專利名稱：一種帶有改進的電路結構的電氣開關的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般來說涉及電路技術，具體來說涉及適用于諸如膜片開關的電氣開關的電路。
軟性電路可用于提供導電通路的各種應用場合。例如，軟性電路已經用于諸如膜片開關的電氣開關。
通常，軟性電路由諸如至少在其一側上具有電路或者導線圖案的聚酯薄膜的一片或者一層軟性薄膜形成。例如，電路可能是印墨的導線圖案。通常，軟性電路附著在為軟性電路提供支承的某種剛性元件或者較為剛性的襯底上。換句話說，為了支承例如在開關中使用的軟性電路，必須采用一個支承結構，以便防止軟性元件彎曲或者塌陷。另外，這樣的軟性電路必須通過一個連接器或者熱密封連接而電連接在一個電氣裝置上。
采用軟性電路的電氣開關的一個實例是在膜片開關區(qū)域。這樣的開關常常包括一個軟性電路附著在其上的大致平面的剛性元件或者襯底。電路的軟性薄膜的一側附著在剛性元件上，而對置的一側具有一個電路圖案，包括一個印刷在其上斷路部分。在某些情況下，剛性元件可能設置有成形的或者彎曲的彈性梁來與印刷電路板上的適當?shù)碾娐粉E線相接觸。軟性電路具有一個區(qū)域，該區(qū)域帶有在彎曲的彈性梁上的電路端子部分，用于與印刷電路板上的跡線電氣連接。一個通常由絕緣材料制成的頂層設置在軟性電路上并包括一個接觸區(qū)域，該接觸區(qū)域在該頂層的面向軟性電路的電路圖案的斷路部分的一側。頂層向軟性電路的移動可有效地使該接觸區(qū)域移動和接通該斷路部分。一個間隔層可以設置在頂層和軟性電路之間，但是在接觸區(qū)域和斷路部分之間的部分除外，以便在通常情況下保持開關在斷路的狀態(tài)下。在這樣的結構中，頂層不必由絕緣材料制成。
采用大致如上所述的結構組合的開關或者其它電氣產品的一個問題在于，軟性電路具有與剛性構件或者剛性襯底脫層的傾向。另外，印墨電路圖案往往會擦掉軟性電路。當剛性構件具有軟性電路貼合著的三維或者成形部分，例如上述的彎曲彈性梁時，特別是這種情況。另外，與將無定形的軟性電路組裝在剛性構件上相關的容許偏差可能是很大的，因為這樣的組裝本來就不精確。本發(fā)明的目的在于通過不采用軟性電路來解決諸如電氣開關這樣的裝置的這些問題，而仍然提供相似的優(yōu)點。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種新的和改進的電路結構，以便用于諸如電氣開關，特別是膜片開關的各種電氣產品中。
在本發(fā)明的一個示范性的實施例中，公開了一種電氣開關，其將開關和在開關與一個電氣裝置之間的連接器結合成一體。該開關具有一個大致平的總體剛性的絕緣襯底。沖壓金屬板電路并置在該襯底的至少一側上并包括一個斷路部分。一個頂層并置在該電路上并包括在該頂層的面向所述的斷路部分一側上的至少一個接觸區(qū)域，借此，該頂層向襯底的移動可有效地使該接觸區(qū)域移動并接通該斷路部分。
如在這里所公開的，絕緣襯底鑲嵌模塑在該沖壓電路的周圍。最好是，沖壓金屬板電路大致與平的絕緣襯底的一側共面。沖壓電路可以在該接觸區(qū)域稍稍突出于絕緣襯底一側之上。一個間隔層布置在絕緣層和沖壓電路之間，但是在接觸區(qū)域和斷路部分之間的部分除外。
在這里示出的上述的電氣開關大致垂直于一個印刷電路板安裝。沖壓金屬板電路包括由大致平的絕緣襯底的平面形成的端子部分。端子部分形成得用于接觸在印刷電路板上的適當?shù)碾娐粉E線。
本發(fā)明還涉及一種制造具有上述結構的電氣開關的方法以及一種包括鑲嵌模塑在平的絕緣襯底上的沖壓金屬板電路的框架。
本發(fā)明的其它目的，特征和優(yōu)點從下面的結合附圖所作的詳細描述將可一目了然。
據(jù)信是新穎的本發(fā)明的特征詳細地在附后的權利要求書中作了說明。本發(fā)明連同其目的和優(yōu)點通過參考下面的結合附圖所作的描述可以得到最好的理解，在附圖中，相同的標號表示相同的零件，其中

圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術概念的膜片開關組件的分解透視圖；圖2是現(xiàn)有技術開關的前視圖；圖3是現(xiàn)有技術開關的側視圖；圖4是大致沿著圖2的線4-4截取的剖視圖；圖5是包括本發(fā)明概念的開關組件的分解透視圖；圖6是圖5開關的前視圖；圖7是圖5開關的側視圖；圖8是大致沿著圖6的線8-8所截取的剖視圖；圖9是通過一個沖壓的金屬板電路的導體的一個邊緣部分的局部剖視圖，示出了該邊緣部分是如何嵌入插入模塑的絕緣襯底上的。
圖10一個帶有局部剖的立面視圖，示出了由一個大致垂直于印刷電路板的支承結構安裝的圖5-8的開關。
現(xiàn)在請詳細地參閱附圖。圖1-4示出了體現(xiàn)現(xiàn)有技術概念的一個電氣開關。圖5-9示出了體現(xiàn)本發(fā)明概念的一個開關。圖10示出了安裝和支承得可與印刷電路板結合使用的本發(fā)明的開關。
現(xiàn)在請詳細地參閱附圖，首先參閱附圖1-4，其中示出了一個總地以標號12表示的現(xiàn)有技術的一個膜片開關。該開關包括四個主要部分，即一個剛性構件14；一個總地以標號16表示的軟性電路；一個間隔層18；和一個致動層20。這些構件以在圖3和4中看得最為清楚的一種所謂的層疊方式組裝在一起。
更具體來說，現(xiàn)有技術開關12的剛性構件14是一個簡單的矩形的平的金屬板并帶有多個由該金屬板彎曲或者成形的彈性梁22。如從圖3和4所見到的，彈性梁22的遠端具有用于沿著箭頭“A”的方向向著一個印刷電路板(未示出)偏置的支腳部分22a。
現(xiàn)有技術開關12的軟性電路16包括一個諸如聚酯材料的軟性薄膜24。該薄膜成形為與剛性構件14具有相同尺寸的矩形，因此，該薄膜的后側24a可以借助例如一種適當?shù)母街鴦└街趧傂詷嫾那懊嫔?。導線26的一種給定圖案印刷或者涂印在軟性薄膜24的前面24b上，即在與附著在剛性構件14的側面24a對置的薄膜的側面上。該印刷的導線形成一種帶有一對斷路部分26a的電路圖案。該印刷導線還包括延伸到薄膜24的舌片部分24c的邊緣處的引線部分26b。如在附圖3和4最為清楚的見到的，舌片部分24c包圍在剛性構件14的彈性梁22的外側上，因此，電路的引線部分26b(圖1)處于與印刷電路板上的電路印跡相接觸的位置，如在箭頭“A”處所示。
現(xiàn)有技術開關12的間隔層18借助例如一種適當?shù)母街鴦└街谲浶噪娐钒?6的前面。該間隔層除了暴露著印刷電路的斷路部分26a的間隔層上的孔28之外基本上覆蓋軟性電路的印刷電路圖案24。間隔層18除了其下邊緣設置有一個用于容納剛性構件的彈性梁22的切口30以外是矩形的并且與剛性構件14和軟性電路板16相同的尺寸。
現(xiàn)有技術開關12的致動層20由例如一種適當?shù)母街鴦└街陂g隔層18的前面上。致動層除了用于容納彈性梁22的與間隔層上的切口30對中的一個切口32以外也大致是矩形的并且與間隔層，軟性電路板和剛性構件具有相同的尺寸。致動層20可以由諸如聚酯薄膜的絕緣材料制成。然而，如果間隔層18是由絕緣材料制成的，致動層20可以由導電材料制成。致動層20包括從致動層20的平面向外突出的成形的或者凸起的“拱頂”34。如從圖4所見到的，一個導電的墨滾36形式的接觸區(qū)域印制在每個拱頂34的凹形內側。每個拱頂及其相應的導電墨滾36與間隔層18上的相應的一個孔28對中，而該孔28又與軟性電路板16上的印刷電路26的斷路部分26a的中相應的一個對中。應當指出，致動層20和間隔層18可以由金屬拱頂，硅酮膜片或者起著連接斷路部分26a作用的任何其它裝置來代替。
在現(xiàn)有技術開關12的通常的斷路的條件下，拱頂34和導電的墨滾36與斷路部分26a是隔開的，如在附圖4可最清楚地見到的。當希望閉合一個或者兩個開關時，可沿箭頭“B”(圖3和4)的方向在一個或者兩個拱頂上施加壓力，便可以使導電的墨滾36與斷路部分26a相嚙合，從而使通過那里的電路閉合。
如在上面背景技術部分所述，在結合附圖1-4所述的現(xiàn)有技術開關的一個問題在于，軟性電路16易于與剛性構件14脫層。在軟性電路必須符合三維形狀的彈性梁22的部位特別存在這種情況。
附圖5-9示出了根據(jù)本發(fā)明概念的總地以標號40表示的一個膜片電氣開關。更具體來說，開關40包括一個總地以標號42表示的電路框架，和間隔層18，致動層20。間隔層18和致動層20基本上與上面結合現(xiàn)有技術開關12描述的間隔層和致動層完全相同，因此，這兩個部件的結構細節(jié)不再予以重復描述，并且應用與上述的描述相同的參考標號。
根據(jù)本發(fā)明，開關40的電路框架42包括一個大致平的總體剛性的絕緣襯底44。該襯底是由諸如塑料等可模塑的材料制成的?？偟匾詷颂?6表示的沖壓金屬板電路鑲嵌模塑在絕緣襯底24的前面或者側面上。
具體來說，沖壓金屬板電路46包括多個沖壓出的導體46a，該些導體46a具有彎曲或者成形的遠端，以便形成從襯底44的底部邊緣處模塑出的一個凹口48伸出的端子部分46b?？梢钥闯觯谠撦^佳實施例中的沖壓導體46a的端子部分46b彎曲或者成形為現(xiàn)有技術開關12的彈性梁22的構形。沖壓電路46包括一對斷路部分46c，該斷路部分46c與間隔層18上的孔28和致動層20上的拱頂34對中。然而，可以設想，沖壓電路46可以包括多于或者少于兩個斷路部分46c。
在制造過程中，提供一個絕緣襯底44形狀的簡單的矩形模子，而沖壓金屬板電路46由一個適當?shù)膴A具支承在模子的頂部邊緣處。然后將熔化的塑料注入模腔中，使得該塑料鑲嵌模塑在沖壓電路46的后側和邊緣上，如從圖5可最清楚地看到的。因此，沖壓電路46的暴露的前表面大致保持與平的絕緣襯底44的前面或者表面共面或者齊平。然而，可能希望這樣來進行模壓，使得沖壓電路46的斷路部分46c稍稍突出于絕緣襯底44的前面之上，以便確保致動時的接觸。另外，絕緣襯底可以模塑成任何希望的形狀和諸如保持卡子或者定位件的的整體特征，用來方便組裝。
為了確保沖壓電路46的導體46a牢牢地保持在絕緣襯底44上，沖壓電路46的邊緣可以設置有被埋置在襯底44的表面之下的表面。電路46可以設置有在鑲嵌模壓過程中被埋置在襯底44的表面之下的非垂直的彎曲表面部分。例如，如在附圖9中可以見到的，翼片50可以從沖壓電路46的導體46a上彎曲出來，使得翼片被埋置在鑲嵌模塑的絕緣襯底44中。這可以將沖壓電路固定并且有助于消除任何脫層問題。彎曲翼片可以按照需要沿著導體和沖壓電路的端子部分設置在隔開的或者連續(xù)的位置上。通過為沖壓電路46提供傾斜邊緣(未示出)也可以獲得其它的非垂直的彎曲表面，使得導體46a具有梯形截面?；蛘?，沖壓電路46可以設置有沿著其邊緣的完全埋置在襯底44中的延伸部分(未示出)。
圖10示出了安裝在總地以標號54表示的一個支承結構的垂直部分52上的本發(fā)明的開關40，因此該開關處于大致垂直于一塊印刷電路板56的一個平面中。開關40也可以安置成與印刷電路板56成其它幾種傾斜關系的一種傾斜關系上。另外，開關40可以安裝在非印刷電路板的電路構件上，例如膜片電路上。電路板56可以由該支承結構安裝和支承在例如58處。電路板包括適當?shù)碾娐粉E線60，用于由沖壓金屬板電路46的端子部分46b來接觸。因此，開關40可以與電路板56相連通而無需一個附加連接器或者一個熱密封連接器，因為開關40和連接器46b是整體的。一個按鈕62可以為開關40的每個拱頂34和相應的斷路部分46c可往復運動地安裝在支承結構54上。按鈕可以沿著雙頭箭頭“C”的方向往復運動。一個適當?shù)膹椈裳b置可以予以設置，以便使按鈕向著一個非操作的外部位置偏置。該示出的整個支承結構用來說明本發(fā)明開關40的一種使用情況。雖然未予示出，但是可以理解，端子部分46b可以這樣構形，使得其不只是可以接觸在印刷電路板56的上表面上的跡線60，而且可以接觸在印刷電路板56的下表面，側表面或者一個電鍍的通孔表面上的跡線60。
圖10表明，是沖壓金屬板電路46的整體部分的端子部分46b可以彈性地加載成一種預加載的狀態(tài)而靠在印刷電路板56的電路跡線60上。一個從其可以制造出沖壓電路46的適當?shù)膶щ姷慕饘俨牧系膶嵗橇浊嚆~材料。端子部分46b的遠端或者支腳可以容易地是鍍金的或者鍍其它金屬的，以便以低阻嚙合電路板56上的電路跡線60?？梢岳斫?，沖壓金屬板電路46比現(xiàn)有技術開關12的軟性電路16更為耐用得多。因此，端子部分46b將不會喪失導電性，因而比往往會擦掉軟性電路24的現(xiàn)有技術開關12的導電的墨跡26b有所改進。此外，特別是在將軟性電路附著在剛性構件14的彈性梁22區(qū)域處的現(xiàn)有技術的軟性電路的所有脫層問題可通過本發(fā)明的電路框架42予以消除。另外，與將沖壓電路46相對于電路框架42定位相關的鑲嵌模壓的容許偏差是非常小的并且比在將軟性電路24組裝在現(xiàn)有技術的剛性構件14上時所固有的好的多。
可以理解，本發(fā)明還可以體現(xiàn)為其它具體形式而不脫離其主要特征的精神。因此，目前的實例和實施例在所有方面被認為是說明性的而不是限制性的，因此，本發(fā)明不限于在這里給出的細節(jié)。
權利要求
1．一種電氣開關(40)，它包括一個大致平的總體剛性的絕緣襯底(44)；在該襯底的至少一側上并包括一個斷路部分(46c)的沖壓金屬板電路(46)；一個在該電路上方的薄層(20)，該薄層包括在該薄層的面向所述的斷路部分(46c)一側上的至少一個接觸區(qū)域(36)，借此，該薄層向襯底(44)的移動可有效地使該接觸區(qū)域(36)移動并接通該斷路部分(46c)。
2．如權利要求1所述的電氣開關，其特征在于，所述的絕緣襯底(44)鑲嵌模塑在該沖壓電路(46)的周圍。
3．如權利要求2所述的電氣開關，其特征在于，所述的沖壓金屬板電路(46)的暴露表面大致與平的絕緣襯底(44)的所述的一側的一些部分共面。
4．如權利要求1所述的電氣開關，其特征在于，它包括一個在所述的薄層(20)和電路(46)之間的間隔層(18)，但是在接觸區(qū)域(36)和斷路部分(46c)之間除外。
5．如權利要求1所述的電氣開關，其特征在于，所述的沖壓金屬板電路(46)包括由大致平的絕緣襯底(44)的平面形成的端子部分(46b)。
6．如權利要求5所述的電氣開關，其特征在于，所述的端子部分(46b)形成得用于接觸在一個印刷電路板(56)上的適當?shù)碾娐粉E線(60)上，而該印刷電路板(56)布置得大致垂直于該襯底(44)。
7．如權利要求1所述的電氣開關，其特征在于，所述的沖壓金屬板電路(46)的暴露表面大致與平的絕緣襯底(44)的所述的一側的一些部分共面。
8．一種制造電氣開關(40)的方法，它包括下列步驟提供一個大致平的總體剛性的絕緣襯底(44)；以一種給定的電路圖案并包括一個斷路部分(46c)來沖壓金屬板電路(46)；將該沖壓電路(46)附著在該襯底(44)的至少一個側面上；和將一個薄層(20)并置在沖壓電路(46)上，同時在該薄層的面向所述的斷路部分(46c)的一側上帶有至少一個接觸區(qū)域(36)，借此，薄層(20)向襯底(44)的移動可有效地使接觸區(qū)域(36)移動并接通該斷路部分(46c)。
9．如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述的將沖壓電路(46)附著在絕緣襯底(44)上的步驟通過將襯底鑲嵌模塑在電路的周圍來完成。
10．如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述的重疊模塑步驟這樣來進行，使得沖壓金屬板電路(46)的一個暴露表面的一些部分大致與平的絕緣襯底(44)的所述的一個側面共面。
11．如權利要求8所述的方法，其特征在于，它包括將一個間隔層(18)夾在所述的薄層(20)和沖壓電路(46)之間的步驟，但是在接觸區(qū)域(36)和斷路部分(46c)之間的部分除外。
12．如權利要求8所述的方法，其特征在于，它包括使沖壓金屬板電路(46)形成有從大致平的絕緣襯底(44)的平面伸出的端子部分(46b)的步驟。
13．一種電氣開關組件，它包括一個大致平的絕緣襯底(44)；一個在其上具有電路跡線(60)的電路板(56)；以彼此之間具有角度的關系安裝襯底(44)和電路板(56)的裝置；和在襯底(44)的至少一側上并包括用于連接電路板(56)上的電路跡線(60)的端子部分(46b)的沖壓開關電路(46)。
14．如權利要求13所述的電氣開關組件，其特征在于，所述的絕緣襯底(44)是鑲嵌模塑在沖壓開關電路(46)周圍的。
15．如權利要求14所述的電氣開關組件，其特征在于，所述的沖壓開關電路(46)的一個暴露表面的一些部分大致與平的絕緣襯底(44)的所述的一個側面共面。
16．如權利要求13所述的電氣開關組件，其特征在于，它包括一個在沖壓開關電路(46)上的薄層(20)和在該薄層的面向該電路的一個斷路部分(46c)的一側上的至少一個接觸區(qū)域(36)，借此，薄層(20)向襯底(44)的移動可有效地使該接觸區(qū)域(36)移動和接通該斷路部分(46c)。
17．如權利要求16所述的電氣開關組件，其特征在于，它包括一個在所述的薄層(20)和電路(46)之間的間隔層(18)，但是在接觸區(qū)域(36)和斷路部分(46c)之間的部分除外。
18．一種電路框架(42)，它包括一個大致平的絕緣襯底(44)；在襯底(44)的至少一側上并且包括按照給定電路圖案布置的多個導體(46a)的沖壓金屬板電路(46)；和其中，所述的絕緣襯底(44)鑲嵌模塑在電路(46)的周圍，使得沖壓金屬板電路的一個暴露面的一些部分大致與平的絕緣襯底的所述的一個側面共面。
19．如權利要求18所述的電路框架，其特征在于，所述的沖壓金屬板電路(46)包括由大致平的絕緣襯底(44)的平面形成的端子部分。
20．如權利要求18所述的電路框架，其特征在于，所述的端子部分(46b)形成得用于接觸一個印刷電路板(56)上的適當?shù)碾娐粉E線(60)，該印刷電路板(56)布置得大致垂直于襯底(44)。
21．如權利要求18所述的電路框架，其特征在于，沖壓金屬板電路(46)的一個暴露表面的一些部分稍稍突出于平的絕緣襯底(44)之上。
22．如權利要求18所述的電路框架，其特征在于，沖壓電路(46)的邊緣包括嵌入襯底(44)的一些部分。
全文摘要
一種電氣開關(40)包括一個大致平的總體剛性的絕緣襯底(44)。沖壓金屬板電路(46)結合在襯底的至少一個側面上并且包括一個斷路部分(46c)。一個薄層(20)并置在該電路上并包括一個在薄層的面向該斷路部分一側上的至少一個接觸區(qū)域(36)。因此,薄層(20)的向襯底的移動可有效地使接觸區(qū)域(36)移動和接通該斷路部分(46c)。最好是,絕緣襯底鑲嵌模塑在沖壓電路的周圍。本發(fā)明還涉及一種制造電氣開關的方法以及一種包括沖壓電路和鑲嵌模塑襯底的電路框架(42)。
文檔編號H01H13/807GK1210347SQ9811639
公開日1999年3月10日 申請日期1998年7月22日 優(yōu)先權日1997年7月23日
發(fā)明者D·J·D·貝爾索, E·豪澤 申請人:莫列斯公司