Push-button switch

本発明は、キーの駆動およびキーのタッチの両方が検出される、押しボタンスイッチに関する。

この種類の押しボタンスイッチは、例えば、電話のキーパッドまたはいくつかのキーを有する制御パネルにおいて使用される。
プリント基板（printed circuit board）上にある下方の接点に作用し、そのようにして、キーが駆動されたときに機械方式で回路を閉じる、弾性のスイッチングマット（switching mat）を含む押しボタンスイッチが知られている。 一方で、キーのタッチ認識は、容量的に達成されてよく、センサ面は、例えば、滑り接点（sliding contact）または滑り線（sliding line）によって電子的評価ユニット（electronic evaluation unit）と接続されるキーキャップ（key cap）の内部に貼付される。 ここにおける欠点は、センサ面がキーの動きを追従する必要があり、電気的接続がプロセス工学に深く関わっており、加えて、エラーを生じやすいことである。

本発明の目的は、最初に述べた種類の押しボタンスイッチを簡素化し、その押しボタンスイッチが安価に製造されることを可能にすることである。

そのために、キー駆動を認識するための押圧スイッチング機能（pressure switching function）とキータッチを認識するための容量センサ機能（capacitive sensor function）とを有する押しボタンスイッチが、少なくとも部分的には導電性のキーと、キーとプリント基板との間に配列されたスイッチングマットを介してキーを押し下げることによって活性化される、少なくとも１つの電気接点を含むプリント基板とを含む。 プリント基板は、キーに対向してキーからある距離だけ離れて配置され、容量結合がキーとセンサ面との間に存在する、少なくとも１つの容量センサ面をさらに含む。 したがって、本発明によれば、センサ面は直接プリント基板上に配列され、それにより、信号評価のためにキーを接合することが、不要となりうる。 容量センサ面とキーのタッチ面との間の容量結合は、単に、キーが、少なくとも部分的には導電性であるように作られているという点において、既に達成されている。 それゆえ、キーにタッチしたことによって生じたキャパシタンスの変化が、容量センサ面によって検出されうる。

この場合、電子的評価ユニットとの電気的接合および接続のすべては、プリント基板を介して完全に達成されうる。 滑り接点または滑りケーブル（sliding cable）による、キーとプリント基板との間の接続は、不要となりうる。

この場合、キー本体自体は、樹脂材料で作られることが好ましい。 キーが導電性であるように構成するために、キーは、伝導性被膜（conductive coating）を施されることが好ましい。 例えば、キーは、クロムメッキされてよく、または、例えば電気メッキ工程におけるいくつかの他の金属でメッキされてよい。 当然ながら、キーを、少なくとも一部は、例えば中に組み込まれた炭素粒子を有する導電性樹脂材料で製造することも、可能である。

ユーザがキーにタッチするときに十分な容量効果を達成するために、被膜が、少なくともキーのタッチ面に施されることが好ましい。 しかし、導電性被膜（electrically conductive coating）でキーを完全に被覆することによるか、またはそれ自体が導電性である樹脂材料でキー全体を製造することによるかのいずれかで、キーを完全に導電性にすることが有利である。

好ましくは、伝導性被膜は、少なくとも、スイッチングマットと接触する、キーの下面上の領域まで延びる。
有利には、スイッチングマットは、容量結合を増加させるために、その上面および／またはその下面において導電性であるように構成される。 このことは、例えば、導電性ニス（conductive varnish）によって達成されてよい。 特に、キー全体の伝導性被膜との組合せにおいて、キーのタッチ面と容量センサ面との間の導電性接続は、それゆえ、スイッチングマットの材料の厚さによって、およびスイッチングマットのセンサ面からの距離によってのみ遮断される。 したがって、好ましくは、スイッチングマットの上面からスイッチングマットの下面まで、導電性接続は存在せず、容量結合のみ存在する。 このようにして、容量センサ面とキーのタッチ面との間に、非常に良好な容量結合が得られることが発見されている。

スイッチングマットは、閉じられた設計であってよく、それにより、スイッチングマットは、その表面に開口を持たない。 その結果、スイッチングマットも同様に、水分、機械的損傷または静電放電（electrostatic discharge）などの環境の影響に抗して、下にある要素の保護をもたらす。

好ましい一実施形態では、スイッチングマットを有する押しボタンスイッチの従来の設計から知られているように、スナップディスク（snap disk）が、プリント基板とスイッチングマットとの間で電気接点の上に配列され、押圧スイッチング機能が行使されたときにスナップディスクが電気回路を閉じる。

スナップディスクの代わりに、押圧スイッチング機能を実現するために、知られているミアンダー／コンタクト・ピルの組合せ（meander/contact pill combination）を設けることも可能である。

プリント基板上の接点配列は、例えば、押圧スイッチング機能の電気接点が容量センサ面で囲まれるように、選択されてよい。 ２つの接点は、トリガ信号の明確な分離を得るために、互いに電気的に絶縁される。 しかし、スナップディスクをセンサ面と同じ電位に保持し、キーがタッチされるかまたは駆動されるときに生み出される電位差を識別するように適合され、活性化の種類を確定することができる、電子的評価ユニットを提供することが可能である。

本発明の他の特徴および利点は、添付の図面と併せた例示的実施形態の以下の説明から明らかとなろう。

本発明による押しボタンスイッチの概略的断面図である。

図１の押しボタンスイッチの接点配列を概略的に示す上面図である。

図１は、例えば、複数の同様のまたは異なる押しボタンスイッチを有するキーパッドの一部であってよい押しボタンスイッチ１０を示す。 また、押しボタンスイッチ１０は、例えば、電話の中、または車両の計器盤における操作パネルの中などの、１つまたは複数のキーを有する操作パネルの中で使用されてよい。 当然ながら、他の用途も考えられる。

押しボタンスイッチ１０は、この例では、一体の樹脂材料で作られたキーキャップから成るキー１２を含む。 キー１２は、その上面にタッチ面１４を有し、その上を、ユーザが、単にキー１２にタッチするためか、または駆動のためにｚ方向にキー１２を押し下げるためかのいずれかで、指でキー１２を操作する。

図２に示すように、ｚ方向においてキー１２の下にプリント基板１６が配置され、プリント基板１６は、キー１２の下方中央の電気接点１８と、ｚ方向にキー１２と対向して電気接点１８を同心円状に取り囲む容量センサ面２０とを含む。

閉じられた面としてプリント基板１６にわたって延びるスイッチングマット２２が、プリント基板１６とキー１２との間に配列され、好ましくは、単一の平らな連続的スイッチングマット２２が、キーパッド内または操作パネル内のキー１２のすべてに対して設けられる。 キー１２の領域内で、スイッチングマット２２は、スイッチングドーム（switching dome）２４を含み、スイッチングドーム２４は、キー１２がスイッチングドーム２４の上の位置に確実に固定されるように、キー１２の下面の形状に幾何学的に適合される。 的確な成形が、任意の知られているスイッチングマットから採用されてよい。

スナップディスク２６が、スイッチングマット２２と、より詳細にはスイッチングドーム２４と、プリント基板１６または電気接点１８との間に、その湾曲が電気接点１８から離れて面するように配列される。 スナップディスク２６は、その中央が電気接点１８の上方に配置され、同時にそのエッジ領域２８が容量センサ面２０の上方に配列されるように構成され、配列される。 その中央は、電気接点１８から間隔を置かれている。

キー１２は、導電性であるように設計される。 図示の例では、キー１２は、金属被膜３０、例えばクロム層で完全にメッキされる。
キー１２の領域内で、スイッチングマット２２は、その上面および下面の両方に導電性被膜３１を施される。 したがって、キー１２のタッチ面１４からスイッチングマット２２の上面の伝導性被膜３１まで、連続的な導電性接続が存在する（図面では、例示のために、キー１２とスイッチングマット２２とは間隔をおいて示される）。 図１に見られるように、スイッチングマット２２の下面の領域における被膜もまた、プリント基板１６上の容量センサ面２０の上方に配列される。 このようにして、容量結合が、タッチ面１４と容量センサ面２０との間で達成され、それにより、キー１２のタッチが、容量センサ面２０にまたがるキャパシタンスまたは電位の変化によって検出されうる。 この検出は、電子的評価ユニット（図示せず）によって実施される。 この電子的評価ユニットは、同時に、押圧スイッチング機能を介してｚ方向に押すことによる従来のキー駆動をも同様に、認識し評価するように設計されてよい。

押圧スイッチング機能に対して、ユーザは、キー１２を、例えばタッチ面１４を押すことによってｚ方向に押し下げ、それにより、スイッチングドーム２４が、スナップディスク２６の中央の上を押してｚ方向に曲げ、それにより、スナップディスク２６の中央領域が電気接点１８にタッチする。 同時に、縁部領域２８が容量センサ面２０上に押され、容量センサ面２０と電気接点１８との間に電流が流れるのが可能になる。 この回路の閉止が電子的評価ユニットで検出され、キー駆動として解釈される。 図２に示されるように、電気接点１８は、プリント基板を通して、プリント基板１６の下面上の導体トラック（conductor track）３２と接合される。 その一方で、容量センサ面２０の接続は、プリント基板１６の上面上の導体トラック３４を介して達成される。

電気接点１８および容量センサ面２０の両方は、プリント基板１６の銅面で形成されてよいが、腐蝕を防ぐためにこの点に金被膜を施すことも可能である。
キー１２を、一部のみ導電性であるように構成することが可能であり、好ましくは、伝導性は、タッチ面１４の領域内にもたらされる。 キー１２の下面上の伝導性もまた、有用である。 伝導性は、例えばクロムメッキまたはいくつかの他の金属によるメッキなど、導電性被膜を施すことによって得られてよいが、それ自体が導電性である樹脂材料で、キー全体またはキーの一部を作ることによって得られてもよい。