模内电阻元件和屏蔽元件 |
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| 申请号 | CN200880129510.1 | 申请日 | 2008-09-17 | 公开(公告)号 | CN102047352B | 公开(公告)日 | 2013-02-13 |
| 申请人 | 英克-罗吉克斯有限公司; | 发明人 | 罗纳德·H·哈格; 杰弗里·R·恩格尔; 威廉·W·博迪; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了具有模内 电阻 和/或屏蔽元件的制品和该制品的制造方法。在一个公开的方法中，电阻和/或屏蔽元件印制在 薄膜 上。所述薄膜被制成需要的形状，并被放入注射模具中。将熔融塑料材料注入注射模具中、以形成保持所述薄膜的刚性结构。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种制品，具有模内电阻元件和模内屏蔽元件中的至少一个，所述制品包括：热成型塑料薄膜，该薄膜具有前表面、后表面； |
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| 说明书全文 | 模内电阻元件和屏蔽元件[0001] 对有关申请的交叉引用 [0002] 本申请是申请系列号为12/106,250、申请日为2008年4月18日的美国专利申请的部分继续申请，而该美国专利申请12/106,250又要求了美国临时专利申请60/925,421(申请日为2007年4月20)的优先权，因此在这里对这两个美国申请全文予以引用。 技术领域背景技术[0004] 触摸感应开关应用在例如家用电器(比如炉灶、洗衣机和烘干机、搅拌机、烤面包机等电器上的触摸面板)和便携式设备(如IPOD、电话)等场合。通常触摸感应开关利用电阻膜感应或电容感应。电阻膜感应利用两块导电电阻板，这两块电阻板由非常薄的间隔装置隔开。当对其中一块板施加一个很小的力时，这块板就会与另一块板接触，同时系统的电阻增大。这反过来又会使电压增大，并可用于提供输出。这类技术可用于单输出和滑动开关式输出。这类开关的缺点是它依赖于膜(以及间隔装置、粘接剂等)的当移除所述力时能回复到已知状态的弹性性质。 [0005] 电容式开关检测由开关事件引起的电容变化，所述开关事件例如将物体或手指放置到靠近或触及所述开关。电容式开关与上述电阻式开关的不同之处在于，它们基本不需要用力来启动开关。这类开关的实际灵敏度可以通过检测电路来调节。电容式开关有利地具有抗干扰能力，并且不需要机电开关装置(例如按钮或滑动开关)。此外，由于电容式开关中没有移动部件，其故障率也很低。但是，已知的电容式开关生产技术不是非常适合将开关集成到三维支撑结构(例如用户接口如控制面板)之内。此外，现有的电容式开关不容易集成到具有波状外形的结构内——如果不使用复杂的组件和调整过程的话。这样就产生了对能够克服前述缺点的电容式开关的需求。另外还产生了一种类似的需求，即对模内电阻和屏蔽元件的需求。 发明内容[0006] 一种具有内置电容式开关的制品，包括薄膜和塑料支撑结构。所述薄膜具有前表面和后表面以及至少一个印刷在所述后表面上的导电油墨感应区域。所述薄膜固定至塑料支撑结构，这使得所述薄膜的后表面面向所述塑料支撑结构。在一个实施例中，薄膜前表面的至少一部分暴露在外。而另一实施例中，至少一个导电油墨感应区域没有暴露在外。又一个实施例中，在薄膜的后表面上印有与所述电容式开关有关的标记，从薄膜的前表面上可以看到该标记。 [0007] 具有内置电容开关的制品的制造方法包括提供具有前表面和后表面的薄膜、在所述后表面上涂覆导电油墨感应区域、将所述薄膜制成想要的形状。所述薄膜最好设置在具有一内部的注射模具中，这使得所述导电油墨感应区域面对所述模具的所述内部、并位于该内部中。熔融塑料流入所述注射模具中、以形成与所述薄膜相连的塑料支撑结构，从而形成所述制品，在一个实施例中，所述导电油墨感应区域不触及所述模具的任何表面。在另一实施例中，至少一个连接件被模塑到所述制品中，从而使该连接件与至少一个导电油墨感应区域电连接。在又一实施例中，所述将薄膜制成想要的形状的步骤包括真空热成型。在再一实施例中，所述将薄膜制成想要的形状的步骤包括高压成形。 [0008] 本发明提供了一种具有模内电阻和/或屏蔽元件的制品。薄膜具有前表面和后表面，在该前表面或后表面上印有至少一个电阻和/或屏蔽元件。所述薄膜固定至塑料支撑结构，这使得所述薄膜的前表面或后表面面向所述塑料支撑结构的前表面或后表面。在一个实施例中，所述薄膜的前表面或后表面的至少一部分暴露在外。在另一实施例中，至少一个电阻或屏蔽元件没有暴露在外。在又一实施例中，与所述制品的功能有关的标记被印刷在所述薄膜的一个表面上，并且在所述薄膜的另一表面上可以看见该标记。 [0009] 本发明还提供一种具有模内电阻和/或屏蔽元件的制品的制造方法。该方法包括以下步骤：提供具有前表面和后表面的薄膜、在所述前表面或后表面上形成电阻或屏蔽元件、将所述薄膜制成想要的形状。将所述薄膜插入具有内部的注射模具中。熔融塑料流入所述注射模具中，以形成与所述薄膜相连的塑料支撑结构，从而形成所述制品。 [0010] 可插入所述薄膜，以使所述电阻元件或屏蔽元件面向所述内部并位于该内部中，或者背对所述内部，或者处于所述注射模具的顶部和底部之间。这使得薄膜的一部分暴露在外，或者整个薄膜都没有暴露在外。此外，所述薄膜的所述前表面或后表面上可以涂覆一层绝缘层。另外，可以使所述薄膜的前表面或后表面暴露出来，以使其面向所述成形零件的前表面或后表面。 [0011] 在一个实施例中，所述电阻或屏蔽元件不与所述模具的任何表面接触。而在另一实施例中，至少一个连接件被模塑到所述制品中，以使该制品与所述至少一个电阻或屏蔽元件电连接。在又一实施例中，所述将所述薄膜制成想要的形状的步骤包括真空热成型。在再一实施例中，所述将所述薄膜制成想要的形状的步骤包括高压成型或液压成型。 [0014] 图1为薄膜开关的分解图，所述薄膜开关包括用于形成模内电容式开关的导电油墨感应区域； [0015] 图2A展示了成形操作之后的图1中薄膜的一个实施例； [0016] 图2B展示了成形操作之后的图1中薄膜的一个实施例； [0017] 图3为具有模内电容式开关的制品的剖视图； [0018] 图4为具有模内电容式开关的制品的透视图，用于展示连接件端子的连接； [0019] 图5为薄膜开关的平面图，所述薄膜开关模塑到旋钮结构中； [0020] 图6为结合有图5中薄膜开关的旋钮的剖视图； [0021] 图7为包括形成的薄膜层的模内电阻元件的剖视图，其中所述薄膜层包括一条或多条导电油墨迹线； [0022] 图8为包括形成的薄膜层的模内电磁屏蔽元件的剖视图； [0023] 图9为结合着薄膜的制品的分解图，所述薄膜具有电阻元件、电磁屏蔽元件和/或印刷在该薄膜上的薄膜开关； [0024] 图10展示了包括蜂窝天线和模内电磁屏蔽元件的制品； [0025] 图11展示了包括RFID天线和模内电磁屏蔽元件的制品。 具体实施方式[0026] 本发明涉及模内开关装置。本发明的优选实施例涉及可设置于模内的电容式开关。此外，所述电容式开关也可模制在三维结构内。如上所述，电容式开关检测由定义为开关事件的干扰所引起的电容变化。本发明还涉及模内电阻和屏蔽元件。 [0027] 在一个实施例中，当将导电物体或带电物体如手指放置在靠近感应区域处时，感应区域的电容会发生改变，这表明发生了开关事件。所述感应区域的电容改变可由检测电路检测出来。可以调整所述检测电路，以便检测电容的特定变化。例如，可以调节所述检测电路，以便检测靠近感应区域的手指的存在，而不检测其它类型的干扰(如潮湿)。以下专利文献公开了电容式开关感应电子设备的例子：Gupta等人于1997年10月21日申请的题为“固态电容式开关”的美国专利5,972,623；该文的全部内容在此予以引用。此外，电容式开关可用于检测相距一定距离的物体以及接触的物体。这类检测方法在以下专利文献中有详细描述：美国专利5,730,165、6,288,707、6,377,009、6,452,514、6,457,355、6,466,036、6,535,200，这些专利文献的内容也在此全部引用。 [0028] 为了将电容式开关集成到三维支撑结构中，希望提供一种开关，该开关在保持其检测电容改变的能力的同时，具有理想的波状外形。研究发现，通过将电容式开关元件印刷在薄膜上、并将该薄膜与塑料材料一起模塑成型，可以将所述开关制成理想的波状外形。这种模内电容式开关有很多用途。例如，这种开关可用在多种汽车设备内部，例如中央组套控制台(例如，无线电开关、空调开关、导航开关、加热座椅开关，等)。此外，所述开关可被模制为平板(像触摸板)、锯齿状(将用户引导到开关)，或者旋钮(从表面向外突出)。 [0029] 此外，这里所说的模内电容式开关可用于头顶控制台(例如天窗、地图灯、家用开关)、门内饰板(例如窗户和加热座椅开关)。根据应用场合，优选地，要采取步骤来确保所述开关不能被偶然的接触来单独开启。其它的应用包括车辆仪表板上的外部照明开关、用于操作电力“非门”(Ungate)和可弹开式玻璃窗的A柱装饰开关、用于无钥匙启动系统和(一旦通过无钥匙启动系统启动后的)室内照明的B柱开关。其它应用包括控制配件(如)的开关，包括，例如，中央控制台中的转出模块。 [0030] 除了形成模内电容式开关之外，所述方法还可用于形成其它类型的波状刚性连接结构。例如，通常门锁包含几个开关功能(即，半开门、开门、儿童安全性保护、O/S锁定/解锁、VS锁定)。通常这些连接用金属冲压方法制成，这使它们能够很好地使用。但是，对于几种开关和闩锁盖塑料厚度变化的情况，实现这些连接非常困难。这些场合使用的互连系统可用印刷的导电油墨导体来代替。导电油墨迹线的使用使得在原先不能产生导体的区域形成导体更简单了。 [0031] 本发明不限于应用于汽车。例如，本发明的开关可以应用于触摸式开关面板(即微波炉、炉灶、冰箱、洗衣机、烘干机、搅拌机、烤面包机等的触摸式面板)。其它例子可包括消费类电子产品例如音乐播放器或笔记本电脑，其中开关被模制在这些设备的塑料外壳内。所述模内开关的概念特别适于应用在具有更圆滑的边缘和三维形状的场合。此外，这些开关不会像膜式或圆顶式开关阵列一样随着时间的流逝而磨损。 [0032] 在一个优选实施例中，产生了一个三维成型零件，该零件包括以下所列的一个或多个特征： [0033] 1.形状复杂； [0034] 2.具有用于产品如开关的模内图形； [0037] 5.具有从所述模内导电油墨至外部配合连接点的终止和连接方法； [0038] 显然，这种三维形状具有多个表面，这些表面可以是平的或弯曲的、或者是二者的结合。 [0039] 下面描述模内电容式开关的制造方法。通常，所述方法包括：通过在可成型薄膜上印刷导电油墨感应区域来获得薄膜开关、将所述薄膜制成想要的形状、模切形成的薄膜、将形成的薄膜插入注射模具中、将熔融塑料材料导入所述模具中，如图1所示，该图为含有薄膜开关20的薄膜的分解图。在图1所示的实施例中，薄膜开关20包括薄膜22，该薄膜22上印刷有各种不同的油墨层。图1中的实施例用于无钥匙入车系统。薄膜22包括由美国康涅狄格州的Bayer Films Americas of Berlin公司提供的聚碳酸酯基 和薄膜。薄膜22的颜色、半透明度和/或透明度可基于想要应用的场合来进行选择。 但是，在图1的实施例中，薄膜22为熏黑色，优选为半透明的，这使得印在一侧的图形标记可从另一侧看到。 [0040] 如图1所示，几个不同的油墨层24、26、28、30、32、34和36印刷在薄膜22上，对该(薄膜)零件进行外观装饰，以提供用于上述无钥匙功能的图形，并提供用于供用户启动的电容式开关(电极)。可以用多种印刷方法来形成各油墨层，包括但不限于，丝网印刷、胶板印刷、凹版印刷、柔版印刷、移印、雕刻印刷、凸版印刷机印刷、喷墨印刷、喷泡印刷。但是，在图1所示的实施例中，优选为丝网印刷。 [0041] 再次参见图1，用上述印刷方法将油墨层24涂覆在薄膜22上。油墨层24最好包括形成图形标记38的无油墨区域，所述图形标记38与想要的开关功能有关。由于图1中的实施例是用于无钥匙入车系统的，所述无油墨区域38最好形成字母-数字字符。接下来，将一层白色半透明油墨层26印刷在无油墨区域38的顶上，以形成白色的图形标记。当然，如果需要的话也可使用其它颜色。用于形成油墨层24和26的合适的油墨包括但不限于：HTR，这是一种主要由耐高温热塑性树脂制成的溶剂型单组份丝印油墨，由德国Próll KG公司提供；以及 9600系列油墨，其具有3％的催化剂，由美国堪萨斯州的Nazdar Company of Shawnee公司提供。 [0042] 接下来，在白色油墨层26上印刷导电油墨底层28。底层28提供用于开关(电极)迹线的屏障，以确保不会由于不慎触及迹线而引起无意的启动。用于底层28的导电油墨和其它导电油墨层(将在下文讨论)优选经受成型过程成型，其中薄膜2被制成需要的形状。所述导电油墨还最好经受通常的注射成型温度和吹断过程。一种合适的导电油墨是DuPontSilver Conductor 5096，其设计为在热成型过程和对柔性基质进行极端起皱操作的过程中使用。导电油墨的另一个例子是Acheson.Colloids Company公司生产的SP-405。底层或屏蔽层28包括多个未经印刷(无油墨)的区域40，这形成了容纳导电油墨感应区域42(将在下文讨论)的孔。 [0043] 用绝缘油墨在底层28上印刷形成介电层30，形成该介电层可使所述薄膜经受下文所述的成形和模制过程。介电层30优选为盖住整个底层28，并使导电油墨感应区域42和它们的关联电极，与底层28绝缘。 [0044] 接着在介电层30上印刷形成开关层32。开关层32由上文所述类型的导电油墨相对于底层28形成。开关层32还包括多个感应区域42，这些感应区域42在不同位置感知物体、手指等的存在。如图所示，感知区域42优选为与其中一个标记38相应对齐，从而使用户对某一特定标记的选择能够被其中一个相应的感应区域42检测到。开关层32还包括多根电极迹线44、46、48、50和52，这使每个感应区域42与一个感应电路(未图示)相连。 [0045] 如果需要的话，薄膜开关20可包括一个或多个LED，以照亮薄膜开关20所在区域。在图1所示实施例中，LED(未图示)被设置为从背后照亮每个感应区域42和图形标记38。 当用于无钥匙入车系统时，LED特别有助于使车主能在夜里看到所述标记38。LED也可响应靠近薄膜开关20的手指或物体的存在而被开启，从而使得，当人进行打开门锁所需的击键动作时，图形标记38将被照亮。所述LED可具有它们自己专有的感应区域，或者它们可响应一个或多个感应区域42的开关事件而被激活。如果采用了LED，则介电层34优选为用绝缘油墨印刷在开关层32上，以使LED电路与开关电路(即感应区域42和电极44，46， 48，50和52)电绝缘。 [0046] 为了使前述的印刷过程更便利，薄膜22优选为在油墨层23和24的印刷过程中基本保持平坦。应当注意，除了以上述及的之外，还可以有多个形成电容式开关的层。例如，如果使用LED不理想，则可将导电层从层叠的印刷层中移去。作为选择的，可以通过层与层之间的结合来省去许多层，例如电极与LED层的结合。但是，形成薄膜开关20之后，最好将其形成理想的形状和尺寸。所述理想的形状优选为基于其将要被结合进去的所述结构来进行选择。因此，例如，如果薄膜开关20将被用在车辆A柱上，则该开关最好形成符合A柱形状的形状。 [0047] 任何能够提供理想形状而不损害油墨层的完整或性能的成形过程都可用于形成薄膜开关20的形状。但是，在一个优选实施例中，开关20通过热成形(真空)或压力成形的方式成形，所述压力成形例如Niebling HPF(高压成形)或液压成形。在那些需要紧密相连(排列)的图形的应用场合，优选压力成形。但是，在那些不需要紧密相连的图形的场合，真空热成形比较适合。 [0048] 在真空热成形过程中，提供一个模具，以使薄膜形成理想的形状。所述模具可包括空腔和/或凸起部分，以分别在薄膜中形成凹陷表面和凸起表面。接着将所述薄膜夹在框架中并加热。薄膜到达橡胶态之后(即薄膜变得柔软、软化、易弯曲等)，将其铺在模具的空腔上。然后用真空除去所述空腔内的空气，这样，大气压力迫使所述薄膜紧紧倚靠在模具的壁上。通常，真空热成形的温度约为180℃～200℃，优选为约190℃。一般来说真空热成形的压力约为1巴(bar)。 [0049] 在Niebling HPF(高压成形)过程中，用高压空气将薄膜推入模具中，不需要使用真空。高压成形过程的细节如美国专利5,108,530中所述，其内容在此全文予以引用。在Niebling HPF过程中，通常温度约为106～180℃。过程中的压力一般为约100巴至约300巴。 [0050] 也可用压力成形过程(其采取的压力小于Niebling过程中的压力)来使薄膜22形成理想形状(例如Hytech Accuform过程)。在一个示范性实施例中，薄膜22包括聚碳酸酯片。当使用聚碳酸酯片时，通常的成形参数包括约35巴的压力、约160～180℃的温度、约35～40mm的最大拖拉深度(maximum draw depth)、以及约3∶1～4∶1的伸长率。 [0051] 所述成形工具优选被设计为产生一个零件，该零件中的装饰特征在薄膜22的A表面上可见。在一个优选实施例中，所述装饰特征印刷在薄膜22的B表面上，并可在A表面上见到。不过，在其它实施例中，所述装饰特征可被印刷在薄膜22的A表面上。一般地，在薄膜成形过程中优选采用阳性(即雄性或突出)工具而不是阴性(即雌性或凹入)工具，以避免薄膜的A表面与工具表面接触，这种接触会在薄膜22上产生印迹、并使薄膜表面磨损。不过应当理解，在成形过程中也可以使用阴性工具。优选地，周期时间、温度、真空或压力等均可调节，从而确保所述零件不会表现出任何的油墨开裂或过度伸展。 [0052] 在液压成形过程中，未加压流体的隔膜面与薄膜表面接触。所述隔膜包含在一框架内，该框架与压花模具(雄性工具)相匹配。在合适的时间压缩所述流体，从而，基于处在薄膜另一侧面上的雄性工具，使薄膜形成需要的形状。再对所述隔膜进行减压，并将薄膜从工具中取出。优选地，周期时间、温度和压力等均可调节，从而确保所述零件不会表现出任何的油墨开裂或过度伸展。 [0053] 成形操作之后薄膜开关20的实施例如图2A所示。图中，薄膜开关20包括等高波状区域54，该区域由上述成形操作形成。图2A为薄膜开关20的B表面的视图，所述B表面即：当薄膜开关20模制在支撑结构中时，朝远离用户的方向的表面。如图2A所示，油墨层23也成波状。成形后，将薄膜开关20切割成需要的形状。在一个示范性过程中，采用模切(die cutting，即：用带有一组凸模和凹模的柱导向冲压模具)。 [0054] 图2B展示了薄膜开关20的另一实施例，图中薄膜开关20包括成形操作形成的等高波状区域54。与图2A所示位于成形零件上方的印刷层不同，对于将连接件插入成形零件中的方法(下文将相对于开关尾结构进行详细描述)，图2B中，导电油墨层23不是印刷在将被模切的成形边缘的上方。 [0055] 形成薄膜开关20之后，形成一个三维的、基本刚性的结构，其组成部分中包括薄膜开关20。在一个优选实施例中，薄膜开关20为热塑性材料，通过注射成型过程加热加压模制成一定形状。通常成型参数可基于被模制的树脂而变化。不过实施例中给出了一些成型参数的例子。对于聚氨酯(例如热塑性聚氨酯或“TPU”)来说，通常注射成型压力参数的范围为约5,000PSI至约8,000PSI，成型温度范围为约380～410°F。对于聚碳酸酯，通常注射成型压力参数的范围为约8,000PSI至约15,000PSI，成型温度范围为约540～580°F。当然，每种材料可以具有以上给出的示范性范围之外的优选的成型压力或温度。 [0056] 有很多的热塑性材料可供使用，包括但不限于：聚碳酸酯，聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)(ABS)，以及聚碳酸酯共混物，如聚碳酸酯-ABS共混物、聚碳酸酯-聚对苯二甲酸丁二醇酯共混物、以及聚碳酸酯-聚对苯二甲酸乙二醇酯共混物。前述聚碳酸酯共混物的具体例子为Bayer Films Americas公司生产的商品名为 的产品。在有些实施例中，所述热塑性树脂优选具有约20以上的熔融指数，该熔融指数通过ISO1133或ASTM D-1238程序测定。在一个示范性实施例中，薄膜22包括聚碳酸酯薄膜且热塑性树脂包括 2405，其ASTM D-1238熔融指数(300℃/1.2kg)为20。示范性的热塑性聚氨酯包括由美国宾夕法尼亚州匹兹堡市的Bayer MaterialScience LLC公司生产的牌热塑性聚氨酯。一种示范性的 材料是 245。示范性的ABS材料包括 LanxessDeutschland GmbH公司提供的ABS材料。Lanxess公司提供的两种示范性的ABS材料是 LGA和 LGA-SF。此外，可以使用丙烯酸类材料如美国宾夕法尼亚 州费城的Altuglas International公司生产的产品 V052。在有些实施例中，例如那些使用聚碳酸酯或热塑性聚氨酯的实施例中，所述热塑性材料直接与所述薄膜很好地结合。但在其它实施例中，需要使用附着力促进剂来改善其与薄膜的结合。 [0057] 为了形成需要的零件，提供了一个模具(未图示)来接受和保持薄膜开关20。所述模具优选包括两个半模(壳)，这两个半模可配合在一起形成型腔，熔融热塑性材料被注入该型腔中。所述型腔界定了形成的零件的形状。其中一个半模是固定的而另一个是活动的。薄膜开关20优选放置在固定半模内，并在熔融塑料注入之前的半模压合过程中被保持定位。 [0058] 此外，所述固定半模优选用于保持薄膜开关20，从而使热塑性材料能够在薄膜开关上流过，以生成这样的零件：在该零件中，薄膜开关20的A表面(面向用户的表面)的局部或整体暴露在外。在一些实施例中，所述图形、感应区域和电极设置在薄膜开关20的暴露的A表面的后方小于0.5mm处。薄膜开关20优选放置在所述模具中，从而使印刷油墨层23和24(图1)面向模具内部而不与模具表面接触。这一过程有利地完成了支撑结构的形成，该支撑结构使用户能够直接接触薄膜开关20，而同时仍然保护油墨层23和24、使其不直接暴露在环境中。因此，成品零件的A表面看起来将包含所有的装饰特征如开关标记、仿真木纹、镀铬或者其它光滑或纹理表面。但是，这些图形实际上位于薄膜的B表面上，开关电路直接印刷在图形标记部分的正后方。优选地，油墨成分位于薄膜开关20的B表面上，但在有些实施例中，所述油墨成分位于A表面上，以在安装状态中面向用户。 [0059] 在一个实施例中，设置有连接件端子，以使模内电容式开关可拆开地连接至感应电子设备或其它电子设备。所述端子优选设计为与薄膜开关20的B表面的波状三维形状相匹配。每个端子放置在注射模具的“活动侧”。所述端子的末端压合到模具内的接收口袋中。这一步骤可用手或机械来完成。可通过活动半模中的口袋和定位销钉(也可以是顶出销)来确定位置。也可用压力区(预先粘合至所述端子)来保持所述端子的定位。 [0060] 在每个端子连接件的表面上涂敷任何类型的导电粘接剂(填充有银的环氧树脂)的极薄薄膜(滴)，从而使得，一旦两个半模合上之后，所述粘接剂与薄膜开关20上的导电油墨迹线44、46、48、50、52(图1)接触。涂敷导电粘接剂的步骤可用手或自动机械来完成。导电粘接剂的一个例子是CHO-B 584(Chomerics公司生产)，其结合了环氧树脂的粘接性能和银的导电性能。另一种确保端子连接的方法是使用B类可分级导电环氧树脂，将其在印刷步骤中印刷在导电迹线上方。 [0061] 将导电粘接剂涂敷到连接件端子上之后，关闭注射模具，普通的注射成型系列过程使得选定的热塑性材料流入由两个半模形成的型腔中。在这一步骤中，端子和导电环氧树脂被压到薄膜开关20的银系油墨迹线44、46、48、50和52上。采用审慎的步骤来确保注射成型过程不会使导电环氧树脂不经意地流入不需要其流入的区域。注射成型过程中的热量实际上使导电环氧树脂在短时间内固化(室温下这一固化过程需要24小时)。接着，将零件从模具中取出来。这一过程使热塑性材料将端子支持在特定位置。因此，连接件可直接模制到塑料零件中。 [0062] 除了提供单独模制到零件中的端子之外，在本实施例中还可提供端子台，多个端子被预先模制到端子台中，接着将端子台模制到零件中。在一些变化实施例中，所述端子台将具有基本平坦的表面，该表面与导电油墨迹线44、46、48、50和52相连。不过，端子台也可提供为：单个端子从台上突出、以连接至导电油墨迹线。适合本实施例的一个示范性端子台是由美国宾夕法尼亚州埃特斯市的FCI公司提供的 牌Unshrouded Header54201型连接件。粘附端子台的相同方法如前文所述(例如，用导电环氧树脂)。 [0063] 注意，上文所述的导体装置具有几个优点。在有些实施例中，没有刺破装饰薄膜层22，因此省去了对环绕式薄膜开关尾(但这是可行的终止方法，如下文所述)的需要。在其它实施例中，端子连接件可通过注射成型过程永久性地定位，使其与银系油墨通过导电粘接剂而实现的粘接发生脱离的可能性降到最低。前述成型过程使导电环氧树脂开裂(会降低其性能)的可能性降到最低。另外，由于注射成型过程中的热传输，导电粘接剂快速固化。通常，导电粘接剂如环氧树脂在室温下固化、或通过红外或超声固化方法固化。但是它们在前述的普通注射成型温度下却会快速固化。 [0064] 作为选择，除了使用模内连接件或连接件台之外，也可用平的软索(例如环绕式薄膜开关尾或“猪尾”)来连接开关层32和检测电路或其它电子元件。平的软索连接件的示范性例子为FCI 65801 Clincher Receptacle。在本实施例中，所述环绕式开关尾连接至导电迹线44，46，48，50和52，并被模制到所述零件中，从而使所述尾的自由端从连接件延伸至检测电路或其它电子元件。该实施例如图2B所示。特别地，图2B展示了油墨层23的导电层，其插入成型零件内，以在成型边缘上方进行印刷。 [0065] 图4展示了包括电容式开关的成型零件56的剖视图。如图所示，连接件端子60通过导电粘接剂61粘接至其中一条导电油墨轨线44，46，48，50，52(图1)。成型塑料58环绕连接件端子60的一部分，从而将其牢固地保持在成型零件56中。注意，虽然图中没有展示，但是阴性连接件外壳可结合到成型零件中，以避免使用那些从零件上突出的端子。在本实施例中，成型过程完成之后，将匹配的连接件可拆连接至成型零件。阴性连接件外壳的使用还保护了端子，使其在连接匹配连接件的之前的制造过程中免受损害。在有些实施例中，匹配连接件是单个元件，而在另外的实施例中，匹配连接件结合到电子模块中，该电子模块包括用于检测开关事件的检测电路。 [0066] 在另一实施例中，不是将端子60模制在成型塑料58中，而是使成型的模具具有空腔，从而在成型过程后将连接件端子连接至所述零件。在该实施例中，在注射模具内设置有密封，以在零件中形成空腔。优选地，所述空腔与导电油墨迹线44，46，48，50和52大致对齐。所述连接件端子插入所述空腔中并与所述导电油墨迹线44，46，48，50和52接触。接着将所述连接件端子周围的所有空间都填满合适的塑料材料，以密封所述导电油墨迹线44，46，48，50和52。也可用前述类型的导电粘接剂来连接所述端子与所述导电油墨迹线44， 46，48，50和52。 [0067] 可以预见，与电容式开关相关联的电子设备可直接连接至端子60，以提供低调包装概念。图4展示了从底侧(B表面)看过去的成型零件56，以展示端子60是如何定位的。当然，端子60可位于零件背面的任何位置，具体依应用场合而定。 [0068] 与许多已知的过程不同，前述过程不需要提供单独的图形覆盖来保护感应区域42和与之关联的电极44，46，48，50和52。由于薄膜开关20形成了与需要的支撑结构的形状相对应的形状，因此所述电极和感应区域可以更一致地定位在距制品前表面相同距离处，从而减少单个感应区域和电极之中的灵敏度变化。包覆成型时，所有的开关元件包括电极和导体都被保护起来，不受外界环境问题(即湿度、盐、曝光)的影响。插入成型连接件端子60并在其周围进行直接密封使得环境问题最小化了。 [0069] 如果需要的话，可将LED直接安装在导电迹线44，46，48，50，52上，并包覆成型。但是，可能需要提供在模具中提供合模口(使所述导电迹线稍微暴露)。在一个实施例中，用导电环氧树脂或类似方法粘接LED。接着用导热环氧树脂填满模具中的空腔，从而将LED密封起来。如果LED需要光管以将光传输为更广泛的输出模式，那么将安装LED作为一个二级过程也是有利的。此时，LED和光管(例如导光管)组件可被设计为具有引导件(lead)，其可连接至导体。另一种技术是插入光管，该光管有助于用一个或多个LED照亮多个区域。这种技术需要外部连接至LED，有利于节省成本。 [0070] 图3展示了结合到具有模内电容式开关的零件内的LED实施例，其中LED63被模制到零件56中。通常合适的LED为编号LW P473的Osram型点LED(″point LED″)。可能需要改变LED的封装，以确保能够通过薄膜和开关标识有适当的光输出。这类LED通常消耗15mA或更少的电流，因此可将它们装入塑料树脂中而不会使元件或开关封装过热。但是如上文所述，作为将它们完全密封的替代性方案，也可以在成型零件56的背侧留下一空腔，每个LED位于该空腔中以便散热。空腔是这样形成的，例如：在模具中加入一个镶针合模口(core pin shut-off)，其与薄膜的B表面配合。然后用导热环氧树脂密封这一区域，所述环氧树脂可防止水的侵入。这种LED导体的连接方法与前述端子的连接方法类似。在不需要精确定位的地方，可以用手插入零件如LED。作为选择，LED也可以通过自动机械插入(例如用贴片机)，以便精确定位或放置多个元件，不然用手进行的话非常困难或者花费太高。 [0071] 所述模内电容式开关可以在很多不同的结构和几何形中使用。例如，可将导体和电机形成凸起或凹陷的形状(用于旋钮和按钮等物品)。这里描述的方法可将开关元件印刷在平坦的薄膜上、然后形成需要的形状。此外，可以使用多段感应区域。 [0072] 在一个实施例中，产生了一个成型旋钮，使得用户可通过将其手指绕旋钮的周线移动来操作一设备例如暖通空调系统、收音机、CD播放机等。图5和6展示了具有模内电容式开关的旋钮的实施例。旋钮62基本为圆柱结构，优选由塑料材料模制成型，并包括用于触发开关事件的用户接触表面65。薄膜开关64通常包括印刷在薄膜上的一系列印刷油墨层，如上文所述。图5为成形操作之前具有感应区域66和电极68(底层、介电层和图形层在该图中没有示出)的薄膜开关64的平面图。感应区域66和电极68用前述的导电油墨和印刷方法印刷。优选地，用合适的成形方法例如真空热成形法将薄膜开关64制成需要的旋钮形状。类似前面的实施例，薄膜开关64优选为设置在固定半模内，使印刷油墨层面向所述型腔并且不接触模具壁。所述固定半模优选为界定了这样一个形状，该形状使得：薄膜开关64装入其中，而熔融塑料在开关上方注入。界定了感应区域66和电极68的所述油墨层优选为面向所述型腔并且不接触模具壁。因此，与前一实施例一样，最终得到的结构的用户暴露表面(A表面)包括薄膜开关64的A表面。如图6所示，在一个实施例中，每个感应区域66形成了一个围绕旋钮62的外周的L形截面。 [0073] 旋钮64优选为固定的。但是，随着用户的手指横过旋钮的周线(这将导致每个连续感应区域66的电容变化)，该旋钮允许用户通过触发不同的开关事件来进行模拟旋转。与前述实施例类似，连接件端子可通过导电粘接剂连接至电极迹线68、并模制到旋钮64中，以使其可拆连接至检测电路或其它电子器件。 [0074] 所述导电油墨的电阻特性也可用于提供电路中的电压降，以提供加热装置，或者提供天线。图7为包括成形薄膜层70的模内电阻零件74的剖视图，所述薄膜层上印刷着一条或多条导电油墨迹线76。所述成形薄膜层70又覆盖在成型塑料零件78上，这使得所述成型薄膜层70：一个侧面暴露、一个侧面的一部分暴露、或者两个侧面均位于所述成型塑料零件78的顶部和底部之间。所述成形薄膜层70的任一侧面面向所述成型塑料零件78的内部。相反地，所述薄膜层70的任一侧面可放置在所述成型塑料零件78的外面。就所述成形薄膜层70及所述成型塑料零件78的A表面和B表面而言，所述成形薄膜层70的A表面或B表面可放置在所述成型塑料零件78的A表面或B表面上。 [0075] 在薄膜表面上设置有连接点72(即：导电油墨暴露区域)。连接点72可用于连接电阻元件和其它设备、电路或元件。可以通过例如弹簧夹连接件、铆钉连接件等连接至连接点72。此外，可用上面提及的猪尾型连接件作为替代性选项。作为选择，连接点72可用于连接相同印刷和成形薄膜层70上的其它导电油墨迹线(未图示)。这些另外的迹线可印刷在由例如非导电层(如介电层)隔开的层上。 [0076] 如上所述，LED可以直接安装在导电迹线76上，并用导电环氧树脂或类似技术进行超模压或表面贴装。作为选择地，电阻元件或迹线设计可用作加热元件或天线。此外，电阻元件可以是也是由导电油墨构成的电路的一部分，所述电路例如RC电路，其中，RC电路的电阻和电容至少部分由导电油墨构成。关于图1的薄膜开关20也可以印刷在相同的成形薄膜层70上。此外，介电层可以构筑在所述成型薄膜层70的前表面或后表面上，以在所述表面的整体或局部上形成涂层。这一介电涂层可用于保护暴露表面或者在两个油墨层之间提供非导电层。 [0077] 导电油墨迹线76的电阻决定于所述导电油墨的欧姆/平方英寸数、导电油墨迹线76的厚度、和导电油墨迹线的宽度和长度。因此可形成导电油墨迹线76以提供不同的电阻。在一个实施例中，所述电阻元件可用于为设备如LED提供压力降。 [0078] 由导电油墨迹线76构成电阻元件的模式也是一种设计选择。例如，导电油墨迹线76可设置为正弦波、三角或锯齿形图案。此外，导电油墨迹线76的布线可基于所需连接点 72的数目、或者所述电阻元件是否应以串联或并联连接来进行。 [0079] 在另一实施例中，导电油墨迹线76可用于提供篡改检测电路，该电路检测薄膜层70的断裂或刺破导致模内电阻元件74的电阻相应降低引起的电压下降。作为选择，电阻元件74可被设计为防篡改的，这样，如果有人试图在薄膜层70上钻孔或者撕裂或刺破薄膜层，电连接仍然得以维持。 [0080] 如上所述，导电油墨迹线76可用作加热元件。此配置可用来为与加热元件相连或相邻的元件供热或控制其温度。 [0081] 而在另一实施例中，电磁屏蔽元件(或RF屏蔽元件)由导电油墨构成。电磁能辐射可从电子设备释放出来。有些电子设备产生足够强的电磁场并向往传播，以干扰其它电子设备或导致问题的产生。虽然辐射通常与非故意散热器有关，但故意散热器也会具有处在其拟传输频带之外频率的无用辐射。因此希望提供一种电磁屏蔽元件，以防止辐射漏出所述设备。作为选择，希望提供一种电磁屏蔽元件，以防止来自外部辐射源的辐射进入所述设备。 [0082] 图1的底层或屏蔽层28可作为电磁屏蔽。此特性使得底层或屏蔽层28能够分别阻止由设备内外的电子元件引起的辐射漏出或进入所述设备。 [0083] 图8为包括成形薄膜层82的模内电磁屏蔽元件80的剖视图，其中，所述薄膜层上印制有排列成网格图案的导电油墨迹线86。如上所述，所述导电油墨迹线86提供屏蔽层，以阻止辐射进入或漏出。图中，含有导电油墨迹线86的所述成形薄膜层82完全盖住成型塑料零件88。 [0084] 薄膜层82的任一侧可放置到所述成型塑料零件的内部或外部。因此，就所述成形薄膜层82及所述成型塑料零件88的A表面和B表面而言，所述成形薄膜层82的A表面或B表面可放置在所述成型塑料零件88的A表面或B表面上。 [0085] 在另一实施例中，成形薄膜层82可被构造为环绕成型塑料88的边缘，如图8所示。作为选择，成形薄膜层82可形成部分覆盖成型塑料88的电磁屏蔽物。成形薄膜层82也可暴露、部分暴露或位于成型塑料零件88的顶部和底部之间。此外，成形薄膜层82的前表面或后表面上可形成有介电层，以提供覆盖所述表面的全部或部分的涂层。该介电涂层可用于保护暴露的表面或者提供两个油墨层之间的非导电层。 [0086] 由导电油墨迹线86形成的屏蔽元件图案是一种设计选择。例如，导电油墨迹线86可排列成网格图案或者为实心的油墨片。此外，在成形薄膜层82的各处，导电油墨迹线86的厚度或图案均可变化，以选择性地阻止来自不同电磁场或处于不同频率或频段的辐射，从而产生不同的屏蔽足迹。 [0087] 如图8所示，薄膜表面上设置有连接点84(即导电油墨的暴露区域)。连接点84可用于连接屏蔽元件和其它设备、电路或元件。可以通过例如弹簧夹连接件、铆钉连接件等连接至连接点84。此外，可用上面提及的猪尾型连接件作为替代性选项。作为选择，连接点84可用于连接相同印刷和成形薄膜层82上的其它导电油墨迹线(未图示)。这些另外的迹线可印刷在由例如非导电层(如介电层)隔开的层上。 [0088] 图9为制品74的分解图，所述制品结合了具有电阻元件的薄膜20和印刷在薄膜20上的层(图中统称油墨层90)上的薄膜开关。薄膜20可被插入成型零件92中，使得印刷油墨层面向型腔(或B表面)且在成型零件成型之后不暴露。作为选择，薄膜20可被插入成型零件92中，使得印刷油墨层面向不同方向且暴露。 [0089] 另一实施例中，薄膜20的任一表面可放置在成型零件92的A表面上(即外部)，如上文所述。 [0090] 另一实施例中，薄膜20可插入在成型零件的顶部和底部之间，这使其两侧都不暴露或者只有局部薄膜暴露。需要的话，可将薄膜插入以避免接触模具壁。 [0091] 在另一实施例中，参见图7和图8，形成电磁屏蔽元件(图8，86)的导电油墨迹线可以用形成电阻元件(图7，76)的导电油墨迹线来代替。 [0092] 电阻元件、开关和/或电磁屏蔽元件也可印刷在同一层上。或者，它们可以由不同的油墨层构成，这些不同的油墨层由非导电层如介电层隔开。 [0093] 选择性地，电阻元件74(或电磁屏蔽元件80)可以装饰有图形，例如数字、代表图片、插图等。电阻元件74或模内电磁屏蔽元件80的装饰可用各种方法来完成，所述各种方法包括绘图、激光蚀刻或其它印刷方法。 [0094] 作为选择地，电阻元件74或电磁屏蔽元件80的装饰可用积层方法来完成，即：将装饰薄膜层置于电阻元件74或电磁屏蔽元件80的前表面或后表面上。电阻元件74或电磁屏蔽元件80的后方可设置有背光。 [0095] 图10展示了作为蜂窝天线和屏蔽元件1000的制品。在该实施例中，导电油墨迹线的设计印刷在成形薄膜层1010上，以形成蜂窝天线阵列1002和屏蔽元件1000。蜂窝天线阵列1002和屏蔽元件1000可由相同的油墨层构成，或者由两个分离的油墨层构成，该两个油墨层由非导电层如介电层隔开。本实施例的所述成形薄膜层1010覆盖在成型塑料1008上。薄膜层1010可被插入到成型零件1008中，使得印刷油墨层面向型腔(或B表面)且在成型零件成型之后不暴露。作为选择，薄膜层1010可被插入成型零件1008中，使得印刷油墨层面向不同方向且暴露。另一实施例中，薄膜层1010可插入在成型零件1008的顶部和底部之间，这使其两侧都不暴露或者只有局部薄膜暴露。 [0096] 类似的，薄膜层1010的A表面或B表面可放置在成型塑料1008的外侧面(或A表面)上。 [0097] 如图所示，电磁屏蔽层1006和蜂窝天线阵列1002都是暴露的。作为选择，电磁屏蔽层1006可以全部或部分或完全不覆盖在蜂窝天线阵列1002的一个或多个侧面上。这种结构可以这样实现：将蜂窝天线阵列1002和电磁屏蔽层1006印刷在不同的油墨层上、并将它们用非导电层如介电层隔开。上述屏蔽实施例可设置为允许蜂窝天线阵列1002从远离设备处发出辐射，同时保护位于所述阵列的与发出辐射侧相反的另一侧的电路或人。 [0098] 如图10所示，在薄膜表面上设置有连接点1004(即：导电油墨暴露区域)。连接点1004可用于将天线和/或屏蔽元件连接至其它设备、电路或元件。可以通过例如弹簧夹连接件、铆钉连接件等连接至连接点1004。此外，可用上面提及的猪尾型连接件作为替代性选项。作为选择，连接点1004可用于连接相同印刷和成形薄膜层1010上的其它导电油墨迹线(未图示)。这些另外的迹线可印刷在由例如非导电层(如介电层)隔开的层上。 [0099] 图11展示了作为RFID天线1106和电磁屏蔽层1108的制品1100。RFID天线1106和电磁屏蔽层1108由印刷在成形薄膜层1112上的导电油墨构成，并与被动式RFID电路1104相连。如图11所示，本实施例中，电磁屏蔽层1108结合在RFID天线1106的周围。这可通过印刷一个既包含电磁屏蔽层1108又包含RFID天线1106的层或者通过印刷由非导电层如介电层隔开的多个层来实现。 [0100] 如图11所示，在薄膜表面上设置有连接点1102(即：导电油墨暴露区域)。连接点1102可用于将RFID天线和/或屏蔽元件连接至其它设备、电路或元件。可以通过例如弹簧夹连接件、铆钉连接件等连接至连接点1102。此外，可用上面提及的猪尾型连接件作为替代性选项。作为选择，连接点1102可用于连接相同印刷和成形薄膜层1112上的其它导电油墨迹线(未图示)。这些另外的迹线可印刷在由例如非导电层(如介电层)隔开的层上。 [0101] 另一屏蔽油墨层可形成在RFID天线1106的下方(未图示)。该另一屏蔽油墨层能够让RFID天线1106从远离所述设备的地方发出辐射，同时保护位于天线另一侧的电路或人免受辐射照射。 [0102] 薄膜层1112可被插入到成型零件1110中，使得印刷油墨层面向型腔(或B侧)且在成型零件成型之后不暴露。作为选择，薄膜层1010可被插入成型零件1110中，使得印刷油墨层面向不同方向且暴露。 [0103] 另一实施例中，薄膜层1112可插入在成型零件1110的顶部和底部之间，这使其两侧都不暴露或者只有局部薄膜暴露。 [0104] 薄膜层1112的任一侧可放置到所述成型塑料零件的内部或外部。因此，就所述成形薄膜层1112及所述成型塑料零件1110的A表面和B表面而言，所述成形薄膜层1112的A表面或B表面可放置在所述成型塑料零件1110的A表面或B表面上。作为选择地，可以使用或不使用所述电磁屏蔽层1108。所述电磁屏蔽层1108可具有用于RFID天线1106的开口。作为选择地，电磁屏蔽层可以完全覆盖在RFID天线1106上。 [0105] 本发明已借助具体实施例得到了特别的展示和描述，这些只是实现本发明的最佳实施方式。应当理解，本领域技术人员可以在不脱离如权利要求所述的本发明实际精神的基础上对本发明的具体实施例作出各种改变，这些都应属于本发明的保护范围。此外，这些实施例是示例性的，其具体特征等都不构成对本发明保护范围的限制。 [0106] 关于本发明述及的过程、方法、试验等，应当理解为其依据特定顺序进行说明的步骤等都是示例性的，而不是必须如此的。这些步骤可以不按文中所述的顺序进行，它们也可以同时进行，或者加入其它的步骤，或者省去一些步骤。换言之，那些参照附图所做的具体说明都是示例性的，不限制本发明的保护范围。 [0107] 因此，应当理解，本说明书是说明性的，而不是限制性的。本发明的保护范围应当根据权利要求书来确定。 [0108] 权利要求书中使用的术语应当具有它们最广泛而合理的意义，应当有本领域技术人员作最一般的理解。特别是，冠词例如“一”、“一个”、“所述”等的使用不具有限制性。 |
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