专利名称：一种带有改进的电路结构的电气开关的制作方法
技术领域：
本发明一般来说涉及电路技术，具体来说涉及适用于诸如膜片开关的电气开关的电路。
软性电路可用于提供导电通路的各种应用场合。例如，软性电路已经用于诸如膜片开关的电气开关。
通常，软性电路由诸如至少在其一侧上具有电路或者导线图案的聚酯薄膜的一片或者一层软性薄膜形成。例如，电路可能是印墨的导线图案。通常，软性电路附着在为软性电路提供支承的某种刚性元件或者较为刚性的衬底上。换句话说，为了支承例如在开关中使用的软性电路，必须采用一个支承结构，以便防止软性元件弯曲或者塌陷。另外，这样的软性电路必须通过一个连接器或者热密封连接而电连接在一个电气装置上。
采用软性电路的电气开关的一个实例是在膜片开关区域。这样的开关常常包括一个软性电路附着在其上的大致平面的刚性元件或者衬底。电路的软性薄膜的一侧附着在刚性元件上，而对置的一侧具有一个电路图案，包括一个印刷在其上断路部分。在某些情况下，刚性元件可能设置有成形的或者弯曲的弹性梁来与印刷电路板上的适当的电路迹线相接触。软性电路具有一个区域，该区域带有在弯曲的弹性梁上的电路端子部分，用于与印刷电路板上的迹线电气连接。一个通常由绝缘材料制成的顶层设置在软性电路上并包括一个接触区域，该接触区域在该顶层的面向软性电路的电路图案的断路部分的一侧。顶层向软性电路的移动可有效地使该接触区域移动和接通该断路部分。一个间隔层可以设置在顶层和软性电路之间，但是在接触区域和断路部分之间的部分除外，以便在通常情况下保持开关在断路的状态下。在这样的结构中，顶层不必由绝缘材料制成。
采用大致如上所述的结构组合的开关或者其它电气产品的一个问题在于，软性电路具有与刚性构件或者刚性衬底脱层的倾向。另外，印墨电路图案往往会擦掉软性电路。当刚性构件具有软性电路贴合着的三维或者成形部分，例如上述的弯曲弹性梁时，特别是这种情况。另外，与将无定形的软性电路组装在刚性构件上相关的容许偏差可能是很大的，因为这样的组装本来就不精确。本发明的目的在于通过不采用软性电路来解决诸如电气开关这样的装置的这些问题，而仍然提供相似的优点。
因此，本发明的一个目的是提供一种新的和改进的电路结构，以便用于诸如电气开关，特别是膜片开关的各种电气产品中。
在本发明的一个示范性的实施例中，公开了一种电气开关，其将开关和在开关与一个电气装置之间的连接器结合成一体。该开关具有一个大致平的总体刚性的绝缘衬底。冲压金属板电路并置在该衬底的至少一侧上并包括一个断路部分。一个顶层并置在该电路上并包括在该顶层的面向所述的断路部分一侧上的至少一个接触区域，借此，该顶层向衬底的移动可有效地使该接触区域移动并接通该断路部分。
如在这里所公开的，绝缘衬底镶嵌模塑在该冲压电路的周围。最好是，冲压金属板电路大致与平的绝缘衬底的一侧共面。冲压电路可以在该接触区域稍稍突出于绝缘衬底一侧之上。一个间隔层布置在绝缘层和冲压电路之间，但是在接触区域和断路部分之间的部分除外。
在这里示出的上述的电气开关大致垂直于一个印刷电路板安装。冲压金属板电路包括由大致平的绝缘衬底的平面形成的端子部分。端子部分形成得用于接触在印刷电路板上的适当的电路迹线。
本发明还涉及一种制造具有上述结构的电气开关的方法以及一种包括镶嵌模塑在平的绝缘衬底上的冲压金属板电路的框架。
本发明的其它目的，特征和优点从下面的结合附图所作的详细描述将可一目了然。
据信是新颖的本发明的特征详细地在附后的权利要求书中作了说明。本发明连同其目的和优点通过参考下面的结合附图所作的描述可以得到最好的理解，在附图中，相同的标号表示相同的零件，其中
图1是根据现有技术概念的膜片开关组件的分解透视图；图2是现有技术开关的前视图；图3是现有技术开关的侧视图；图4是大致沿着图2的线4-4截取的剖视图；图5是包括本发明概念的开关组件的分解透视图；图6是图5开关的前视图；图7是图5开关的侧视图；图8是大致沿着图6的线8-8所截取的剖视图；图9是通过一个冲压的金属板电路的导体的一个边缘部分的局部剖视图，示出了该边缘部分是如何嵌入插入模塑的绝缘衬底上的。
图10一个带有局部剖的立面视图，示出了由一个大致垂直于印刷电路板的支承结构安装的图5-8的开关。
现在请详细地参阅附图。图1-4示出了体现现有技术概念的一个电气开关。图5-9示出了体现本发明概念的一个开关。图10示出了安装和支承得可与印刷电路板结合使用的本发明的开关。
现在请详细地参阅附图，首先参阅附图1-4，其中示出了一个总地以标号12表示的现有技术的一个膜片开关。该开关包括四个主要部分，即一个刚性构件14；一个总地以标号16表示的软性电路；一个间隔层18；和一个致动层20。这些构件以在图3和4中看得最为清楚的一种所谓的层叠方式组装在一起。
更具体来说，现有技术开关12的刚性构件14是一个简单的矩形的平的金属板并带有多个由该金属板弯曲或者成形的弹性梁22。如从图3和4所见到的，弹性梁22的远端具有用于沿着箭头“A”的方向向着一个印刷电路板(未示出)偏置的支脚部分22a。
现有技术开关12的软性电路16包括一个诸如聚酯材料的软性薄膜24。该薄膜成形为与刚性构件14具有相同尺寸的矩形，因此，该薄膜的后侧24a可以借助例如一种适当的附着剂附着在刚性构件的前面上。导线26的一种给定图案印刷或者涂印在软性薄膜24的前面24b上，即在与附着在刚性构件14的侧面24a对置的薄膜的侧面上。该印刷的导线形成一种带有一对断路部分26a的电路图案。该印刷导线还包括延伸到薄膜24的舌片部分24c的边缘处的引线部分26b。如在附图3和4最为清楚的见到的，舌片部分24c包围在刚性构件14的弹性梁22的外侧上，因此，电路的引线部分26b(图1)处于与印刷电路板上的电路印迹相接触的位置，如在箭头“A”处所示。
现有技术开关12的间隔层18借助例如一种适当的附着剂附着在软性电路板16的前面。该间隔层除了暴露着印刷电路的断路部分26a的间隔层上的孔28之外基本上覆盖软性电路的印刷电路图案24。间隔层18除了其下边缘设置有一个用于容纳刚性构件的弹性梁22的切口30以外是矩形的并且与刚性构件14和软性电路板16相同的尺寸。
现有技术开关12的致动层20由例如一种适当的附着剂附着在间隔层18的前面上。致动层除了用于容纳弹性梁22的与间隔层上的切口30对中的一个切口32以外也大致是矩形的并且与间隔层，软性电路板和刚性构件具有相同的尺寸。致动层20可以由诸如聚酯薄膜的绝缘材料制成。然而，如果间隔层18是由绝缘材料制成的，致动层20可以由导电材料制成。致动层20包括从致动层20的平面向外突出的成形的或者凸起的“拱顶”34。如从图4所见到的，一个导电的墨滚36形式的接触区域印制在每个拱顶34的凹形内侧。每个拱顶及其相应的导电墨滚36与间隔层18上的相应的一个孔28对中，而该孔28又与软性电路板16上的印刷电路26的断路部分26a的中相应的一个对中。应当指出，致动层20和间隔层18可以由金属拱顶，硅酮膜片或者起着连接断路部分26a作用的任何其它装置来代替。
在现有技术开关12的通常的断路的条件下，拱顶34和导电的墨滚36与断路部分26a是隔开的，如在附图4可最清楚地见到的。当希望闭合一个或者两个开关时，可沿箭头“B”(图3和4)的方向在一个或者两个拱顶上施加压力，便可以使导电的墨滚36与断路部分26a相啮合，从而使通过那里的电路闭合。
如在上面背景技术部分所述，在结合附图1-4所述的现有技术开关的一个问题在于，软性电路16易于与刚性构件14脱层。在软性电路必须符合三维形状的弹性梁22的部位特别存在这种情况。
附图5-9示出了根据本发明概念的总地以标号40表示的一个膜片电气开关。更具体来说，开关40包括一个总地以标号42表示的电路框架，和间隔层18，致动层20。间隔层18和致动层20基本上与上面结合现有技术开关12描述的间隔层和致动层完全相同，因此，这两个部件的结构细节不再予以重复描述，并且应用与上述的描述相同的参考标号。
根据本发明，开关40的电路框架42包括一个大致平的总体刚性的绝缘衬底44。该衬底是由诸如塑料等可模塑的材料制成的。总地以标号46表示的冲压金属板电路镶嵌模塑在绝缘衬底24的前面或者侧面上。
具体来说，冲压金属板电路46包括多个冲压出的导体46a，该些导体46a具有弯曲或者成形的远端，以便形成从衬底44的底部边缘处模塑出的一个凹口48伸出的端子部分46b。可以看出，在该较佳实施例中的冲压导体46a的端子部分46b弯曲或者成形为现有技术开关12的弹性梁22的构形。冲压电路46包括一对断路部分46c，该断路部分46c与间隔层18上的孔28和致动层20上的拱顶34对中。然而，可以设想，冲压电路46可以包括多于或者少于两个断路部分46c。
在制造过程中，提供一个绝缘衬底44形状的简单的矩形模子，而冲压金属板电路46由一个适当的夹具支承在模子的顶部边缘处。然后将熔化的塑料注入模腔中，使得该塑料镶嵌模塑在冲压电路46的后侧和边缘上，如从图5可最清楚地看到的。因此，冲压电路46的暴露的前表面大致保持与平的绝缘衬底44的前面或者表面共面或者齐平。然而，可能希望这样来进行模压，使得冲压电路46的断路部分46c稍稍突出于绝缘衬底44的前面之上，以便确保致动时的接触。另外，绝缘衬底可以模塑成任何希望的形状和诸如保持卡子或者定位件的的整体特征，用来方便组装。
为了确保冲压电路46的导体46a牢牢地保持在绝缘衬底44上，冲压电路46的边缘可以设置有被埋置在衬底44的表面之下的表面。电路46可以设置有在镶嵌模压过程中被埋置在衬底44的表面之下的非垂直的弯曲表面部分。例如，如在附图9中可以见到的，翼片50可以从冲压电路46的导体46a上弯曲出来，使得翼片被埋置在镶嵌模塑的绝缘衬底44中。这可以将冲压电路固定并且有助于消除任何脱层问题。弯曲翼片可以按照需要沿着导体和冲压电路的端子部分设置在隔开的或者连续的位置上。通过为冲压电路46提供倾斜边缘(未示出)也可以获得其它的非垂直的弯曲表面，使得导体46a具有梯形截面。或者，冲压电路46可以设置有沿着其边缘的完全埋置在衬底44中的延伸部分(未示出)。
图10示出了安装在总地以标号54表示的一个支承结构的垂直部分52上的本发明的开关40，因此该开关处于大致垂直于一块印刷电路板56的一个平面中。开关40也可以安置成与印刷电路板56成其它几种倾斜关系的一种倾斜关系上。另外，开关40可以安装在非印刷电路板的电路构件上，例如膜片电路上。电路板56可以由该支承结构安装和支承在例如58处。电路板包括适当的电路迹线60，用于由冲压金属板电路46的端子部分46b来接触。因此，开关40可以与电路板56相连通而无需一个附加连接器或者一个热密封连接器，因为开关40和连接器46b是整体的。一个按钮62可以为开关40的每个拱顶34和相应的断路部分46c可往复运动地安装在支承结构54上。按钮可以沿着双头箭头“C”的方向往复运动。一个适当的弹簧装置可以予以设置，以便使按钮向着一个非操作的外部位置偏置。该示出的整个支承结构用来说明本发明开关40的一种使用情况。虽然未予示出，但是可以理解，端子部分46b可以这样构形，使得其不只是可以接触在印刷电路板56的上表面上的迹线60，而且可以接触在印刷电路板56的下表面，侧表面或者一个电镀的通孔表面上的迹线60。
图10表明，是冲压金属板电路46的整体部分的端子部分46b可以弹性地加载成一种预加载的状态而靠在印刷电路板56的电路迹线60上。一个从其可以制造出冲压电路46的适当的导电的金属材料的实例是磷青铜材料。端子部分46b的远端或者支脚可以容易地是镀金的或者镀其它金属的，以便以低阻啮合电路板56上的电路迹线60。可以理解，冲压金属板电路46比现有技术开关12的软性电路16更为耐用得多。因此，端子部分46b将不会丧失导电性，因而比往往会擦掉软性电路24的现有技术开关12的导电的墨迹26b有所改进。此外，特别是在将软性电路附着在刚性构件14的弹性梁22区域处的现有技术的软性电路的所有脱层问题可通过本发明的电路框架42予以消除。另外，与将冲压电路46相对于电路框架42定位相关的镶嵌模压的容许偏差是非常小的并且比在将软性电路24组装在现有技术的刚性构件14上时所固有的好的多。
可以理解，本发明还可以体现为其它具体形式而不脱离其主要特征的精神。因此，目前的实例和实施例在所有方面被认为是说明性的而不是限制性的，因此，本发明不限于在这里给出的细节。
权利要求
1．一种电气开关(40)，它包括一个大致平的总体刚性的绝缘衬底(44)；在该衬底的至少一侧上并包括一个断路部分(46c)的冲压金属板电路(46)；一个在该电路上方的薄层(20)，该薄层包括在该薄层的面向所述的断路部分(46c)一侧上的至少一个接触区域(36)，借此，该薄层向衬底(44)的移动可有效地使该接触区域(36)移动并接通该断路部分(46c)。
2．如权利要求1所述的电气开关，其特征在于，所述的绝缘衬底(44)镶嵌模塑在该冲压电路(46)的周围。
3．如权利要求2所述的电气开关，其特征在于，所述的冲压金属板电路(46)的暴露表面大致与平的绝缘衬底(44)的所述的一侧的一些部分共面。
4．如权利要求1所述的电气开关，其特征在于，它包括一个在所述的薄层(20)和电路(46)之间的间隔层(18)，但是在接触区域(36)和断路部分(46c)之间除外。
5．如权利要求1所述的电气开关，其特征在于，所述的冲压金属板电路(46)包括由大致平的绝缘衬底(44)的平面形成的端子部分(46b)。
6．如权利要求5所述的电气开关，其特征在于，所述的端子部分(46b)形成得用于接触在一个印刷电路板(56)上的适当的电路迹线(60)上，而该印刷电路板(56)布置得大致垂直于该衬底(44)。
7．如权利要求1所述的电气开关，其特征在于，所述的冲压金属板电路(46)的暴露表面大致与平的绝缘衬底(44)的所述的一侧的一些部分共面。
8．一种制造电气开关(40)的方法，它包括下列步骤提供一个大致平的总体刚性的绝缘衬底(44)；以一种给定的电路图案并包括一个断路部分(46c)来冲压金属板电路(46)；将该冲压电路(46)附着在该衬底(44)的至少一个侧面上；和将一个薄层(20)并置在冲压电路(46)上，同时在该薄层的面向所述的断路部分(46c)的一侧上带有至少一个接触区域(36)，借此，薄层(20)向衬底(44)的移动可有效地使接触区域(36)移动并接通该断路部分(46c)。
9．如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的将冲压电路(46)附着在绝缘衬底(44)上的步骤通过将衬底镶嵌模塑在电路的周围来完成。
10．如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的重叠模塑步骤这样来进行，使得冲压金属板电路(46)的一个暴露表面的一些部分大致与平的绝缘衬底(44)的所述的一个侧面共面。
11．如权利要求8所述的方法，其特征在于，它包括将一个间隔层(18)夹在所述的薄层(20)和冲压电路(46)之间的步骤，但是在接触区域(36)和断路部分(46c)之间的部分除外。
12．如权利要求8所述的方法，其特征在于，它包括使冲压金属板电路(46)形成有从大致平的绝缘衬底(44)的平面伸出的端子部分(46b)的步骤。
13．一种电气开关组件，它包括一个大致平的绝缘衬底(44)；一个在其上具有电路迹线(60)的电路板(56)；以彼此之间具有角度的关系安装衬底(44)和电路板(56)的装置；和在衬底(44)的至少一侧上并包括用于连接电路板(56)上的电路迹线(60)的端子部分(46b)的冲压开关电路(46)。
14．如权利要求13所述的电气开关组件，其特征在于，所述的绝缘衬底(44)是镶嵌模塑在冲压开关电路(46)周围的。
15．如权利要求14所述的电气开关组件，其特征在于，所述的冲压开关电路(46)的一个暴露表面的一些部分大致与平的绝缘衬底(44)的所述的一个侧面共面。
16．如权利要求13所述的电气开关组件，其特征在于，它包括一个在冲压开关电路(46)上的薄层(20)和在该薄层的面向该电路的一个断路部分(46c)的一侧上的至少一个接触区域(36)，借此，薄层(20)向衬底(44)的移动可有效地使该接触区域(36)移动和接通该断路部分(46c)。
17．如权利要求16所述的电气开关组件，其特征在于，它包括一个在所述的薄层(20)和电路(46)之间的间隔层(18)，但是在接触区域(36)和断路部分(46c)之间的部分除外。
18．一种电路框架(42)，它包括一个大致平的绝缘衬底(44)；在衬底(44)的至少一侧上并且包括按照给定电路图案布置的多个导体(46a)的冲压金属板电路(46)；和其中，所述的绝缘衬底(44)镶嵌模塑在电路(46)的周围，使得冲压金属板电路的一个暴露面的一些部分大致与平的绝缘衬底的所述的一个侧面共面。
19．如权利要求18所述的电路框架，其特征在于，所述的冲压金属板电路(46)包括由大致平的绝缘衬底(44)的平面形成的端子部分。
20．如权利要求18所述的电路框架，其特征在于，所述的端子部分(46b)形成得用于接触一个印刷电路板(56)上的适当的电路迹线(60)，该印刷电路板(56)布置得大致垂直于衬底(44)。
21．如权利要求18所述的电路框架，其特征在于，冲压金属板电路(46)的一个暴露表面的一些部分稍稍突出于平的绝缘衬底(44)之上。
22．如权利要求18所述的电路框架，其特征在于，冲压电路(46)的边缘包括嵌入衬底(44)的一些部分。
全文摘要
一种电气开关(40)包括一个大致平的总体刚性的绝缘衬底(44)。冲压金属板电路(46)结合在衬底的至少一个侧面上并且包括一个断路部分(46c)。一个薄层(20)并置在该电路上并包括一个在薄层的面向该断路部分一侧上的至少一个接触区域(36)。因此,薄层(20)的向衬底的移动可有效地使接触区域(36)移动和接通该断路部分(46c)。最好是,绝缘衬底镶嵌模塑在冲压电路的周围。本发明还涉及一种制造电气开关的方法以及一种包括冲压电路和镶嵌模塑衬底的电路框架(42)。
文档编号H01H13/807GK1210347SQ9811639
公开日1999年3月10日 申请日期1998年7月22日 优先权日1997年7月23日
发明者D·J·D·贝尔索, E·豪泽 申请人:莫列斯公司