专利名称：按钮开关罩组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按钮开关罩组件(push button switch covering assembly)，更具体地说，涉及一种按钮开关罩组件，它包括一按钮开关罩元件(push buttonswitch covering member)和一位于其下的卡搭元件(clicking member)，当按下开关的按钮闭合电路时，除了很小的开关撞击外，它能将一尖锐但令人愉快的卡搭的感觉传递给操作者的指尖。这样的按钮开关罩组件用于许多电气和电子仪器中，诸如便携式计算器、电气和电子设备的遥控器、电话面板等，用于向仪器输入操作信号。
附图7以一垂直剖面图的形式示出了现有技术的按钮开关单元的一典型例子，它由一按钮开关罩元件21和一用于输入信号的底板28组成。按钮开关罩元件21是由橡胶材料(如硅橡胶)整体成型。按钮开关罩元件是一整体件，它包括一按键盖(key top)22，一基座(base plate)24和一薄壁缩颈部分(riser part)23，它连接按键盖22和基座24，并且，当操作者的指尖按下按键盖22，使得按键盖21上向下伸出的部分27的下表面上的可移动触点25与开关单元的底板28上的一对固定触点29接触，以闭合固定触点29间的电路时，缩颈部分23能弹性变形。在这一组件中，缩颈部分23的弹性变形最好与由弯曲引起的卡搭同时发生，以便于操作者的指尖接受到一明确的与开关接触的感觉。通常，按键盖22的上表面有一薄层26，在上面印刷或附着一印记或耐磨标记的标签，如数字、符号和图案等形成。
在上述由橡胶材料(如硅橡胶)制成的按钮开关罩元件21中存在的一个问题在于由于橡胶材料与传统的塑料树脂相比，具有较高的可塑性，由弯曲引起的卡搭现象仅在下按的撞击足够大时才能发生，而这又只能通过增大开关单元的按键盖22和底板28间的距离来实现，即使卡搭现象发生了，传递到操作者指尖的感觉也会很弱且相当模糊。不用说，上面提到的按键盖22和底板28间的大距离是与现代电子仪器中按钮开关单元的厚度尽可能小的便携性设计要求相反的。
附图8通过一垂直剖视图示出了一现有技术的按钮开关罩组件的改进实施方案，其中，按键盖22的下按中击相当小，按钮罩元件21的缩颈部分23不再是造成在按下按键盖22中通过弯曲产生卡搭现象的主要原因。取而代之的是一卡搭元件32，它是由一相当坚硬的塑料树脂(如聚对苯二甲酸乙二醇酯)制成，它具有一朝下的凹槽型卡嗒声膜片30；位于按键盖22之下，与向下突出的压紧器33接触。卡搭元件32和按钮开关罩元件21通常通过粘胶粘接在一起。通过在与压紧器33正对的卡搭膜片30的下表面上印上包含碳颗粒的导电印墨，而形成一可移动的接触点25。当操作者的指尖按下按键盖22时，卡搭膜片30也通过其上的压紧器33被按下，因此，卡搭膜片30的下表面上的固定触点25与底板上的固定触点(图8中未显示)接触。此时，即使当下按冲程小于0.5至0.7mm时，卡搭膜片30仍能产生弹性弯曲变形，从而将一尖锐且明确的卡搭感觉传递到操作者的指尖。
在图7和图8中所示的按钮开关罩组件的每个实施方案中的问题在于由于按钮开关罩元件21的按键盖22的下表面上提供有一朝下的凸缘27或向下延伸的压紧器33，按键盖22的下表面不能用于印刷标记，标记层26只能设置于按键盖22的上表面。不用说，按键盖22上表面上的标记层26的这种设计是有缺点的，因为操作者的指尖的磨擦或反复下按，标记受到磨擦后，经过一段时间以后，会被磨损或褪色。
作为上述形成于按钮开关罩元件21的按键盖22的上表面上的标记的磨损或褪色问题的一个解决办法，提出了对图8所示实施方案的一个改进，其中，如在图9由垂直剖视图所示，位于按键盖22上表面的标记层26受到粘接于其上的由一透明材料制成的按键盖保护层22A的保护。在该实施方案中，标记层26是不会受到磨损的，因为标记层26未被暴露，而是夹在按键盖22和按键盖保护层22A之间。
图10所示的实施方案是对图9所示的实施方案的进一步改进，其中，按键盖22是一易于变形的薄膜形，省去了图8所示的缩颈部分23。然而，图9和图10所示的每一实施方案仍是有缺陷的，因为透明材料制成的按键盖保护层22A必须与按钮开关罩元件21分开准备，且分开准备的各按键盖保护层22A必须能一个接一个地以确切的位置与每一个按键盖22用粘合剂粘接在一起，从而大大增加了按钮开关罩组件的生产成本。
因此，本发明的目的是提供一新颖的改进型按钮开关罩组件，它由一按钮开关罩元件和一卡搭元件组成，没有上述现有技术的组件中存在的问题和缺陷，并能以一极低的成本进行生产。
这样，本发明的按钮开关罩组件包括(A)由一透光橡胶材料形成一整体构型的一按钮开关罩元件，包括(a)一按键盖，其下表面是平的。
(b)一基座，和(c)一薄壁缩颈部分，它连接按键盖和基座，置于按键盖的平整的下表面上，且带有一层显示标记；和(B)一由塑料树脂制成的卡搭元件，它有一向上凸出的卡搭膜片，面朝着按钮开关罩元件中按键盖的平整下表面，在向上凸出的卡搭膜片的中央，卡搭元件有一向上伸出的部分或凸缘，朝向按键盖的下表面。
图1A和图1B分别是本发明的按钮开关罩组件处于正常状态和按下状态的垂直剖视图。
图2A和图2B分别是本发明的按钮开关罩组件中按钮开关罩元件和卡搭元件的垂直剖视图。
图3A和图3B分别是按钮开关罩组件处于一正常状态和一按下状态的垂直剖视图，该按钮开关罩组件中没有向下突出的压紧器，在卡搭膜片的中央也没有向上伸出部分。
图4是一平整型、没有向上突出的按键盖的按钮开关罩元件的垂直剖视图。
图5是一不同的平坦型按钮开关罩元件实施方案的垂直剖视图，它没有向上突出的按键盖，但有一向下伸出的部分。
图6是一具有一向上突出的按键盖和一向下伸出部分的按钮开关罩元件的垂直剖视图。
图7和8分别是一现有技术的按钮开关罩组件没有和有一卡搭元件的垂直剖视图。
图9和10分别是不同类型的现有技术的按钮开关罩组件的垂直剖视图，它们具有一卡搭元件且在按钮罩元件上有一按键盖保护层。
如上所述，图1A和1B所示的本发明按钮开关罩组件最显著的特征是代替向下突出的压紧器33(见图8)，施加于按键盖3上表面的下按力P通过形成于卡搭膜片7上表面上向上伸出部分或凸缘8传递给卡搭膜片7。向上伸出部分或凸缘8最好是使用一粘结剂通过粘着力粘接到卡搭膜片7的上表面，取代带有伸出部分或凸缘8的卡搭膜片7；如图6所示，如通过印刷在按键盖3的平整下表面上形成标记层6之后，考虑到简化生产过程和在从背侧光照明情况下可见度的较小不均匀性，通过粘结剂粘接的办法在罩元件1的按键盖3上提供一向下伸出部分或凸缘8是可选的。
按钮开关罩元件1的材料最好是一具有透明性的硅橡胶，尽管也可以使用其它透光的橡胶和合成橡胶树脂，包括聚酰胺聚醚共聚物、聚酯、聚酯-聚醚共聚物、聚氨酯、聚烯烃、苯乙烯-丁二烯共聚物和乙烯-丙烯-二烯三元共聚物。
另一方面，卡搭元件2的材料是一塑料树脂，它应具有较好的稳定性，同时具有高耐热性，高玻璃化转变点，低热膨胀系数和与拉伸强度相关的良好的机械特性，极限伸长和扬氏模数，以及在压模(compression molding)和拉模(draw molding)时的良好可塑性。考虑到要具有足够的硬度和弹性模数，合适的树脂材料的例子包括具有聚酯链的聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对萘二甲酸乙二醇酯。其它具有110℃或更高的玻璃化转变点的塑料树脂，如聚碳酸酯、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚砜和聚对苯二甲酸丁二醇酯等也能用作卡搭元件2的材料。
下面，将通过参考附图，详细描述本发明的几个实施方案。
图1A和1B分别通过一垂直剖视图示出了本发明一典型实施方案的按钮开关罩组件处于正常状态和下按状态的情况，在下按状态中用按键盖3上的箭头P表示向下的力。
如图1A所示，罩元件1，包括一按键盖3；基座10；缩颈部分4和卡搭元件2，它们由基座10下面的一粘接层5粘接在一起。罩元件1的按键盖3有一平整的下表面，其上形成显示标记图案的涂层6，如通过印刷。卡搭元件2的中央部分形成一圆拱形膜片，它向下凹进或向上凸出，起着卡搭膜片7的作用。在卡搭膜片7顶部有一突起或向上的凸缘8，面对着按键盖3的下表面。突起部分8可通过整体塑模与卡搭膜片7整体形成，也可使用粘结剂通过粘接一分开制备的圆盘形片形成。在卡搭膜片7的下表面上有一可移动触点9，正好与突起部分8相对。
当通过操作者的指尖给按键盖3的上表面施加一向下压的负荷P时，如图1B所示，在每个连接按键盖3和罩元件1的基座10的薄壁缩颈部分4中产生一弯曲现象，且卡搭膜片7将一清晰、确切的卡搭感觉传递到操作者的指尖，卡搭膜片7的下表面上的可移动触点9与开关单元的底板上的固定触点(图中未显示)间足够的接触压力使它们互相接触，从而闭合了电路。
图2A和2B分别通过一垂直剖视图示出了罩元件1和卡搭元件2。图1A所示的本发明组件是通过在其基座10处将罩元件1固定在卡搭元件2上，且利用一粘接剂层5将它们粘接在一起构成的。与图1A所示的实施方案不同，图2B所示的卡搭元件2的与底板(图中未显示)接触的下表面有一垫片12，以调整可移动触点9到其下的固定触点间的开关中程。这种带有垫片12的卡搭元件2是有利的，因为卡搭元件2可用一具有均匀厚度的薄塑料片形成，从而大大降低了卡搭元件2的制造成本。在垫片12可以提供一通道，也可以没有，当卡搭膜片7向下压时用于排放空气。垫片12的厚度的选择应使用移动触点9和底板上的固定触点间可得到足够的接触压力，但它通常应比卡搭膜片7顶部的突起部分8的厚度小一些。
与图1A和1B所示的实施方案相比，图3A和3B用一垂直剖视图示出了该组件一类似但不同的实施方案，其中，卡搭膜片7的中央没有一图1A和1B所示的向上突起部分或凸缘8，按键盖3的下表面是平的。当按键盖3由一负荷P按下时，在卡搭膜片7中产生一相反的弯曲，从而在卡搭膜片7的中央和按键盖3的下表面的中央形成一间隙，如图3B所示，因此，在触点间得不到明确的接触压力，卡搭的感觉不能传递到操作者的指尖。这一缺陷的原因大概是在按键盖3的下表面和卡搭膜片7的上表面间的初始接触面积太大的缘故。这一问题可通过减小按键盖3可与卡搭膜片7接触的下表面的面积来解决。为获得一具有足够大中击的确切的卡搭感觉，卡搭膜片7的直径最好要小于6mm，另一方面，是在设计具有较小尺寸的下表面的按键盖3时碰到困难。
因此，卡搭膜片7的上表面上向上突起部分8的直径小于卡搭膜片7本身。向上突起部分8的表面积最好在卡搭膜片7的表面积的15％到50％范围之内。
取代在卡搭膜片7顶部形成一向上突起部分8的另一方法，如图6的一垂直剖视所示，在按键盖3的下表面上形成一标记层6之后，例如，通过使用一紫外可固化的树脂(ultraviolet-curable resin)在按键盖3的下表面的中心形成一向下凸缘8。
图4示出了一不同类型的按钮开关罩元件1，称为平板型，它没有图1A所示的薄壁缩颈部分4和重按键盖3，但这两部分集成为一薄的可弹性变形薄膜，从而即使这一罩元件与一图2B所示的卡搭元件装配在一起，也能使该按钮开关单元的总体厚度大大降低。如图5的垂直剖视图所示，图4所示的板型罩元件1的下表面的中央可提供一向下的凸缘8，取代在将与平板型罩元件1装配在一起的卡搭元件7的上表面形成一向上突起部分。在具有这种平板型罩元件的组件中也可以将一尖锐且确切的卡搭感觉传递到操作者的指尖。
不用说，描述附图中所示的各种实施方案的目的是为了举例而不是限制。尽管每个图只示出了一单个罩元件，一单个卡搭无件或它们的组合，习惯上都是将多个这样的单个罩元件和卡搭元件以不同结构组合起来，使一多按键按钮开关单元与它们的罩元件在基座处连接在一起。
下面，用一个实施例详细说明本发明的优点。
实施例通过将100份重量的一种硅橡胶(KE-951U,Shin-Etsu Chemical Co.的一种产品)与0.5份重量的一种硫化剂(C-8A,Shin-Etsu Chemical Co的一种产品)均匀混合制成一种透光硫化硅橡胶原料。将该硅橡胶原料引入到一金属模具中，在180℃的温度和200kgf/cm2的压力下压塑成一硫化硅橡胶按钮开关罩元件，它包括一0.5mm厚的基座、0.2mm厚的薄壁缩颈部分和一具有平整下表面的按键盖，如图2A中的垂直剖视图所示。接着，使用一硅酮基印墨通过网板印刷在按键盖的平整下表面形成一标记层。
用一0.1mm厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂片通过拉模单独制备图2B所示的一卡搭元件，它具有一向下凹进的5mm直径的卡搭膜片。通过使用一含碳的导电墨水在于卡搭膜片下表面的中央形成一用作可移动触点的3mm直径的导电层。接着，通过滴几点紫外可固化的液体树脂(Seikabeam SCR-SP-1,Dainichi Seika Kogyo Co.的一种产品)在卡搭膜片中央形成直径为2.5mm，高度为0.15mm的向上突起部分并且用高压汞灯发出的紫外线照射该树脂，从而使树脂固化。为使空气排出，使用一粘结剂将一0.025mm厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜粘接到卡搭膜片周围的卡搭元件下表面。这样，卡搭膜片的开关冲程被调整到0.5mm。
通过使用一种粘结剂将这样制出的卡搭元件和罩元件粘接在一起形成示于图1A的一个组件。该粘结剂是通过将100份重量的一种硅橡胶(KE)106LTV,Shin-Etsu Chemical Co.的一种产品)与10份重量的一种硫化剂(Catalyst RG,Shin-Etsu Chemical Co.的一种产品)混合制成。
这样制出的罩元件和卡搭元件的组件除按键盖之外总厚度为0.95mm，当按下按键盖用于开关时，尽管0.5mm的很小开关冲程，该组件仍能将一尖锐且令人愉快的卡搭感觉传递到操作者的指尖。
权利要求
1．一按钮开关罩组件，它包括(A)一按钮开关罩元件，由一透光橡胶材料形成一整体结构，它包括(a)一按键盖，其下表面是平的，(b)一基座，和(c)一薄壁缩颈部分，它连接按键盖和基座，且在按键盖的平整下表面上有一层显示标记；和(B)一由塑料树脂制成的卡搭元件，有一向上凸出的卡搭膜片，朝向按钮开关罩元件的按键盖的平整下表面，卡搭元件在向上凸出的卡搭膜片上表面中央有一向上突出部分，该向上突起部分朝着按键盖的平整下表面，在卡搭膜片的下表面上有一可移动的触点。
2．如权利要求1所述的按钮开关罩组件，其中，形成按钮开关罩元件的透光橡胶材料是一种硅橡胶。
3．如权利要求1所述的按钮开关罩组件，其中，形成卡搭元件的塑料树脂是一种聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂或是聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂。
4．如权利要求1所述的按钮开关罩组件，其中，向上凸出的卡搭膜片的上表面上向上突起部分的表面积在卡搭膜片的表面积的15％到50％范围内。
5．如权利要求1所述的按钮开关罩组件，其中，按键盖和按钮开关罩元件的薄壁缩颈部分被组合成一平整薄膜形式。
全文摘要
本发明的按钮开关罩组件包括一由一透明橡胶材料制成的按钮开关罩元件和一卡搭元件,罩元件下有一卡搭膜片,当罩元件的按键盖被按下时,该卡搭膜片将一尖锐的卡搭感觉传递到操作者的指尖。与传统的这种类型的按钮开关罩组件不同,传统按钮开关罩组件中按键盖上的下按负荷是通过按键盖下表面上的向下凸缘传递到卡搭膜片的顶部,而在本发明中按键盖上的下按负荷是通过形成于向上凸出的卡搭膜片的上表面顶部上的向上突起部分传递到卡搭膜片的,因此该按键盖的平整下表面可完全用来形成一标记层,用于通过透明的按键盖指示该按钮开关的特定功能,而没有在标记层形成于按键盖的上表面时,会使标记受到磨损的缺陷。
文档编号H01H13/14GK1224906SQ9810403
公开日1999年8月4日 申请日期1998年1月24日 优先权日1998年1月24日
发明者宫岛贤一, 佐藤博英 申请人:信越聚合物株式会社