键致动机构(key actuator)和其它电开关器件用于许多应用领域。这样 的开关常常用于控制机器、机械装置、计算机、器械和通信设备的主要工具。 在其它的应用中，标准计算机键盘、移动和固定电话、工业控制、人机界面、 计算器、乐器和PDA器件中均可找纠键致动机构。在计算机鼠标、器械 (applianice)、计算机操纵杆(joystick)、手工机器控制、控制手柄等中 已有其它的简单开关。
不论是处于断开位置还是闭合位置，所有的开关基本上都是双态转换器。 在断开位置，开关几乎具有无限大的电阻。在闭合位置，电阻几乎下降为零 电阻。开关的双态特性非常适合数字计算技术，其中每一个开关状态可以指 定为标记“0”或“1”。
在现有技术中已有许多开关装置。在触点开关中，在导电元件之间通过 直接接触使电路断开或闭合。这是用于家用照明开关的方法。导电元件可以 是金属线、迹线、电刷、抽头等。按另外方式，液态金属，例如在水银开关 中的情况，可以用作直接接触通路。也用作间接式开关的方法。例如，磁干 簧开关、霍尔效应开关和铁氧体磁心开关用磁场来控制导电通路。另一重要 的间接式开关技术是电容开关切换。在电容开关中，开以及关状态与开关可 显出的两种不同的电容值相对应。用读出电路辨别电容值和开关状态。
本发明尤其重要的是用于大多数键台(keypad)式开关的开关机构：直接 接触式(导体-导体)和间接接触式(基于电容的)。在任何情况下，按键机 构以第一导体和第二导体为基础，通常第一导体附着键台下侧，通常第二导 体位于键台阵列中的特定键台下侧的电路板上。在直接接触式按键机构中， 当按下键台时，迫使键台上的第一导体与电路板本体(MATRIX)上的第二导体 直接接触以接通电路。然后数字译码集成电路译码该接通的电路以确定哪一 个键被按下。在基于电容间接接触的情况下，按下键台的效果是缩减第一导 体和第二导体之间的距离。第一和第二导体由电容器的极板构成。在按下状 态时，电容器的极板接近，因此该本体位置的电容量增加。数字译码集成电 路例如利用RC时间常数测量法检测该电容量的变化。
不论是直接还是间接式开关的情况，已有的键台和接触导体的电路板本 体包括金属，例如铜、银、金等或导电油墨或碳柱(PILL)。一般利用丝网印 刷法将导电油墨印刷到电路板上和/或键台的下部。碳柱一般用在键台的下部 上。碳柱是碳、石墨、被模制到键台中的小块(TABLET)。按另外方式，碳柱 可包括浸渍硅橡胶的碳。
其它的开关致动机构，例如旋转开关、拨动开关、按钮开关和摇臂开关， 例如在一些照明开关中已有，对于本发明也很重要。在这些开关致动机构中， 虽然也使用导电油墨和碳柱，但开关致动机构通常多是金属-金属式。
多项现有技术的发明涉及键致动机构和其它电开关器件。Matsumora的 美国专利申请2001/0025065提出包括在其上形成具有导电树脂图案的旋转 码盘的编码开关。该导电树脂包括树脂材料，上述树脂材料还包括银粉、镀 银的碳珠，或银粉和镀银的碳珠两者。磷青铜电刷用于接触码盘图案。Cobbley 等人的美国专利申请2003/0203668公开一种电气互连器件。该互连器件包括 在两个导电极板间配置的导电树脂/接触剂系统。当极板相对设置时，树脂中 导电颗粒周围的绝缘涂层断开因此露出导电颗粒。通过这些导电颗粒形成互 连通路。Maenishi等人的美国专利Re.34,642示出部分包括非导电树脂的 电接触开关器件。Winters等人的美国专利6,362,976描述在硅树脂圆顶 上包括硅树脂按钮的键台。当按下时，硅树脂按钮使硅树脂圆顶变形以使碳 柱与印刷电路上的迹线垂直接触。该接触的碳柱共同缩短迹线。Hochreutiner 的美国专利4,503,410描述一种具有两个触点柱的电磁继电器，上述触点 柱每个都包括导磁导电材料。

本发明的一个主要目的是提供一种有效的键致动机构和其它开关器件。
本发明的另一目的是提供一种形成键致动机构和其它开关器件方法。
本发明的再一目的是提供一种由加入基质树脂的导电材料(conductive loaded resin-based material)加入作为基质的树脂的导电材料简称：加入 基质树脂的导电材料)模制而成的键致动机构和其它开关器件。
本发明的又一目的是提供一种具有低制造成本的键致动机构和其它开关 器件。
本发明的又一目的是提供一种具有低闭合态电阻的键致动机构和其它开 关器件。
本发明的又一目的是提供一种具有预期长寿命的键致动机构和其它开关 器件。
本发明的又一目的是提供一种由加入基质树脂的导电材料模制而成的键 致动机构和其它开关器件，其中通过在加入基质树脂的导电材料上形成金属 层可以改变电阻或寿命特性或可以改变视觉特性。
本发明的又一目的是提供一种由加入基质树脂的导电材料形成的键致动 机构和其它开关器件的制造方法，上述材料包含各种形式的材料。
本发明的又一目的是提供一种由加入基质树脂的导电材料形成的键致动 机构和其它开关器件的制造方法，其中该材料呈织物形式。
依照本发明的目的，提供了一种开关器件。该器件包括第一导电电极 (TERMINAL)、第二导电电极和导电柱(conductive pill)。该导电柱在断开 位置和闭合位置之间移动。在闭合位置时第一和第二电极短接。在断开位置 时第一和第二电极没有短接。该导电柱包括加入基质树脂的导电材料，该材 料包括基质树脂主体(BASE RESIN HOST)中的导电材料。
同样依照本发明的目的，提供了一种键台器件。该键台器件包括第一导 电电极、第二导电电极、台部(PAD)结构、弹簧结构和导电柱。该导电柱在断 开位置和闭合位置之间移动。在闭合位置时第一和第二电极短接。在断开位 置时第一和第二电极没有短接。导电柱、台部结构和弹簧结构都包括加入基 质树脂的导电材料，上述材料包括基质树脂主体中的导电材料。
同样依照本发明的目的，提供了一种开关器件。该器件包括导电电极和 导电柱。该导电柱在断开位置和闭合位置之间移动。闭合位置时在导电电极 和导电柱之间的耦合电容远大于断开时的耦合电容。该导电柱包括加入基质 树脂的导电材料，上述材料包括基质树脂主体中的导电材料。
同样依照本发明的目的，提供了一种形成开关器件的方法。该方法提供 加入基质树脂的导电材料，在基质树脂主体(resin-based host)中包括导电 材料。该加入基质树脂的导电材料被模制成开关器件中的导电柱。该开关器 件包括导电电极和导电柱。该导电柱在断开位置和闭合位置之间移动。
附图说明
在附图中，示出了形成已述过的材料部分：
图1说明本发明的第一优选实施例，该实施例示出具有直接导电触点的 圆顶形弹性键台致动机构，上述直接导电触点包括基质树脂材料。
图2说明加入基质树脂的导电材料的第一优选实施例，其中该导电材料 包括粉末。
图3说明加入基质树脂的导电材料的第二优选实施例，其中该导电材料 包括微导电纤维。
图4说明加入基质树脂的导电材料的第三优选实施例，其中该导电材料 微导电包括导电粉末和微导电纤维两者。
图5a和5b说明第四优选实施例，其中导电类纤维材料是由加入基质树 脂的导电材料构成。
图6a和6b以简图的形式说明注模装置和挤压模制装置，上述装置可用 于模制加入基质树脂的导电材料的电路导体。
图7说明本发明的第二优选实施例，示出一种具有电容导电触点的圆顶 形弹性键台致动机构，上述电容导电触点包括基质树脂材料。
图8说明本发明的第三优选实施例，示出一种具有导电触点的键台致动 机构，该导电触点包括由导电基质树脂材料模制而成的导电柱。
图9说明本发明的第四优选实施例，示出一种具有直接导电触点的直接 膜片式键台致动机构，上述导电触点包括导电基质树脂材料。
图10说明本发明的第五优选实施例，示出一种具有直接导电触点的间接 膜片式键台致动机构，上述导电触点包括导电基质树脂材料。
图11说明本发明的第六优选实施例，示出一种具有直接导电触点的旋转 开关装置，上述导电触点包括导电基质树脂材料。
图12说明本发明的第七优选实施例，示出一种具有直接导电触点的操纵 杆，上述导电触点包括导电基质树脂材料。
图13说明本发明的第八优选实施例，示出一种具有导电触点的按钮开 关，上述导电触点包括模制的导电基质树脂材料。
图14说明包括导电基质树脂材料的圆顶形弹性键台致动机构的等距视 图。
图15说明本发明的第九优选实施例，示出一种具有导电触点的摇臂开 关，上述导电触点包括导电基质树脂材料。

本发明涉及由加入基质树脂的导电材料模制而成的键致动机构和其它的 电开关器件，上述材料包括模制时在基质树脂内均匀化的微导电粉末、微导 电纤维或它们的组合。
本发明的加入基质树脂的导电材料是加入导电材料的基质树脂，因而它 使所有的基质树脂变为导体而不是绝缘体。该树脂为模制的部件提供结构的 整体性。在模制工艺期间在树脂内使微导电粉末、微导电纤维或它们的组合 均匀化，以提供电气连接。
可以将加入基质树脂的导电材料模制，挤压或类似加工以提供几乎任何 期望的形状或大小。模制的加入基质树脂的导电材料也可以被切割、冲压， 或根据注模或挤压的片或棒料的真空成形、过模压(over mold)，层压，研磨 或类似加工提供期望的形状和大小。利用加入基质树脂的导电材料制成的键 致动机构和其它开关器件的热特性或电导率性特性取决于加入基质树脂的导 电材料的组分，可以调节其中加载或掺杂的参量，以助于实现材料的期望结 构，电气或其它物理特性。将用于制造键致动机构和其它开关器件所选材料 利用模制技术和/或方法如注模，过模压，热固化(thermo-set)，推进，挤 压或类似加工均匀化。与2D，3D，4D和5D设计相关的特性、模制和电气特 性包括可以在实际部件的模制处理过程中实现的物理和电气效益，以及与模 制部件或成形材料内部的导电网络相关的聚合物物理特性。
在键致动机构和其它电开关器件的制造中采用加入基质树脂的导电材 料，通过将这些材料形成期望的形状和大小，明显降低了材料以及用于易于 保持密配合公差的设计和制造工艺的费用。利用常规的成形方法如注模，过 模压，挤压，挤压或类似加工，键致动机构和其它电开关器件可以制造成各 种形状和大小。当典型而非唯一地模制时，加入基质树脂的导电材料所实现 的期望可用的电阻率的范围为每平方(per square)在大约5和25欧之间， 但通过改变掺杂参量和/或树脂选择可以实现其它电阻率。
加入基质树脂的导电材料包括微导电粉末、微导电纤维或它们的任何组 合，其在模制处理中一起均匀分布在基质树脂中，容易实现低成本、导电的 密配合公差制造的部件或电路。该微导电粉末可以是碳，石墨，胺或类似物， 和/或金属粉末如镍，铜，银或镀覆物(plated)或类似物。利用碳或其它形式 的粉末如石墨等能够实现额外低能级的电子交换，而且当采用与微导电纤维 的组合时，生成在纤维的微导电网络内的微填充成分，该纤维进一步形成电 导率并充当用于模制设备的滑润剂。该微导电纤维可以是镀镍的碳纤维，不 锈钢纤维，铜纤维，银纤维或类似物，或它们的组合。该结构材料为如任何 聚合树脂的材料。结构材料可以是GE PLASTICS，Pittsfield，MA制造的聚 合树脂，GE PLASTICS，Pittsfield，MA制造的其它规格的塑料，其它制造 商制造的其它类的塑料，GE SILICONES，Waterford，NY制造的硅树脂，或 其它制造商制造的其它挠性基质树脂橡胶化合物，这里给出的是示例但不是 完全的列举。
可以将加入微导电粉末、微导电纤维或它们的组合的基质树脂结构材料 模制，利用常规的模制方法如注模或过模压，或挤压实现期望的形状和大小。 将模制的加入基质树脂的导电材料可以按需要进行挤压，切割或研磨，以实 现散热器的期望形状因数。与加入的基质树脂中的微导电体有关的掺杂组分 和方向性能够影响键致动机构和其它的电开关器件的电气和结构特性，并通 过模压制设计，浇口(gating)和/或推进设计或在模制过程本身中能够精确控 制。此外，能选择基质树脂以实现理想的热特性，例如很高的熔点或特定的 导热率。
基质树脂夹芯层状结构也可以由随机或连续的网状微不锈钢纤维或其它 导电纤维制成，形成布状材料。该网状导电纤维可以是层压或类似加工到如 Teflon(聚四氟乙烯)，Polyesters(聚酯)，或任何挠性或硬性作为基质的树 脂材料上，当分开设计纤维含量，取向和形状时，将获得很高导电性的挠性 布状材料。能够将这样的布状材料用来形成键致动机构和其它的电开关器件， 能够置入在人的衣物和其它树脂材料如橡胶或塑料中。当采用当作网状导电 体的导电纤维作为层压材料部分或布状材料部分时，该纤维可以具有大约3 和12微米之间的直径，通常长度在8和12微米之间或在大约10微米的范围 内，同时可以是压制的或重叠的。
通过选择抗腐蚀和/或电蚀的微导电纤维和/或微导电粉末和基质树脂， 本发明的加入基质树脂的导电材料可以实现抗腐蚀和/或电蚀。例如，如果将 抗腐蚀和/或电蚀基质树脂与不锈钢金属纤维和碳纤维/粉末结合，那么将实 现抗腐蚀和/或电蚀的加入基质树脂的导电材料。
本发明所描述的微导电纤维和/或微导电粉末和基质树脂的均匀混合也 可以如掺杂所述。就是说，该均匀混合典型地将非导电材料转变为导电材料。 该过程与半导体材料的掺杂过程类似，如半导体器件领域所熟知的，通过注 入施主/受主离子能将半导体材料例如硅变为导电材料。因此，本发明使用术 语掺杂是指通过将基质树脂中的微导电纤维和/或微导电粉均匀混合，以将通 常的非导电基质树脂材料转变为导电材料。
现在参看图1，说明本发明的第一优选实施例。以下示出并论述本发明 的几个重要特征。现在参看图1，说明一种键致动机构，示出键台10。键台 10通常作为计算机系统的输入器件。虽然示出标准文本键盘(standard text keyboard)10，还应理解到键盘10还可被构造成任何类型的键盘输入设备， 例如已有键台输入器件或与移动和固定电话、工业控制、人机接面、计算器、 乐器、PDA器件等结合使用。键盘10包括键致动机构12的阵列或键台。键 的这些阵列可配置为具体应用所规定的任何排列。在通常的计算机键盘中， 以传统的QWERTY排列布置字母字符。
本体电路(matrix circuit)位于在该键台阵列之下。该本体电路是网格 电路，在键下面的网格电路用于译码哪个键被按下。对于基于接触的键台， 在图1下面的图解中示出的在专用键下面的点处断开每个电路。这里，电路 路由选择“B”键包括交叉但不连接的第一导体18′和第二导体18″。当按下 键台12时，键台12的导电触点柱(contact pill)15接触第一导体18′和 第二导体18″从而接通“B”电路。未图示的集成电路译码电路检测“B”电 路接通并发出数字码例如ASCII到计算机CPU。
键台的截面图示出器件的键元件之间的关系。键本体电路19包括具有在 其上形成的导电迹线18或线路的电路板19。键台12包括台部(pad)结构14、 触点柱结构15和弹簧结构17。另外，键台12可包括外部的壳结构13。台部 结构14提供一个用于操作员敲击的坚实标的体。触点柱结构15提供导电电 极以使开路迹线18′和18″两端短接。敲击键后，弹簧结构17提供机械力以 支撑在键本体板19上的键台12，以给操作员数据键入提供有用阻力或“感 觉”，并将键台12转到通常(开路)状态。外部的壳结构13为环境保护、 字符显示、外观和感觉等提供合适的表面特性。
第一优选实施例示出具有直接触点结构的圆顶形弹性键台。利用弹性圆 顶形，本申请意在描述键台12，其中台部结构14和弹簧结构17由单一弹性 材料形成为类圆顶结构。更具体地对于该优选实施例，台部结构14和弹簧结 构17以及触点柱结构15均由根据本发明的加入基质树脂的导电材料形成。 基质树脂材料，例如呈现出选择弹簧结构17的必要的弹性材料特性。加入基 质树脂的导电材料由如本发明中所描述的通过微导电纤维和/或微导电粉末 的均匀组合形成。模制该加入基质树脂的导电材料以形成键台12中的组合的 台部结构14和弹簧结构17以及触点柱结构15。
相对于现有技术所得的键台结构有几个优点。在这些优点中，组合的内 部结构14、15和17可以以单一步骤模制而成而不进一步组装，因此节约了 制造成本。另外，根据选择的导电掺杂物可以最优化加入基质树脂的导电材 料触点柱15的电特性。例如，利用加入基质树脂的导电材料可以制造具有约 1欧姆电阻的触点柱15。通过比较，碳柱将呈现出约200欧姆的电阻。另外， 现有技术的碳柱在约1百万个周期使用时将磨坏。然而，加入基质树脂的导 电材料球15将呈现出更少的磨损并且实际上是一种“没有磨坏”的球。由于 用于形成弹簧结构17的加入基质树脂的导电材料的材料特性，本发明的圆顶 形弹簧结构将呈现出更长的使用寿命。而且，加入基质树脂的导电材料没有 由于电蚀而产生腐蚀或失效。相对于现有技术的键台这是一种显著的优点， 特别是具有金属电极或机械结构的那些键台。如果使用，在内部结构14、15 和17的上方可以模制外部的壳结构13。按另外方式，内部结构14、15和17 可以被加压装配到外部结构19中。
作为附加物、虽然作为可选择的特征，在基质板19上的导电迹线18也 可以包括根据本发明的加入基质树脂的导电材料。例如，这些迹线18或线路 可以被过模制(over-mold)在绝缘板19上。现在参看图14，在等距图中说明 圆顶形弹性键台的具体实施方案。该实施例示出了键顶部500、柱塞部分508、 防护框504(protective bezel)、包括加入基质树脂的导电材料512的导 电人造橡胶和印刷电路板520。
现在参看图7，说明本发明的第二优选实施例。在该例中，示出用于进 行电容接通的圆顶形弹性键台100。如同在第一实施例中，合成的台部结构 102和弹簧结构112和触点柱结构104包括根据本发明的加入基质树脂的导 电材料。外壳结构101可任选地形成在合成的内部结构102、104和112上。 在该实施例中，然而，处于闭合或按下状态时在基质板108上的触点柱104 和迹线106没有接触。代替地是，在断开位置时，触点柱104和迹线106被 按第一距离D1隔开。在闭合位置时，触点柱104和迹线106被按较小的第二 距离D2隔开。结果，在闭合位置时增加了在迹线106和触点柱104之间的耦 合电容。在该结构中，迹线106仅仅包括未示出的译码器IC的闭合电路，没 有单独的图1的交错结构。译码器IC检测基质中的每个键的电容量以判断是 否发生敲击。例如，译码器IC可以测量每个本体电路的RC延迟以判断存在 或没有大电容(按键)。
内部结构102、104和112以及特别是加入基质树脂的导电材料的触点柱 104的形成带来第一实施例中列出的几个优点和特征。然而，在该电容器接 触方法中，触点柱104的机械磨损或电磨损不是一个问题。另外，电路迹线 106也可以包括如同在第一实施例中的加入基质树脂的导电材料。
图8说明本发明的第三优选实施例。在该实施例中，形成具有触点柱的 键台致动机构，上述触点柱由导电基质树脂材料模制而成。在该范例中，台 部结构150和弹簧结构158由不同于加入基质树脂的导电材料的材料形成。 例如，台部结构150可包括聚酯基质材料，而弹簧结构158包括钢。作为重 要的特征，触点柱154由根据本发明的加入基质树脂的导电材料形成。
作为示范性的制造技术，加入基质树脂的导电材料的杆是挤压模制成形 的。然后根据模制的杆的尺寸切割触点柱154。该方法的一个优点是例如在 注模该触点柱154到一定尺寸后，切割工艺将最大程度地露出在切成段的表 面处微导电纤维和/或微导电粉末互连的距阵。然后迫使触点柱154组装插入 台部结构150。按另外方式，台部结构150被过模制到触点柱154上。如同 第一实施例中，该实施例在磨损和可靠性、低导通电阻和抗腐蚀/电蚀方面提 供显著的优点。基质板162的迹线166可进一步包括加入基质树脂的导电材 料。另外，可连同第二优选实施例的线路制造该电容接通形式的键台。
现在参看图9，说明本发明的第四优选实施例。在该实施例中，用包括导 电基质树脂材料的直接导电触点形成直接膜片式键台致动机构。膜片式键台 致动机构频繁地用在必须周围密封的键台应用上。例如，家用电器、军用或 工业用等是膜片式键台的典型应用，其中处水、灰尘或化学药品可能与键台 接触。在该实施例中，键台包括由外膜片层170、间隔层182(spacer layer)、 基质基板184形成的层叠物。
外膜片层170由根据本发明的加入基质树脂的导电材料形成。外膜片层 170的基质树脂是挠性的以便于挤压时外部膜片变形。间隔件182包括绝缘 体材料以使外膜片层170与基板184隔离。此外，在每个键位置处外膜片层 170还包括触点柱结构178。使用加入基质树脂的导电材料使得触点柱布局部 分178能直接模制成外膜片层170。任选地，如果必要，未示出的挠性外绝 缘体层可以形成在外膜片层170的上面，以提供电隔离操作装置表面。
在通常状态中，间隔件182在外膜片层170的触点柱结构178和基板188 的本体电极或台部(pad)188之间保持间隙186。当挤压外膜片层170时，导 电触点柱178接触本体位置188以接通该键的电路。按另外方式，如同第三 实施例中所述的，在加入基质树脂的导电材料触点柱178仅仅与本体台部188 接近闭合的位置处可以使用基于电容的键装置。
相对于现有技术膜片式键台致动机构提供几个优点。由相同材料以及单 一模制工艺形成外膜片170和触点柱178降低了制造成本。由加入基质树脂 的导电材料形成的触点柱178和/或本体键台的构造提高了产品寿命，降低了 工作电阻，以及消除腐蚀和/或电蚀的影响。
现在参看图10，说明本发明的第五优选实施例。在该实施例中，用包括 导电基质树脂材料的直接导电触点208形成间接膜片式键台致动机构200。 该实施例结合第一和第四实施例的两个方面以得到键台200，该键台可以具 有外观、感觉(feel)和响应或具有膜片触点的环境隔离的圆顶形弹性键台。 圆顶形弹性键台200可以利用任何的公知技术形成。如图所示，圆顶形弹性 键台结构200包括用于台部结构和弹簧结构的单一弹性材料204。更优选地， 加入基质树脂的导电材料用于键台结构。
在该例中，接触方法是间接的。在断开位置时，间隔220在上部触点柱 208与基板224上的本体键台或电极212之间提供间隙216。当按下键台204 时，外膜片224变形。结果，触点柱208接触本体键台212和键台闭合。按 另外方式，如上所述可以形成邻近或电容接通。优选地，根据本发明触点柱 208包括加入基质树脂的导电材料。更优选地，触点柱208和基质迹线212 两个都包括加入基质树脂的导电材料。
现在参看图11，说明本发明的第六优选实施例。在该实施例中，本发明 的新观念扩展为形成旋转交换机250，其具有包括导电基质树脂材料的直接 导电触点258a-258d和274。旋转开关用在许多应用中，其中有必要在几种 选项或设置或设置的结合中以数字方式选择其中任何一个。
该示范性旋转开关250正是这些开关的许多装置中的一个。选择器电极 274挠性安装到电极/轴270上。选择器电极274包括根据本发明的加入基质 树脂的导电材料。由于微导电纤维和/或微导电粉末的本体均匀地配置在基质 树脂内，选择器电极274综合基质树脂材料的机械优点，例如抗腐蚀/电蚀和 低成本、具有低电阻。选择器电极274在轴270上转动以在四个外部电极 258a-258d之间选择。四个外部电极258a-258d中的每一个同样包括加入基 质树脂的导电材料并享有与选择器电极274一样的优点。选择旋钮 (selection knod)262包括绝缘材料，例如基质树脂材料，并挠性安装在 选择器电极上。绝缘电路板254用于机械支撑和电隔离旋转开关250的五个 电极中的每一个。可软焊的柱266a-266d和270嵌入到五个电极258a-258d 和274中。中心柱270也可以形成用于转动选择器电极274的轴。如通过电 极258d、通过选择电极274所示的，外部电极的选择，导致在选择器电极柱 270和选择的电极柱266d之间产生低电阻通路。
现在参看图12，说明本发明的第七优选实施例。操纵杆器件300具有包 括根据本发明的加入基质树脂的导电材料的直接导电触点。操纵杆器件被用 在许多应用中以提供如同在飞行模拟程序中的图形的控制，或如同在重机械 或军用车辆中的机械标的物的控制。通过在所需的方向倾斜杆300，操纵杆 器件300允许操作员输入方向控制，例如向前、反转、向左和向右。在示出 的特定实施例中，简化的操纵杆300仅仅具有向前、反转、向左和向右的控 制点。该器件包括夹紧手柄300、挠性安装柱324、电路板320、在电路板320 上的方向电极312、316、330和334以及在手柄300上的触点304、306和 308。当将操纵杆300倾斜时，手柄电极例如左手柄电极308接触互补电路板 电极，例如左板电极316。结果，由迹线316′和316″表示的左电路闭合。即 使操纵杆300倾斜，译码器电路可用来检测方向，。
在优选实施例中，手柄电极304、306和308包括根据本发明的加入基质 树脂的导电材料。这些电极304、306和308可以容易地模制成手柄，更优选 手柄300和电极304、306和308包括单一加入基质树脂的导电材料并且被注 模成一单元。板迹线和电极316′、316″、312′、312″、330′、330″、334和 334″也优选包括加入基质树脂的导电材料，更优选过模制在板320上。
现在参看图13，本发明的第八优选实施例示出具有包括模制的导电基质 树脂材料的导电触点的按钮开关。简单开关例如示出的按钮开关400被用在 许多应用中，以提供双态信号控制。可能有许多样式的简单开关。示出的示 范性按钮开关400包括按钮404、座416、柱塞420、弹簧424、第一电极436、 电极组件428、第二电极440和第二电极组件432。按钮开关400的操作简单。 弹簧424使柱塞420和按钮404保持在上部或断开位置。在该位置中，柱塞 420没有接触第一或第二电极组件428和432。当按下按钮时，柱塞420被迫 下降以便于柱塞420的底部接触第一和第二电极组件428和432。
在优选实施例中，柱塞420和/或电极组件428和432包括根据本发明的 加入基质树脂的导电材料。因此，当柱塞420降下时，简单开关闭合且在第 一电极436和第二电极440之间存在短接。加入基质树脂的导电材料建立从 第一电极436和第二电极440处导的电通路，上述电极是低电阻的且抗腐蚀 和电蚀。
现在参看图15，说明本发明的第九优选实施例。示出具有包括导电基质 树脂材料的导电触点560、564的摇臂开关550。通过移动安装在中央转轴580 上的开关手柄555，摇臂开关550在左侧电极573和右侧电极572之间选择。 通常，电极572和573和摇臂开关的触点576、564和560包括金属，例如铜。 但是在本发明中，任何的或所有侧电极572和573、触点560和564以及摇 臂电极576包括根据本发明所说的导电基质树脂材料。在该优选实施例中， 左侧电极573和左侧触点564和右侧电极572和右侧触点560由导电基质树 脂材料模制而成。开关手柄555优选由非导电基质树脂材料模制而成。然而， 在手柄555底部上的触点柱576优选包括导电基质树脂材料。例如，触点柱 576可机械地插入到开关手柄555中或者开关手柄555可过模制到触点柱576 上。
作为可选特征，金属层可被形成在加入基质树脂的导电材料上，以改变 加入基质树脂的导电材料的特性或外观。金属层可通过电镀或涂覆形成。如 果形成的方法是金属电镀，那么加入基质树脂的导电材料中的基质树脂结构 材料是一种可以镀金属的材料。有很多可以镀金属层的聚合树脂。例如，GE Plastics、SUPEC、VALOX、ULTEM、CYCOLAC、UGIKRAL、STYRON、CYCOLOY是 少数可以被电镀金属的基质树脂材料。例如，可以通过电镀或物理气相沉积 形成金属层。
加入基质树脂的导电材料一般包括在基质树脂主体内均匀化的导电颗粒 的微粉末和/或与微纤维的组合。图2示出在基质树脂主体30内具有导电颗 粒34粉末的导体载荷树脂材料32的范例的剖面图。在该例子中，粉末中导 电颗粒34的直径D在约3和12微米之间。
图3示出在基质树脂主体30内具有导电纤维38的导体载荷树脂材料36 的范例的剖面图。导电纤维38具有在约3和12微米之间的直径，通常在10 微米的范围内或在约8和12微米之间，并且具有在约2和14毫米的长度。 用于这些导电颗粒34或导电纤维38的导体可以是不锈钢、镍、铜、银或其 它合适的金属或导电纤维或它们的组合。在基质树脂内将这些导电颗粒和或 纤维混合均匀。如上述所述，加入基质树脂的导电材料具有在5和25欧姆每 平方之间的电阻率，通过改变掺杂的参数和/或树脂选择可以获得其它的电阻 率。为了实现该电阻率，导体材料的重量在该例子中导电颗粒34或导电纤维 38与基质树脂主体30的重量比在约0.20和0.40之间，并且优选是约0.30。 具有纤维的重量与基质树脂的重量比为0.30、直径为8-11微米和长度为4-6 mm的不锈钢纤维将产生在任何EMF频谱内有效的非常高的导电参数。现在参 看图4，说明本发明的另一优选实施例，其中在模制工艺期间导电材料包括 相互均匀分布在基质树脂30内的导电粉末34和微导电纤维38的组合。
现在参照图5a和5b，加入基质树脂的导电材料的优选成分如图所示。 能将该加入基质树脂的导电材料形成为纤维或纺织原料，以便其后编织或织 网为导电织物。如图所示加入基质树脂的导电材料编织成股的方式形成。图 5a示出导电织物42，其中将该织物以纤维或纺织原料的两维编织46和50编 织在一起。图5b示出了导电织物42’，其中将该纤维以织网排列的方式形成。 在该织网排列中，将一股或更多连续股的导电纤维以随机形式成蜂窝状。所 得的导电织物或纺织物42(如图5a所示)，和42’(如图5b所示)，将能制造 得非常薄、厚、刚性、挠性或以实体形式。
类似地，导电的、类似布的材料能利用编织或织网微不锈钢纤维或其他 微导电纤维形成。这些编织或织网的导电布也可是夹层层压为一层或多层的 材料例如聚酯、聚四氟乙烯、凯夫拉尔(纤维B)或其他所需的作为基质的树 脂材料。然后可将该导电织物切割成所需的形状和尺寸。
由加入基质树脂的导电材料形成的键致动机构和其它开关器件可以用许 多不同的方法形成或模制，上述方法包括注模、挤压成形或以化学方式进行 模制或成形。图6a示出注模的简化示意图，该注模示出模具50的下部54和 上部58。通过注入口60将混合的加入基质树脂的导电材料注入到模具腔64 中，并通过热反应固化均匀化的导电材料。然后分离或分开模具的上部58和 下部54并且移出键致动机构或其它开关器件。
图6b示出利用挤压用于形成键致动机构和其它开关器件的挤压机70的 简化示意图。将加入基质树脂的导电材料放置在挤压单元74的送料斗80中。 接着用活塞、螺旋推进器、压制机或其它装置78迫使热熔化的或化学作用导 致固化的加入基质树脂的导电材料穿过挤压开口82，上述挤压开口82使热 熔化的固化或化学作用导致固化的加入基质树脂的导电材料成形为所需的形 状。接着通过化学反应或热反应将加入基质树脂的导电材料全面固化为硬化 或易挠状态并且准备使用。
现在可概括本发明的优点。提供了一种有效的键致动机构或其它开关器 件。提供了一种形成键致动机构或其它开关器件方法。键致动机构或其它开 关器件由加入基质树脂的导电材料模制而成。该键致动机构或其它开关器件 具有低的制造成本。该键致动机构或其它的开关器件具有低的闭合态电阻。 该键致动机构或其它的开关器件呈现出长的平均寿命。通过在加入基质树脂 的导电材料上形成金属层，可以改变由加入基质树脂的导电材料模制而成的 键致动机构或其它开关器件的电阻或寿命特性或者改变视觉特性。由加入基 质树脂的导电材料形成的键致动机构或其它开关器件可以引入各种形态的材 料。
如优选实施例中所示，与现有技术相比，本发明的新方法和器件提供一 种有效的和可制造的方案。
虽然参考优选实施例已特定示出和描述了本发明，但本领域技术人员可 以理解，在不脱离本发明的精神和范围条件下，可以在形式上和细节上进行各 种改变。
本专利申请要求2003年4月16日申请的美国临时专利申请60/463,368 和2003年7月2日申请的美国临时专利申请60/484,458的优先权，在这里 将它们的整体引入作为参考。
本专利申请是INT01-002CIP的部分继续申请，INT01-002CIP是在2002 年12月4日申请的序列号为10/309,429的美国专利申请，也整体引入作为 参考，INT01-002CIP又是案卷号INT01-002的部分继续申请，INT01-002是 在2002年2月14日申请的序列号为10/075,778的美国专利申请，其要求 2001年9月7日申请的美国临时专利申请序列号60/317,808、2001年2月 16日申请的序列号60/269,414和2001年2月15日申请的序列号60/317, 808的优先权。