Tastenfeld

Die Erfindung bezieht sich auf ein Tastenfeld gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf ein Verfahren zur Herstellung desselben gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 8.

Derartige Tastenfelder sind im Handel erhältlich und zeichnen sich durch ihre flache Bauart und geringen Herstellungskosten aus.

Um ein unbeabsichtigtes Schließen der jeweiligen Schalter des Tastenfeldes zu verhindern, ist zwischen die Grundplatte mit Leiterbahnen und Schaltkontaktflächen und die flexible Schaltfolie, die gegenüberliegend den Schaltkontakten eine Beschichtung aus elektrisch leitfähigem Material (Kontaktfläche) aufweist, eine Zwischenisolierschicht in Form einer Folie vorgesehen, die nur im Bereich der Schaltkontakte Durchbrechungen aufweist. Die Schaltkontaktfolie dient somit als Abstandhalter zwischen den Schaltkontakten und der Kontaktfläche. Zum Betätigen des jeweiligen Schalters wird mechanischer Druck auf die Schaltfolie ausgeübt, so daß die an ihr befestigte Kontaktfläche durch die genannte Aussparung der Isolierschicht hindurchgreift und die zugeordneten Schaltkontakte berührt und somit elektrisch miteinander verbindet.

Nachteilig an diesem bekannten Tastenfeld ist die beschriebene Zwischenisolationsschicht in Form einer Folie. Sie muß nämlich mit gesonderten Werkzeugen hergestellt werden, bei der Montage des Tastenfeldes korrekt ausgerichtet werden und durch besondere Maßnahmen gegen Verrutschen während des Betriebes gesichert werden.

Diese Nachteile sollen mit der vorliegenden Erfindung beseitigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Tastenfeld der eingangs genannten Art sowie das Verfahren zur seiner Herstellung dahingehend zu verbessern, daß die Herstellung vereinfacht und die Betriebszuverlässigkeit erhöht ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil der Patentansprüche 1 bzw. 8 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Bei der Erfindung wird die Tatsache ausgenutzt, daß bei der Herstellung von Tastenfelder der eingangs genannten Art ohnehin bestimmte Schichten fest auf der Grundplatte mit den Leiterbahnen aufgebracht werden, was durch Photolitographietechniken oder durch Siebdrucktechnik erfolgt. Insbesondere handelt es sich hierbei um Isoliationsschichten im Bereich von Leiterbahnbrücken bzw. -kreuzungen. Gleichzeitig mit dem Aufbringen dieser ohnehin notwendigen Isolationsschichten werden nun bei der Erfindung auch diejenigen Isolationsschichten aufgebracht, die bei dem bekannten Tastenfeld durch die Folie mit Durchbrüchen realisiert werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:

• Figur 1 eine schematische Schnittansicht des Tastenfeldes nach der Erfindung im Bereich eines Schaltkontaktes (Schnitt entlang Linie I-I der Figur 2)
• Figur 2 eine Draufsicht auf den Ausschnitt der Figur l;
• Figur 3 eine abgewandelte Ausführungsform gemäß Figur l;
• Figur 4 a ein Muster einer ersten Isoliationsschicht;
• Figur 4 b ein Muster einer zweiten Isolationsschicht, die auf die erste Isolationsschicht der Figur 4 A aufgebracht wird; und
• Figur 4 c. ein Muster einer elektrisch leitfähigen Schicht, die auf die beiden Isolationsschichten gemäß Figur 4 A und Figur 4 B aufgebracht wird.

Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren bezeichnen gleiche Teile.

In den Figuren 1 bis 3 ist der Abschnitt einer Grundplatte (1) aus elektrisch isolierendem Material wie z.B. Hartpapier oder Kunststoff gezeigt, auf welche Schaltkontakte (2 und 3), die ein Schaltkontaktpaar bilden, aufgebracht sind. Die Schaltkontakte (2 und 3) bestehen beispielsweise aus einer elektrisch leitfähigen Kohleschicht, die per Siebdruck aufgebracht werden. In der Draufsicht sind diese Schaltkontakte üblicherweise halbkreisförmig, wobei ihre einander zugewandten Kanten (12) im Abstand (7) voneinander liegen.

Rings um ein Schaltkontaktpaar (2, 3) ist eine Zwischenisolationsschicht (4) so angeordnet, daß sie die beiden Schaltkontakte (2 und 3) eines Paares an deren äußeren Rändern teilweise überlappt. Die Zwischenisolationsschicht (4) hat somit in der Draufsicht die Form einer Scheibe, welche eine im wesentlichen kreisförmige mittige Ausnehmung (10) besitzt, wodurch bestimmte Bereiche der Schaltkontakte (2 und 3) nicht abgedeckt und somit von oben zugänglich sind. Über dem bisher beschriebenen Aufbau liegt nun eine Schaltfolie (5) aus elektrisch nicht-leitendem und flexiblem Material, wobei diese Schaltfolie (5) im Bereich der Aussparung (10) der Zwischenisolationsschicht (4) eine elektrisch leitende Schicht, im folgenden Kontaktfläche (6) genannt, trägt. Diese Kontaktfläche (6) kann beispielsweise eine Kohleschicht sein, die auf die folie aufgedruckt ist.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist der Durchmesser der Kontaktfläche (6) kleiner als der Durchmesser der Ausnehmung (10). Somit liegt nur die Schaltfolie (5) auf den Rändern der Zwischenisolationsschicht (4) auf, während die Kontaktfläche (6) vollständig in die Ausnehmung (10) hineinragt. Es ist ersichtlich, daß die Zwischenisolationsschicht (4) als Abstandhalter, im Fachjargon auch Spacer genannt, dient und somit ein unbeabsichtigtes Schließen des Schalters verhindert.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist dagegen der Durchmesser der Kontaktfläche (6) größer als der Durchmesser der Ausnehmung (10), so daß die äußeren Ränder der Kontaktfläche (6) auf dem die Ausnehmung (10) umgebenden Rand der Zwischenisolationsschicht (4) aufliegt. Hierdurch ist der Abstand zwischen der Kontaktfläche (6) und den Schaltkontakten (2 und 3) etwas größer als bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1.

Die Schaltkontakte (2 und 3) eines Schaltkontaktpaares sind jeweils mit einer Leiterbahn (8) bzw. (9) elektrisch verbunden, wie im Stand der Technik allgemein bekannt. Auch sind die Schaltkontakte im Übergangsbereich zwischen den gradlinigen Kanten (12) und ihrer kreisförmigen Außenkontur abgeschrägt, wie aus Figur 2 bei dem Bezugszeichen (11) zu erkennen ist.

Die Betätigung des jeweiligen Schalters erfolgt dadurch, daß im Bereich eines Schaltkontaktpaares eine mechanische Kraft auf die Schaltfolie (5) ausgeübt wird. Hierdurch wird die Kontaktfläche (6) bei ausreichender Kraft so weit nach unten verschoben, daß sie beide Schaltkontaktflächen (2 und 3) berührt, so daß eine elektrische Verbindung hergestellt wird, was letztlich dazu führt, daß die Leiterbahnen (8 und 9) elektrisch miteinander verbunden sind. Die Kontaktfläche (6) ist hierbei ebenfalls in gewissem Ausmaße flexibel, so daß die in Gefahr von Rissen oder Brüchen ausgeschlossen ist.

In den Figuren 1 und 3 ist im Übergangsbereich zwischen dem Außenumfang der Schaltkontakte (2 und 3) und der Zwischenisolationsschicht (4) ein kleiner Hohlraum dargestellt. In der Praxis ist dieser Hohlraum nicht vorhanden. Vielmehr wird er von der Zwischenisolationsschicht ausgefüllt sein.

Weiterhin ist in den Figuren 1 bis 3 jeweils dargestellt, daß die Zwischenisolationsschicht (4) die Schaltkontakte (2 und 3) teilweise überdeckt. Nach einer Variante der Erfindung kann die Ausnehmung (10) der Zwischenisolationsschicht (4) auch so groß sein, daß keine derartige Überlappung stattfindet. Natürlich muß die Schichtdicke der Zwischenisolationsschicht (4) in diesem Falle größer sein als die Schichtdicke der Schaltkontakte (2 und 3), damit die Zwischenisolationsschicht (4) ihre Aufgabe als Abstandhalter erfüllen kann.

Nach dem Verfahren der Erfindung wird die Zwischenisolationsschicht (4) aus Isolierlack aufgetragen, vorzugsweise mittels Siebdruck aufgedruckt. In den Figuren 4 a bis 4 c sind Druckmuster eines konkreten Ausführungsbeispieles dargestellt. Figur 4 a zeigt das Druckmuster für eine erste Zwischenisolationsschicht (13), die auf eine mit Leiterbahnen versehene Grundplatte aufgedruckt wird. Dieses Muster hat verschiedene Aussparungen für Schaltkontakte und für Brücken. Beispielhaft sind zwei im wesentlichen kreisförmige Aussparungen (14 und 15) für Schaltkontakte bezeichnet sowie rechteckige Aussparungen (16 und 17) für Leiterbahnkreuzungen bzw. -brücken, wobei die beiden Aussparungen (16 und 17) genau über Abschnitten von zwei Leiterbahnen liegen, die später durch eine Brücke miteinander verbunden werden sollen. Weiterhin ist eine Aussparung (19) vorgesehen, die Lötanschlußpunkte freiläßt. Schließlich ist noch eine Justiermarke (18) gezeigt, die bei nachfolgenden Druckvorgängen eine Ausrichtung der weiteren Schichten ermöglicht. Ansonsten bedeckt die erste Zwischenisolationsschicht (13) die Grundplatte und die darauf aufgebrachten Leiterbahnen vollständig. Nachdem diese erste Zwischenisolationsschicht (13) aufgebracht ist, wird eine zweite Zwischenisolationsschicht gemäß Figur 4 b aufgebracht. Diese Zwischenisolationsschicht bildet zum einen rings um die Aussparungen (14 und 15) der Figur 4 a weitere Abstandhalter (24 und 25) aus und wird zum anderen zusätzlich in solchen Bereichen aufgedruckt, an denen später Leiterbahnbrücken gedruckt werden. Der mit dem Bezugszeichen 26 bezeichnete Abschnitt der zweiten Isolationsschicht überdeckt dann den zwischen den Öffnungen (16 und 17) liegenden Bereich der ersten Isolationsschicht (13). Entsprechend bedeckt der mit 27 bezeichnete Abschnitt der zweiten Isolationsschicht den Abschnitt der ersten Isolationsschicht (13), der zwischen der Aussparung (17) und der rechts daneben mit Figur 4 a liegenden Aussparung.

In einem dritten Druckvorgang wird dann das Muster der Figur 4 c aus elektrisch leitfähigem Material, beispielsweise in Form einer Kohleschicht aufgedruckt. Die beiden Schaltkontaktpaare (34 und 35) werden dann in die durch die Abstandhalter (24 und 25) sowie die Aussparung (14 und 15) gebildeten Öffnungen eingedruckt, während der Abschnitt 36 die Aussparungen (16, 17 und 20) und somit die darunter bloßliegenden Leiterbahnen verbindet.

Analog zu dem Justierpunkt (18) weisen auch die Schichten der Figur 4 b und Figur 4 c entsprechende Justierpunkte (28 bzw. 38) auf.

Statt den beiden Schichten der Figuren 4 a und Figur 4 b kann auch eine einzige Schicht mit entweder der Form der Figur 4 a oder der Form der Figur 4 b aufgedruckt werden. Diese muß dann allerdings dicker sein als die beschriebenen zwei Schichten der Figur 4 a und Figur 4 b. Allerdings ist es doch vorteilhaft, die zwei Zwischenisolationsschichten der Figur 4 a und Figur 4 b aufzutragen, da insbesondere im Bereich der Leiterbahnbrücken bei Aufbringen von nur einer Zwischenisolationsschicht kleine Störstellen, beispielsweise durch Staubkörner auftreten können, die dann die Isolierung zerstören, was bei anschließender Bildung der Leiterbahnbrücken zu Kurzschlüssen führen kann.

Obwohl es bevorzugt ist, die einzelnen Schichten per Siebdruck aufzutragen, können auch andere bekannte Auftragungsverfahren angewandt werden, vorzugsweise photolitographische Verfahren, bei denen zuerst die gesamte Fläche mit einem photoempfindlichen, elektrisch isolierendem Lack beschicht wird, anschließend mit einer Maske abgedeckt und belichtet wird und anschließend entwickelt wird, so daß beim Entwicklungsvorgang die nicht belichteten oder die belichteten, d. h. die durch die Maske abgedeckten bzw. nicht abgedeckten Beriche abgetragen werden, so daß dann letztlich das Muster der Fig. 4a entsteht.

Statt dem Aufdrucken können die Zwischenisolationsschichten auch aufgeklebt werden, beispielsweise mittels selbstklebender Isolierschichten, die die Konfiguration der Figur 4a oder die der Figur 4b haben.

Die Dicke der Zwischenisolationsschicht beträgt in der Praxis ca. 30µ. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 dient die erste Zwischenisolationsschicht (13) auch als "Lötstop". Beim späteren Lötvorgang wird somit in an sich bekannter Weise verhindert, daß das Lötmittel in Bereiche vordringt, die von der Zwischenisolationsschicht abgedeckt sind.

Sämtliche in den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung dargestellten technischen Merkmale können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.