TWI445033B - 薄膜開關及其製作方法 - Google Patents

Description

薄膜開關及其製作方法

本發明是有關於一種開關及其製作方法，且特別是有關於一種薄膜開關及其製作方法。

薄膜開關(membrane switch)由於體積輕薄，因此近年來被廣泛應用於各種電子產品，其例如為手機用、家電產品用以及工具機用之操作面板等電子產品，尤其目前電子產品逐漸朝向輕薄短小發展，因此薄膜開關為滿足這些需求更顯為重要。

一般來說，薄膜關關是由一按鍵結構層與一薄膜面板所構成，在使用者按壓薄膜面板的按鍵部後，按鍵部所對應的按鍵結構層的線路層被導通，藉以使上述之電子產品產生所預期的作動。在習知的薄膜面板的結構中，是利用一模具的公/母模彼此壓合，以形成薄膜面板上具有凹凸形狀的按鍵部，並使各個按鍵部相對於薄膜面板存在一高度段差。然而，當上述之高度段差過小而造成使用者的觸感不佳時，公/母模則須修模，以滿足此高度段差的需求。此外，當這些按鍵部的形狀變更時，公/母模則需更換，以對應外型的需求。

本發明提供一種薄膜開關，其圓頂鍵帽不需藉由模具 壓合而形成，以使薄膜開關具有較佳的製造彈性。

本發明提供一種薄膜開關的製作方法，其圓頂鍵帽於製造過程中不需藉由模具壓合而形成，以使薄膜開關具有較佳的製造彈性。

本發明提出一種薄膜開關，包括一按鍵結構層、一薄膜面板與多個圓頂鍵帽。薄膜面板配置於按鍵結構層之上且具有多個按鍵區輪廓。圓頂鍵帽配置於按鍵區輪廓內，其中圓頂鍵帽的材質不同於薄膜面板的材質，且圓頂鍵帽與薄膜面板接合為一體。各圓頂鍵帽的一頂點與薄膜面板的一頂面之間具有一距離，且各距離隨著各圓頂鍵帽的凸起曲率而改變。

在本發明之薄膜開關的一實施例中，上述之薄膜面板的材質包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)、聚乳酸(polylactic acid,PLA)、聚丙烯(polypropylene,PP)、三醋酸纖維素(triacetyl cellulose,TAC)、聚乙烯(polyethylene,PE)或聚對苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene terephthalate,PBT)，且各圓頂鍵帽的材質為聚胺酯(polyurethane,PU)或環氧樹脂(epoxy)。

在本發明之薄膜開關的一實施例中，上述之薄膜面板的材質包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚丙烯、三醋酸纖維素、聚乙烯或聚對苯二甲酸丁二醇酯，且各圓頂鍵帽的材質為矽膠 (silicone)。

在本發明之薄膜開關的一實施例中，上述之按鍵結構層包括一面板隔片層、一線路隔片層與一線路層。面板隔片層配置於薄膜面板之下，且線路隔片層位於面板隔片層與線路層之間。

在本發明之薄膜開關的一實施例中，上述之按鍵結構層更包括多個金屬彈片與一彈片固定層。金屬彈片對應圓頂鍵帽的位置而設置，且金屬彈片配置於線路層之上，並與線路層電性連接。彈片固定層配置於面板隔片層與線路隔片層之間，以限制金屬彈片相對於圓頂鍵帽移動。

在本發明之薄膜開關的一實施例中，上述之按鍵結構層更包括一背膠層，配置於線路層之下，且背膠層用以固定按鍵結構層。

在本發明之薄膜開關的一實施例中，更包括一發光件，其配置於頂面之下，並與線路層電性連接。

在本發明之薄膜開關的一實施例中，上述之這些距離為0.75mm，且這些距離相對於這些圓頂鍵帽的凸起曲率的曲率半徑呈反比。

在本發明之薄膜開關的一實施例中，上述之按鍵區輪廓的形狀為對稱形狀。

在本發明之薄膜開關的一實施例中，上述之按鍵區輪廓的形狀為非對稱形狀。

本發明提出一種薄膜開關的製作方法，包括下列步驟：首先，提供一薄膜面板。接著，形成多個按鍵區輪廓 於薄膜面板之上。接著，形成多個圓頂鍵帽於這些按鍵區輪廓內，其中圓頂鍵帽的材質不同於薄膜面板的材質，且圓頂鍵帽與薄膜面板接合為一體。各圓頂鍵帽的一頂點與薄膜面板的一頂面之間具有一距離，且各距離隨著各圓頂鍵帽的凸起曲率而改變。然後，提供一按鍵結構層，且薄膜面板配置於按鍵結構層上。

在本發明之薄膜開關的製作方法的一實施例中，藉由網版印刷於薄膜面板上進行印刷，以形成按鍵區輪廓的形狀。

在本發明之薄膜開關的製作方法的一實施例中，藉由灌注方式以使圓頂鍵帽的材料注入於按鍵區輪廓內，且圓頂鍵帽的凸起曲率隨著圓頂鍵帽的灌注量而改變。

在本發明之薄膜開關的製作方法的一實施例中，當圓頂鍵帽的灌注量增加時，圓頂鍵帽的凸起曲率的曲率半徑減少，且距離增加。

在本發明之薄膜開關的製作方法的一實施例中，當圓頂鍵帽的灌注量減少時，圓頂鍵帽的凸起曲率的曲率半徑增加，且距離減小。

在本發明之薄膜開關的製作方法的一實施例中，更包括：以固化方式使圓頂鍵帽的材料凝固。

在本發明之薄膜開關的製作方法的一實施例中，上述之固化方式為烘烤加熱，以使圓頂鍵帽的材料凝固。

在本發明之薄膜開關的製作方法的一實施例中，上述之固化方式為紫外線照射，以使圓頂鍵帽的材料凝固。

基於上述，在本發明的上述實施例中，薄膜面板與圓頂鍵帽為不同材質，且在薄膜面板上形成多個按鍵區輪廓，而圓頂鍵帽配置於按鍵區輪廓內，並與薄膜面板接合為一體。因此，圓頂鍵帽不需藉由模具壓合而形成。藉此方式，可使薄膜開關具有較佳的製造彈性。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為本發明一實施例之薄膜開關的局部立體圖。圖2為圖1之薄膜開關的側視圖。請參考圖1與圖2，在本實施例中，薄膜開關100適用於一電子裝置(未繪示)，其例如為手機、家電產品以及工具機等，以作為上述電子裝置的操作介面。薄膜開關100包括一按鍵結構層110、一薄膜面板130與多個圓頂鍵帽140。當按壓圓頂鍵帽140時，可開啟或關閉對應於電子裝置之作動功能。

承上述，薄膜面板130配置於按鍵結構層110之上且具有多個按鍵區輪廓130a、130b。這些圓頂鍵帽140配置於這些按鍵區輪廓130a、130b內，其中圓頂鍵帽140的材質不同於薄膜面板130的材質，且圓頂鍵帽140與薄膜面板130接合為一體。各個圓頂鍵帽140的一頂點140a與薄膜面板130的一頂面130c之間具有一距離D，且各個距離D隨著各個圓頂鍵帽140的凸起曲率而改變。詳細地說，當圓頂鍵帽140於按鍵區輪廓130a、130b內形成時，圓頂 鍵帽140會朝著遠離於薄膜面板130的頂面130c的方向開始彎曲，隨著在按鍵區輪廓130a、130b上所形成不同量的圓頂鍵帽140，在薄膜面板130的頂面130c與圓頂鍵帽140的頂點140a之間的距離D亦會隨著改變。藉此，本發明的薄膜開關100相較於習知使用模具壓合方式的薄膜開關，可不需藉由模具壓合薄膜面板130，即可形成用於按壓的圓頂鍵帽140。因此，除了可節省模具費用之外，更可使薄膜開關100具有較佳的製造彈性。

進一步地說，本實施例的距離D較佳為0.75mm，為具有較佳觸感的高度段差，且距離D相對於圓頂鍵帽140的凸起曲率的曲率半徑呈反比。亦即，當圓頂鍵帽140朝著遠離於薄膜面板130的頂面130c彎曲較多時，凸起曲率的曲率半徑較小而距離D較大，且距離D大於0.75mm。反之，當圓頂鍵帽140朝著遠離於薄膜面板130的頂面130c彎曲較少時，凸起曲率的曲率半徑較大而距離D較小，且距離D小於0.75mm。藉此方式，距離D為可調整的，可使薄膜開關100更具有製造的彈性。

此外，本發明的薄膜面板130的材質包括PET、PC、PMMA、PLA、PP、TAC、PE或PBT，且圓頂鍵帽140的材質包括PU或Epoxy。藉由圓頂鍵帽140與薄膜面板130為不同的材料性質(例如硬度或導熱速度)，可提高圓頂鍵帽140的辨識度並增加圓頂鍵帽140的觸感。此外，在另一實施例中，圓頂鍵帽140的材質可為silicone。進一步地說，silicone的硬度相較於上述的PU或Epoxy較為柔 軟。亦即，於使用者按壓時所產生的觸感並不相同。因此，使用者可依據使用上的需求變更圓頂鍵帽140的材質。

圖3A與圖3B為圖1之按鍵區輪廓的另一實施例的示意圖。請參考圖1、圖3A與圖3B，另外，本實施例的按鍵區輪廓130a、130b的形狀可為對稱形狀或非為對稱形狀。舉例來說，圖1的按鍵區輪廓130a、圖3A的按鍵區輪廓230a以及圖3B的按鍵區輪廓330a分別顯示為圓形、三角形以及矩形，且該等形狀為對稱形狀。圖1的按鍵區輪廓130b顯示為缺角的圓形，且此形狀為非對稱形狀。藉此配置，當圓頂鍵帽140需要變更形狀時，只需要改變按鍵區輪廓的形狀，即可使圓頂鍵帽140具有不同的形狀，且無修改模具之問題，因此相當地方便。惟本發明並未限制按鍵區輪廓的形狀，上述按鍵區輪廓的形狀僅為舉例說明，使用者可依據實際需求而進行調整。

圖4為圖1之圓頂鍵帽沿著割面線I-I的剖面圖。請參考圖1、圖2與圖4，本實施例的按鍵結構層110包括一面板隔片層112、一線路隔片層114與一線路層116。面板隔片層112配置於薄膜面板130之下，且線路隔片層114位於面板隔片層112與線路層116之間。此外，按鍵結構層110更包括多個金屬彈片118與一彈片固定層120。金屬彈片118對應圓頂鍵帽140的位置而設置，且金屬彈片118配置於線路層116之上，並與線路層116電性連接。彈片固定層120配置於面板隔片層112與線路隔片層114之間，以限制金屬彈片118相對於圓頂鍵帽140移動。進 一步地說，當按壓圓頂鍵帽140時，金屬彈片118抵靠線路層116的線路，且線路層116所對應線路將傳遞一電子訊號至電子裝置，以使電子裝置啟動或關閉作動功能。

再者，按鍵結構層110更可具有一背膠層122，其例如為一背膠，配置於線路層116之下，且背膠層122的一側黏貼至電子裝置的結構(未繪示)，用以固定按鍵結構層110。

另外，本實施例的薄膜開關100更可包括一發光件150，其例如為一發光二極體。發光件150位於頂面130c之下，並與線路層116電性連接。藉此配置，當按壓圓頂鍵帽140時，發光件150所提供的光源可作為指示薄膜開關100的狀態是否為啟動或關閉。

圖6為圖1之圓頂鍵帽沿著割面線I-I的另一實施例的剖面圖。在本實施例中，按鍵結構層210與圖4之按鍵結構層110相似，在此僅介紹本實施例與圖4之實施例之差異處，其中相同或相似的元件標號代表相同或相似的元件。本實施例的按鍵結構層210具有多個導線層224，其配置於薄膜面板130之下，且各導線層224對應各圓頂鍵帽140的位置而設置，而導線層224的材質為銀。當按壓圓頂鍵帽140時，導線層224抵靠線路層116的線路，以作為導通線路層116之用。換言之，圖6的按鍵結構層210與圖4的按鍵結構層110差異在於少了面板隔片層112與彈片固定層120，且用於導通線路層116的金屬彈片118變更為導線層224，以減少按鍵結構層210的構件。

圖5為本發明一實施例之薄膜開關的製作方法的流程圖。請參考圖1、圖2與圖5，在本實施例中，薄膜開關的製作方法包括以下的步驟：首先在步驟S110中，提供一薄膜面板130，且薄膜面板130的材質包括PET、PC、PMMA、PLA、PP、TAC、PE或PBT。接著在步驟S120中，形成多個按鍵區輪廓130a、130b於薄膜面板130之上，其中步驟S120可藉由網版印刷於薄膜面板130的頂面130c上印刷，以形成按鍵區輪廓130a、130b的形狀。接著在步驟S130中，形成多個圓頂鍵帽140於按鍵區輪廓130a、130b內，其中圓頂鍵帽140的材質包括PU、Epoxy或silicone，且圓頂鍵帽140的材質不同於薄膜面板130的材質，而圓頂鍵帽140與薄膜面板130接合為一體。各圓頂鍵帽140的一頂點140a與薄膜面板130的頂面130c之間具有距離D，且各距離D隨著各圓頂鍵帽140的凸起曲率而改變。接著在步驟S140中，以固化方式使圓頂鍵帽140的材料凝固，以加快薄膜面板130與圓頂鍵帽140的接合。然後在步驟S150中，提供一按鍵結構層110，且薄膜面板130配置於按鍵結構層110上。藉此方法，可用以製作薄膜開關100，且薄膜面板130不需藉由模具壓合而形成用於按壓的按鍵，因此可節省模具費用，亦可使薄膜開關100具有較佳的製造彈性。

此外，在步驟S130中，可藉由灌注方式以使圓頂鍵帽140的材料注入於按鍵區輪廓130a、130b內，且圓頂鍵帽140的凸起曲率隨著圓頂鍵帽140的灌注量而改變。進 一步地說，當圓頂鍵帽140的灌注量增加時，圓頂鍵帽140的凸起曲率的曲率半徑減少，且距離D增加。反之，當圓頂鍵帽140的灌注量減少時，圓頂鍵帽140的凸起曲率的曲率半徑增加，且距離D減小。藉此方式，可藉由調整圓頂鍵帽140的灌注量以調整距離D，避免使用習知模具壓合方式而產生修模的問題與費用，保有薄膜開關100的製造彈性。

再者，本實施例的固化方式可以烘烤加熱方式，以使圓頂鍵帽140的材料加快凝固。此外，本實施例的固化方式可以紫外線照射，以使圓頂鍵帽140的材料加快凝固。因此，使用者可依據實際需求而採用不同的固化方式。

綜上所述，本發明利用薄膜面板與圓頂鍵帽為不同材質並接合為一體，且當圓頂鍵帽於按鍵區輪廓內形成時，圓頂鍵帽朝著遠離於薄膜面板的頂面的方向開始彎曲，隨著在按鍵區輪廓上所形成不同量的圓頂鍵帽，在薄膜面板的頂面與圓頂鍵帽的頂點之間的距離亦會隨著改變。藉此，本發明的薄膜開關相較於習知使用模具壓合方式的薄膜開關，可不需藉由模具壓合薄膜面板，即可形成按壓用的圓頂鍵帽。因此，除了可節省模具費用之外，更可使薄膜開關具有較佳的製造彈性。此外，當距離為0.75mm時，為具有較佳觸感的高度段差，且當距離減少時，則圓頂鍵帽的凸起曲率的曲率半徑增加。再者，薄膜面板的材質可包括PET、PC、PMMA、PLA、PP、TAC、PE或PBT，且圓頂鍵帽的材質可包括PU、Epoxy或silicone，以提高 圓頂鍵帽的辨識度並增加圓頂鍵帽的觸感。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧薄膜開關

110、210‧‧‧按鍵結構層

112‧‧‧面板隔片層

114‧‧‧線路隔片層

116‧‧‧線路層

118‧‧‧金屬彈片

120‧‧‧彈片固定層

122‧‧‧背膠層

130‧‧‧薄膜面板

130a、130b、230a、330a‧‧‧按鍵區輪廓

130c‧‧‧頂面

140‧‧‧圓頂鍵帽

140a‧‧‧頂點

150‧‧‧發光件

224‧‧‧導線層

D‧‧‧距離

S110~S150‧‧‧步驟

圖1為本發明一實施例之薄膜開關的局部立體圖。

圖2為圖1之薄膜開關的側視圖。

圖3A與圖3B為圖1之按鍵區輪廓的另一實施例的示意圖。

圖4為圖1之圓頂鍵帽沿著割面線I-I的剖面圖。

圖5為本發明一實施例之薄膜開關的製作方法的流程圖。

圖6為圖1之圓頂鍵帽沿著割面線I-I的另一實施例的剖面圖。

100‧‧‧薄膜開關

110‧‧‧按鍵結構層

116‧‧‧線路層

130‧‧‧薄膜面板

130a、130b‧‧‧按鍵區輪廓

130c‧‧‧頂面

140‧‧‧圓頂鍵帽

150‧‧‧發光件

Claims (16)

1. 一種薄膜開關，包括：一按鍵結構層；一薄膜面板，配置於該按鍵結構層之上且具有多個按鍵區輪廓；以及多個圓頂鍵帽，配置於該些按鍵區輪廓內，其中該些圓頂鍵帽的材質不同於該薄膜面板的材質，且該些圓頂鍵帽與該薄膜面板接合為一體，各該圓頂鍵帽的一頂點與該薄膜面板的一頂面之間具有一距離，且各該距離隨著各該圓頂鍵帽的凸起曲率而改變，其中該些距離為0.75mm，且該些距離相對於該些圓頂鍵帽的凸起曲率的曲率半徑呈反比。
2. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜開關，其中該薄膜面板的材質包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚丙烯、三醋酸纖維素、聚乙烯或聚對苯二甲酸丁二醇酯，且各該圓頂鍵帽的材質為聚胺酯。
3. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜開關，其中該薄膜面板的材質包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚丙烯、三醋酸纖維素、聚乙烯或聚對苯二甲酸丁二醇酯，且各該圓頂鍵帽的材質為環氧樹脂。
4. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜開關，其中該薄膜面板的材質包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚 甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚丙烯、三醋酸纖維素、聚乙烯或聚對苯二甲酸丁二醇酯，且各該圓頂鍵帽的材質為矽膠。
5. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜開關，其中該按鍵結構層包括一面板隔片層、一線路隔片層與一線路層，該面板隔片層配置於該薄膜面板之下，且該線路隔片層位於該面板隔片層與該線路層之間。
6. 如申請專利範圍第5項所述之薄膜開關，其中該按鍵結構層更包括多個金屬彈片與一彈片固定層，該些金屬彈片對應該些圓頂鍵帽的位置而設置，且該些金屬彈片配置於該線路層之上，並與該線路層電性連接，該彈片固定層配置於該面板隔片層與該線路隔片層之間，以限制該些金屬彈片相對於該些圓頂鍵帽移動。
7. 如申請專利範圍第5項所述之薄膜開關，其中該按鍵結構層更包括一背膠層，配置於該線路層之下，且該背膠層用以固定該按鍵結構層。
8. 如申請專利範圍第5項所述之薄膜開關，更包括一發光件，位於該頂面之下，並與該線路層電性連接。
9. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜開關，其中該些按鍵區輪廓的形狀為對稱形狀。
10. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜開關，其中該些按鍵區輪廓的形狀為非對稱形狀。
11. 一種薄膜開關的製作方法，包括：提供一薄膜面板； 形成多個按鍵區輪廓於該薄膜面板之上；形成多個圓頂鍵帽於該些按鍵區輪廓內，其中該些圓頂鍵帽的材質不同於該薄膜面板的材質，且該些圓頂鍵帽與該薄膜面板接合為一體，各該圓頂鍵帽的一頂點與該薄膜面板的一頂面之間具有一距離，且各該距離隨著各該圓頂鍵帽的凸起曲率而改變；以固化方式使該些圓頂鍵帽的材料凝固；以及提供一按鍵結構層，該薄膜面板配置於該按鍵結構層上，其中藉由網版印刷於該薄膜面板上印刷，以形成該些按鍵區輪廓輪廓的形狀。
12. 如申請專利範圍第11項所述之薄膜開關的製作方法，其中藉由灌注方式以使該些圓頂鍵帽的材料注入於該些按鍵區輪廓輪廓內，且該些圓頂鍵帽的凸起曲率隨著該些圓頂鍵帽的灌注量而改變。
13. 如申請專利範圍第12項所述之薄膜開關的製作方法，其中當該些圓頂鍵帽的灌注量增加時，該些圓頂鍵帽的凸起曲率的曲率半徑減少，且該些距離增加。
14. 如申請專利範圍第12項所述之薄膜開關的製作方法，其中當該些圓頂鍵帽的灌注量減少時，該些圓頂鍵帽的凸起曲率的曲率半徑增加，且該些距離減小。
15. 如申請專利範圍第11項所述之薄膜開關的製作方法，其中該固化方式為烘烤加熱，以使該些圓頂鍵帽的材料凝固。
16. 如申請專利範圍第11項所述之薄膜開關的製作方法，其中該固化方式為紫外線照射，以使該些圓頂鍵帽的材料凝固。