专利名称：电路板内制作开关、电位器的方法
技术领域：
本发明涉及在电路板内制作开关和可变电阻器(本申请均称电位器)的创新。
国内外查新检索到相似的文献是在电路板上安装开关或电子元件或半导体元件，与本发明直接在电路板内制作开关、电位器的方法比较毫无相同之处。
本发明目的在电路板内制作无焊点、无插足的开关或电位器代替传统的分立部件;附件不多，主要零件可通用，结构简单可靠;开关可容纳更多的受控电路;改变电位器为多种形式;使电路板的利用和电路布置更加合理。
本发明的目的是以如下的主要结构和工作原理实现的开关或电位器本体是在电路板上制成长槽孔或圆孔，以受控电路延伸到孔壁上的固定端作为开关的静触点，构成开关本体;以孔壁一侧的电阻膜与另一侧的输出电路固定端面构成电位器本体。开关或电位器是采用金属导体的动触点在本体中移位实现对其功能的控制。由外部操纵动触点在本体中移位的构件是驱动件。本体、动触点、驱动件均属主要构件。
开关工作原理在驱动件带动下使动触点与开关本体上受控电路的固定端点接触时，电路导通，离开固定端点时电路断路。
电位器工作原理动触点一端与本体的固定电阻膜接触，另一端接触输出电路的固定端面，驱动件使动触点置于电阻膜表面不同位置而获不同电阻值，使动触点输出不同电流。
电路板内的开关或电位器槽孔可制成长槽孔或圆孔，长槽孔又可分直槽孔或圆弧槽孔等形式。因之，开关或电位器本体的特征是直接制在电路板上。由于开关固定端点和电位器电阻膜二端连接点是电路的延伸，故本发明也适用多层电路板内制作开关、电位器。
现以直槽孔的开关或电位器的结构为例，结合附图1-13对本发明详细描述(圆弧槽孔与直槽孔的结构基本相同，不再说明，圆孔结构在后面略述)。
说明书附图标号表1、动触点(图1及说明)，2、驱动件(图2及说明)，3、制有开关槽单面电路板，4、带刻度防尘及驱动件定位盖，5、保护电路绝缘垫圈，6、电位器槽壁带电阻膜的电路板，7、双面电路板(用于外部电阻片组合的电位器)，8、绝缘基板一面带电阻膜的外部电阻片(图9)，9、用外部电阻片的板边单联电位器驱动件(图10)，10、用外部电阻片的板内并列双联电位器驱动件(图10)，11、用外部电阻片的板边对称双联电位器驱动件(图10)，12、带台肩双头等长螺丝的铜螺柱，13、带台肩双头不等长螺柱，14、小直径钢制螺丝，15、绝缘套(或绝缘层)，16、铜衬套，17、螺帽，18、单面电路板(用于外部电阻片组合的电位器)，19、防尘盖。
说明书
图1A、B、C为动触点三种形式的放大示意图，A为二只相同的金属端盖，内装金属弹簧，其作用使端盖产生轴向弹力，又能传导二端盖的电流，因安装后弹簧受槽壁压缩，产生轴向张力，使二端盖的端面与槽壁上的静触点或电阻膜保持良好接触;B由带端面的内外金属套组成，内套外径与外套孔径滑动配合，内部弹簧的作用与A相同，内外套滑动配合的表面也能传导电流;C的内外套与B相同，可用其它弹性物体或气囊代替弹簧，在高精度滑动配合时，也可用内外套的空腔将气体密封，内套滑入时使气体压缩产生轴向张力。以上三种结构可任选一种作为动触点。动触点的特征在于它是一个轴向两端具有弹性伸缩的导体，其外径应能在驱动件的导向孔中自由滑动，自由状态时其长度应比导向孔长，其最小压缩长度应比导向孔短，(导向孔长度为图2的H)。
图2为驱动件基本结构的放大示意图，右边双点划线方框内表示驱动件组合体的形体分析，将左边视图分解为上、中、下三个几何形体;
上部形体为小长方体，作推拉机构的捏手，这类机构也可用其它形体代替，其位置可在驱动件上部或下部或前后端。
中部形体为长方形平板，其宽度较下部形体宽，使组合后构成二侧台肩，作为驱动件水平移位导向的定位结构。
下部形体为装入电路板槽内的长方体带有垂直槽壁的导向孔结构，导向孔用于安置动触点使它能在孔内自由滑动，孔的端面与电路板槽壁滑动配合，引导驱动件沿槽壁往复移动，下部形体是驱动件的主要结构。
驱动件的特征在于它是用绝缘材料制成，其主要结构是在电路板槽孔内移位的形体上有垂直二侧槽壁的导向孔结构，导向孔用于安置动触点。
单路输出的驱动件如图3、图4的2;多路输出的驱动件如图5的2。
图3为单路电路控制的简易开关示意图。3为单面电路板，其受控电路在开关槽处中断，中断二端延至槽壁上各自构成“L”形并紧附槽壁成为电路的一对静触点。用箭头方向表示输入电路和由动触点输出电路(以下各图表示意义相同)。开关组装见图示将1装入2的导向孔内并将1两端压缩，使2装入3槽内，再将4的前后插足装入3的插孔，2顶部的捏手穿过4的长方孔，4安装到位之后推动捏手，使驱动件移到动触点导通槽壁上电路固定端点的刻度，(2与4的刻度重合)检查电路应在导通状态。再推驱动件到动触点离开固定端点的刻度，检查电路应处于断路状态。然后将4的前后插足伸出板底面部份稍作弯曲，使4固装在电路板上，起到防止2从槽内脱出和防止灰尘进入槽内的作用，开关安装即告完成。
图4为五电路输入，由一动触点选其一路接通输出电路的开关示意图;开关槽壁各输入电路的固定端点保持相等的间隔。另将输出的固定端点连在一起，其长度与输入五电路固定端总长相等，成为单路输出的“L”面，其作用使动触点移位平滑，并增强静触点附紧槽壁。因此，槽壁上的电阻膜和输出电路均采用这种形状。开关组装见图3说明。驱动件短于4的长方孔时，可在长方孔上面加装防尘盖19。
图5实际上是三个图4开关的串列成为十五路输入、三路输出的开关示意图，开关本体虽具有十五路受控输入电路固定端和三段输出固定面，其结构仍极简单只有一只驱动件和3个动触点而已，驱动件2上有三个等间距的导向孔。此外，作更多电路的开关时开关槽还可延长布置更多的受控电路和输出电路，用途广泛结构简单。诸举一例说明其优点把图5的开关用作五波段开关，共三组，每组为五路输入，其中一组接五种波段天线输入，由动触点选择一天线电路作输出;另一组输入电路接五种波段本机振荡线圈。由另一动触点选其中一路作输出;第三组输入电路接五个波段刻度显示的发光二极管(或液晶刻度)电流输入极，另一极公共接地。由动触点选择一路接输出电路连接电源。各组中的受控电路应按波段顺序排列，4五条刻线代表五个波段，驱动件捏手上的刻线与4上其中一刻线对准时，该波段被三个动触点导通成为工作波段，其发光二极管也同时显示照亮工作波段刻度在夜间也可清楚的辨别波段的工作点(或显示液晶工作波段的刻度，液晶刻度可使刻度面板大为缩窄)。槽壁上布置的三组输入电路可视连接元件位置的远近而任选二侧壁作为输入电路的布置，如图示开关槽左侧壁二端布置二组输入电路右侧壁中间布置一组输入电路，这种依据元件位置布置电路的方法可使电路板上的电路缩短和简化，图5的3因电路在板上面，为避免2的台肩磨损电路，故在2的台肩与板面之间加装一只绝缘材料的薄垫圈5(5也适用其它图示相同的情况，其结构根据槽或孔的形状而定)。
图6表示制有单联电位器本体的电路板镀附在槽壁一侧为“L”形电阻膜(浓黑所示)，一端与输入电路镀接，另一端接地，用“⊥”表示(以下各图均相同)槽壁的另一侧为电位器输出电路(用淡黑表示)。使用图4中的1、2、4、19，加装5，就可组成电路板内的单联无焊点电位器。
图7为电路板内双联电位器的结构示意图电位器槽的一侧镀附二段长度相同且互相隔开的电阻膜，每段二端均与电路镀接，用D、E、F、G表示电路如下当D、F各接通输入电路，E、F公共接地时，成为常用双联电位器的结构。当D、G各接通输入电路，E、F公共接地时，在驱动件朝一方移位的情况，二个动触点中之一的输出电流递增，另一递减，成为创新型的双联电位器，而不需改变电位器的结构。
图8为电路板内三联电位器槽的结构示意图使用图5中的1、2、4、5可组成三联电位器。以此类推，可构成三联以上的多联电位器，除用一只驱动件作统一控制以外也可用单个导向孔的驱动件使动触点分别控制;还可采用部分一起控制，和部分分别控制的混合控制形式。
以上是电路板内制作开关或电位器本体的直槽式结构，电位器槽壁上镀附电阻膜，适用于专业的电路板制造厂大批量生产。对于小量生产或实验用的电路板，由于电阻膜的制作不方便，因此，为解决这一困难，下面提出使用外部电阻片通用件在电路板内制作无焊点电位器的结构。因此，电位器也可使用外部电阻片与电路板构成电位器本体也是其特征之一。
图9为外部电阻片通用件示意图在绝缘基板上的一面镀附不同电阻值的电阻膜(图中间的浓黑段)其两端与金属镀层镀接，金属层延至绝缘基板两端的安装孔周围，使安装后螺柱台肩与金属层压紧，避免直接压在电阻膜上而使电阻膜受损。外部电阻片与两端螺柱组合后，构成与电路板面平行的电位器槽。槽壁外侧为电阻膜，内侧两端为电路板上的电位器输入和接地电路，中间为输出电路。根据不同电阻值，设计标准系列通用的外部电阻片，可由专业厂生产供市售选购，使用很方便。
图10用于外部电阻片组合电位器使用的驱动件结构示意图其主要结构与图2的驱动件相同，而辅助结构略有不同的三种形式，如9、10、11所示，均为利用驱动件一侧面构成容纳8的凹槽，使驱动件既能沿外部电阻片8的宽度移位，又能防止驱动件脱出。9、11的结构是用于布置在电路板边缘的电位器驱动件，在板边接触处有依托的凸肩，使驱动件移动稳定。10的结构是用于布置在电路板中间的双联并列电位器驱动件的结构示意图，以此三种形式可发展为使用外部电阻片的单联或多联电位器的多种形式，或统一控制或分开控制或作混合控制。仅改变辅助结构而已。
图11表示用外部电阻片安装于电路板边缘的单联无焊点电位器电路板上的输入、输出、接地电路如18上所示，8的两端分别由12的上台肩连接到电路板的输入电路和接地电路上(12的下台肩与板上的电路连接)，板上的输出电路为长方形，其长度和宽度与电阻膜相同，二端电路(输入、接地)上的螺孔间距与8的两端孔相同。将二只12装紧在电路板上，并用17加固，然后放置驱动件9，使下部凸肩与板边缘接触并使导向孔对准输出电路，将动触点1放入导向孔内，安装8使落入驱动件的凹槽，上部两端用17压紧，使1受到压缩，1的一端与电阻膜表面接触，另一端与电路板上的输出电路接触，推动驱动件9移位，使1处于电阻膜的不同位置而改变电阻值，输出不同电流到输出电路上。
图12为并列统一控制且装于电路板内的双联电位器总装示意图将9的二个驱动件合并成为10的形式，因下部与板面接触，不需凸肩，组装后的双联并列电位器如图所示(若使二只9改变捏手在顶部为提篮式则成分开控制的结构)这种结构可在电路板上任何位置安装，简化板上的电路。
图13是双面电路板边缘安装对称双联电位器7的双面电路与图11中的18对称(但可省去二面中的一面接地电路，仅保留一面公共接地)若用11的形式成为统一控制，若使用二只9的驱动件可分开控制。与图11不同之处是输入电路和接地电路所用的12必须改为图13下部左右所示的结构。左为公共接地螺柱13(一面带台肩，另一面加装衬套16代替台肩);右为输入电路用的钢螺柱14，外面用绝缘套15隔离(二端螺帽安装位置不加绝缘)。以隔开二个输入不同的电流，二联的输入电流各由铜衬套16二端将输入电路和电阻片连接，在放置驱动件和动触点之后，安装8二块在驱动件凹槽中，再用螺帽17压紧并使二只1压缩，成为对称双面电路的无焊点双联电位器其总装结构如图13上部所示。
上述的开关及电位器为直线往复移位的形式，但也可用本发明的主要构件动触点在电路板内制作转摆式的开关或电位器;只要在印制板上制作一圆孔，将圆周分为二半，除了二半的分界处有绝缘的间隔之外，将一半圆周孔壁作为开关输入电路固定端点或镀附电位器的电阻膜，另一半圆周孔壁作为输出电路的固定端，构成开关或电位器的本体。绝缘体的驱动件由二个不同直径的圆台构成，小直径的圆台与孔转动配合，沿其直径设置导向孔安置动触点，其两端与电路板的孔壁相对，小圆台高度是电路板厚度加一薄垫圈的厚度加动配合间隙。大直径的薄圆台是在板孔一面的边缘构成台肩使驱动件保持正确位置，圆周上可设计摆幅限位结构，在板孔的另一面用直径与大圆台相同的绝缘薄板作盖板，用连接件将它与小圆台组成同中心的整体以防止驱动件脱出，并可利用连接件作为摆转的外部控制机构，具有电路的一面须加绝缘薄垫圈保护电路或电阻不受磨损。
权利要求
1.电路板内制作无焊点、无插足的开关或电位器代替传统的分立部件。其特征在于开关或电位器本体是在电路板上制成长槽孔或圆孔。以受控电路延伸到孔壁上的固定端作为开关的静触点，构成开关本体；以孔壁一侧的电阻膜与另一侧的输出电路固定端面构成电位器本体。开关或电位器是采用金属导体的动触点在本体中移位实现对其功能的控制。由外部操纵动触点在本体中移位的构件是驱动件。本体、动触点、驱动件均属本发明主要构件。
2.根据权利要求1所述的开关或电位器本体，其特征是直接制在电路板上;电位器也可使用外部电阻片与电路板构成电位器本体。
3.根据权利要求1所述的动触点其特征在于它是一个轴向两端具有弹性伸缩的导体，其外径能在驱动件的导向孔中自由滑动，自由状态时其长度应比导向孔长，其最小压缩长度应比导向孔短。
4.根据权利要求1所述的驱动件其特征在于它是用绝缘材料制成，其主要结构是在电路板槽孔内移位的形体上有垂直二侧槽壁的导向孔结构，导向孔用于安置动触点。
全文摘要
本发明的方法可在单面、双面或多层的电路板内制作开关、电位器。开关或电位器本体直接在电路板内制成，不需焊点、插足等连接件。动触点是实现功能控制的导体，由驱动件控制它移位，主要附件均通用。开关和电位器的结构极简单且性能均获创新。
文档编号H05K1/00GK1062257SQ9111193
公开日1992年6月24日 申请日期1991年12月25日 优先权日1991年12月25日
发明者郑钟豪 申请人:郑钟豪