[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Tastenfeld gemäß Oberbegriff des Patentanspruches
1 sowie auf ein Verfahren zur Herstellung desselben gemäß Oberbegriff des Patentanspruches
8.
[0002] Derartige Tastenfelder sind im Handel erhältlich und zeichnen sich durch ihre flache
Bauart und geringen Herstellungskosten aus.
[0003] Um ein unbeabsichtigtes Schließen der jeweiligen Schalter des Tastenfeldes zu verhindern,
ist zwischen die Grundplatte mit Leiterbahnen und Schaltkontaktflächen und die flexible
Schaltfolie, die gegenüberliegend den Schaltkontakten eine Beschichtung aus elektrisch
leitfähigem Material (Kontaktfläche) aufweist, eine Zwischenisolierschicht in Form
einer Folie vorgesehen, die nur im Bereich der Schaltkontakte Durchbrechungen aufweist.
Die Schaltkontaktfolie dient somit als Abstandhalter zwischen den Schaltkontakten
und der Kontaktfläche. Zum Betätigen des jeweiligen Schalters wird mechanischer Druck
auf die Schaltfolie ausgeübt, so daß die an ihr befestigte Kontaktfläche durch die
genannte Aussparung der Isolierschicht hindurchgreift und die zugeordneten Schaltkontakte
berührt und somit elektrisch miteinander verbindet.
[0004] Nachteilig an diesem bekannten Tastenfeld ist die beschriebene Zwischenisolationsschicht
in Form einer Folie. Sie muß nämlich mit gesonderten Werkzeugen hergestellt werden,
bei der Montage des Tastenfeldes korrekt ausgerichtet werden und durch besondere Maßnahmen
gegen Verrutschen während des Betriebes gesichert werden.
[0005] Diese Nachteile sollen mit der vorliegenden Erfindung beseitigt werden.
[0006] Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Tastenfeld der eingangs genannten Art sowie
das Verfahren zur seiner Herstellung dahingehend zu verbessern, daß die Herstellung
vereinfacht und die Betriebszuverlässigkeit erhöht ist.
[0007] Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil der Patentansprüche 1 bzw. 8 angegebenen
Merkmale gelöst.
[0008] Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
[0009] Bei der Erfindung wird die Tatsache ausgenutzt, daß bei der Herstellung von Tastenfelder
der eingangs genannten Art ohnehin bestimmte Schichten fest auf der Grundplatte mit
den Leiterbahnen aufgebracht werden, was durch Photolitographietechniken oder durch
Siebdrucktechnik erfolgt. Insbesondere handelt es sich hierbei um Isoliationsschichten
im Bereich von Leiterbahnbrücken bzw. -kreuzungen. Gleichzeitig mit dem Aufbringen
dieser ohnehin notwendigen Isolationsschichten werden nun bei der Erfindung auch diejenigen
Isolationsschichten aufgebracht, die bei dem bekannten Tastenfeld durch die Folie
mit Durchbrüchen realisiert werden.
[0010] Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang
mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht des Tastenfeldes nach der Erfindung im Bereich
eines Schaltkontaktes (Schnitt entlang Linie I-I der Figur 2)
Figur 2 eine Draufsicht auf den Ausschnitt der Figur l;
Figur 3 eine abgewandelte Ausführungsform gemäß Figur l;
Figur 4 a ein Muster einer ersten Isoliationsschicht;
Figur 4 b ein Muster einer zweiten Isolationsschicht, die auf die erste Isolationsschicht
der Figur 4 A aufgebracht wird; und
Figur 4 c. ein Muster einer elektrisch leitfähigen Schicht, die auf die beiden Isolationsschichten
gemäß Figur 4 A und Figur 4 B aufgebracht wird.
[0011] Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren bezeichnen gleiche Teile.
[0012] In den Figuren 1 bis 3 ist der Abschnitt einer Grundplatte (1) aus elektrisch isolierendem
Material wie z.B. Hartpapier oder Kunststoff gezeigt, auf welche Schaltkontakte (2
und 3), die ein Schaltkontaktpaar bilden, aufgebracht sind. Die Schaltkontakte (2
und 3) bestehen beispielsweise aus einer elektrisch leitfähigen Kohleschicht, die
per Siebdruck aufgebracht werden. In der Draufsicht sind diese Schaltkontakte üblicherweise
halbkreisförmig, wobei ihre einander zugewandten Kanten (12) im Abstand (7) voneinander
liegen.
[0013] Rings um ein Schaltkontaktpaar (2, 3) ist eine Zwischenisolationsschicht (4) so angeordnet,
daß sie die beiden Schaltkontakte (2 und 3) eines Paares an deren äußeren Rändern
teilweise überlappt. Die Zwischenisolationsschicht (4) hat somit in der Draufsicht
die Form einer Scheibe, welche eine im wesentlichen kreisförmige mittige Ausnehmung
(10) besitzt, wodurch bestimmte Bereiche der Schaltkontakte (2 und 3) nicht abgedeckt
und somit von oben zugänglich sind. Über dem bisher beschriebenen Aufbau liegt nun
eine Schaltfolie (5) aus elektrisch nicht-leitendem und flexiblem Material, wobei
diese Schaltfolie (5) im Bereich der Aussparung (10) der Zwischenisolationsschicht
(4) eine elektrisch leitende Schicht, im folgenden Kontaktfläche (6) genannt, trägt.
Diese Kontaktfläche (6) kann beispielsweise eine Kohleschicht sein, die auf die folie
aufgedruckt ist.
[0014] Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist der Durchmesser der Kontaktfläche (6) kleiner
als der Durchmesser der Ausnehmung (10). Somit liegt nur die Schaltfolie (5) auf den
Rändern der Zwischenisolationsschicht (4) auf, während die Kontaktfläche (6) vollständig
in die Ausnehmung (10) hineinragt. Es ist ersichtlich, daß die Zwischenisolationsschicht
(4) als Abstandhalter, im Fachjargon auch Spacer genannt, dient und somit ein unbeabsichtigtes
Schließen des Schalters verhindert.
[0015] Im Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist dagegen der Durchmesser der Kontaktfläche
(6) größer als der Durchmesser der Ausnehmung (10), so daß die äußeren Ränder der
Kontaktfläche (6) auf dem die Ausnehmung (10) umgebenden Rand der Zwischenisolationsschicht
(4) aufliegt. Hierdurch ist der Abstand zwischen der Kontaktfläche (6) und den Schaltkontakten
(2 und 3) etwas größer als bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1.
[0016] Die Schaltkontakte (2 und 3) eines Schaltkontaktpaares sind jeweils mit einer Leiterbahn
(8) bzw. (9) elektrisch verbunden, wie im Stand der Technik allgemein bekannt. Auch
sind die Schaltkontakte im Übergangsbereich zwischen den gradlinigen Kanten (12) und
ihrer kreisförmigen Außenkontur abgeschrägt, wie aus Figur 2 bei dem Bezugszeichen
(11) zu erkennen ist.
[0017] Die Betätigung des jeweiligen Schalters erfolgt dadurch, daß im Bereich eines Schaltkontaktpaares
eine mechanische Kraft auf die Schaltfolie (5) ausgeübt wird. Hierdurch wird die Kontaktfläche
(6) bei ausreichender Kraft so weit nach unten verschoben, daß sie beide Schaltkontaktflächen
(2 und 3) berührt, so daß eine elektrische Verbindung hergestellt wird, was letztlich
dazu führt, daß die Leiterbahnen (8 und 9) elektrisch miteinander verbunden sind.
Die Kontaktfläche (6) ist hierbei ebenfalls in gewissem Ausmaße flexibel, so daß die
in Gefahr von Rissen oder Brüchen ausgeschlossen ist.
[0018] In den Figuren 1 und 3 ist im Übergangsbereich zwischen dem Außenumfang der Schaltkontakte
(2 und 3) und der Zwischenisolationsschicht (4) ein kleiner Hohlraum dargestellt.
In der Praxis ist dieser Hohlraum nicht vorhanden. Vielmehr wird er von der Zwischenisolationsschicht
ausgefüllt sein.
[0019] Weiterhin ist in den Figuren 1 bis 3 jeweils dargestellt, daß die Zwischenisolationsschicht
(4) die Schaltkontakte (2 und 3) teilweise überdeckt. Nach einer Variante der Erfindung
kann die Ausnehmung (10) der Zwischenisolationsschicht (4) auch so groß sein, daß
keine derartige Überlappung stattfindet. Natürlich muß die Schichtdicke der Zwischenisolationsschicht
(4) in diesem Falle größer sein als die Schichtdicke der Schaltkontakte (2 und 3),
damit die Zwischenisolationsschicht (4) ihre Aufgabe als Abstandhalter erfüllen kann.
[0020] Nach dem Verfahren der Erfindung wird die Zwischenisolationsschicht (4) aus Isolierlack
aufgetragen, vorzugsweise mittels Siebdruck aufgedruckt. In den Figuren 4 a bis 4
c sind Druckmuster eines konkreten Ausführungsbeispieles dargestellt. Figur 4 a zeigt
das Druckmuster für eine erste Zwischenisolationsschicht (13), die auf eine mit Leiterbahnen
versehene Grundplatte aufgedruckt wird. Dieses Muster hat verschiedene Aussparungen
für Schaltkontakte und für Brücken. Beispielhaft sind zwei im wesentlichen kreisförmige
Aussparungen (14 und 15) für Schaltkontakte bezeichnet sowie rechteckige Aussparungen
(16 und 17) für Leiterbahnkreuzungen bzw. -brücken, wobei die beiden Aussparungen
(16 und 17) genau über Abschnitten von zwei Leiterbahnen liegen, die später durch
eine Brücke miteinander verbunden werden sollen. Weiterhin ist eine Aussparung (19)
vorgesehen, die Lötanschlußpunkte freiläßt. Schließlich ist noch eine Justiermarke
(18) gezeigt, die bei nachfolgenden Druckvorgängen eine Ausrichtung der weiteren Schichten
ermöglicht. Ansonsten bedeckt die erste Zwischenisolationsschicht (13) die Grundplatte
und die darauf aufgebrachten Leiterbahnen vollständig. Nachdem diese erste Zwischenisolationsschicht
(13) aufgebracht ist, wird eine zweite Zwischenisolationsschicht gemäß Figur 4 b aufgebracht.
Diese Zwischenisolationsschicht bildet zum einen rings um die Aussparungen (14 und
15) der Figur 4 a weitere Abstandhalter (24 und 25) aus und wird zum anderen zusätzlich
in solchen Bereichen aufgedruckt, an denen später Leiterbahnbrücken gedruckt werden.
Der mit dem Bezugszeichen 26 bezeichnete Abschnitt der zweiten Isolationsschicht überdeckt
dann den zwischen den Öffnungen (16 und 17) liegenden Bereich der ersten Isolationsschicht
(13). Entsprechend bedeckt der mit 27 bezeichnete Abschnitt der zweiten Isolationsschicht
den Abschnitt der ersten Isolationsschicht (13), der zwischen der Aussparung (17)
und der rechts daneben mit Figur 4 a liegenden Aussparung.
[0021] In einem dritten Druckvorgang wird dann das Muster der Figur 4 c aus elektrisch leitfähigem
Material, beispielsweise in Form einer Kohleschicht aufgedruckt. Die beiden Schaltkontaktpaare
(34 und 35) werden dann in die durch die Abstandhalter (24 und 25) sowie die Aussparung
(14 und 15) gebildeten Öffnungen eingedruckt, während der Abschnitt 36 die Aussparungen
(16, 17 und 20) und somit die darunter bloßliegenden Leiterbahnen verbindet.
[0022] Analog zu dem Justierpunkt (18) weisen auch die Schichten der Figur 4 b und Figur
4 c entsprechende Justierpunkte (28 bzw. 38) auf.
[0023] Statt den beiden Schichten der Figuren 4 a und Figur 4 b kann auch eine einzige Schicht
mit entweder der Form der Figur 4 a oder der Form der Figur 4 b aufgedruckt werden.
Diese muß dann allerdings dicker sein als die beschriebenen zwei Schichten der Figur
4 a und Figur 4 b. Allerdings ist es doch vorteilhaft, die zwei Zwischenisolationsschichten
der Figur 4 a und Figur 4 b aufzutragen, da insbesondere im Bereich der Leiterbahnbrücken
bei Aufbringen von nur einer Zwischenisolationsschicht kleine Störstellen, beispielsweise
durch Staubkörner auftreten können, die dann die Isolierung zerstören, was bei anschließender
Bildung der Leiterbahnbrücken zu Kurzschlüssen führen kann.
[0024] Obwohl es bevorzugt ist, die einzelnen Schichten per Siebdruck aufzutragen, können
auch andere bekannte Auftragungsverfahren angewandt werden, vorzugsweise photolitographische
Verfahren, bei denen zuerst die gesamte Fläche mit einem photoempfindlichen, elektrisch
isolierendem Lack beschicht wird, anschließend mit einer Maske abgedeckt und belichtet
wird und anschließend entwickelt wird, so daß beim Entwicklungsvorgang die nicht belichteten
oder die belichteten, d. h. die durch die Maske abgedeckten bzw. nicht abgedeckten
Beriche abgetragen werden, so daß dann letztlich das Muster der Fig. 4a entsteht.
[0025] Statt dem Aufdrucken können die Zwischenisolationsschichten auch aufgeklebt werden,
beispielsweise mittels selbstklebender Isolierschichten, die die Konfiguration der
Figur 4a oder die der Figur 4b haben.
[0026] Die Dicke der Zwischenisolationsschicht beträgt in der Praxis ca. 30µ. Bei dem Ausführungsbeispiel
der Figur 4 dient die erste Zwischenisolationsschicht (13) auch als "Lötstop". Beim
späteren Lötvorgang wird somit in an sich bekannter Weise verhindert, daß das Lötmittel
in Bereiche vordringt, die von der Zwischenisolationsschicht abgedeckt sind.
[0027] Sämtliche in den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung dargestellten
technischen Merkmale können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination miteinander
erfindungswesentlich sein.
1. Tastenfeld mit einer Grundplatte, mit darauf aufgebrachten Schaltkontakten, die
paarweise im Abstand zueinander angeordnet sind und jeweils elektrisch mit einer Leiterbahn
verbunden sind, mit einer Zwischenisolationsschicht, die mindestens im Bereich der
Schaltkontakte Aussparungen aufweist, und mit einer Schaltfolie, die gegenüberliegend
den Schaltkontakten eine Beschichtung aus elektrisch leitfähigem Material (Kontaktfläche)
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenisolationsschicht (4) fest auf der
Grundplatte (1) aufgebracht ist.
2. Tastenfeld nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenisolationsschicht
(4) mittels Photolitographietechnik (Photoätztechnik, Photoresistechnik) oder Siebdrucktechnik
aufgebracht ist.
3. Tastenfeld nach Anspruch 1 der 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenisolationsschicht
(4) ringförmig um die Schaltkontaktpaare (2, 3) herum angeordnet ist.
4. Tastenfeld nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenisolationsschicht
(4) die Schaltkontaktpaare (2, 3) im Bereich deren äußeren Ränder überlappt.
5. Tastenfeld nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Aussparungen (10) der Zwischenisolationsschicht (4) für die Schaltkontakte
eine kleinere Öffnungsweite haben als der Außendurchmesser der Kontaktfläche (6).
6. Tastenfeld nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenisolationsschicht (4) aus zwei Schichten (13, 24-26) besteht, die
nacheinander aufgebracht werden, wobei die zweite Schicht ringförmig um die Schaltkontaktpaare
(2, 3) herum angeordnet ist und als Abstandhalter zwischen der an der Schaltfolie
(5) angebrachten Kontaktfläche (6) und dem zugeordneten Schaltkontaktpaar (2, 3) dient.
7. Tastenfeld nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (13)
der Zwischenisolationsschicht (4) die Grundplatte mit Leiterbahnen im wesentlichen
ganzflächig bedeckt mit Ausnahme von Aussparungen (14, 15, 16, 17, 19) für Schaltkontakte,
Anschlüsse"für Lötstellen und Anschlüsse"für Leiterbahnbrücken, und daß die zweite
Schicht (24-26) nur ringförmige Bereiche (24, 25) um die Schaltkontakte herum und
Bereiche (26, 27) abdeckt, die für die Bildung von Leiterbahnbrücken zu isolieren
sind.
8. Verfahren zur Herstellung von Tastenfeldern, bei dem auf einer Grundplatte mit
Leiterbahnen und Schaltkontaktpunkten eine Zwischenisolationsschicht aufgebracht wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenisolationsschicht fest auf der Grundplatte
aufgebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenisolationsschicht
mittels Siebdruck aus Isolierlack aufgedruckt, aufgesprüht oder aufgeklebt wird.
10.Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf die mit Leiterbahnen
versehene Grundplatte zuerst eine erste Zwischenisolationsschicht aufgebracht wird,
die nur im Bereich von Schaltkontakten, Anschlüssen für Lötstellen und für Leiterbahnbrücken
Aussparungen aufweist, daß dann eine zweite Isolationsschicht ringförmig um die Aussparung
für die Schaltkontaktpunkte und auf Bereiche der Leiterbahnbrücken aufgedruckt wird,
und daß dann eine leitfähige Schicht, vorzugsweise Kohleschicht für die Leiterbahnbrücken
und die Schaltkontakte aufgebracht, vorzugsweise mittels Siebdrucktechnik aufgedruckt
wird.