專利名稱：電路板內(nèi)制作開關(guān)、電位器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在電路板內(nèi)制作開關(guān)和可變電阻器(本申請(qǐng)均稱電位器)的創(chuàng)新。
國內(nèi)外查新檢索到相似的文獻(xiàn)是在電路板上安裝開關(guān)或電子元件或半導(dǎo)體元件，與本發(fā)明直接在電路板內(nèi)制作開關(guān)、電位器的方法比較毫無相同之處。
本發(fā)明目的在電路板內(nèi)制作無焊點(diǎn)、無插足的開關(guān)或電位器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分立部件;附件不多，主要零件可通用，結(jié)構(gòu)簡單可靠;開關(guān)可容納更多的受控電路;改變電位器為多種形式;使電路板的利用和電路布置更加合理。
本發(fā)明的目的是以如下的主要結(jié)構(gòu)和工作原理實(shí)現(xiàn)的開關(guān)或電位器本體是在電路板上制成長槽孔或圓孔，以受控電路延伸到孔壁上的固定端作為開關(guān)的靜觸點(diǎn)，構(gòu)成開關(guān)本體;以孔壁一側(cè)的電阻膜與另一側(cè)的輸出電路固定端面構(gòu)成電位器本體。開關(guān)或電位器是采用金屬導(dǎo)體的動(dòng)觸點(diǎn)在本體中移位實(shí)現(xiàn)對(duì)其功能的控制。由外部操縱動(dòng)觸點(diǎn)在本體中移位的構(gòu)件是驅(qū)動(dòng)件。本體、動(dòng)觸點(diǎn)、驅(qū)動(dòng)件均屬主要構(gòu)件。
開關(guān)工作原理在驅(qū)動(dòng)件帶動(dòng)下使動(dòng)觸點(diǎn)與開關(guān)本體上受控電路的固定端點(diǎn)接觸時(shí)，電路導(dǎo)通，離開固定端點(diǎn)時(shí)電路斷路。
電位器工作原理動(dòng)觸點(diǎn)一端與本體的固定電阻膜接觸，另一端接觸輸出電路的固定端面，驅(qū)動(dòng)件使動(dòng)觸點(diǎn)置于電阻膜表面不同位置而獲不同電阻值，使動(dòng)觸點(diǎn)輸出不同電流。
電路板內(nèi)的開關(guān)或電位器槽孔可制成長槽孔或圓孔，長槽孔又可分直槽孔或圓弧槽孔等形式。因之，開關(guān)或電位器本體的特征是直接制在電路板上。由于開關(guān)固定端點(diǎn)和電位器電阻膜二端連接點(diǎn)是電路的延伸，故本發(fā)明也適用多層電路板內(nèi)制作開關(guān)、電位器。
現(xiàn)以直槽孔的開關(guān)或電位器的結(jié)構(gòu)為例，結(jié)合附圖1-13對(duì)本發(fā)明詳細(xì)描述(圓弧槽孔與直槽孔的結(jié)構(gòu)基本相同，不再說明，圓孔結(jié)構(gòu)在后面略述)。
說明書附圖標(biāo)號(hào)表1、動(dòng)觸點(diǎn)(圖1及說明)，2、驅(qū)動(dòng)件(圖2及說明)，3、制有開關(guān)槽單面電路板，4、帶刻度防塵及驅(qū)動(dòng)件定位蓋，5、保護(hù)電路絕緣墊圈，6、電位器槽壁帶電阻膜的電路板，7、雙面電路板(用于外部電阻片組合的電位器)，8、絕緣基板一面帶電阻膜的外部電阻片(圖9)，9、用外部電阻片的板邊單聯(lián)電位器驅(qū)動(dòng)件(圖10)，10、用外部電阻片的板內(nèi)并列雙聯(lián)電位器驅(qū)動(dòng)件(圖10)，11、用外部電阻片的板邊對(duì)稱雙聯(lián)電位器驅(qū)動(dòng)件(圖10)，12、帶臺(tái)肩雙頭等長螺絲的銅螺柱，13、帶臺(tái)肩雙頭不等長螺柱，14、小直徑鋼制螺絲，15、絕緣套(或絕緣層)，16、銅襯套，17、螺帽，18、單面電路板(用于外部電阻片組合的電位器)，19、防塵蓋。
說明書


圖1A、B、C為動(dòng)觸點(diǎn)三種形式的放大示意圖，A為二只相同的金屬端蓋，內(nèi)裝金屬彈簧，其作用使端蓋產(chǎn)生軸向彈力，又能傳導(dǎo)二端蓋的電流，因安裝后彈簧受槽壁壓縮，產(chǎn)生軸向張力，使二端蓋的端面與槽壁上的靜觸點(diǎn)或電阻膜保持良好接觸;B由帶端面的內(nèi)外金屬套組成，內(nèi)套外徑與外套孔徑滑動(dòng)配合，內(nèi)部彈簧的作用與A相同，內(nèi)外套滑動(dòng)配合的表面也能傳導(dǎo)電流;C的內(nèi)外套與B相同，可用其它彈性物體或氣囊代替彈簧，在高精度滑動(dòng)配合時(shí)，也可用內(nèi)外套的空腔將氣體密封，內(nèi)套滑入時(shí)使氣體壓縮產(chǎn)生軸向張力。以上三種結(jié)構(gòu)可任選一種作為動(dòng)觸點(diǎn)。動(dòng)觸點(diǎn)的特征在于它是一個(gè)軸向兩端具有彈性伸縮的導(dǎo)體，其外徑應(yīng)能在驅(qū)動(dòng)件的導(dǎo)向孔中自由滑動(dòng)，自由狀態(tài)時(shí)其長度應(yīng)比導(dǎo)向孔長，其最小壓縮長度應(yīng)比導(dǎo)向孔短，(導(dǎo)向孔長度為圖2的H)。
圖2為驅(qū)動(dòng)件基本結(jié)構(gòu)的放大示意圖，右邊雙點(diǎn)劃線方框內(nèi)表示驅(qū)動(dòng)件組合體的形體分析，將左邊視圖分解為上、中、下三個(gè)幾何形體;
上部形體為小長方體，作推拉機(jī)構(gòu)的捏手，這類機(jī)構(gòu)也可用其它形體代替，其位置可在驅(qū)動(dòng)件上部或下部或前后端。
中部形體為長方形平板，其寬度較下部形體寬，使組合后構(gòu)成二側(cè)臺(tái)肩，作為驅(qū)動(dòng)件水平移位導(dǎo)向的定位結(jié)構(gòu)。
下部形體為裝入電路板槽內(nèi)的長方體帶有垂直槽壁的導(dǎo)向孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向孔用于安置動(dòng)觸點(diǎn)使它能在孔內(nèi)自由滑動(dòng)，孔的端面與電路板槽壁滑動(dòng)配合，引導(dǎo)驅(qū)動(dòng)件沿槽壁往復(fù)移動(dòng)，下部形體是驅(qū)動(dòng)件的主要結(jié)構(gòu)。
驅(qū)動(dòng)件的特征在于它是用絕緣材料制成，其主要結(jié)構(gòu)是在電路板槽孔內(nèi)移位的形體上有垂直二側(cè)槽壁的導(dǎo)向孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向孔用于安置動(dòng)觸點(diǎn)。
單路輸出的驅(qū)動(dòng)件如圖3、圖4的2;多路輸出的驅(qū)動(dòng)件如圖5的2。
圖3為單路電路控制的簡易開關(guān)示意圖。3為單面電路板，其受控電路在開關(guān)槽處中斷，中斷二端延至槽壁上各自構(gòu)成“L”形并緊附槽壁成為電路的一對(duì)靜觸點(diǎn)。用箭頭方向表示輸入電路和由動(dòng)觸點(diǎn)輸出電路(以下各圖表示意義相同)。開關(guān)組裝見圖示將1裝入2的導(dǎo)向孔內(nèi)并將1兩端壓縮，使2裝入3槽內(nèi)，再將4的前后插足裝入3的插孔，2頂部的捏手穿過4的長方孔，4安裝到位之后推動(dòng)捏手，使驅(qū)動(dòng)件移到動(dòng)觸點(diǎn)導(dǎo)通槽壁上電路固定端點(diǎn)的刻度，(2與4的刻度重合)檢查電路應(yīng)在導(dǎo)通狀態(tài)。再推驅(qū)動(dòng)件到動(dòng)觸點(diǎn)離開固定端點(diǎn)的刻度，檢查電路應(yīng)處于斷路狀態(tài)。然后將4的前后插足伸出板底面部份稍作彎曲，使4固裝在電路板上，起到防止2從槽內(nèi)脫出和防止灰塵進(jìn)入槽內(nèi)的作用，開關(guān)安裝即告完成。
圖4為五電路輸入，由一動(dòng)觸點(diǎn)選其一路接通輸出電路的開關(guān)示意圖;開關(guān)槽壁各輸入電路的固定端點(diǎn)保持相等的間隔。另將輸出的固定端點(diǎn)連在一起，其長度與輸入五電路固定端總長相等，成為單路輸出的“L”面，其作用使動(dòng)觸點(diǎn)移位平滑，并增強(qiáng)靜觸點(diǎn)附緊槽壁。因此，槽壁上的電阻膜和輸出電路均采用這種形狀。開關(guān)組裝見圖3說明。驅(qū)動(dòng)件短于4的長方孔時(shí)，可在長方孔上面加裝防塵蓋19。
圖5實(shí)際上是三個(gè)圖4開關(guān)的串列成為十五路輸入、三路輸出的開關(guān)示意圖，開關(guān)本體雖具有十五路受控輸入電路固定端和三段輸出固定面，其結(jié)構(gòu)仍極簡單只有一只驅(qū)動(dòng)件和3個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)而已，驅(qū)動(dòng)件2上有三個(gè)等間距的導(dǎo)向孔。此外，作更多電路的開關(guān)時(shí)開關(guān)槽還可延長布置更多的受控電路和輸出電路，用途廣泛結(jié)構(gòu)簡單。諸舉一例說明其優(yōu)點(diǎn)把圖5的開關(guān)用作五波段開關(guān)，共三組，每組為五路輸入，其中一組接五種波段天線輸入，由動(dòng)觸點(diǎn)選擇一天線電路作輸出;另一組輸入電路接五種波段本機(jī)振蕩線圈。由另一動(dòng)觸點(diǎn)選其中一路作輸出;第三組輸入電路接五個(gè)波段刻度顯示的發(fā)光二極管(或液晶刻度)電流輸入極，另一極公共接地。由動(dòng)觸點(diǎn)選擇一路接輸出電路連接電源。各組中的受控電路應(yīng)按波段順序排列，4五條刻線代表五個(gè)波段，驅(qū)動(dòng)件捏手上的刻線與4上其中一刻線對(duì)準(zhǔn)時(shí)，該波段被三個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)導(dǎo)通成為工作波段，其發(fā)光二極管也同時(shí)顯示照亮工作波段刻度在夜間也可清楚的辨別波段的工作點(diǎn)(或顯示液晶工作波段的刻度，液晶刻度可使刻度面板大為縮窄)。槽壁上布置的三組輸入電路可視連接元件位置的遠(yuǎn)近而任選二側(cè)壁作為輸入電路的布置，如圖示開關(guān)槽左側(cè)壁二端布置二組輸入電路右側(cè)壁中間布置一組輸入電路，這種依據(jù)元件位置布置電路的方法可使電路板上的電路縮短和簡化，圖5的3因電路在板上面，為避免2的臺(tái)肩磨損電路，故在2的臺(tái)肩與板面之間加裝一只絕緣材料的薄墊圈5(5也適用其它圖示相同的情況，其結(jié)構(gòu)根據(jù)槽或孔的形狀而定)。
圖6表示制有單聯(lián)電位器本體的電路板鍍附在槽壁一側(cè)為“L”形電阻膜(濃黑所示)，一端與輸入電路鍍接，另一端接地，用“⊥”表示(以下各圖均相同)槽壁的另一側(cè)為電位器輸出電路(用淡黑表示)。使用圖4中的1、2、4、19，加裝5，就可組成電路板內(nèi)的單聯(lián)無焊點(diǎn)電位器。
圖7為電路板內(nèi)雙聯(lián)電位器的結(jié)構(gòu)示意圖電位器槽的一側(cè)鍍附二段長度相同且互相隔開的電阻膜，每段二端均與電路鍍接，用D、E、F、G表示電路如下當(dāng)D、F各接通輸入電路，E、F公共接地時(shí)，成為常用雙聯(lián)電位器的結(jié)構(gòu)。當(dāng)D、G各接通輸入電路，E、F公共接地時(shí)，在驅(qū)動(dòng)件朝一方移位的情況，二個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)中之一的輸出電流遞增，另一遞減，成為創(chuàng)新型的雙聯(lián)電位器，而不需改變電位器的結(jié)構(gòu)。
圖8為電路板內(nèi)三聯(lián)電位器槽的結(jié)構(gòu)示意圖使用圖5中的1、2、4、5可組成三聯(lián)電位器。以此類推，可構(gòu)成三聯(lián)以上的多聯(lián)電位器，除用一只驅(qū)動(dòng)件作統(tǒng)一控制以外也可用單個(gè)導(dǎo)向孔的驅(qū)動(dòng)件使動(dòng)觸點(diǎn)分別控制;還可采用部分一起控制，和部分分別控制的混合控制形式。
以上是電路板內(nèi)制作開關(guān)或電位器本體的直槽式結(jié)構(gòu)，電位器槽壁上鍍附電阻膜，適用于專業(yè)的電路板制造廠大批量生產(chǎn)。對(duì)于小量生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)用的電路板，由于電阻膜的制作不方便，因此，為解決這一困難，下面提出使用外部電阻片通用件在電路板內(nèi)制作無焊點(diǎn)電位器的結(jié)構(gòu)。因此，電位器也可使用外部電阻片與電路板構(gòu)成電位器本體也是其特征之一。
圖9為外部電阻片通用件示意圖在絕緣基板上的一面鍍附不同電阻值的電阻膜(圖中間的濃黑段)其兩端與金屬鍍層鍍接，金屬層延至絕緣基板兩端的安裝孔周圍，使安裝后螺柱臺(tái)肩與金屬層壓緊，避免直接壓在電阻膜上而使電阻膜受損。外部電阻片與兩端螺柱組合后，構(gòu)成與電路板面平行的電位器槽。槽壁外側(cè)為電阻膜，內(nèi)側(cè)兩端為電路板上的電位器輸入和接地電路，中間為輸出電路。根據(jù)不同電阻值，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)系列通用的外部電阻片，可由專業(yè)廠生產(chǎn)供市售選購，使用很方便。
圖10用于外部電阻片組合電位器使用的驅(qū)動(dòng)件結(jié)構(gòu)示意圖其主要結(jié)構(gòu)與圖2的驅(qū)動(dòng)件相同，而輔助結(jié)構(gòu)略有不同的三種形式，如9、10、11所示，均為利用驅(qū)動(dòng)件一側(cè)面構(gòu)成容納8的凹槽，使驅(qū)動(dòng)件既能沿外部電阻片8的寬度移位，又能防止驅(qū)動(dòng)件脫出。9、11的結(jié)構(gòu)是用于布置在電路板邊緣的電位器驅(qū)動(dòng)件，在板邊接觸處有依托的凸肩，使驅(qū)動(dòng)件移動(dòng)穩(wěn)定。10的結(jié)構(gòu)是用于布置在電路板中間的雙聯(lián)并列電位器驅(qū)動(dòng)件的結(jié)構(gòu)示意圖，以此三種形式可發(fā)展為使用外部電阻片的單聯(lián)或多聯(lián)電位器的多種形式，或統(tǒng)一控制或分開控制或作混合控制。僅改變輔助結(jié)構(gòu)而已。
圖11表示用外部電阻片安裝于電路板邊緣的單聯(lián)無焊點(diǎn)電位器電路板上的輸入、輸出、接地電路如18上所示，8的兩端分別由12的上臺(tái)肩連接到電路板的輸入電路和接地電路上(12的下臺(tái)肩與板上的電路連接)，板上的輸出電路為長方形，其長度和寬度與電阻膜相同，二端電路(輸入、接地)上的螺孔間距與8的兩端孔相同。將二只12裝緊在電路板上，并用17加固，然后放置驅(qū)動(dòng)件9，使下部凸肩與板邊緣接觸并使導(dǎo)向孔對(duì)準(zhǔn)輸出電路，將動(dòng)觸點(diǎn)1放入導(dǎo)向孔內(nèi)，安裝8使落入驅(qū)動(dòng)件的凹槽，上部兩端用17壓緊，使1受到壓縮，1的一端與電阻膜表面接觸，另一端與電路板上的輸出電路接觸，推動(dòng)驅(qū)動(dòng)件9移位，使1處于電阻膜的不同位置而改變電阻值，輸出不同電流到輸出電路上。
圖12為并列統(tǒng)一控制且裝于電路板內(nèi)的雙聯(lián)電位器總裝示意圖將9的二個(gè)驅(qū)動(dòng)件合并成為10的形式，因下部與板面接觸，不需凸肩，組裝后的雙聯(lián)并列電位器如圖所示(若使二只9改變捏手在頂部為提籃式則成分開控制的結(jié)構(gòu))這種結(jié)構(gòu)可在電路板上任何位置安裝，簡化板上的電路。
圖13是雙面電路板邊緣安裝對(duì)稱雙聯(lián)電位器7的雙面電路與圖11中的18對(duì)稱(但可省去二面中的一面接地電路，僅保留一面公共接地)若用11的形式成為統(tǒng)一控制，若使用二只9的驅(qū)動(dòng)件可分開控制。與圖11不同之處是輸入電路和接地電路所用的12必須改為圖13下部左右所示的結(jié)構(gòu)。左為公共接地螺柱13(一面帶臺(tái)肩，另一面加裝襯套16代替臺(tái)肩);右為輸入電路用的鋼螺柱14，外面用絕緣套15隔離(二端螺帽安裝位置不加絕緣)。以隔開二個(gè)輸入不同的電流，二聯(lián)的輸入電流各由銅襯套16二端將輸入電路和電阻片連接，在放置驅(qū)動(dòng)件和動(dòng)觸點(diǎn)之后，安裝8二塊在驅(qū)動(dòng)件凹槽中，再用螺帽17壓緊并使二只1壓縮，成為對(duì)稱雙面電路的無焊點(diǎn)雙聯(lián)電位器其總裝結(jié)構(gòu)如圖13上部所示。
上述的開關(guān)及電位器為直線往復(fù)移位的形式，但也可用本發(fā)明的主要構(gòu)件動(dòng)觸點(diǎn)在電路板內(nèi)制作轉(zhuǎn)擺式的開關(guān)或電位器;只要在印制板上制作一圓孔，將圓周分為二半，除了二半的分界處有絕緣的間隔之外，將一半圓周孔壁作為開關(guān)輸入電路固定端點(diǎn)或鍍附電位器的電阻膜，另一半圓周孔壁作為輸出電路的固定端，構(gòu)成開關(guān)或電位器的本體。絕緣體的驅(qū)動(dòng)件由二個(gè)不同直徑的圓臺(tái)構(gòu)成，小直徑的圓臺(tái)與孔轉(zhuǎn)動(dòng)配合，沿其直徑設(shè)置導(dǎo)向孔安置動(dòng)觸點(diǎn)，其兩端與電路板的孔壁相對(duì)，小圓臺(tái)高度是電路板厚度加一薄墊圈的厚度加動(dòng)配合間隙。大直徑的薄圓臺(tái)是在板孔一面的邊緣構(gòu)成臺(tái)肩使驅(qū)動(dòng)件保持正確位置，圓周上可設(shè)計(jì)擺幅限位結(jié)構(gòu)，在板孔的另一面用直徑與大圓臺(tái)相同的絕緣薄板作蓋板，用連接件將它與小圓臺(tái)組成同中心的整體以防止驅(qū)動(dòng)件脫出，并可利用連接件作為擺轉(zhuǎn)的外部控制機(jī)構(gòu)，具有電路的一面須加絕緣薄墊圈保護(hù)電路或電阻不受磨損。
權(quán)利要求
1.電路板內(nèi)制作無焊點(diǎn)、無插足的開關(guān)或電位器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分立部件。其特征在于開關(guān)或電位器本體是在電路板上制成長槽孔或圓孔。以受控電路延伸到孔壁上的固定端作為開關(guān)的靜觸點(diǎn)，構(gòu)成開關(guān)本體；以孔壁一側(cè)的電阻膜與另一側(cè)的輸出電路固定端面構(gòu)成電位器本體。開關(guān)或電位器是采用金屬導(dǎo)體的動(dòng)觸點(diǎn)在本體中移位實(shí)現(xiàn)對(duì)其功能的控制。由外部操縱動(dòng)觸點(diǎn)在本體中移位的構(gòu)件是驅(qū)動(dòng)件。本體、動(dòng)觸點(diǎn)、驅(qū)動(dòng)件均屬本發(fā)明主要構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)或電位器本體，其特征是直接制在電路板上;電位器也可使用外部電阻片與電路板構(gòu)成電位器本體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)觸點(diǎn)其特征在于它是一個(gè)軸向兩端具有彈性伸縮的導(dǎo)體，其外徑能在驅(qū)動(dòng)件的導(dǎo)向孔中自由滑動(dòng)，自由狀態(tài)時(shí)其長度應(yīng)比導(dǎo)向孔長，其最小壓縮長度應(yīng)比導(dǎo)向孔短。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)件其特征在于它是用絕緣材料制成，其主要結(jié)構(gòu)是在電路板槽孔內(nèi)移位的形體上有垂直二側(cè)槽壁的導(dǎo)向孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向孔用于安置動(dòng)觸點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明的方法可在單面、雙面或多層的電路板內(nèi)制作開關(guān)、電位器。開關(guān)或電位器本體直接在電路板內(nèi)制成，不需焊點(diǎn)、插足等連接件。動(dòng)觸點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)功能控制的導(dǎo)體，由驅(qū)動(dòng)件控制它移位，主要附件均通用。開關(guān)和電位器的結(jié)構(gòu)極簡單且性能均獲創(chuàng)新。
文檔編號(hào)H05K1/00GK1062257SQ9111193
公開日1992年6月24日 申請(qǐng)日期1991年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月25日
發(fā)明者鄭鐘豪 申請(qǐng)人:鄭鐘豪