采用薄片式开关的输入装置及其制造方法

本发明涉及一种用于通过使用者的操作而输入所需指令的薄片式开关 的输入装置。

已知的用于由使用者的操作输入输入指令的输入装置通常如图19和20 所示。

图19所示的装置具有一个滑动开关1000，其中此滑动开关1000的一个 键顶部1001是凸出并设置成可在壳体1002的一个通孔1003中滑动。滑动 开关1000电连接至一个和电路板1004。

采用图19所示的这种输入装置，使用者可通过用手指按箭头E所指示 的方向滑动滑动开关1000的键顶部1001来执行接通/关断操作。

图20所示的装置具有一个触摸开关1100和一个键顶部1120，其中键顶 部1120从壳体1130上的一个通孔1140中向外凸出。触摸开关1100电连接 至一个电路板1150。

采用如图20所示的输入装置，使用者的用手指按箭头F所指示方向的 对于键顶部1120的滑动操作可以使键预部1120下压触摸开关1100，从而 产生接通/关断操作。

然而，图19所示的传统的输入装置所遇到的问题是设备的厚度受到限 制，因为滑动开关1000的键顶部1001位于壳体1002和电路板1004之间。 所存在的另一个问题是，滑动开关1000和键顶部1001仅具有一个单一的作 用，在需要两个或多个作用的情况下，就需要多对滑动开关1000和键预部 1001。这就会因为大量的零件而导致组装费力并且困难，同时要降低各部分 的缺陷也就更困难。

图20所示的传统的输入装置也遇到厚度限制的问题，因为键预部1120 和触摸开关1100安装于壳体1130和电路板1150之间。一个单独的触摸开 关1100和键预部1120仅具有一个单一的作用，在需要多个作用的情况下， 就需要多个组件，这使得降低各部分的缺陷就更困难。

所以本发明的一个目的是为解决前述的问题而提供一种可以减少元件 数量、厚度小、尺寸小、组装方便的输入装置，并提供一种制造它的方法。

根据权利要求1，本发明涉及一种输入装置，用于通过使用者的操作而 输入所需指令，该输入装置包括一个具有一个缝槽部分的壳体；一个位于壳 体中的薄片式开关部分，以便和缝槽对准；一个位于壳体中的电路板；以及， 通过组装壳体时的弹性变形在电路板和开关之间建立电连接的电连接部 分。

薄片式开关和电路板之间在对壳体进行简单地组装后通过电连接部分 可靠地相互连接，这样就减少了元件数量和尺寸、厚度变薄且易于组装。

根据权利要求2，本发明涉及一种如权利要求1所述的输入装置，其中 壳体包括一个外层以及一个位于外层中的内层，薄片式开关部分固定在外层 和内层之间。

在根据权利要求2的输入装置中，壳体包括外层以及内层，薄片式开关 部分固定在外层和内层之间。

根据权利要求3，本发明涉及一种如权利要求2中所述的输入装置，其 中电连接部分包括一个弹性绝缘件，和多个位于绝缘件中的导电件，后者在 绝缘件发生弹性变形时建立薄片式开关和电路板之间的电连接。

在根据权利要求3的输入装置中，电连接部分的多个导电件在电连接部 分的绝缘件发生弹性变形时建立薄片式开关和电路板之间的电连接。

根据权利要求4，本发明涉及一种如权利要求3所述的输入装置，其中 薄片式开关带有一个连接至电连接部分的导电件的一端的电布线部分。

根据权利要求5，本发明涉及一种如权利要求3所述的输入装置，其中 电路板带有一个连接至电连接部分的导电件的另一端的电布线部分。

根据权利要求6，本发明涉及一种如权利要求1所述的输入装置，其中 电连接部分通过壳体的内层上的一个通孔和薄片式开关连接。

根据权利要求7，本发明涉及一种如权利要求1所述的输入装置，其中 薄片式开关具有一个电布线部分，所述电布线部分通过壳体的内层上的一个 通孔和电连接部分连接。

根据权利要求8，本发明涉及一种用于通过使用者的操作而输入所需指 令的输入装置的制造方法，其步骤是将一个薄片式开关部分置入一个壳体 中，以便和所述壳体上的一个缝槽部分对准；通过组装所述壳体时的弹性变 形由一个电连接部分建立所述薄片式开关部分和一个安装在壳体中的电路 板之间的电连接。

在根据权利要求8的输入装置中，壳体具有缝槽部分。薄片式开关部分 置于壳体中，以便和该缝槽部分对准。电路板置于壳体中。通过组装壳体时 的弹性变形，电连接部分在电路板和开关部分之间建立电连接。

这样，薄片式开关和电路板之间在对壳体进行简单地组装后通过电连接 部分可靠地相互联接，这样就减少了元件数量和尺寸、厚度变薄且易于组 装。

根据权利要求9，本发明涉及一种如权利要求8所述的用于制造输入装 置的方法，其中壳体包括一个外层以及一个位于外层中的内层，薄片式开关 部分固定在外层和内层之间。

在根据权利要求9所述的方法中，壳体包括外层以及内层，薄片式开关 部分固定在外层和内层之间。

根据权利要求10，本发明涉及一种如权利要求8所述的用于制造输入装 置的方法，其中电连接部分包括一个弹性绝缘件和导电件，在绝缘件发生弹 性变形时建立开关部分和电路板之间的电连接。

根据本发明，输入装置可以有效地使元件数量减少、厚度变薄、尺寸缩 小、且组装便利。

图1是配备有本发明的输入装置的电子设备的实例的透视图；

图2是图1的沿Ⅱ-Ⅱ线的输入装置和相关的电子设备的详细结构的 剖视图；

图3是图2所示的薄片式开关部分的平面图；

图4是图3的沿Ⅳ-Ⅳ线的剖视图；

图5是图2的一个局部的放大视图；

图6是薄片式开关部分的上片、电连接部分和电路板的电连接实例的分 解透视图；

图7是电连接部分的局部切开图；

图8是本发明的另一实例的剖视图；

图9是图8的一个局部的放大视图；

图10是薄片式开关部分的固定方式的实例的平面图；

图11是薄片式开关部分的固定方式的另一实例的剖面图；

图12是薄片式开关部分的下片和电路板的连接方式的实例的剖面图；

图13A、13B是电连接部分的固定方式的实例的剖面图；

图14是带有相关内部结构的输入装置的电连接实例的方框图；

图15是带有相关内部结构的输入装置的电连接实例的示意图；

图16是键输入操作的实例的流程图；

图17是键输入代码决定表的实例图解；

图18是键输入代码决定顺序的实例图解；

图19是现有技术的开关的实例的示意图；

图20是现有技术的开关的另一实例的示意图；

下面将参照附图对本发明的最佳实施方式进行详细说明。

下面所述实施例是本发明的最佳的具体实例，所以它们以各种技术上的 最佳范围的方式示出。但应了解本发明的范围完全不局限于这些实例，除非 是特别指明。

图1是配备有本发明的输入装置的电子设备的实例。

电子设备10通常是一个小型的信息重放设备并且具有一个壳体12。壳 体12具有例如一个上壳部分14和一个下壳部分16；该两部分14、16组装 后形成壳体12。

上壳部分14和下壳部分16有时也分别称为上室部分和下室部分。

在图1所示的电子设备10中，上壳部分14具有一个用于输入信息的输 入装置18。一个输出部分20和一个单独的接口部分22设置在上壳部分14 和下壳部分16之间。

输入装置18使用户可以从外部将任何所需信息输入到电子设备10中的 各部件中，其典型结构包括均匀间隔地排列成行的多个键预部30、31、32、 33和34。

输出部分20位于上壳部分14和下壳部分16一侧的端面26上，输出部 分20在电子设备10中用于向例如是立体声耳机的装置输出所需信息。设置 在相对端面28上是一个接口部分22，用作电子设备10的内置元件和例如 计算机的外部装置之间的接口。

如图2所示，上壳部分14和下壳部分16是近以矩形的组件，并由一个 外层120和一个内层130叠合而成。外层120和内层130通过粘合层相互粘 合在一起。

外层120和内层130用具有耐热辐射特性和加工性好的优质金属板例如 是铝板制成。但用于外层120和内层130的材料并不限于铝，它也可以是例 如镁合金、不锈钢、铜基材料或铁基材料。

粘合层可以在考虑其特性的条件下作适当的选择：例如选用溶剂挥发型 的，如醋酸乙烯树脂、醋酸乙烯氯乙烯基树脂、醋酸聚乙烯基树脂、丙烯乳 胶树脂和橡胶基树脂；化学反应型的，例如酚醛树脂、尿烷树脂、间苯二酚 树脂、环氧树脂、丙烯树脂、聚酯树脂、丙烯氰树脂和其它混合系列；热融 型的，例如醋酸乙撑乙烯基树脂、聚氨酯、聚酯树脂和聚异丁基树脂。

外层120也称为一个外部组件，它形成设备的最外平面，使其外观和结 构显得美观。内层120也称为一个内部组件，主要起保护内置电子元件的作 用。

外层120包括作为上壳部分14的一部分的一个部分14A和作为下壳部 分16的一部分的一个部分16A。内层130包括作为上壳部分14的一部分的 一个部分14B和作为下壳部分16的一部分的一个部分16B。内层130通过 粘合剂固定在外层120的内表面上，从而形成了一个双层结构。

如图1和2所示，上壳部分14具有一个缝槽部分，在其中放入了薄片 式开关部分140。如图1至3所示，薄片式开关部分140具有五个键顶部30、 31、32、33和34。这些供用户使用的五个键顶部30至34分别具有开关触 点50、51、52、53和54。

如图2和5所示，薄片式开关部分140包括一个上片141、一个下片142 和隔层143。上片141和下片142用绝缘材料制成，例如采用PET(聚乙烯 对苯二甲酸酯)、PI(聚亚氨酯)、PA(聚氨酯)、PES(聚乙烯砜)或LCP (液晶聚合物)。隔层143也可以用例如PET、PI、PA、PES或LCP等材料 制造。

所有这些上片141、下片142和隔层143都易于弹性变形。在上片141 和下片142之间都设有前述的开关触点50、52、53和54，它们在隔层143 的辅助下保持电绝缘当所有的开关触点50至54都如图2所示地具有同样 的结构时，在图4、5中以放大的形式被描述的开关触点54具有电极150以 及相对电极151。当用户的手指压下键预部34时开关触点接通，此时电极 150、151变为电接触。对于开关触点50至53是同样的情况。

已在图2中示出4的电路板170位于壳体12内，更具体地，该电路板 可以利用例如支柱139而固定在内层130上。

图6示出结构图，其中可见到示例的薄片式开关部分140的上片141的 电布线部分、电连接部分190和电路板170，它们均已在图2中示出过。     上片141上的用于开关触点50至54的每个电极150分别连接至电布线 部分200、201、202、203和204。这些电布线部分200至204在上片141 的内表面侧141A对准排成行。

另一方面，在电路板170的上表面170A上，并排设置电布线部分300、 301、302、303和304，它们通常连接至一个微计算机80。

电连接部分190的功能是将上片141上的电布线部分200至204和电路 板170上的电布线部分300至304通过当组装如图1和2所示的上壳部分14 和下壳部分16时而被压接起来。

电连接部分190带有多个导电元件260、261、262、263和264，以及一 个环绕这些导电元件260至264的绝缘元件280。

可弹形变的绝缘元件由例如用硅橡胶或发泡硅橡胶制成。

导电元件260至264设置成将各电布线部分200至204和对应位置的电 布线部分300至304连接起来，它们通常是由例如镀金铜线或碳基导电纤维 制成。在图6和7所示的实例中，导电元件260至264具有引脚形状，绝缘 元件280制成一个矩形的平行管的块。

如图2所示，电连接部分190通过内层130上的部分14B中的一个通孔 14D将上片141上的电布线部分和电路板170上的电布线部分电连接起来。

现对前述电子设备的输入装置18的制造(装配)过程的一个实例进行 描述。

图2所示的薄片式开关部分140被对准以插入到上壳部分14的部分14A 和14B之间。而且，薄片式开关部分140的上片141位于部分14A的内表面， 并且采用双面粘合带、压配、插配的任何一种方式固定其上。在此情形下， 上片141位于部位14A的内表面上，而下片142借助于粘合、压配或填实而 固定于部分1413的一个承接部分14E上。

上片141的键顶部30至34在缝槽部分40中向外敞开。

电路板170利用支柱139刚性地固定在下壳部分16中。

电路板170固定在下壳部分16上，并且对准在以三条轴线x、y、z定 位的一个位置。

接下来，支撑薄片式开关部分140的上壳部分14和支撑电路板170的 下壳部分16采用例如插接的方式组装在一起。在此过程中，电连接部分190 被卡紧在上片141的内表面和电路板170的上表面之间，据此，图6所示的 电连接部分190的绝缘件280产生弹性变形。这使得电连接部分190的导电 元件260至264分别建立上片141上的电布线部分260至264和对应的电路 板上的电布线部分300至304之间的电连接。即，导电元件260的一端电连 接至电布线部分200，而导电元件260的另一端电连接至电路板170的电布 线部分300。类似地，导电元件261的一端电连接至电布线部分201，而其 另一端电连接至电布线部分301。导电元件262的一端接通电布线部分202， 而另一端接通电布线部分302，导电元件263的一端电连接至电布线部分 203，而其另一端电连接至电布线部分303。导电元件264的一端电连接至 电布线部分204，而其另一端电连接至电布线部分304。

如上所述，在图6和7所示的绝缘元件280的弹性变形在组装图2所示 的上壳部分14和下壳部分16的过程中，允许导电元件260至264的两端朝 着绝缘件280向外凸出，这就确保了电布线部分200至204和对应的电布线 部分300至304之间的电连接。

在使用者的手指随意地触及图2所示的薄片式开关部分140的一个或两 个或更多个键顶部30至34时，对应的开关触点50至54的其中任何一个或 两个或更多个变为接通。这种接通操作通过电连接部分190的导电元件260 至264传送给安装在电路板170上的微计算机80。

下面将描述本发明的另一个实施例。

图8和9示出本发明的另一个实施例，其中此实施例与图2所示的实施 例的不同之处在于，上片141的一个边缘141R通过上壳部分14的部分14B 上的一个通孔14F而电连接至电连接部分190的一个上端面。即，上片141 的各电布线部分200至204和电路板170上的各电布线部分300至304经各 导电元件260至264而连接，同时，如图6所示，上片141的边缘部分141R 处的电布线部分200至204被卡紧在电连接部分190的上端面和部分14B之 间。在图8和9中所示的实施例与图2所示的实施例的不同之处仅在于上面 这一点，其它方面是同样的，所以对其它部分的说明和所用标号都是同样 的。

图10示出薄片式开关部分140的一个实例，该开关部分位于图2或8 所示的上壳部分14的部分14A或14B上。即，部分14A或14B具有多个引 脚350，薄片式开关部分140通过与这些引脚350的结合而定位。

图11示出薄片式开关部分140的一个实例，该开关通过与上壳部分14 的内层130上形成的凸起130T的结合而定位。

图12示出薄片式开关部分140的一个实例，它具有设置在下片142而 不是上片141的上表面的电布线部分200至204，如图6所示。在这种结构 中，下片142通过承接部分14E上的一个通孔380电连接至电连接部分190。 由于电布线部分200至204在下片的上表面上形成，下片142和电连接部分 190的上端在折叠180°后才电连接。即，电布线部分200至204通过下片142 的折叠部分142A分别电连接至导电元件260至264的一端。

图13A和13B示出电连接部分190的一个实例，它固定在例如图2所示 的上壳部分14的部分14B上。

如图13A和13B所示，从壳体内壁凸出的用于定位的一个附件222将电 连接部分190相对于上壳部分14而定位。薄片式开关部分140和电路板170 之间的电连接则借助于承载电路板170的的下壳部分16和上壳部分14的啮 合而实现。

如果电连接部分190用导电橡胶制成，并且移动程度地压配在附件222 上以用于定位上壳部分14，电连接部分190就可以独立于上壳部分14。

图14示出输入装置18和图1已示的电子设备10的各元件之间的电连 接的一个实例。在壳体12中包括一个用于键输入的微计算机80、一个总控 制微计算机84、一个用于存储例如是随意的音乐信息的存储器86、以及一 个音乐信息放大输出部分88。

微计算机80和84、存储器86和音乐信息放大输出部分88组成一个电 路单元90，电路单元90位于壳体12内部。

微计算机80连接至图2已示出的薄片式开关部分140的开关触点50至 54。

微计算机80还连接至总控制微计算机84。存储器86连接至总空制微计 算机84。微计算机84控制微计算机80、存储器86和音乐信息放大输出部 分88。

微计算机84连接至音乐信息放大输出部分88。音乐信息放大输出部分 88通过微计算机84对从存储器86获得的音乐信息进行放大，然后将该信 息向例如是头带式耳机或耳带式耳机的输出部分92输出。使用者通过输出 部分92收听到音乐信息。

从输出部分92输出的信息当然不限于音乐信息，它也可以是其它类型 的可听信息。

例如，半导体存储器或其它类型的存储器可用作存储器86。存储器86 可以固定在电路90中，或者也可以成为是从电路单元90中可拆除的。可以 通过通讯网络例如互联网直接将音乐或其它信息存入存储器86。

可采用的半导体存储器包括DRAM(动态随机存取存储器)、SRAM(静态 随机存取存储器)。硬盘是典型的其它类型的存储器。

图15示出图14已示的微计算机80和开关触点50至54之间的连接的 一个实例。在图15中，开关触点50至54被指示为键0至键4。

如图15所示，开关触点50至54各连接至微计算机80的接口P10至 P14。微计算机的接口P20连接至用于开关触点50至54的一个共用电极68。

微计算机80的输出部分87可以设计成使得输出和由微计算机80的内 部程序决定的一个输入键代码相对应的一个电压。图15中的表(A)中所列 出的这种键代码和相应的电压输出率。

图15的表(A)中的输入键代码VOL+可以提高来自音乐信息放大输出 部分88的声音水平，相应的电压输出率是0.5。输入键代码VOL-可以降低 声音水平，相应的电压输出率是0.57。

输入键代码STOP用于停止音乐信息的播放，相应的电压输出率为 0.59。输入键代码PLAY/FF可以将音乐信息从图14所示的存储器86取出再 转送到输出部分92，并且进行音乐信息的快进，相应的电压输出率为0.73。 输入键代码REW从图14所示的存储器86中恢复音乐信息的重绕位置，相应 的电压输出率为0.9。

电压输出率定义为：

输出电压=电压输出率×Vcc 这里，Vcc是基准电压，通常为5V。

图16示出在图1至3中已示出的输入装置18的键输入操作的一个实 例。图17示出输入键代码确定表的一个实例。

例如，如果由图2中所示的开关触点50至54实际完成的一个键输入在 图16中的步骤ST100中被检测出，则在图17中列出的输入键代码就在步骤 ST120被确定。

图17的输入键代码确定表的实例在(A)栏中示出键的初始接通，在(B) 栏示出电流接通键，在(C)栏中提供输入键代码。

图17中的输入键代码确定表中还有(D)、(E)、(F)栏。

(D)栏示出各种由在(A)栏中示出键的初始接通和在(B)栏示出电 流接通键加以结合而形成的键代码。例如，在键初始接通为键0而电流接通 键在一个预定的周期内也是键0时，即，同样的键在一个预定的周期内被压 下两次，输入键代码即为VOL+(升高声音水平)。

在键初始接通为键1而电流接通键在一个预定的周期内也是键1时，输 入键代码是无效的。类似地，在键初始接通为键3而电流接通键在一个预定 的周期内也是键3时，输入键代码也是无效的。

在键初始接通为键2而电流接通键在一个预定的周期内也是键2时，输 入键代码为STOP(停止播放音乐信息)；在键初始接通为键4而电流接通 键在一个预定的周期内也是键4时，输入键代码即为VOL-(降低声音水 平)。

在图17的(E)栏中指出用于键的初始接通和在一个预定的周期内电流 接通键的不同的键的结合将得到一个键代码PLAY/FF。例如，在键初始接通 为键0而电流接通键在一个预定的周期内也是键0时，输入键代码是PLAY (播放音乐信息)/FF(快进至音乐信息的播放位置)。

(E)栏对应于键初始接通小于电流接通键的情况，相反地，(F)栏对 应于键初始接通大于电流接通键的情况。在此情况下，输入键代码是REW(重 绕即返回音乐信息的位置)。例如，在键初始接通为键4而电流接通键在一 个预定的周期内是键3时，输入键代码是REW。

图18示出输入键代码决定顺序的一个实例。

在图18(A)栏所示的键扫描中，图15已示出的微计算机80扫描接口 P10至P14，以检测其接通状态并将它们设置为初始接通键的接通状态。

当然，对卡嗒声的限制、噪声的隔离和其它以软件为基础的处理此时也 在内部进行，以避免在无人压键时产生压键的错误识别，或避免由于外部的 电磁噪声的干扰引起的对于压键的误判断。

之后，按照(B)-(D)栏所示的模式再次压下开关，即，在一个预定 的周期内压下任意键。

当如图18中的(B)栏所示的在一个预定的周期内压下相同的键时，在 图17的(D)栏中所示的输入键代码即生效。

在相邻的键接通时，输入键代码PLAY/FF或REW即按照图17的(E)和 (F)栏结合列出的方式生效。

图18的(D)栏指示其它的键的操作，其中一个电流接通键被设置为一 个初始接通键，而忽略一个键初始接通的功能。与之相关的一种典型的情况 是，在图17(A)栏中所示的电流接通键在键初始接通后的一个预定的周期 经过后被压下。

下面详细叙述在图1至3中已示出的输入装置18的操作的一个实例。

如图1所示，使用者在沿缝槽部分40的纵向X1或反向X2扫描时用手 指顺序压下键顶部30至34；或者仅压下一个键顶部。

在此情况下，在图2和3所示的缝槽部分40可正确地引导指腹趋向键 顶部30至34，这样使用者的手指就会正确地接触键顶部30至34。由于缝 槽部分40能够支持指腹的一部分，指腹就不会将多余的不必要的力作用在 薄片式开关部分140上，这就成功地防止了薄片式开关部分140和开关触点 50至54的性能受到损耗。

例如，当使用者在一个预定的周期内压下图1中所示的键预部30若干 次进行操作，更具体地说是两次，则图15示出的微计算机80就按图17(D) 栏中所述的方式向图14中所示出的另一各微计算机84输出表示键输入代码 VOL+的一个控制信号。微计算机84将向音乐信息放大输出部分88发送一 个控制信号，后者就提高从输出部分92输出的音乐信息的声音水平。

例如，当使用者压下键预部30(键0)进行操作，再在一个预定的周期 内压下键预部31(键1)进行操作，输入键代码PLAY/FF即生效，如图17 的(E)栏所示，用于PLAY/FF的一个控制信号就从微计算机80发送给图14 中所示的微计算机84。于是，存储在存储器86中的音乐信息就借助于微计 算机84而从输出部分92播放，或者对播放位置进行快进。快进操作允许搜 索下一个标题的起点。

例如，当使用者压下键顶部34(键4)进行操作，再在一个预定的周期 内压下键顶部33(键3)进行操作，输入键代码REW即通过微计算机80生 效，如图17的(F)栏所示，用于REW的一个控制信号就从微计算机80发 送给图14中所示的微计算机84。于是，微计算机84就对存储在存储器86 中的音乐信息的某个放音位置进行恢复。

如上所述，当使用者顺序地用手指接触键顶部30至34中任意数量的键 顶部时，将手指简单地按缝槽部分40的纵向方向X1或相反方向X2滑动即 可实现完全的接触。而且，利用使用者手指的简单操作于键预部30至34中 的仅一个限定数量的键就足以选出图17中列出的各种功能。用于这种情况 的输入键代码确定表可以例如显示于图1所示的壳体12的后平面上。

本发明决不限于上述实例，而是允许存在各种变型。

图14所示的微计算机80和84可以组合成一个单一的微计算机。

图1所示的输入装置18用于电子设备，更具体地，用于便携式音乐播 放机。包括该输入装置的音乐播放机可以是手携式、肩背式、悬挂式或其它 形式。

本发明的输入装置可不仅适用于播放音乐或音乐信息的电子设备，还适 用于音乐信息的记录和重放设备。本发明的输入装置还可不仅记录和重放音 乐信息，还可用于图象和声音信息的记录和重放设备，或者用于图象和声音 信息的播放设备。

本发明的输入装置还可以进一步用于上文所述之外的其它类型或其它 领域中的电子设备。