薄膜屏蔽

本发明涉及一种屏蔽，特别是在一个薄膜的触点区中的屏蔽。

已知有各种包括RF电路的装置，例如象发送机，接收机，或收发机一类的， 用于与其它兼容设备通信。这些装置的例子包括可能是无绳或蜂窝电话的无线电 话，双向无线电，寻呼电话接收机，个人数字助理(PDA)，或类似的装置。这 些装置一般包括使用者可以按动的键，以便手工闭合安装在电路板上的相应开关。 开关耦合于响应键的动作控制RF电路的操作的控制器。

屏蔽经常用于这些装置中的靠近键附近的区域(“键区”)，以及外壳的其它 区域。屏蔽能把RF电路与可能降低这些装置性能的噪声信号隔离开。过去是用在 装置外壳的内表面的键孔周围喷涂导电材料的方法提供屏蔽的。也有在印刷电路板 上利用导体层来提供屏蔽的。利用把导体层接地，通过将RF信号导入地下使它们 成为一个屏蔽层。

尽管这些屏蔽技术的每一种都在现存的装置中提供了有效的RF屏蔽，但还是 希望提供一种改进的屏蔽技术的小型装置。这些新的装置对噪声信号有更大的敏感 性。一种特别好的新装置包括一个在盖中的天线，这个盖可以在打开位置和关闭位 置之间绕枢轴转动。在关闭位置上，盖天线位于键的上方紧靠外壳中的电路的位 置。一个二次辐射体连接于外壳的内部，用来在盖关闭时调谐盖天线。盖天线靠近 电路板使其极易接受来自外壳中电路噪声的影响。由于键孔难于屏蔽，并且二次辐 射体在键孔附近的位置，使得这种噪声特别不好屏蔽。

因此，本发明的目的是要克服上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供 一种用于设备键盘区的改进的屏蔽技术，所述设备含有一个键盘薄膜，该薄膜具有 覆盖在薄膜主体底面上的一个薄膜导体层，所述导体层覆盖薄膜接触区并接地，接 地的导体层提供了射频屏蔽以减少通过设备键盘区的不希望的RF能。

图1是显示了一个包括一个在打开位置的盖的无线电话的正视图；

图2是显示根据图1的无线电话的分解部件的前部，侧面和顶部的透视图；

图3是显示根据图2的，带有在打开位置的盖的电话的前外壳的后部的局部后 视图；

图4是显示在根据图1的无线电话中的薄膜的顶平面图；

图5是根据图4的薄膜的底平面图；

图6是沿图4中6-6平面的剖视图；

图7是显示根据图2的无线电话的接线夹的顶部，后部和侧面的透视图；

图8是根据图7的接线夹的后视图；

图9是根据图7的接线夹的顶视图；

图10是沿图1中的10-10面的局部剖视图；

图11是显示组装的薄膜和逻辑电路板的顶部，前部和右侧的透视图；

图12是沿图1中12-12面的局部剖视图；

图13是显示当盖在关闭位置时，根据图1的无线电话的盖天线，二次辐射体， 薄膜，显示电路板，接线夹，屏蔽件和RF电路板的相对位置的侧视图；

图14是部分地以框图形式显示的无线电话的电元件的电路图；

图15是图10的一个部分放大的局部视图，显示了接线夹，薄膜屏蔽件和接地 导体的连接；

图16是根据本发明的一个替代实施例的薄膜的底部透视图；

图17是根据图16的，安装在一个电路板上的，和沿与图12相同的平面的薄膜 的剖视图；

图18是用于根据本发明的实施例的键盘矩阵变换电路和微处理器的电路图。

一种装置包括通过使用者按动而控制装置操作的键。具有与装置的键相关的触 点区的键盘薄膜包括在其底表面上的一个导体层。导体层覆盖在触点下方的区域 上。薄膜导体接地，以提供阻隔RF信号从键区通过的屏蔽。因为有一个接地的薄 膜导体覆盖在键的触点区的上方，防止了信号从触点区的传输。通过在薄膜的底部 提供薄膜导体，更容易使薄膜屏蔽件和有关的电路板组装成一个电子装置。

一个无线电话——显示为一个便携式蜂窝电话——100(图1)包括一个主体 101和一个键盘盖103。一个主天线104安装在主体101上，一个盖天线106(以 虚线表示)安装在盖103的内侧。主天线通过以A代表的RF信号与一个固定站， 或基地台102通信，盖天线通过以B代表的RF信号与基地台102通信。盖在图1 所示的打开位置和盖住键盘108的关闭位置之间绕枢轴转动。无线电话包括一个键 盘108，一个显示器107和一个扬声器孔112。尽管显示的是一个蜂窝电话，本发 明也可以在无绳电话，双向无线电，寻呼电话接收机和PDA中使用，这里所用的 “装置”包括这些装置的每一种，以及它们的等同物。

无线电话100包括一个前外壳210(图2)和一个后外壳212。前和后外壳是 由适当的材料整体模制而成的，例如用一种聚合物。键211(仅显示了其中一部分) 位于前外壳210的后面，是由一种适当的材料制造的，例如一种模塑聚合物。各个 键211与前外壳210中的每个孔214一一对应。

薄膜216位于键211的后面。薄膜包括与每个键211有关的对应触点区或面217 (仅对其中一部分进行了标号)。薄膜还有穿过薄膜的孔215，以便透光。所示的 触点，或键区217是一种泡形。这里所用的泡是指薄膜体中的圆拱。但是触点区可 以是平面的或凹陷形的，只要是它能在被键211的致动弯曲后弹回到它的初始形 状。因此触点区在受到键211的压迫后可以变形，并且在被键211释放后有足够的 弹性回弹到它的初始位置。

显示板组件218位于薄膜216的后面。显示板组件包括安装在显示板219上的 触点220(仅对其中部分触点进行了标号)，发光二极管(LED)223(仅对其 中一部分进行了标号)，一个显示器107，和一个扬声器222。一个屏蔽件224 位于显示板组件218和RF电路板组件226之间。RF电路(未示出)安装在RF 电路板组件上，电路板组件包括安装在电路板227上的一个RF收发机(图2中未 示出)，一个控制器(未示出)，和其它的电路(未专门示出)。接线夹228和 230安装在显示板上，以便象这里详细地说明过的那样，为薄膜216提供接地连接。 无线电话还包括一个引出线头234和一个接线柱236。

无线电话100(图1)包括一个盖天线106。盖天线106是一个由两个附接在 一个塑料壳体129上的导电体提供的偶极天线。两个导电体各自包括经过穿过枢轴 135进入主体101的馈线和阻抗变换器导体133连接于无线电话收发机电路(图1 中未示出，图12和14中的1240)的高电流部分130。

一个二次辐射体310(图3)连接于前外壳210的内表面312。二次辐射体是 由适当的导电材料制造的，例如铜合金。二次辐射体310包括一个肩部314和两个 臂部316。肩部位于沿两行孔214之间延伸的部位。臂部位于沿前外壳的两侧318 和320延伸的部位。肩部和臂部由一个连接部分315连接。二次辐射体导体用一种 适当的粘合剂粘结在前外壳210的内部。二次辐射体310是用来在盖103关闭时调 谐盖天线106(图1)的。所述调谐是利用盖天线106的高电流部分130和二次辐 射体310的肩部314(图3)之间的电耦合提供的。当盖103打开时，二次辐射体 和盖天线不耦合。

当二次辐射体310安装在一个完全组装好的无线电话100中时，它不直接连接 于任何其它导电材料或任何电路元件(图3)。由于二次辐射体不直接导电连接于 其它电路或接地，所以键孔214周围的表面312不能象现有的无线电话那样用导电 材料涂覆。

薄膜216(图4)包括用于键盘108的每个键211的对应的触点区217。每个 所示的触点区217是一个鼓泡，它是一个从一个平面薄片410向上隆起的整体圆 拱。每个触点区217的底侧包括一个用于与在显示板上的对应的触点220(图2) 连接的触点510(图5)。当触点区217受键211压力而向下变形时，薄膜底部的 触点510被推向下方，压在触点220上。这种接触构成了一个完整的电路，由此指 明闭合了一个开关。在常用的方法中，这为控制器提供了一个信号指出按下了一个 键，控制器识别按下了哪一个键。在放开键211后，触点区弹回它的到初始位置。 在释放键211之后，触点区为使用者提供了一种触觉上的感觉。平面薄片410上有 孔215，孔215穿过薄膜以便使来自LED 223(图2)的光射到键211的背面。

本发明人发现，当盖103闭合时，盖天线106(图1)处于靠近显示板组件218 (图2)的位置，为RF信号提供了从微处理器时钟(图2中未示出，图13中的 1311)到盖天线106的通路。微处理器时钟在收发机(图2中未示出，图13中的 1240)的频带中产生具有谐波频率的时钟信号。当盖103闭合时，盖天线106检 测到这些谐波。二次辐射体310周围区域末覆盖导体材料，象过去在不包括二次辐 射体的无线电话中所作的那样。但是，即使用一种导体涂覆在内部，键孔214也为 RF信号提供了通路。本发明人发现，触点220，510(图2和图5提供了键致动 开关)辐射出大量的噪声能。由于噪声来源于形成触点220，510的电路图通过孔 214，所以即使屏蔽前外壳的内表面或提供没有延伸到触点区217上的接地层也不 能为盖天线106提供有效的屏蔽。

为了克服现有屏蔽技术暴露的这个问题，薄膜216具有至少两层。薄膜包括一 个不导电的薄膜体624(图6)和一个薄膜导体626，薄膜导电体覆盖着包括触点 区217的薄膜体的整个上表面。薄膜体624是由适当的材料制造的，例如稳定的聚 酯薄片，并且可以是，例如，商标为MylarTH的材料。薄膜体是弹性的，使得它可 以在圆拱位置(未变形的)和闭合位置(压瘪的)之间迅速变换。当按下键211 时，Mylar材料为使用者提供了触觉上的感觉。

薄膜导体626(图6)是用适当的技术，例如喷涂的方法，施加的导体层。薄 膜导体626最好是一种市场上已有的导体材料，例如市场上已有的商标为 DuPontTH5007的挠性聚合物导体组合物。触点510是由任何适当的方法制造的， 例如用网板印刷技术施加的银涂料。

接线夹228(图2)和230为薄膜导体626(图2中未示出)提供了接地连接。 这些接线夹是相同的。因此这里仅对接线夹228进行更详细的说明。接线夹228 具有从肩部712伸出的平行的臂710(图7-9，在每个图中仅对其中的一部分进行 了标号)。每个臂都有一个折弯部分713(仅对一些进行了标号)。上爪片716 从肩部712的底部向外突出。每个上爪片包括一个弯曲部分715。中不片718从肩 部712的中间向外突出。固定片720从每个肩部712的相反的两侧垂直伸出。接线 夹是由适当的导电材料制造的，可以是，例如由具有镍镀层上镀有锡的铍青铜制造 的。接线夹是导电的和有弹性的，使得它可以变形和弹回到它的初始位置。

引出线头234(图2)和接线柱236是由适当的导电材料制造的，例如铝合金 或铜合金。引出线头包括从引出线头主体1218向外伸出的指片1212(图12)， 1214，和1216。接线柱236(图2)包括一个片240和弹簧242。

在组装无线电话100(图10)时，薄膜216放在显示板219上，使得触点区 217底部上的触点510对准显示板219上的对应的触点220。当恰当地定位时，可 以从薄膜216的孔215中看到LED 223(图11)。接线夹228(图10)连接于显 示板219和薄膜216，使得上爪片716与薄膜导体626接触。固定片720紧贴着壁 1112(图11)放置，以便把接线夹228固定在电路板的恰当位置上。弯曲部分715 (图10)与薄膜导体626接触，并向该层施加压力，以保证与薄膜216的薄膜导 体626的连接。中爪片718与显示板219的底表面啮合。显示板夹紧在上爪片716 和中爪片718之间。

接线夹228(图10)连接于导电条1010。接线夹228可以焊接在导电条1010 上，以保证它们之间的电连接。导电条沿显示板219的周边放置，并且通过一个导 体1018与显示板219中的一个导体层1012(图15)导电连接。导体层1012位于 绝缘层1014和1016之间，并且基本上覆盖了整个显示板219。这个导体层1012 是一个用于显示板219的接地导体。因此，接线夹228把薄膜导体626连接于显示 板219的接地导体，导体层1012。

接线夹228的臂710从肩部712向外伸出，连接于屏蔽件224。臂710中的折 弯部分713啮合于屏蔽件224。折弯部分713压在屏蔽件224上，以保证屏蔽件 224和接线夹之间的电连接。因此接线夹使薄膜导体626可导电地连接于屏蔽件 224。

通过一个导体1222屏蔽件224可导电地连接于RF电路板227中的导体层1220 (图12)。RF电路板导体层1220夹在电绝缘层1224和1226之间。导体层1220 基本上覆盖了整个RF电路板227，并且是用于RF电路板227的接地导体。屏蔽 件224和导体层1220提供了一个围绕RF电路图的地线盒。由于当显示板219和 RF电路板227在无线电话100中组装在一起时，接线夹228的臂710连接于屏蔽 件224，如图10所示，接线夹228被连接于RF电路板接地导体层1220。

尽管这里没有专门地说明，接线夹230是用与接线夹228相同的方法组装在无 线电话100中的。因此为了简捷起见，省略了对接线夹230连接的说明。

前外壳210和后外壳212的内表面的扬声器222区域喷涂了一种导电材料。当 组装好无线电话外壳盖住电路板时，引出线头234和接线柱236把RF电路板227 的导体层1220连接于前外壳210和后外壳212的表面。电话外壳的这个层及其与 导体层1220的连接为无线电话提供了额外的接地导体。

当外壳完全组装好时，LED 223位于孔215中(图11)，以便把光提供到键 211的背面。在操作过程中这个光照亮键盘108的键211。本发明人发现，LED 区域(孔215)并不通过显著量的干扰RF收发机电路1240(图13)的操作的RF 能。

当盖关闭时，无线电话100的元件的相对位置如图13所示。在盖天线106的这 个位置，盖天线106实际上位于平行于薄膜216的位置。二次辐射体310位于薄膜 216和盖天线106之间。二次辐射体的臂316沿无线电话电路的两侧延伸。显示板 219在薄膜的后面，屏蔽件224位于显示板的下面，并且屏蔽件224安装在RF电 路板227上。接线夹230可导电地连接于薄膜216的导体层，和屏蔽件224。用于 无线电话的微处理器1310安装在显示板219的底部，并且由接地的屏蔽件224将 它与RF板隔离。盖天线106的高电流部分130耦合于二次辐射体310的肩部314。 肩部314就是二次辐射体的高电流部分。二次辐射体的这个高电流部分延伸到连接 部分315，连接部分315耦合于臂部316。连接部分315沿接线夹228，230延伸， 使得接线夹提供了额外的屏蔽。接线柱228(图13中未示出)处于相对于连接部 分315相同的位置。

应当认识到，二次辐射体310(图3)安装在前外壳210的内表面上，与安装 在显示板组件218上的接线夹228(图2)和230相互间隔，使得接线夹228， 230不与二次辐射体接触。接线柱228和230都安装在显示板219上，使得它们位 于二次辐射体的连接部分315和显示板219侧面之间。

在操作中，微处理器1310(图14)向触点510提供包括时钟信号的谐波在内 的RF噪声信号。触点510，220的作用象一个辐射体，发射这些RF噪声信号。 接地薄膜导体626提供了屏蔽，在盖关闭时它防止了RF信号到达盖天线106。这 防止了RF信号到达RF收发机电路1240。结果，降低了对收发机的噪声底限，因 此降低了信号B(图1)的最小幅值，这对RF收发机在盖103关闭时接收可识别 信号是必要的。

本发明对使用盖天线106(图14)是特别有利的。尽管当盖103关闭时盖天线 106在很靠近显示板组件218的位置，接地薄膜导体626提供的屏蔽阻隔了信号在 形成触点220，510的电路迹线和盖天线106之间的传输。因此，微处理器时钟 1311产生的时钟信号的高次谐波，或任何其它信号源产生的，出现在触点220， 510上的，RF收发机电路1240的频带范围中的信号都被接地薄膜导体626阻隔。 结果，天线106接收到的由触点220，510辐射的噪声信号被大大地减少了，并且 实际上被消除了。此外，由接地薄膜导体626屏蔽的大的表面积为无线电话100 的键区提供了改善的屏蔽。

根据本发明的一个替代实施例的薄膜1600(图16)包括一个基本上是平面的 薄膜体1602。尽管所示的薄膜体1602是矩形的，但是应当认识到薄膜体的形状最 好是与使用它的装置相附，并且可以有和薄膜体624(图6)相同的形状和结构。 平面体包括触点区1606(图16)，该触点区可以是与图16和17所示的相同的鼓 泡形。薄膜体1602是由一种适当的，可变形的。弹性材料构成的，例如一种聚合 物材料。薄膜导体层1608放置在薄膜体1602的底表面。薄膜导体层可以用任何适 当的方法制造，例如在薄膜体1602的底表面上喷涂一层银的涂料。为了不妨碍键 211的操作，薄膜导体层1608是可弯曲的。薄膜导电体层1608遍布并且超出触点 区1606的底表面，并且最好是实际上覆盖薄膜体1602的整个底表面。

在电路板1702和薄膜导体层1608之间提供一种导电的粘合剂1700(图17)。 导电粘合剂可以是任何适当材料的，例如含导电体的流体聚合物，其中含有导电材 料的转移胶带——例如Scotch商标第9707号转移胶带，或类似的材料。

电路板1702(图17)有一个第一非导电外层1706。这个外层1706中的孔1712 提供了到导体层1704的通道。因此在粘合剂1700中的气囊1720围绕着触点220。 为了有利于压瘪触点区，气囊最好与周围的大气相通，并且可以——例如——排出 气体。这种粘合剂1700为薄膜导体层1608和电路板导体层1704之间提供了可靠 的结合。另一个非导电体层1714覆盖在导体层1704的底部。接地导体层连接在主 体101(图1)的内表面的一个接地导体上，和/或连接于电路板组件226的接地 电体226上。

键盘触点220物理地排列成行和列。与第一列中的每个键有关的一个触点220 连接于导体1820。与第二列中的每个键有关的一个触点220连接于导体1822。与 第三列中的每个键有关的一个触点220连接于导体1824。与第一行中的每个键有 关的一个触点220连接于导体1826。与第二行中的每个键有关的一个触点220连 接于导体1828。与第三行中的每个键有关的一个触点220连接于导体1830。与第 四行中的每个键有关的一个触点220连接于导体1832。导体1820，1822和1824 分别经由电阻1834，1836和1838连接于微处理器1310的列输入端口1802，1804 和1806。导体1826，1828，1830和1832分别经由电阻1840，1842，1844和 1846连接于微处理器1310的行输入端口1810，1812，1814和1816。行输入端 口1810，1812，1814和1816中的每一个分别经由各自的隔离二极管1850-1853 连接于微处理器1310的中断输入端口1808。

为了把薄膜1600组装到电路板1702上，在薄膜1600和电路板1702之间使用 转移胶带或流体粘合剂。如果使用转移胶带，先把转移胶带施加在薄膜1600的导 体层1704上。然后把粘合剂层贴到电路板1702上。当把薄膜贴到电路板1702上 时，转移胶条粘合剂1700流入到孔1712中。作为选择，可以把流体粘合剂1700 施加到薄膜1600和电路板1702的其中之一上。然后把薄膜贴在电路板1702上。 施用流体粘合剂必须十分小心，不要使其连接到触点220上。当把薄膜贴到电路板 1702上时，流体粘合剂1700流入到孔1712中。当流体粘合剂固化后，粘合剂1700 把薄膜导体层1608物理地并且可导电地连接在电路板导体层1704上，形成一个完 整的组件。

在图1-15的实施例中，按动键211(图10)使触点510与两个触点220连接， 因而使两个触点220短路。熟悉本领域的技术人员会理解，这将造成一个硬件中 断，导致对与该触点对，或触点组，220相关的矩阵的列和行的扫描。闭合的触点 造成一行和一列具有独特的电压电平，因此识别出按动的键。

在图16-18的实施例中，按动键211(图17)把接地层1608(图1)压到与 之相关的触点220上。连接的触点220被接地薄膜导体层1608引向地线。接地连 接使得在输入端口1808产生一个硬件中断。具有被引向地线的触点的行和列输入 端口将识别出闭合了哪一个鼓泡(即按动了哪一个键211)。

图16和17的实施例具有使用粘合剂把薄膜层提供的薄膜屏蔽连接到电路地线 的优点。因为在前面的实施例中接线夹228和230可能需要手工焊接，这种方法简 化了制造。在这种环境中，在下表面使用薄膜免除了用接线夹把接地层连接到电路 地线的需要。

因此，可以看到本发明公开了改进的键区屏蔽。屏蔽提供了对键盘整个表面区 上方的保护，并且防止了键盘开关发射RF能穿过孔辐射到其邻近位置的天线。