LEITLACK-KONTAKTFLÄCHE

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Kontaktflächen für Schalter, Taster und Tastaturen.

Schalter, Taster oder Tastenfelder, insbesondere Eingabetastaturen für Datenverarbeitungsanlagen, werden häufig auf Trägerplatten aufgebaut. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, als Trägerplatte eine Leiterplatte zu verwenden und feststehende Tastenkontakte als speziell geformte Leiterbahnen, sogenannte Kontaktflächen, auszuführen. Von dem beweglichen Teil der Taste wird eine Kontaktbrücke, häufig aus leitfähigem Gummi, beim Niederdrücken gegen die Kontaktflächen gedrückt.

Für die Kontaktflächen wird bereits eine Anordnung von zwei benachbarten Halbkreisen wie in der DE OS 37 14 382 benutzt. Dabei werden die aus Kupfer bestehenden Kontaktflächen auf der Oberfläche vergütet, weil sonst eine mögliche Korrosion die sichere Kontaktgabe verhindern würde. Als Oberflächenvergütung wird eine galvaisch aufgetragene Goldschicht verwendet. Um die hohen Fertigungskosten der Vergoldung zu vermeiden, wird auch ein beispielsweise durch Siebdruck aufgetragener Leitlack verwendet. Für Tastaturen mit erhöhten Anforderungen an die Kontaktsicherheit ist aber die Kontaktgabe dieser Anordnung nicht ausreichend sicher. Daher wird auch eine Form wie in US 4 818 828 benutzt, bei der die Kontaktflächen fingerförmig ineinandergreifen. Die Oberflächervergütung kann jedoch bei dieser Form durch Leitlacke im Siebdruck nur bei wenigen Fingern oder großen Tastenabständen erfolgen, da der mäanderförmige Zwischenraum zwischen den Fingern so schmal sein müßte, daß die Toleranzen des Druckverfahrens für den Leitlack keine zuverlässige Herstellung erlauben.

In dem Dokument US-A-4 029 916 wird ein Kontaktfeld gezeigt, dessen Kontaktflächen durch einen Stempel miteinander verbunden werden, symmetrisch um den Mittelpunkt des Kontaktfeldes angeordnet sind und bei dem diagonal gegenüberliegende Kontaktflächen miteinander verbunden sind. Die dargestellten Kontaktflächen sind jedoch von komplexer Form. Auch das Dokument DE-A-3 615 742 zeigt eine sehr komplexe Form der Kontaktelemente. Diese komplexen Formen der Kontaktelemente sind wie auch die fingerförmig ineinander greifenden Formen für übliche Tastenabstände nicht ohne weiteres einer Fertigung durch Leitlacke zugänglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, Kontaktflächen so auszuführen, daß als Oberflächenvergütung Leitlacke einsetzbar sind und eine bessere Kontaktgabe als bei der Halbkreisform erreicht wird.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung verwendet ein Kontaktfeld aus vier Kontaktflächen auf den Ecken eines gedachten Quadrats, von denen je zwei diagonal gegenüberliegende elektisch miteinander verbunden sind. Damit sind jeweils benachbarte Kontaktflächen an verschiedene Pole des Schalters angeschlossen. Eine Kontaktgabe erfolgt also immer dann, wenn die Kontaktbrücke zwei benachbarte Kontaktflächen berührt. Wie in Fig. 4 dargestellt, wird so auch bei unvollständiger Tastenbetätigung, bei der nur der stark gezeichnete Teil der Kontaktbrücke wirksam ist, bereits ein Verbindung hergestellt, während unter den gleichen Bedingungen dies bei der bekannten Halbkreisanordnung nach Fig. 3 nicht der Fall ist. Die Zuverlässigkeit der Kontaktgabe ist damit erheblich verbessert, weil die Anzahl der möglichen Kontaktierungsflächen verdoppelt ist. Die Kontaktflächen können bei der erfindungsgemäßen Diagonalform so dimensioniert werden, daß sie, wie bei der bekannten Halbkreisanordnung, aus einem elektrisch leitfähigen Lack, vorzugsweise einem Karbonlack, hergestellt werden können, weil die Abstände groß genug sind, um Ungenauigkeiten eines einfachen Druckverfahrens zu toleriern. Sie werden überlappend über Kupfer-Pads aufgetragen, von denen aus der Anschluß durch eine geeignete Leiterplattenbahngestaltung erfolgt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, ein Paar von Kontaktflächen innerhalb des Kontaktfeldes diagonal miteinander zu verbinden. Diese Verbindung trägt zur Kontaktgabe bei; zudem ist nur noch eine um das Kontaktfeld herumführende elektrische Verbindung notwendig.

Die Kontaktflächen werden bevorzugt quadratisch ausgestaltet, können aber auch als Kreissegmente ausgeführt werden. Gleichfalls sind mehr als vier, also beispielsweise sechs, Kontaktflächen möglich.

Da die Kontaktflächen mit Einrichtungen aufgetragen werden können, die bei jeder Leiterplattenfertigung beispielsweise für Bestückungsdruck ohnehin vorhanden sind, können nunmehr hochwertige Tastaturen in kürzerer Zeit und mit geringerem Aufwand gefertigt werden.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichungen beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1

die Anordnung der Kontaktflächen in einem Kontaktfeld auf einer Leiterplatte in Draufsicht,

Fig. 2

einen Schnitt durch die Anordnung nach Fig.1 entlang der Linie II-II, wobei zusätzlich ein Kontaktstempel mit Kontaktbrücke dargestellt ist,

Fig. 3

Kontaktflächen der bekannten Anordnung in Halbkreisform mit dem Wirkungsbereich der Kontaktbrücke und markiertem Bereich für eine Teilkontaktierung,

Fig. 4

Kontaktflächen in Diagonal-Anordnung, ansonsten wie Fig. 3,

Fig. 5

vier Kreissegmente als Kontaktflächen, ansonsten wie Fig. 3,

Nach Fig. 1 wird das Kontaktfeld einer Taste auf einem isolierenden Trägerplatte 11, vorzugsweise einer Leiterplatte, aufgebaut. Auf diese werden zunächst Kupferflächen 12 nach einem aus der Leiterplattenfertigung bekannten Verfahren aufgetragen. Diese Kupferflächen 12 sind kreisförmig und haben eine Durchmesser von etwa dem halben Durchmesser einer über ihnen angeordneten, durch Tastenbetätigung in bekannter Weise absenkbaren, kreisförmigen Kontaktbrücke 22, die auch in dem Schnitt II-II in Fig. 2 dargestellt ist und deren maximal mögliche Wirkungsfläche 16 als Kreis dargestellt ist. Die Mittelpunkte der Kupferflächen liegen etwas außerhalb des von der Kontaktbrücke erreichbaren Kreises. Die Kupferflächen werden durch nicht dargestellte Zuführungen elektrisch mit einer Auswerteschaltung verbunden. Auf die Kupferflächen 12 werden Kontaktflächen 13 aufgetragen, beispielsweise durch Siebdruck mit leitfähigen Lacken, vorzugsweise Karbonlack. Diese Kontaktflächen 13 überlappen die Kupferflächen 12 allseits und haften damit zusätzlich auf der Trägerplatte 11. Die Zuführungen werden in herkömmlicher Art durch einen Lötstoplack geschützt, der die Leiterplatte außerhalb der Kontaktflächen bedeckt und in den Abbildungen gleichfalls nicht dargestellt ist.

Zur Verdeutlichung des Unterschieds zwischen der erfindungsgemäßen Anordnung und dem Stand der Technik ist die bekannte Ausführung mit Halbkreisflächen in Fig. 3 dargestellt, wobei die maximal mögliche Wirkungsfläche 16 der Kontaktbrücke 22 als Kreis angedeutet ist. Als Beispiel für unvollständige Betätigung sei die Kontaktbrücke nur teilweise und am Rand wirksam, wie durch die Hervorhebung in Fig. 3 bis 6 dargestellt ist. Dieser Fall ist in Eingabetastaturen häufig, wenn die Tastenköpfe nur am Rand gedrückt werden. Während in diesem Fall bei der Anordung nach Fig. 3 keine Verbindung der Kontaktflächen erfolgt, wird bei der vereinfacht dargestellten Diagonalanordnung mit quadratischen Kontaktflächen in Fig. 4 eine Verbindung erreicht.

Gleiches gilt für die alternativen Ausführungsformen mit Kreissegmenten nach Fig. 5.

Wie in Fig. 1 und 5 dargestellt, wird in einer Weiterbildung der Erfindung jede zweite Kontaktfläche über die Mitte des Kontaktfeldes auf der Fläche des Kontaktfeldes miteinander verbunden und die Verbindung wie eine Kontaktfläche ausgestaltet. In Fig. 1 besteht die Verbindung aus einer Kupferbahn 14, die durch eine Leitlack-Bahn 15 - in gleicher Weise wie die Kupferflächen 12 - durch die Kontaktflächen 13 überdeckt wird. In die Anordnung nach Fig. 5 sind die Kupferbahnen nicht dargestellt; sie werden in gleichartiger Weise wie in Fig. 1 ausgeführt.

Folgende Abmessungen haben sich nach eingehender Erprobung für das Kontaktfeld einer der Norm für Schreibmaschinen entsprechenen Tastatur als besonders günstig erwiesen: Die Kontaktbrücke 21 ist kreisförmig mit einem Durchmesser von 3,5 mm. Die Kupferflächen 12 sind kreisrund mit einem Durchmesser von 1,575 mm und liegen mit ihren Mittelpunkten auf einem Quadrat mit der Kantenlänge von 2,7 mm. Die Kontaktflächen 13 sind quadratisch mit einer Kantenlänge von 2,044 mm und haben abgerundete Ecken. Zwei diagonal gegenüberliegende Kupferflächen sind durch einen Kupfersteg der Breite 0,3 mm verbunden. Entsprechend werden die Kontaktflächen durch einen Steg aus Karbonlack von 0,6 mm Breite verbunden. Die beiden anderen Kontaktflächen sind an der diesem Steg zugewandten Seite nicht abgerundet, sondern abgeschrägt, so daß ihr Abstand zum Steg 0,512 mm beträgt. Der Abstand der Kontaktflächen beträgt längs einer Seite 0,685 mm. Damit haben die Kanten der Kontaktflächen mindestens 0,5 mm Abstand und die Flächen selbst sind mindestens 0,5 mm breit, so daß für den Auftrag des Leitlacks bekannte und für die Lötstopmaske und den Bestückungsdruck vorhandene Einrichtungen verwendet werden können. Die Lötstop-Freilegung hat eine Kantenlänge von 4,496 mm und abgerundete Ecken.