硅酮开关垫越来越频繁地被使用在汽车领域，例如用于开关诸如反光 镜调节器、窗升降器等等。
在电阻编码的电路中，有极低阻值的并且可靠的接触元件可用是有决 定作用的。如果使用高阻值的或者不可靠的接触元件，会导致接触干扰或 者甚至失效。同样很重要的是，特别是对于直接开关发动机，可以转换例 如200mA的高电流。
在这种开关垫中，在电路板上典型地设置有例如由硅酮构成的柔性的 垫。在电路板上设置有导体迹线，这些导体迹线在待操作的位置具有中断。 在由硅酮构成的柔性的垫的底面上，与电路板有间距地、跨接中断地设置 接触元件。这些接触元件典型地被称为接触片(Kontaktpillen)。如果该 柔性的垫在适当的区域中被下压，则实现了接触。
对于这种应用，目前通常使用两种不同类型的接触片，它们都具有严 重的缺点：
碳片：
用碳或者其它的导电颗粒使得硅酮材料导电，硅酮材料被压成板及被 冲制，并且随后在压缩模中与开关垫硫化结合。
这种接触片的缺点始终在于接触电阻与挤压应力相关，也就是说，如 果按键仅仅恰好轻微地被按压，会形成极高的开关电阻，该开关电阻可能 会被误解释。在不同的功能要顺序地通过同一个导体路径通过通常在数量 级上不同的电阻编码时，这一点尤其不可接受，因为相应地例如在仅仅轻 微动作的情况下，触发了一个完全不同的、偶然地设置在相同的导体路径 上的功能。并且通常也不能实现真正低的接触电阻(＜1欧姆)。
金片：
铜片被层压在具有硅酮层的一侧上，在该硅酮层上的另一侧用镍和金 涂布。然后由该片冲制出片，这些片在压缩模中与开关垫硫化结合。
这种片的缺点在于高材料价格和在工艺中的高次品率以及高的污染 易受性。一旦在片和电路板之间有粉尘颗粒，则所述接触会由于其刚性结 构而被隔离并且失效。另一缺点在于，金片只有在一定的压紧力时才反应， 而不直接与电路板接触。
金属网：
在DE 23 35 907，US 5,047,602，EP 0 938 111和其他文献中还 描述了这样的可能性：设置由金属或者碳纤维或者有导电敷层的纤维制成 的、编织的或者未编织的纤维结构，作为开关的接触区域。完全类似在所 述碳片中的颗粒那样，这种解决方案的缺点在于，必须始终保证这些纤维 实际上充分地接触，以便保证导电性。此外，就是这种接触具有这样的特 性：在开关被强烈地操作时很快地损坏，并且这些纤维具有随着老化而折 断的趋势。

本发明的相应的任务在于，提供一种改进的接触元件，用于断续接触 在具有中断的导体迹线的电路板或者类似载体上的导体迹线。这特别是针 对柔性的开关垫或者输入装置的应用，例如针对汽车领域的应用。
该任务的解决通过这样的方式来实现：接触元件由金属海绵 (Metallschwamm)制成。
由此，本发明的核心在于，使用金属海绵，当导体迹线被跨接时，金 属海绵一方面由于存在于其中的相连接的金属网络而具有明确定义的欧 姆电阻或者明确定义的导电性。此外，金属海绵还固有地具有一定程度的 柔性和弹性可变形性，这特别是在重复地操作时和例如在倾斜地操作时可 持续地保证好的接触。脏颗粒也可由于该柔性而在一定程度上被吸收。
特别是相对于使用金属网或者使用碳纤维，使用金属海绵作为接触元 件主要产生了下述的意想不到的功能方面的优点：
●在金属泡沫的表面上的触点是固定的并且相互地通过网格彼此相 连接，而在金属网的情况下连接是松散的。金属泡沫由此极大地提 高了特别是在临界的、小的接触压力时的接触可靠性。当电阻在接 触压力小的情况下增大时，仅能很有限地使用在电阻编码的电路 中，并且具有大的故障风险。
●碳纤维具有比金属泡沫高的电阻。用碳纤维可实现2欧姆而金属泡 沫可实现0.2欧姆。此外，碳纤维需要一定的按压力，以便良好地 导通，这在临界的小接触压力的情况下是重要的缺点。
●金属泡沫可以在12V下开关高达500mA的电流，而金属网由于金属 丝极细而在小的电流时就遭受熔损并且毁坏。
●由金属泡沫制造接触片是个简单的冲孔过程，而极薄的金属网由于 纤维状特征而难以冲孔，无论如何首先必须被层压，以避免在制模 过程期间绝缘硅酮的穿透。由金属泡沫制成的接触片的制造成本相 应地较低。
●金属泡沫片的材料成本比金属网低。
按照第一优选的实施形式，所述金属海绵是这种金属海绵：其具有在 金属的基体上的基本彼此连接的网络，以便能够可靠地承担上述的功能。 尤其是，金属海绵同时优选地拥有由空腔构成的基本上彼此连接的网络 (英文中通常为所谓的metal sponge)。但是原则上，以下也是可能的： 使用所谓的金属泡沫(英文中通常为所谓的metallic foams)，在其中空 腔基本上不构成充分地彼此连接的网络，而是构成孔的形式。
下面，对于金属海绵的概念应该这样理解：在此它是一种基于金属的 彼此连接的网络，该网络拥有基本上彼此连接的网络的形式的空腔。
这种金属海绵的另一种有利的实施形式的特色在于，金属海绵的空腔 至少部分地被弹性体材料填充。该实施形式以令人吃惊的方式由于突出的 功能而出众。设置在空腔中的弹性体以及由此构成的弹性材料导致，这样 至少部分地、优选完全地被填充的金属海绵作为整体获得保留的弹性特 性。如果空腔没有以弹性材料填充，尤其是在强的机械负荷的情况下，“空 着”的金属海绵或者金属泡沫也可能被不可逆地变形，而由于在空腔中设 置了弹性的材料，这在这种被填充了的金属海绵中不再可能。它也避免了 在受负荷时金属网络的断裂并且从而影响导电性。另一方面，通过由金属 材料制成的网络，可靠并且持续地保持了导电性。通过这种方式，可以以 简单得令人惊讶的制造工艺提供接触元件，这种接触元件即使在被密集地 重复并且甚至被粗暴地使用的情况下也可以出色而长久地实现其功能。
当按照另一种有利的实施形式，接触元件以接触片的形式与开关垫或 者与开关垫的元件相连接时，构造尤其简单。其中开关垫或者开关垫的元 件由弹性体材料制成，并且该弹性体材料至少部分地渗透金属海绵的空 腔。在此，还优选的是，弹性体材料基本上完全地渗透金属海绵的空腔。
弹性体材料可选自以下材料：硅酮弹性体、液体硅酮-橡胶、液体硅 酮-生橡胶、热塑性弹性体或者热塑性橡胶。换句话说，使用现在已经典 型地被应用在开关垫领域中的材料。
当设置在空腔中的弹性体材料是开关垫的材料，并且在一定程度上开 关垫的材料至少部分地渗入接触片时，能够实现一种特别简单的构造。这 种构造的特色在于简单、可靠的生产过程和低的制造成本。开关垫的材料 于是至少部分地渗透接触片，这一方面使得接触片紧固地与开关垫连接， 另一方面使得接触片获得上面提到的持久的弹性特性。
另一种有利的实施形式的特色是，设有接触片形式的接触元件，其空 腔至少部分(优选在至少一个表面区域中)被导电的弹性体材料填充，其 中该材料在此优选是掺以石墨或者金属颗粒(例如镍颗粒)的弹性体材料， 尤其优选为掺以石墨或者金属颗粒(例如镍颗粒)的硅酮弹性体。导电性 的提高也可以通过以下方式来实现：设有接触片形式的接触元件，并且接 触片在向着导体迹线的表面上设置有附加的金属层，该金属层尤其由金或 铬制成。
关于接触片的概念必须要准确表达的是，在此可能涉及圆形的、在一 定程度上圆柱体状的元件，但是也可以涉及椭圆的、六边形的、方形的、 矩形的或者其他任意的基本形状。典型地，接触片是圆形的接触元件。
金属海绵的材料优选地选自以下金属：镍、铬、金、铝、铜或者由它 们构成的合金或者混合物。那些分层地由不同的金属制成的泡沫或者海绵 也是可能的。
这种海绵例如可以在沉积工艺(CVD，化学气相沉积)中被制造，其 中塑料泡沫被用金属涂层并且接着去除该塑料，使得形成具有相互连接的 空腔的相互连接的金属海绵。优选的是，金属泡沫或者金属海绵具有在 100-1000μm范围中的平均孔大小，优选在550-700μm的范围中，尤 其优选在600-650μm的范围中。接触元件优选以具有在0.5-3mm、优 选0.5-0.9mm范围中的厚度的接触片的形式存在。针对1.6mm的材料厚度， 金属海绵有利地拥有在200-800g/m2范围中的密度，尤其优选地在300 -500g/m2范围中。
此外，本发明还涉及一种用于制造具有如上面已经描述的接触元件的 开关垫或者开关垫的元件(例如硅酮圆顶(Silikondom))的方法。该方 法的特点在于，将这种接触元件置入到压缩模、注塑模或者转移模中，优 选置于被设置用于接触的凹陷上，接着弹性体混合物被置入或者输入和/ 或被注入，并且在关闭模具后调节模具中的压力和温度，使得该弹性体变 得低粘性并且至少部分地渗入到金属海绵中。在模具中的压力和温度优选 地被调节，使得弹性体基本上完全渗入到接触片形式的接触元件的金属海 绵中。
接触元件可以是接触片的形式，接触片由金属海绵板以冲孔方法或者 剪切方法制造，其中优选地引起金属海绵的部分压缩。接触片和/或金属 海绵板可以在冲孔工艺之前或者之后至少部分地用导电的或者不导电的 弹性体材料填充，或者用刮刀涂覆、印刷方法或喷涂方法涂层，或者设置 一个附加的(尤其是金或铬制成的)金属涂层。如果金属海绵板已经用弹 性体材料填充，则这种接触元件随后也可以粘到开关垫的相应位置上，或 者一般地将其与开关垫相连接(例如：从下面连接至硅酮圆顶上)。
此外，本发明还涉及如上面已经描述的，并且优选地根据上面说明的 方法制造的接触元件的应用，将其应用为开关垫的接触片，或者应用在开 关垫的元件或者部件中，或者应用在例如键盘的输入装置的元件或者部件 中，或者特别是汽车领域的输入装置例如窗户升降器、镜调节器的元件或 者部件中，和/或用于直接转换发动机。后者是可能的，因为本发明的接 触元件可以可靠地转换相对高的电流。
另外的应用可能性是，这种接触元件被构造为嵌入例如硅酮的弹性体 的导体迹线，这在使用特别是具有集成的接触表面的金属泡沫或者金属海 绵的条件下，例如用于在柔性的硅酮臂带中或者一般地在硅酮开关垫中实 现按键功能。通常，金属泡沫或金属海绵可以作为柔性的接触条被嵌入在 弹性体、例如硅酮中。这样作为柔性的键盘垫或者例如用于安全应用，在 该安全应用中在(例如由于由其构成的电路中断而造成的)切断时触发警 报。作为EMV屏蔽的应用也是可能的，其方式是金属泡沫或金属海绵大面 积地、即整面地、或者以具有特别地适配要屏蔽的频率的网孔的网的形式 被嵌入到弹性体、例如硅酮中。
附图说明
下面借助实施例结合附图详细阐述本发明。其中：
图1示出了根据现有技术的开关垫的开关区域(硅酮圆顶)的示 意性示图；
图2示出了用于发动机控制装置的开关垫元件的示意性示图，其 中在a)中示出了整个部件的俯视图，在图b)中示出了膜板的俯视图， 在c)中示出了开关垫的俯视图，在d)中示出了电路板的俯视图，在e) 中示出了开关垫的立体图，并且在f)中示出了沿在图2c)中的点划线的 开关垫的剖面图；
图3a)示出了具有作为接触片的金属泡沫的开关垫的元件；b) 示出了没有填充物的金属泡沫；c)完全地被弹性体填充的金属泡沫；d) 具有被弹性体填充的金属泡沫的表面区域；e)按照d)的具有附加的金 属涂层的金属泡沫；
图4a)-d)示出了用于制造接触片的一种可能的方法的单个步 骤；及
图5示出了另一个实施例，在其中示出了集成的柔性开关垫。

特别是可以与开关垫相关地理解本发明，如其首先应该一般地借助图 1和2来阐述的那样。
图1示出了开关垫的开关区域的剖面。在电路板1上设置有导体迹线 2、3。这些导体迹线在限定的位置中断，在该位置上应该通过手动的输入 (按压按键处)从上方实现触点接通(Kontaktierung)，也即实现两个导 体迹线2、3的跨接。为了该目的，在电路板上有开关垫，该开关垫在该 具体的情况下由塑料帽4构成，在其下方相应地在开关区域中设置有例如 由硅酮制成的柔性元件。这些柔性元件由硅酮圆顶5制成，硅酮圆顶向上 与塑料帽4相连接。在导体迹线的中断的旁侧，圆顶5通过膜片5a以开 关垫基底6支撑在电路板上。圆顶5、膜片5a和基底6一体式地由柔性 的材料制造。这种元件也被称作硅酮按键。在圆顶5的底面固定有接触片 7。
如果现在将塑料帽4例如用手指从上向下按压，则在达到一个门限力 之后实现膜片5a的弯入，并且接触片7被向下压到在电路板1上，或者 被压到两个从左边或者从右边被引导的导体迹线2、3上。因为接触片是 导电的元件例如碳片或者金片，所以导体2和3由此相连接，并且实现了 一个开关。在松开之后，硅酮圆顶由于在膜片5a中的材料的弹性又弹回 其原来的、在图1中所示的位置，这导致该连接又被中断，因为接触片向 上离开了接触区域。
特别的是在图2中所示的情形，在那里例如详细示出了窗升降器或镜 的开关，也即在汽车领域的应用。图2a)示出了由膜板17制成的这种开 关元件的俯视图，该膜板如在其图2b)中可看出的那样具有圆形的留空。 两个按键18从下面渗透这些留空。在此，可能的是，塑料帽4被粘到或 者被放到按键上。
开关垫在这种情况下由两个实际的开关元件构成，如其在从上方的俯 视图2c)中、在2e)中的透视图和在2f)(沿图2c)中的点划线的剖视 图)中可看出的那样。在该开关垫4的下方设置有在图2d)中所示的电 路板1，在该电路板上设置有两个分离的导电路径，它们各自在按键18 的下方拥有接触区域20，也就是说在这些区域20中导体被中断，并且只 要开关垫相应地被操作，应该在那里通过开关垫的接触片7跨接。这里， 开关垫也由柔性的弹性材料例如硅酮生橡胶制成并且一体地由圆顶5、膜 片5a和基底6构成，其中在基底和圆顶之间构造有独立式的空腔，接触 片7从下方固定在其中。
本发明的目的是，在一定程度上找到这样的解决方案，它组合了两种 开始所述的碳片和金片技术的优点并且同时消除了它们的缺点。也就是 说，碳片(脏，价钱便宜)的柔软性应该与金片(极低的接触电阻，与操 作力无关)的电特性结合。
这通过将金属海绵用作接触片7的材料来实现，优选的是，使用具有 例如100PPI(每英寸的孔个数)的多孔性和在典型的1.6mm的厚度下例 如400gr/m2的密度的镍金属海绵。这示意性地在图3a)中示出。
接触片由金属泡沫或者金属海绵冲孔而成。在此，在需要时泡沫或者 海绵可以稍微地被压缩。该用于制造接触片的方法将进一步结合图4来阐 述。
海绵片在压缩模中被置于为接触部而设置的凹部上，接着置入或者封 入或输入弹性体混合物，并且将该模具封闭。通过在模具中的压力(典型 为150kg/cm2)和温度(典型为170℃)，弹性体变得粘性低并且至少部分 地渗入到金属海绵中。同时，金属海绵通过在压缩模中的压力被压缩并且 形成在下侧的、部分混杂有弹性体的一个相当均匀的面。该面现在用作接 触元件，其中海绵作为“网”不仅在表面上而且在整个片上引导。
这种金属海绵片近似地具有金片的电特性，而在此不会容易被弄脏， 并且此外可以成本低廉地被制造。
在最简单的实施方式中，由金属海绵制成的片涉及由金属海绵冲孔或 剪切成的片，它们此外不再被进一步改变。该情形在图3b)中被示出。 这种导电的金属海绵或金属泡沫在模具中与绝缘的硅酮硫化结合，或者以 其他的方式施加到开关垫上，例如通过粘贴、卡夹等等。
在另一种实施方式中，在固定在开关垫上之前或者在集成到开关垫中 之前，金属海绵片已经至少部分地用弹性体材料填充，弹性体材料可以被 构造成不导电或者附加地导电。金属海绵被用导电的或者不导电的材料完 全或者部分填充。这例如可以是混以石墨或者金属粉末的硅酮。这种完全 用材料填充的金属海绵片在图3c)中被示意性地示出。接着由这种板制 造所述的片。
在另一种实施方式中，为了更好的导电性，金属海绵片至少在向着接 触(即导体迹线)的一侧上附加地被涂层。换句话说，金属海绵在一侧或 者两侧上用导电的材料涂层。该涂层例如可以用刮刀方法(Rakel)或者 喷涂方法来实施。这种涂层10示意性地在图3d)中示出。
一种补充的实施方式在于，金属海绵片被表面加工。为此，金属海绵 可以在一侧、两侧或者全部地被附加地用金或者另外的高品质的层来涂 层，以提高导电性和减少熔损。金属海绵片借助蒸镀或电镀等例如被镀金。 这可以在所有的变形方案中在一侧或两侧上被实施。替代地，被冲孔的片 可以在鼓筒中被涂层。与涂层10结合的这种实施方式示意性地在图3e) 中被示出。
这种结构的总的优点被列出如下：
·成本低
·不需要改动现有的模具
·接触电阻与接触压力无关
·对脏物或灰尘不敏感
·低的接触电阻
·高的开关电流可能性，这例如允许直接控制发动机
·在与电路板碰触时实现直接接触。
特定的细节：
金属海绵：
原则上，给出了多孔的金属支承体的不同类型：
·所谓的蜂窝金属或者“celluar Metal”：空间被分成独立的单元。 这些单元的边界由实心的金属构成，并且内空间是空的。理想地，这些独 立的单元全部是彼此分离的。
·所谓的多孔金属或者“prorous Metal”：该金属包括大量孔，也就 是说具有平滑的表面的、封闭的、弯曲的气腔。
·所谓的金属泡沫或者“metal(lic)foam”：泡沫是多孔金属的特 定形式。这种泡沫由液态的泡沫构成，在其中气泡细小地、分散地存在于 液体中。
·所谓的金属海绵或者“metal sponge”：空间被连续并且相连接的 金属网络填充，同时存在有同样彼此连接的空腔网络。这种金属海绵产品 例如以CVD(化学气相沉积)方法来制造，其中塑料泡沫用金属涂层并且 在第二步中接着去除塑料，使得只留下金属海绵。
本发明还涉及导电的金属泡沫以及金属海绵，其中后者是优选的。
这种金属海绵例如由镍构成，镍例如被以铬或金、铝、铜等等涂层。 可以使用不同大小的孔，典型地为400μm。
具体而言，例如下列产品是合适的：Incofoam纯Ni；具有在1.7mm -2.3mm范围中的厚度，优选为1.7mm(还可以被碾压得更平)；具有 400-800g/m2的密度(分别针对1.6mm的材料厚度)，优选为大约400g/m2； 单元大小550-700μm，优选610μm。由Inco的特种产品中可得到。
在图4中示出了一种可能的、用于由金属海绵板14来制造这种接触 片7的方法。如图4a)中可看出的那样，使用具有同心地设置的冲头13 或者推件器的例如环形的冲孔工具12。该冲孔工具12在其尖端拥有一个 锥状地构造在外侧面上的逐渐尖细部，该逐渐尖细部成为实际的切刃。
金属海绵板14被置于软的底座15上，并且冲孔工具12带着抽回的 冲头13以冲孔方式地被导入到金属海绵板14中。
在下一步中(参见图4b)，这样被分离的冲孔块16(片)借助冲头 13被压缩到对于计划的应用所要求的程度，典型地被压缩到0.7mm。
接着，如图4c所示，冲孔工具12、13被抽回，其中冲孔块16附着 地保持在冲孔工具中。为了支持，可以在冲头中设置磁性的或者基于欠压 的装置(抽吸装置)。
接着，冲孔工具12、13被推移，并且，如图4d)中所示，冲孔块16 或者接触片借助推件器13被从冲孔工具12中移除，并且例如被收集在容 器或者也同时被置入模具中。
在图5中，此外还示出了这种金属泡沫或者金属海绵的另一种应用可 能性。在由弹性体、具体的情形下由硅酮构成的柔性垫21中，两个由金 属泡沫或者金属海绵制成的导体2和3这样地被置入并且被弹性体或者硅 酮渗透，使得它们在一个区域中彼此叠置地被引导。在这两个导体之间在 该区域中存在空腔22。这些导体在位置24上与相应的电子部件或与电路 相连接，并且现在在示意性地示出的按键区域23中从上方(或者类似地 从下方)施加压力到垫21上，使得两个导体2，3由于垫21的柔性而接 触，并且由此提供了按键功能。这种垫还可以通过以下的方式来制造，即 所述导体例如作为未被填充的金属泡沫或者金属海绵被置于一个模具中， 并且接着将弹性体导入以形成根据图5的结构。
涂层：
导电的或者不导电的弹性体可以例如以刮刀涂覆、喷涂、丝网印刷、 移印(Tampondurck)等方法来施加。
可以使用Dow Corning的液态硅酮36 31来作为用于涂层的基本材料 或者作为柔性的填充材料。
可以使用Inco的特种产品，例如镍涂层的碳颗粒，作为导电的颗粒。
可以使用Laird科技(Laird Technologies)的Xyshield型号XY800 的镀镍石墨作为用于涂层的粘剂(基本材料+已经混合的颗粒)。
可以使用Dow Corning的HTV硅酮(可能带有色素)，例如型号为 B6670，30-80 shore A(优选70 Shore A)作为柔性的填充材料。
表面加工：
例如金、铬等材料可以以例如溅射、蒸镀、电镀等方法被施加。
开关垫/弹性体：
典型地，将HTV硅酮弹性体用于开关垫，但是本发明也可以利用液体 硅橡胶(LSR)、热塑性弹性体(TPE)或者任意类型的橡胶来实现。
加工：
·金属海绵可以被冲孔成片并且直接被置入压缩模中。
·金属海绵可以利用弹性体成型为片，接着由其冲孔或剪切(以及借 助激光技术)成接触片。它们接着又在模具中与硅酮硫化结合。
·为了改善导电性，片也可以利用金属海绵和导电弹性体(弹性体+ 导电的颗粒)来制造。
·代替压缩模，片也可以被置入注模、传递模或者其他模具中。 片至开关垫的粘接：
·形状配合：硅酮流入金属海绵的结构中
·化学：填充材料/涂层与硅酮形成化学结合
·粘贴：通过粘贴使片施加到准备好的开关垫上 接触片：
·圆形、矩形、任意形状
·厚度：原材料的金属海绵厚度或金属泡沫或者金属海绵在冲孔过程 或剪切过程中被附加地压缩。
这种接触元件的例如下列应用是可能的：
·通常的开关垫
·用于窗升降器、镜调节器等等的接触片
·发动机的直接开关
·代替现在所使用的低阻的片和金片
·作为具有集成的接触元件的柔性导体迹线(导体条)直接被嵌入硅 酮中
·一般地作为由金属泡沫或者金属海绵制成的柔性接触轨，其中金属 泡沫或者金属海绵被以轨或类似的形式嵌入到弹性体(例如硅酮)中。这 样，例如对于安全应用例如作为柔性的接触轨被嵌入硅酮中，该接触轨在 切断(电路中断)时可触发警报。
·当金属海绵大面积地被嵌入在硅酮中时，作为EMV屏蔽，无论它是 网的形式或者是整面的。
参考标号表
1     电路板
2，3  导体迹线
4     塑料帽
5     硅酮圆顶
5a    膜片
6     开关垫基底
7     接触元件、接触片
8     金属海绵
9     被填充的金属海绵
10    8的被涂层的区域
11    8的被表面加工的区域
12    冲孔工具
13    冲头/推件器
14    金属海绵板
15    软的底座
16    被压制的冲孔块
17    膜板
18    按键
19    在膜板中用于按键的留空
20    在电路板上的接触区域
21    硅酮垫
22    空腔
23    按键区域
24    用于导体的端子