된 2개 이상의 도체와 전도성 접촉 요소(5)를 단속적으로 전기 접속시키기 위한 버튼(1)에 관한 것이다. 전술한 버튼(1)은 회로 기판(8) 상에 배치되는 1개 이상의 베이스(4), 및 회로 기판(8)과 베이스(4)에 대하여 이동가능하고 접촉 요소(5)를 포함하는 버튼 헤드(2)를 포함한다. 버튼 헤드(2)는 1개 이상의 이동가능한 막(3)에 의해 베이스(4)에 연결되며, 베이스(4) 및 막(3)은 절연 탄성 재료로 이루어진다. 본 발명에 따르면, 버튼은 1개 이상의 납땜용 다리부(6)를 추가로 포함하며, 이 납땜용 다리부(6)의 제1 단부는 베이스 내에 완전히 고정되는 반면, 납땜부(28)인 제2 단부는 버튼(1)을 회로 기판(8)에 고정하기 위해 사용된다.

버튼, 버튼 헤드, 막, 베이스, 접촉 요소

Description

표면실장기술을 이용한 버튼{BUTTON FOR SMT APPLICATIONS}

본 발명은 인쇄회로기판 상에 배치된 2개 이상의 도체를 전도성 접촉 요소에 단속적으로 전기 접속시키기 위한 버튼에 관한 것으로서, 특히 표면실장기술(SMT)을 이용하여 인쇄회로기판에 고정하기 위한 버튼에 관한 것이다. 이 경우, 버튼은 인쇄회로기판에 배치된 1개 이상의 베이스와, 인쇄회로기판과 베이스에 대해 상대적으로 이동할 수 있으며 접촉 요소를 구비한 버튼 헤드를 포함한다. 버튼 헤드는 1개 이상의 이동가능한 막에 의해 베이스에 연결되고, 베이스와 막은 절연 탄성 재료로 이루어진다. 또한, 본 발명은 이러한 버튼을 제조하기 위한 방법, 버튼의 구성 및 용도에 관한 것이다.

접촉 버튼 스위치는, 예컨대 휴대 전화, 리모콘 및 차량 내의 장치 등에 사용되고 있다. 일반적으로, 이 접촉 버튼 스위치는, 고무와 같은 탄성 재료(예컨대, 일반적으로 실리콘)로 구성되며 인쇄회로기판 상에 배치되는, 버튼 또는 일련의 버튼으로 이루어진다. 접촉 요소, 예컨대, 금속이나 카본으로 구성된 접촉 펠릿(contact pellet)은 버튼 헤드의 밑면에 설치되어, 버튼 헤드를 누르면, 인쇄회로기판에 배치된 도체와 서로 연결되기 때문에, 접촉 요소가 인쇄회로기판에 대해 눌려지게 된다. 이러한 유형의 구조가, 예컨대 유럽특허번호 제0938111호에 개시 되어 있다.

종래에는, 플라스틱 캡이 씌워진 버튼 패드를 구현하기 위한 2가지 기본적인 해결방안이 있다.

첫 번째 해결 방안으로서, 실리콘 스위칭 매트가 1개 이상의 스위칭 돔을 구비하는 구성이 있지만, 일반적으로는 실리콘 스위칭 매트 상에 많은 스위칭 돔을 필요로 한다. 스위칭 돔은 플라스틱 캡에 의해 작동되고, 명확히 규정되는 힘-변위 특성 곡선(촉각적 피드백)을 만들어 낸다. 전도성 접촉 펠릿이 인쇄회로기판과 접하게 되면, 접속이 완료되어, 스위치가 작동된다. 보통, 스위칭 매트는 인쇄회로기판 상에 수동으로 배치된다. 플라스틱 캡의 백라이팅은 인쇄회로기판에 설치된 LEDs(발광소자)에 의해 이루어진다.

제2 해결수단으로는 소위 택트 스위치가 있다. 택트 스위치는, 인쇄회로기판에 납땜된 1개 이상의 소형의 다리부를 포함하는 개별 스위칭 돔이다. 일반적으로, SMT(표면실장 기술) 방법에 의해 실장이 자동으로 이루어진다. 종래의 이용가능한 택트 스위치는 복잡한 구조로 되어 있기 때문에, 가격이 매우 비싸다. 일반적으로, 플라스틱 캡의 백라이팅은 인쇄회로기판에 설치된 LEDs에 의해 이루어지지만, 최근의 변형된 플라스틱 캡은 택트 스위치 내에 설치된 백라이팅을 이미 갖추고 있다. 일반적으로, 단지 일부의 힘-변위 변형 곡선만이 이용될 수 있을 뿐이다.

따라서, 본 발명의 목적은 개량된 버튼 또는 개량된 접촉 버튼 스위치를 제공하는데 있다. 더 구체적으로는, 특히 본 발명의 목적은, 인쇄회로기판 상에 배치된 2개 이상의 도체를 전도성 접촉 요소(예, 접촉 펠릿, 전도성 코팅 또는 금속 돔)에 단속적으로 전기 접속연결시키기 위한, 촉각적 피드백이 구비된 버튼을 향상시키는데 있다. 이 경우에 있어서, 버튼은 인쇄회로기판 상에 배치된 1개 이상의 베이스, 및 촉각적 피드백과 전기 접속을 보장하는 금속 돔 형태의 접촉 요소 또는 하부에 배치된 접촉 요소를 구비하며, 인쇄회로기판과 전술한 베이스에 대해 이동될 수 있는(일반적으로 하강될 수 있는) 버튼 헤드를 포함한다. 버튼 헤드는 1개 이상의 이동가능한 막에 의해 베이스에 연결되고, 베이스와 막은 절연 탄성 재료, 예컨대 (투명) 실리콘으로 구성된다.

특히, 버튼은 제1 단부와 제2 단부를 갖는 하나 이상의 납땜용 다리부(soldering foot)를 포함하며, 납땜용 다리부의 제1 단부에 의해 납땜용 다리부가 베이스에 완전한 고정 방식으로 사용되어, 납땜용 다리부의 제2 단부에 해당하는 납땜부에 의해 버튼이 인쇄회로기판에 고정될 수 있기 때문에, 지금까지 그 개선이 이루어지고 있다. 이 경우에 있어서, "완전한 고정 방식으로 사용된"이라는 의미는, 힘을 사용하지 않으면 납땜용 다리부를 베이스로부터 제거할 수 없거나 빼낼 수 없는 식으로 납땜용 다리부가 베이스 내에 설치되어 있다는 의미로 이해하여야 한다.

결과적으로, 본 발명의 요지는, 특히 버튼, 더 구체적으로는 납땜용 다리부의 고정 능력에 있으며, 따라서, 납땜용 다리부는 베이스에 고정되는 것(예컨대, 접착 본딩 또는 클램핑에 의해)이 아니라, 베이스 내의 비 노출 단부에 의해 실질적으로 전부 내장된다. 이 경우에 있어서, 바람직하게, 베이스를 파괴시키지 않고도 비노출단부를 베이스로부터 빼낼 수 없는 식으로 비노출단부가 내장되어 있기 때문에, 완전한 고정 연결은 강화된다. 이것이 가능한 이유는, 예를 들면, 스트립형 납땜용 다리부의 실시예의 경우에, 비노출단부에 단차부, 각도, 만곡부 또는 굽이부가 형성되고, 스트립형이 아닌 T자 또는 L자형 중 임의의 형태로 비 노출 단부가 내장되어, 베이스 내에 비 노출 단부가 지지되기 때문이다. 일반적으로, 베이스는 버튼 헤드와 동일하게 탄성 재료로 구성된 환형 링(원형, 타원형 또는 모서리진 상태로 라운딩된 코너부)이며, 탄성 재료는 일반적으로 실리콘이다.

따라서, 본 발명의 목적은 자동으로 설치될 수 있는 스위칭 돔을 제공하는데 있으며, 이 스위칭 돔은 이하에서 설명하는 특성(개별적으로 또는 조합하여 생기거나, 특히 이들 조합만으로도 생길 수 있음)을 포함한다.

비용 고효율화;

SMT에 의한 자동 실장, 롤에 의한 운반;

가능한 초소형의 구조적 크기;

0.2㎜ 내지 0.8㎜의 짧은 스트로크(금속 돔)와 0.8㎜ 내지 3㎜의 긴 스트로크(스위칭 매트)를 모두 구비;

힘-변위 특성 곡선(고객의 요구사항에 따름)의 광범위한 선택;

옵션으로서 백라이트용 일체형 LED 구비.

바람직한 제1 실시예에 따르면, 2개의 납땜용 다리부는 버튼 또는 베이스의 대향하는 양쪽에 각각 설치된다. 따라서, 버튼은, 예를 들면 납땜 작업 시, 인쇄회로기판 상에 선택적으로 고정될 수 있다.

바람직하게, 베이스는, 인쇄회로기판 상에 접속되도록 도체의 위치 주변을 움직이는 요소로서 형성되며, 이 베이스로부터 1개 이상의 납땜용 다리부가 측면 방향으로 돌출해 있다. 즉, 바람직하게는, 납땜용 다리부가 인쇄회로기판에 받쳐져 있다. 납땜용 다리부는, 인쇄회로기판에 받쳐지고 그 인쇄회로기판에 평행한 평면 납땜부를 가질 수 있다. 따라서, 납땜부는 베이스로부터 측면 방향으로 소정 길이만큼 돌출해 있는 스트립이다. 통상, 이러한 스트립은 폭이 0.5㎜ 내지 5㎜, 특히 바람직하게는 1㎜ 내지 3㎜이며, 이러한 경우는, 베이스가 0.2㎜ 내지 2㎜, 특히 0,5㎜ 내지 1.5㎜의 높이(h)와, 동일한 크기의 폭을 가질 때 그렇다.

완전한 고정 연결을 보장할 수 있기 위해서는, 납땜용 다리부는 인쇄회로기판의 평면에 실질적으로 수직하게 배치되는 수직부를 포함하는 것이 바람직하다. 수직부는 베이스 내에 전부 배치되며, 수직부의 하단부에는 납땜부가 배치될 수 있다.

특히, 베이스의 안정을 위해서는, 베이스 내에, 주위를 둘러싸는 보강부, 즉 끊어진 부분이 있을 수 있지만 실질적으로 주위를 둘러싸는 보강부가 배치되고, 바람직하게는, 이 보강부는 인쇄회로기판의 평면에 평행하게 배치되는 평면을 갖는 천공형 디스크의 형태로 형성하는 것이 바람직하다. 보강부와 납땜용 다리부는 서로 연결되거나 일체로 이루어진다. 바람직하게, 보강부와 납땜용 다리부로 구성된 단체는 금속성 재료로 이루어진 금형 및 성형 부품으로서 제조된다.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 납땜 삽입물은 베이스 내에 설치되며, 베이스 내에 실질적으로 완전히 설치되면서, 바람직하게는 인쇄회로기판의 평면에 평행하게 배치되는 평면을 갖는 천공형 디스크의 형태로 형성되는 주위를 둘러싸는 보강부, 즉 끊어진 부분이 있을 수 있지만 실질적으로 주위를 둘러싸는 보강부를 포함하고, 그 보강부에는 인쇄회로기판의 평면에 실질적으로 수직하게 배치되면서 베이스 내에 실질적으로 전부 설치되는 수직부가 배치되고, 이 수직부에 인접하여서는, 인쇄회로기판에 받쳐져 있으면서 인쇄회로기판에 평행한 평면 납땜부가 위치된다. 따라서, 이 납땜 삽입물은 고정의 구현(납땜용 다리부)을 제공함과 동시에 베이스의 보강을 제공한다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 버튼 헤드는 적어도 일부가 투명 또는 반투명 재료로 구성되며, 바람직하게는, 그 버튼 헤드 내에는 조명 요소, 특히 LED가 추가로 배치된다. 이 조명 요소의 접속은 2개 이상의 납땜용 다리부에 의해 이루어질 수 있다. 이 경우에 있어서, 특히 바람직하게, 조명 요소는 막 내에 설치되는 2개의 접속 요소(가요성 와이어 및 가요성 러그)에 의하여 2개의 납땜용 다리부에 접속된다. 따라서, 납땜용 다리부는 버튼을 고정하는 동시에, 조명 요소를 구동시키기 위해 사용될 수 있으며, 이는 회로 배치의 제조 프로세스를 상당히 간소화시킨다. 조명 요소의 2개의 폴(pole)을 개별적으로 구동시키기 위해서, 이러한 조명 요소의 접속은, 두 위치에서만 끊어진 실질적으로 주위를 둘러싸는 보강부가 베이스 내에 배치되고, 바람직하게는 인쇄회로기판의 평면에 평행하게 배치되는 평면을 갖는 천공형 디스크의 형태로 형성하는 경우와, 2개의 폴이 보강부의 분리된 2개의 영역을 통해 연결됨으로 인하여 접속 요소가 조명 요소와 보강부 사이에 전기 접속을 형성하는 경우에, 바람직한 것으로 알려져 있다. 다시 말해, 보강부의 하나의 부분과 제1 접속 요소를 포함한 하나의 납땜용 다리부는 조명 요소의 제1 연결부에 연결되고, 보강부의 다른 하나의 부분과 제2 접속 요소를 포함한 다른 하나의 납땜용 다리부는 조명 요소의 제2 연결부에 연결된다. 따라서, 이러한 조명 요소의 접속은, 예를 들면 2개의 납땜용 다리부가 대향하여 배치되고, 적어도 제조하는 동안, 극성이 상이한 보강부의 전술한 두 영역을 분리시키는 분리 갭을 포함하는 개재된(외주 방향으로) 2개 이상의 실장 연결부가 마찬가지로 대향하여 배치될 때, 특히 바람직하다.

조명 요소를 연결시키기 위한 전술한 실행가능한 수단의 경우에 있어서, 이러한 조명 요소의 접속은, 조명 요소의 연결 방향을 위한 1개 이상의 지시기가 버튼 헤드 내부 및/또는 버튼 헤드 상에 배치(예, 누름, 색 등)되는 경우에, 바람직한 것으로 알려져 있다.

하나의(또는 그 이상의) 조명 요소를 포함한 장치의 경우, 납땜용 다리부와 보강부(설치된 경우) 또는 접속 요소 각각은 전도성 재료로 구성되거나 전도성 트랙을 포함하여야 한다. 이들은 금속(주석도금) 또는 전도성 플라스틱으로 구성될 수 있으며, 특히, 금속인 경우에 납땜용 다리부와 보강부는 금형 및 성형 프로세스에 의하여 일체로 제조될 수도 있다. 접속 요소는 납땜될 수 있거나(예, 와이어 본딩), 전술한 납땜 삽입물 위에 크리핑될 수 있다. 금속성 재료는, 특히 청동, CuFe3P(니켈 코팅됨) 및 SAE 1008 등일 수 있다.

또한, 본 발명은, 전술한 바와 같이, 버튼용 납땜 삽입물에 관한 것이며, 특히 바람직하게는 납땜 삽입물은 앞서 기술한 특징부를 갖는다.

또한, 본 발명은 전술한 바와 같이 설계된 버튼 또는 전술한 납땜 삽입물의 2차원(직렬) 및/또는 3차원(매트) 배열에 관한 것이다. 이 배열의 경우에 있어서, 바람직하게는 버튼 또는 납땜 삽입물 각각은 납땜용 다리부 및/또는 실장 연결부에 의해 서로 연결되거나, 바람직하게는 실장 장치에 삽입되기 전이나 실장되기 직전에만 개별 버튼으로 나뉘어진다.

또한, 본 발명은 전술한 유형의 버튼을 제조하기 위한 방법 또는 전술한 바와 같은 배열을 형성하기 위한 방법에 관한 것이다. 바람직하게, 이 방법은, 접촉 펠릿, 납땜용 다리부나 납땜 삽입물 전부, 적절하다면 조명 요소(바람직하게 이미 연결된 형태, 즉 함께 납땜된 형태), 및 적절하다면 접속 요소(들)가 사출 주형 또는 압축 주형 내에 삽입되는 단계와, 그 다음, 전술한 주형 내에 절연 탄성 재료(실리콘)가 주입되어, 적어도 일부가 굳어지는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 이러한 방법은, 버튼의 전술한 배열이 형성되는 단계, 그 다음, 이들 버튼이 단일 버튼을 형성하기 위해 서로 분리되는 단계, 특히 바람직하게는 서로 전기 절연되는 보강부의 두 부분을 형성시키는 분리 에지를 따라 분리되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

마지막으로, 본 발명은, 특히 납땜용 다리부를 매개로 한 납땜 작업에 따라, 특히 바람직하게는 SMT 기술을 사용하여, 인쇄회로기판 상에 고정하기 위한 전술한 버튼의 용도에 관한 것이다.

더 바람직한 실시예는 종속청구항에서 규정된다.

이하에서는, 첨부도면을 참조로 하여 실시예에 따라 본 발명을 더 자세히 설명하기로 한다.

도 1은 LED가 없는 SMT 단일 버튼을 나타내는 도면으로서, a) 납땜용 다리부의 방향에 수직인 방향으로 중심부를 나타내며, b) 위에서 바라본 도면을 나타내며, c) 납땜용 다리부의 방향에 평행한 방향으로 중심부를 나타낸다.

도 2는 도 1과 유사한 도면으로서, 긴 스트로크와 접촉 펠릿을 구비하고, 또한 LED를 와이어 본딩한 SMT 단일 버튼을 나타낸다.

도 3은 도 1과 유사한 도면으로서, 짧은 스트로크와 금속 돔을 구비하고, 또한 LED를 SMT 납땜한 SMT 단일 버튼을 나타낸다.

도 4는 납땜 삽입물(SMT 땜납 핀)을 나타내는 도면으로서, a) A-A 방향으로 중심부를 나타내며, b) 위에서 바라본 도면을 나타내고, c) B-B 방향으로 중심부를 나타낸다.

도 5는 일련의 납땜 삽입물(SMT 땜납 핀 어레이)을 나타낸다.

SMT 단일 버튼은 실리콘 엘라스토머용 압축 주형 내의 일반적인 스위칭 매트와 동일한 방법으로 제조된다. 이 주형 내에는, 먼저 전도성 접촉 펠릿을 삽입한 다음, 소정량의 비가황실리콘을 삽입한다. 그 후, 주형을 밀봉하고, 실린콘을 약 170℃로 약 10분간 가황 처리한다. 그런 다음, 형성된 스위칭 돔은 주형에서 제거 되어, 형성된 인열 에지(teaing edge)를 따라 디버링(deburred)된 후, 계속해서 150℃로 2시간 동안 열처리를 받게 된다.

스위칭 돔의 막은, 작동하는 동안 원하는 힘-변위 곡선이 이루어지도록(촉각적 피드백), 실리콘 종류의 물질적 특성 및 베이스에 대한 접촉 펠릿의 공간과 관련해서 만들어진다.

이어서, 새로운 추가 요소는 2개의 소형 납땜용 다리부를 구비한 SMT 땜납 핀이다. 이 SMT 땜납 핀은 금형 및 벤딩 부품으로서, 다음의 세 가지의 기능을 수행한다.

a) 인쇄회로기판(PCB) 상에 SMT 실장을 가능하게 하는 금속 영역. SMT는 대량으로 인쇄회로기판을 차지하기 위한 종래의 방법이다.

b) LED를 연결하기 위한 접촉 영역.

c) 작동하는 동안 실리콘이 흘러나오는 것을 방지하기 위하여, 베이스의 주위 보강.

열린 주형 안으로 접촉 펠릿 다음에 SMT 땜납 핀이 삽입되면, SMT 땜납 핀은 가황 처리하는 동안 실리콘에 의해 전부 에워싸여진다(완전한 고정에 의한 유지). 가황처리 후, 앞서 말한 부분은 디버링된다. 실리콘은 금속에 달라붙지 않기 때문에, 소형의 납땜용 다리부의 앞서 말한 그 부분은 디버링(deburring) 과정 동안에 다시 실리콘이 없는 상태가 된다. 이는 재료 오버플로우 채널을 따라 정확히 위치된 인열 에지에 의해 이루어진다. SMT 땜납 핀을 개별적으로 삽입하는 것은 매우 비효과적이기 때문에, 인접하는 복수의 SMT 땜납 핀을 일렬로 복수의 주형 캐비티 내로 삽입한 다음, 가황처리 후 소형의 금형 공구를 사용하여 서로 분리시키는 것도 가능하다.

SMT 땜납 핀에 분리 갭이 형성되어 있다면, 2개의 소형 납땜용 다리부는 금형 공정에 의해 서로 전기 절연된다. 그 결과, SMT 땜납 핀은 전기 소자, 예컨대 LED를 2개의 소형 납땜용 다리부 사이에 연결시킬 수 있다.

버튼 백라이팅용 LED는 SMT 땜납 핀에 고정된다. 이는, 가요성 러그에 납땜함으로써(SMT) 이루어지거나, 그렇지 않으면 와이어 본딩함으로써 이루어질 수 있다. 와이어 본딩은, 필요에 따라 막의 기하학적 형상에 와이어 연결을 할 수 있고, 와이어는 매우 탄력적이어서 버튼의 힘-변위 곡선에 영향을 전혀 또는 거의 주지않는다는 장점을 갖는다. 가황처리하는 동안에, 투명 실리콘은 SMT 땜납 핀과 함께 단순히 LED 주변을 유동하다가, 누수되지 않게 그 소자 내에 설치된다. 광산란은 버튼 헤드면의 특성과 재료의 색을 변화시킴으로써 조절될 수 있다.

마지막으로, 부품은, 실리콘 가스 방출을 방지하기 위하여, 계속해서 열처리를 받게 된다.

LED가 한 방향으로만 작용한다면, 연결 방향을 위한 화살 표시나 어떤 다른 기호가, 예컨대 주형 내의 대응하는 오목한 형태로 버튼 헤드에 제공될 수 있다.

도 1은 버튼(1)을 여러 각도로 나타내고 있다. 단일 버튼, 즉 SMT 버튼(1)은 버튼 헤드(2)와 주위를 둘러싸는 베이스(4)를 포함한다. 또한, 베이스(4)와 버튼 헤드(2) 사이에 주변 막(3)이 배치된다. 따라서, 베이스(4), 주변 막(3) 및 버튼 헤드(2)는 실질적인 돔을 형성하고, 이 세가지 모든 요소는 실리콘으로 이루어 져 있다. 접촉 요소(5), 예컨대 금속이나 전도성 플라스틱으로 구성된 접촉 펠릿(5)은 버튼 헤드(2)의 밑면(12a)에 배치된다.

그런 다음, 주석도금된 납땜용 다리부(6)는 베이스(4) 내에 완전히 고정된다. 전술한 납땜용 다리부의 납땜부(28)는 베이스로부터 돌출되어 있고, 수직부(10)는 베이스(4) 내에 내장되어 있다. 또한, 베이스(11) 내에 주위를 둘러싸는 보강부(11)가 배치되는데, 이 보강부(11)는 천공형 디스크로서 베이스 전체의 둘레를 따라 내장되어 있다.

전술한 버튼(1)은 두 납땜 위치(7)에 의해 인쇄회로기판(8)에 고정된다. 돔 하부에 열이 발생되지 않도록 하기 위하여, 비스듬한 방향의 통기 채널을 통해 각각 고온의 공기가 배출되거나 저온의 공기가 공급될 수 있다면 이로울 수 있다. 그러나, 통기 채널은 또한, 버튼의 하부의 영역으로 버튼을 누르면 공기를 배출시키고, 버튼을 해제시키면 공기를 유입시키기 위해서 중요하다. 만일, 전술한 통기 채널이나 이에 상응하는 수단(주변 막의 구멍 등)이 형성되어 있지 않다면, 하부에 에워싸인 공기로 인하여 버튼은 눌러질 수 없거나, 또는 일단 눌러지면, 버튼은 복원되지 않거나 매우 느리게 복원될 뿐이다.

일반적으로, 전술한 버튼의 총 높이는 2㎜ 내지 5㎜, 바람직하게는 3㎜ 내지 4㎜이다. 일반적으로, 인쇄회로기판(8)과 접촉 펠릿(5)의 밑면 사이의 간격(H)은 약 1㎜ 내지 2㎜이며, 베이스(4)의 대향하는 림부의 간격(k)는 3㎜ 내지 8㎜, 바람직하게는 4㎜ 내지 5㎜이다. 버튼 헤드(2)는, 예를 들면 직경이 2㎜ 내지 4㎜인 원형으로 형성될 수 있다. 일반적으로, 접촉 펠릿(5)은 직경(l)이 2㎜ 내지 3㎜인 원형 또는 정사각형으로 형성된다. 납땜부(28)는 베이스를 지나 0.5㎜ 이상, 바람직하게는 0.5㎜ 내지 2㎜ 측면 방향으로 돌출해 있다.

일반적으로, 금속 시트의 두께는 0.2㎜ 내지 0.5㎜이며, 이 금속 시트를 사용하여 납땜용 다리부 및 보강부가 제조된다(금형 및 성형 방법에 의해 일체형으로 형성됨). 보강부(11)는 전부 베이스(4)의 재료 내에 내장되어 있으며, 베이스(4)로부터 노출되지 않는다. 또한, 바람직하게는, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 수직부(10)는 전부 베이스(4) 내에 내장되어 있지만, 인쇄회로기판에 대하여 하부 방향으로 일부 노출될 수도 있다.

도 2는 긴 스트로크와 접촉 펠릿을 구비하고, LED를 와이어 본딩한 SMT 단일 버튼을 나타내고 있다. LED(13)는 버튼 헤드(2)에 설치된다. 이 경우에, 2개의 납땜용 다리부(6)가 LED(13)를 구동시키는 역할을 한다. 이를 위해, 보강부(11)는 서로 다른 극성(21)을 갖는 2개의 부분으로 분리된다. LED(13)는 제1 가요성 와이어(14)를 통해 제1 극성을 갖는 부분에 연결되고, LED(13)의 두번째 연결은 제2 가요성 와이어를 통해 제2 극성을 갖는 남은 다른 하나의 부분에 이루어진다. 가요성 와이어(14)와 보강부(11) 사이 및 가요성 와이어(14)와 LED(13) 사이의 연결부는 와이어 본딩을 위한 금도금된 납땜 위치일 수 있다. 보강부(11)의 두 부분은 분리 갭(17)에 의해 서로에 대해 전기적으로 절연된다. 이 경우에 있어서, 도 2는 전술한 보강부(11)의 두 영역이 서로 연결되는 제조 직후의 상황을 나타내고 있다. 더 구체적으로, 제조를 간단히 하기 위하여, 처음에는 분리 갭(17)을 포함하는 측면 방향으로 연결된 2개의 실장 연결부(19)가 보강부에 제공된다. (최종) 실장 이 전에, 분리 에지(16)에서 분리가 이루어짐에 따라, 2개의 암(20a, 20b)은 분리되어, 서로에 대해 전기적으로 절연된다. 보강부(11)의 두 부분은 서로 분리되어 대향하는 2개의 납땜용 다리부(6)에 의해 인쇄회로기판 상의 대응하는 도체 트랙에 연결될 수 있다.

인쇄회로기판에 대한 단락을 피할 수 있기 위해서, 인쇄회로기판과 실장 연결부(19)의 밑면 사이의 간격은 0.2㎜ 이상이어야 한다(그 사이 간격은 실리콘에 의해 절연됨).

일반적으로, LED는 소정의 연결 방향을 가지고 있기 때문에, 한 예로서, LED는, 지시기(18)가 버튼 헤드 상에 배치되는 경우에 이로운 것으로 알려져 있다.

도 3은 짧은 스트로크와 금속 돔을 구비하고, 또한 LED를 SMT 납땜한 SMT 단일 버튼을 나타내고 있다. 이 경우에 있어서, 주변 막은 평탄 막(23)이고, 버튼 헤드(2)의 밑면에는 금속 돔(22)에 따라 작동하는 작동 플런저(24)가 있다. 버튼 헤드(2) 내에 배치된 LED는 2개의 가요성 러그(25)에 의해 보강부의 두 부분에 연결된다. 가요성 러그의 각각의 두 연결은 SMT 납땜 위치(26)에 의하여 이루어질 수 있다.

도 4는 SMT 땜납 핀, 즉 금형 및 벤딩 부품으로서 제조될 수 있고 주형 안으로 삽입될 수 있는 소자를 나타내고 있다. 이 SMT 땜납 핀은 보강부(11), 납땜용 다리부(6) 및 실장 연결부(19)를 포함한다. 납땜용 다리부(6)가 1㎜ 내지 3㎜의 폭(P)을 가지며, 실장 연결부(19)도 마찬가지로 1㎜ 내지 3㎜의 폭을 갖는 것을 본 도면에서 확인할 수 있다. 바람직하게, 암(20a)과 암(20b) 사이의 간격은 0.5㎜이 다. 보강부는 라운딩된 정사각형으로 되어 있고(반경(R)은 약 0.5㎜임), 5㎜ 내지 7㎜의 외부 폭을 갖는다.

유익하게, 전술한 땜납 핀 또는 납땜 삽입물은, 도 5에 도시된 바와 같이, SMT 땜납 핀 어레이로써 제조된다. 다시 말해, 개별 납땜 삽입물은 실장 연결부(19) 및/또는 납땜용 다리부(6)에 의해 체인형이나 심지어는 매트릭스형의 상태로 서로 연결된다. 이 경우에 있어서, 간격(w, x, y)은 각각 12㎜, 48㎜ 및 60㎜일 수 있다. 그러므로, 이들 SMT 땜납 핀은 직렬로 또는 연속하여 배치될 수 있다(예, 롤에 의함). 가황 공정 후에 금형 공정이 이루어진다.

특정 실시예

짧은 스트로크 0.2㎜ 내지 0.8㎜(금속 돔은 선택가능한 모든 힘-변위 곡선을 만들고, 전기 접속함)

긴 스트로크 0.8㎜ 내지 3㎜(실리콘 막은 선택가능한 모든 힘-변위 곡선을 만들고, 접촉 펠릿은 전기 접촉함)

LED 있음 또는 LED 없음

특정 변형예

접촉 펠릿: 종래의 모든 접촉 펠릿, 예컨대 탄소 펠릿, 금 펠릿, SC 펠릿 또는 그 밖의 전도성 래커 등이 사용될 수 있다. 접촉 펠릿의 선택은 스위칭 돔의 전기적 요구사항에 따라 이루어진다. 펠릿 직경은 부품의 크기에 적합해야 한다(예, 2.5㎜).

금속 돔: 금속 돔은 기하학적 형상, 예컨대 원형이나 사각형을 가질 수 있 다. 금속 돔의 선택은 스위칭 돔의 힘-변위 요구사항에 따라 이루어진다. 돔 직경은 부품의 크기에 적합해야 한다(예, 5.0㎜).

금속 돔은 작동 플런저의 접착 본딩에 의해 또는 종래의 접착 필름에 의해 하부 베이스에 체결될 수 있으며, 이는, 보통 최종 프로세스 단계이다. 또한, 이를 위해 일체로 형성된 소형의 고정 다리부에 의하여, 금속 돔을 베이스에 단단히 접착 본딩시키는 것이 가능하다. 이러한 금속 돔의 제조업체로는, 예를 들어 굳이 몇가지를 대자면, 유럽의 Nicomatic사, 미국의 Snaptron사 또는 아시아의 Truetone사가 있다.

힘-변위 곡선: 실리콘 특성과 함께 막의 기하학적 형상 또는 금속 돔을 각각 정확하게 설계함으로써, 고객 사양에 따라 원하는 거의 모든 곡선을 보여주는 것이 가능하다.

소자 높이: 버튼 헤드는 원하는 모든 높이로 구성될 수 있다.

LED: 시판 중인 LED가 사용될 수 있으며; 모든 고려사항은 절연 크기 및 SMT 납땜 또는 와이어 본딩에 대한 접합성(납땜 영역의 구성 및 특성)이다. 이 경우에 있어서, 색, 밝기, 방사 각도 등이 광범위하게 선택될 수 있다. 예를 들면, Kingbright 사의 2㎜×1.25㎜×1.1㎜의 부피를 갖는 슈퍼브라이트 칩 LED 0805이 있다. 또한, 시리즈 레지스터의 설치를 고려해 볼 수도 있다.

LED 고정:

와이어 본딩: 와이어 본더(wire-bonder)가 SMT 땜납 핀과 LED 사이의 가요성 연결을 형성하는데 사용될 수 있다. 이 경우에 있어서, 두께가 상이한 금 또는 알 루미늄 와이어가 있다. 한 예로서, 30㎛ 내지 150㎛의 두께를 가지는 금 와이어는 상당히 가치가 있는 것으로 알려져 있으며, 금 와이어의 경우에 있어서, 약 100㎛의 두께가 특히 유용한 것으로 알려져 있다.

SMT 납땜: 금속 돔 통합체의 경우에 있어서, 여기서는 평탄 막 내에 짧은 스트로크의 위를 덮는 것만이 필요하기 때문에, SMT 땜납 핀에 2개의 가요성 러그가 제공된다면, SMT 땜납 핀 상에 LED가 바로 납땜될 수 있다.

SMT 땜납 핀:

SMT 땜납 핀은 금형 및 벤딩 부품로서 설계되지만, 전도성 플라스틱 부품으로서도 가능하다(3차원 사출·코팅 장치(3D-MID)).

바람직하게, 재료는 2㎛ 두께로 니켈 코팅(Ni)된 CuFe3P이며, 또한 예컨대 청동이나 스테인레스 강(SAE 1008)일 수도 있다.

바람직하게, 소형의 납땜용 다리부의 부분은 아무런 문제없이 인쇄회로기판 상에 무연 SMT 납땜하기 위해 주석도금(Sn)된다.

완전히 만족스럽게 부착시키기 위하여, 와이어 본딩을 위한 부분은 0.2㎛ 두께로 금 코팅(Au)된다.

SMT 땜납 핀은, 단일 부품으로서 형성될 수 있거나, 예를 들면 전기 절연용 분리 갭을 포함하는 어레이로서 직렬로 끊임없이 형성될 수 있다.

버튼 헤드: 투명 실리콘 또는 유백색 실리콘(빛의 확산). 연마된 표면 또는 거친 표면(빛의 확산). 표면이 연마되는 경우, 실리콘은 유리처럼 투명해진다.

제조 방법:

바람직하게, 부품은 압축 성형에 의해 제조되지만, 이송 성형에 의해서도 제조될 수 있다.

다수의 아이템의 경우에는, 액상실리콘(LSR)을 소재로 한 완전 자동화 사출 성형(LIM)이 적합하다.

장점:

적은 수의 소자 및 간단한 방법으로 인한 비용 고효율화

SMT에 의한 자동 배치 및 롤러에 의한 운반

옵션으로서 백라이트용 일체형 LED 구비

버튼 헤드 내에 설치된 LED는 필요한 곳에 빛을 방출시키며, 긴 스트로크에 있어서 확실히 새로운 것이다.

LED 및 버튼은 설치 작업을 줄이는 한번의 작업으로 인쇄회로기판 상에 설치됨

LED는 주변 영향에 대해 보호됨

초소형 구조적 크기

간단한 방식으로 구현가능한 매우 가변성의 고객 특정 솔루션

0.2㎜ 내지 0.8㎜의 짧은 스트로크(금속 돔) 및 0.8㎜ 내지 3㎜의 긴 스트로크(스위칭 매트) 구비

힘-변위 특성 곡선(고객 요구사항에 맞게 형성됨)의 광범위한 선택

많은 접촉 펠릿이 가능함

모든 요구사항을 위한 하나의 시스템

SMT 땜납 핀 및 LED 때문에, 어떠한 느슨해진 부품도 소자 내에 바로 내장되지 못함

온도 범위 -40℃ 내지 +110℃

적용(예):

버튼이 플라스틱 캡에 의해 작동되는 모든 입력 장치를 위한 버튼/스위치로서 사용되고,

예컨대 차량 내의 입력 장치(창문 와인딩 기구, 미러 조절기, 라디오)를 위한 종래의 스위칭 매트를 대체하며,

LED가 동일하게 설치되고 값이 더 저렴한 이유로, 종래의 택트 스위치(tact switches)를 대체한다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 단일 버튼 2 버튼 헤드

3 막 4 베이스

5 접촉 요소, 접촉 펠릿 6 (주석도금된) 납땜용 다리부

7 납땜 위치 8 인쇄회로기판(PCB)

9 통기 채널 10 납땜용 다리부의 수직부

11 (주위를 둘러싸는) 보강부 12 버튼 헤드의 윗면

12a 버튼 헤드의 밑면 13 LED

14 가요성 와이어 15 금도금된 납땜 위치

16 분리 에지 17 분리 갭

18 연결 방향을 위한 지시기 19 실장 연결부

20a/20b 실장 연결부의 암 21 연결 극성

22 금속 돔 23 평탄 막

24 작동 플런저 25 가요성 러그

26 납땜 위치 27 납땜 삽입물, 땜납 핀

28 납땜부 h 베이스의 높이

H 접촉 요소와 인쇄회로기판 사이의 간격

k 베이스의 림부 사이의 간격 l 접촉 요소의 직경/폭

m 버튼 헤드의 직경/폭

n 보강부의 림부 사이의 내부 간격 P 납땜용 다리부의 폭

q 보강부의 림부 사이의 외부 간격 R 반경

S 실장 연결부의 폭 t 분리 갭의 폭

u 수직부의 높이 v 실장 연결부의 두께

w,x,y 간격

Claims

인쇄회로기판(8) 상에 배치된 2개 이상의 도체를 전도성 접촉 요소(5, 22)에 단속적으로 전기 접속시키기 위한 버튼(1)에 있어서,

상기 인쇄회로기판(8) 상에 배치된 1개 이상의 베이스(4); 및

상기 인쇄회로기판(8)과 상기 베이스(4)에 대해 상대적으로 이동될 수 있으며, 하부에 배치된 접촉 요소(5) 또는 접촉 요소(22)를 구비한 버튼 헤드(2)

를 포함하고,

상기 버튼 헤드(2)는 1개 이상의 이동가능한 막(3)에 의해 상기 베이스(4)에 연결되며,

상기 베이스(4) 및 상기 막(3)은 절연 탄성 재료로 구성되고,

상기 버튼(1)은 제1 단부와 제2 단부를 갖는 하나 이상의 납땜용 다리부(6, soldering foot)를 포함하며,

상기 납땜용 다리부의 제1 단부에 의해 상기 납땜용 다리부가 상기 베이스(4)에 완전히 고정(positive lock)되고, 상기 납땜용 다리부의 제2 단부에 해당하는 납땜부(28)에 의해 상기 버튼(1)이 상기 인쇄회로기판(8)에 고정될 수 있는,

단속 전기 접속용 버튼.
제1항에 있어서,

상기 납땜용 다리부(6)가 배치되고, 상기 버튼(1)의 대향하는 양쪽에 각각 설치된, 단속 전기 접속용 버튼.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 베이스(4)는, 상기 인쇄회로기판(8) 상에서, 도체가 접속될 위치의 주변을 이동하는 요소로서 형성되며, 상기 베이스로부터 1개 이상의 상기 납땜용 다리부(6)가 측면으로 돌출해 있는, 단속 전기 접속용 버튼.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 납땜용 다리부(6)는 상기 인쇄회로기판(8)에 받쳐져 있으며 상기 인쇄회로기판(8)에 평행한 평면 납땜부(28)를 포함하는, 단속 전기 접속용 버튼.
제4항에 있어서,

상기 납땜용 다리부(6)는, 상기 인쇄회로기판(8)의 평면에 실질적으로 수직하게 배치되며 상기 베이스(4) 내에 전부 배치되는 수직부(10)를 포함하며, 상기 수직부(10)의 하단부에는 상기 납땜부(28)가 배치되는, 단속 전기 접속용 버튼.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 베이스 내에, 주위을 둘러싸는 보강부, 즉 끊어진 부분이 있을 수 있지만 실질적으로 주위를 둘러싸는 보강부(11)가 배치되고, 바람직하게는, 상기 인쇄회로기판(8)의 평면에 평행하게 배치되는 평면을 갖는 천공형 디스크의 형태로 형 성되는, 단속 전기 접속용 버튼.
제6항에 있어서,

상기 보강부(11) 및 상기 납땜용 다리부(6)는 서로 연결되거나 일체로 형성되는, 단속 전기 접속용 버튼.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 베이스 내에 납땜 삽입물(27)이 설치되고, 상기 베이스(4) 내에 실질적으로 전부 설치되며 상기 인쇄회로기판(8)의 평면에 평행하게 배치되는 평면을 갖는 천공형 디스크의 형태로 바람직하게 형성되는 주위를 둘러싸는 보강부, 즉 끊어진 부분이 있을 수 있지만 실질적으로 주위를 둘러싸는 보강부(11)를 포함하며, 상기 보강부(11)에는 상기 회로 기판(8)의 평면에 실질적으로 수직하게 배치되며 상기 베이스(4) 내에 실질적으로 전부 설치되는 수직부(10)가 배치되고, 상기 인쇄회로기판(8)에 받쳐져 있으면서 평행한 상기 납땜부(28)가 상기 수직부에 인접하는, 단속 전기 접속용 버튼.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 버튼 헤드(2)는 적어도 일부가 투명 또는 반투명 재료로 구성되고, 상기 버튼 헤드(2) 내에 조명 요소, 특히 바람직하게는 LED(13)가 배치되며, 상기 조명 요소는 상기 버튼 헤드(2)의 상기 재료에 의하여 바람직하게 전부 둘러싸여지 는, 단속 전기 접속용 버튼.
제9항에 있어서,

상기 조명 요소(13)의 접속이 1개 이상, 바람직하게는 2개의 납땜용 다리부(6)에 의해 이루어지는, 단속 전기 접속용 버튼.
제10항에 있어서,

상기 조명 요소(13)는, 바람직하게 상기 막(3) 내에 설치된 2개의 접속 요소(14, 25)에 의해 상기 2개의 납땜용 다리부(6)에 연결되는, 단속 전기 접속용 버튼.
제11항에 있어서,

두 위치에서 끊어진 상기 주위를 둘러싸는 보강부(11)는 상기 베이스(4) 내에 배치되고, 상기 인쇄회로기판(8)의 평면에 평행하게 배치되는 평면을 갖는 천공형 디스크의 형태로 바람직하게 형성되며, 상기 접속 요소(14, 25)는 상기 조명 요소(13)와 상기 보강부(11) 사이를 전기 접속시키는, 단속 전기 접속용 버튼.
제12항에 있어서,

상기 2개의 납땜용 다리부(6)가 서로 대향하여 배치되고, 적어도 제조하는 동안, 상기 보강부(11)의 중단을 발생시키는 분리 갭(17)을 바람직하게 포함하는 개재된 2개 이상의 실장 연결부(19)가 마찬가지로 대향하여 배치되는, 단속 전기 접속용 버튼.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 조명 요소(13)의 연결 방향을 위한 1개 이상의 지시기(18)가 상기 버튼 헤드(2) 내에 및/또는 상기 버튼 헤드(2) 상에 배치되는, 단속 전기 접속용 버튼.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 납땜용 다리부(6) 및 상기 보강부(11)는 전도성 재료, 특히 바람직하게는 금속으로 구성되며, 특히 바람직하게는 금형 및 성형 공정에 의해 일체로 제조되는, 단속 전기 접속용 버튼.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 버튼(1)을 위한 납땜 삽입물(27)에 있어서,

특히 바람직하게, 청구항 8에 따른 특징부를 포함하는,

납땜 삽입물.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 버튼(1) 또는 제16항에 따른 납땜 삽입물(27)의 2차원 및/또는 3차원 배열에 있어서,

상기 버튼(1) 또는 상기 납땜 삽입물(27)은 각각 상기 납땜용 다리부(6) 및/ 또는 상기 실장 연결부(19)에 의해 서로 연결되는,

2차원 및/또는 3차원 배열.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 버튼 또는 제16항에 따른 배열을 형성하기 위한 방법에 있어서,

접촉 펠릿, 상기 납땜용 다리부(6)나 납땜 삽입물(27), 적합하다면 상기 조명 요소(13), 및 상기 접속 요소(14, 25)가 사출 주형 또는 압축 주형 내에 삽입되는 단계와, 그 후 절연 탄성 재료가 상기 주형 내에 주입되어 적어도 일부가 굳어지는 단계를 포함하는,

방법.
제18항에 있어서,

청구항 16에 따른 버튼의 상기 배열이 형성되는 단계, 그 다음, 상기 버튼은 단일 버튼을 형성하기 위해 서로 분리되는 단계, 특히 바람직하게는 서로 전기 절연되는 상기 보강부(11)의 두 부분을 형성시키는 분리 에지(16)를 따라 분리되는 단계를 포함하는, 방법.
특히 상기 납땜용 다리부(6)를 매개로 한 납땜 작업에 따라, 특히 바람직하게는 SMT 기술을 사용하여, 상기 인쇄회로기판(8) 상에 고정하기 위한 제1항 내지 제15항 중 어느 항 항에 따른 버튼의 용도.