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CN110140104A - 电容式感测电子输入界面 - Google Patents

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CN110140104A CN201780069266.3A CN201780069266A CN110140104A CN 110140104 A CN110140104 A CN 110140104A CN 201780069266 A CN201780069266 A CN 201780069266A CN 110140104 A CN110140104 A CN 110140104A
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Abstract

本发明涉及一种电子输入界面(10)，该电子输入界面包括：介电基底(11)，该介电基底的一个面(11A)被安排成是使用者可触及的；以及电容式传感器(12)，该电容器传感器位于距前述面一定距离处，并且包括至少两个不同的天线(14，15)。根据本发明，该介电基底和该两个天线形成模制互连装置(MID)。

Description

电容式感测电子输入界面
技术领域
本发明总体上涉及人机界面。
更具体地，本发明涉及一种电子输入界面，该电子输入界面包括：
-介电基底，该介电基底的一个面是使用者可触及的，以及
-电容式传感器，该电容式传感器位于距所述面一定距离处，并且包括至少两个分开的天线。
本发明还涉及一种用于制造这种界面的方法。
背景技术
在人机界面之中，有些人机界面基于电容式感测物体的技术。
一般而言，这种技术涉及使用两个天线，这两个天线一起形成一种可以说是电容器的东西。这些天线中的每一个被提供为与靠近它们的(金属或非金属)物体形成另一个电容器。
于是，连接至这些天线且被方便供电的电子电路的使用使得在物体(例如使用者的手)接近天线时可以感测电的变化。于是证明，考虑到所进行的测量，可以追踪使用者的手的运动并基于这些运动控制任何电气装置的功能。
实际上，这些天线通常制作在柔性基板上，然后该柔性基板被紧固在塑料制成的按钮后方，例如通过粘结。
为确保柔性基板良好地固持在按钮后方并且良好地感测使用者的手，需要小心地将柔性基板组装到按钮上。此外，按钮的形状必须保持相对简单(尽可能平坦)使得该紧固能够耐受按钮的使用状况。就粘合剂本身而言，所使用的粘合剂必须能够耐受按钮所经受的温度条件。因此，证明这样一种界面制造昂贵。
发明内容
于是，本发明提出简化电子输入界面的制造并且使所述制造更可靠。
更具体地，根据本发明提出的是如在引言中定义的一种电子输入界面，其中，介电基底和两个天线一起形成“模制互连装置”。
MID(“模制互连装置”)技术是这样一种技术，该技术使得可以将三维物体的机械功能和电子功能结合到单一整体且不可拆卸的元件之中。其结果是一种电路，该电路的基板由介电基底本身形成。
在实践中，这种技术涉及使用注射经掺杂的热塑性塑料、然后使所获得的部件的表面的一部分金属化的技术来同时产生机械功能和电子功能。
将这种技术应用于电子输入界面，于是使得可以省却用于天线的基板，介电基底被用作基板并且金属化步骤使得可以将电容式传感器的两个天线应用于此基底。
因此，这种方法使得不仅可以有助于界面的制造，还可以确保其部件高准确度相对定位，从而保证界面良好的操作。
因为热塑性塑料基底能够简单地三维生产并且电路能够沉积在任何形状的表面上，所以可以产生任何形状的界面，例如对用户来说是直观的(执行手势以便控制界面形状所建议的期望功能)。
此外，所获得的界面具有较小体积，使得该界面能够简单地集成到任何组件中，例如机动车辆中的任何组件。
最后，证明使用这种技术的界面系列制造是便宜的。
此时，应当注意，表述“该介电基底和该两个天线一起形成模制互连装置”是指介电基底至少部分地由掺杂有促进金属化的催化剂的热塑性塑料生产，并且通过使这种经掺杂的热塑性塑料的表面的至少一部分金属化而获得两个天线。
根据本发明的电子输入界面的其他有利的和非限制性的特征如下：
-该电容式传感器包括电子电路，该电子电路连接至所述两个天线并且被设计成用于阐述物体感测信号；
-所述电子电路的至少一部分与该介电基底和这两个天线形成模制互连装置；
-使用者可触及的该介电基底的该面具有三维形状；
-使用者可触及的该介电基底的该面具有波浪形状。
本发明还涉及一种机动车辆，该机动车辆包括如上所述的电子输入界面。
该机动车辆优选地包括致动器，该致动器用于控制车窗或座椅位置或空调系统输出的温度的升高和降低，该致动器由所述电子输入界面驱动。
本发明还提出一种用于制造电子输入界面的方法，该方法包括使用模制互连装置制造技术生产介电基底和两个电容式传感器天线，该技术包括注射经掺杂的热塑性塑料制成的模制部件的步骤、以及使所述模制部件金属化的步骤。
优选地，电子电路(连接至所述两个天线并且被设计成用于阐述物体感测信号)的至少一部分使用该模制互连装置制造技术生产介电基底和两个天线。
有利地，然后提供将电子部件和连接器组装到所述电子电路上的步骤。
具体实施方式
参考通过非限制性示例的方式给出的附图的以下说明，将对本发明所涉及的内容以及本发明可以如何实施给出更好的理解。
在附图中，图1是电子输入界面的示意性透视图。
这是人机界面，也就是说允许使用者对任何装置传达命令的物体。
这个界面10可以用于机动车辆领域，例如以便允许使用者控制座椅定位用电机或空调系统压缩机等。
该界面还可以用于其他领域(家用电器、家庭自动化等)。
在这种情况下，将考虑的是将其用于控制机动车辆摇窗电机。
这个界面10排他地由固定的且刚性的部件构成。
更确切地讲，该界面包括介电基底11和电容式传感器12。因此，该界面被设计成通过电容式传感器系统来识别使用者的手指压在其上的位置。
介电基底11具有三维形状，该三维形状被设计用于直观地建议使用者应当使用它的方式以便控制与界面10相关联的功能。
在这种情况下，这个介电基底11采取沿纵向轴线前进的波浪形式的波状板，从而建议使用者沿此纵向轴线滑动他的手指以便使车辆车窗上升或下降。
作为变体，考虑到有待控制的功能，介电基底11可以具有不同形状。
如图1清楚示出的，介电基底11具有使用者的手指可触及的外部面11A、以及相反的内部面11B。
于是，在这种情况下，电容式传感器12位于此内部面11B上。该电容式传感器包括两个分开的天线14、15，以及连接至这两个天线14、15上的电子电路13。
天线14、15由在介电基底11的内部面11B上延伸的导电轨道形成。它们可以具有多种不同的形状。通过举例的方式，它们可以采取平行于纵向轴线的矩形条的形式。
由于本领域技术人员熟知电子电路13，所以在此不详细描述该电子电路。
仅阐明的是：该电子电路包括导电轨道和电子部件(电阻器、电容器等)、并且该电子电路被设计成用于阐述物体感测信号(尤其感测使用者的手指压在介电基底11上的位置)。
为此目的，此电子电路13首先被连接到两个天线14、15，并且其次连接到端子块16。
此端子块16使得可以通过固定频率的交变信号为电子电路13供电，使得当使用者的手指在介电基底11上滑过时，此电子电路13能够检测系统的电性质的变化。
此端子块16还使得可以将物体感测信号传达至计算机，该计算机然后能够基于此信号控制摇窗电机。
更确切地讲，本发明涉及获得界面10的方法。
根据本发明，为了制造此界面10，使用MID(“模制互连装置”)技术，以便将界面10的机械功能(介电支撑11)和电子功能(天线14、15)组合在单个元件之中。
此技术可以通过多种不同的方式实施。
通常，实施此技术至少包括：注射由经掺杂的热塑性塑料制成的模制部件以便形成介电支撑11的步骤、使所述模制部件金属化以便形成天线14、15的步骤、以及定制组装(获得该组装以便尤其将端子块16和电子部件紧固至电子电路13)的步骤。
优选地在金属化步骤中形成电子电路13的导电轨道。
应当注意，“掺杂”应当理解成是指所使用的聚合物填充有颗粒，在这种注射的部件在填充有金属颗粒的液体中浸浴期间这些颗粒促使金属在注射的部件上沉积。
通过说明性举例方式，可以描述两种用于制造界面10的方法。
通常使用首字母缩写LDS(“激光直接结构化”)来表示可以使用的第一种方法。
简言之，该第一种方法包括四个主要步骤。
第一步骤涉及由特定的热塑性塑料(即由具有至少一个金属-碳键的有机金属络合物形成的掺杂聚合物)注射成型介电基底11。
第二步骤涉及激活介电基底11上的期望形成天线14、15和电子电路13的导电轨道的区域。通过激光进行激活聚合物的这个步骤，以便准备聚合物来接收金属。其涉及去除聚合物的表面上的有机配体，以便形成微腔，这些微腔然后允许所使用的金属机械地附接至聚合物。
第三步骤涉及使所获得的部件金属化以便经由一种或多种金属浴形成天线14、15和电子电路13的导电轨道。这可以例如是铜浴(没有电解作用)，该铜浴允许铜围绕存在于聚合物的表面上的金属原子进行积聚并且机械地结合至微腔。然后可以施加镍层和/或金层，以避免任何氧化。还可以通过增加浸浴的数量来调节所期望的铜的厚度(这次具有电解作用)。
第四步骤涉及将电子部件(电阻器、电容器等)和端子块16组装到电路13的轨道上。
通常使用表述“二次(two-shot)”方法来表示可以使用的第二种方法。
简言之，该第二种方法包括三个主要步骤。
第一步骤涉及在两个连续注射循环上模制介电支撑11。在第一循环期间，将构成基板的未经掺杂的树脂注射到模具中。然后，在第二循环期间，将经掺杂的树脂注射到基板上，使得其形成用于天线14、15和电子电路13的导电轨道的图案。
第二步骤是金属化步骤，在第二步骤期间，所获得的部件浸入在金属浴中，使得金属通过自动催化反应(与所使用的经掺杂的树脂中所包含的催化剂进行化学反应)而沉积。
第三步骤涉及将电子部件(电阻器、电容器等)和端子块16组装到电路13的轨道上。
应当注意，通过该第二种方法，将可以产生中空壳体形式的介电支撑11，以便将电子电路13密封地封装在该壳体的内部，如果必要的话。

Claims (10)

1.一种电子输入界面(10)，包括：
-介电基底(11)，该介电基底的一个面(11A)是使用者可触及的，以及
-电容式传感器(12)，该电容式传感器位于距所述面(11A)一定距离处，并且包括至少两个分开的天线(14，15)，
其特征在于，该介电基底(11)和该两个天线(14，15)一起形成模制互连装置。
2.如前一项权利要求所述的电子输入界面(10)，其中，该电容式传感器(12)包括电子电路(13)，该电子电路连接到所述两个天线(14，15)并且被设计成用于阐述物体感测信号。
3.如前一项权利要求所述的电子输入界面(10)，其中，所述电子电路(13)的至少一部分与该介电基底(11)和该两个天线(14，15)形成模制互连装置。
4.如前述权利要求之一所述的电子输入界面(10)，其中，使用者可触及的该介电基底(11)的面(11A)具有三维形状。
5.如前一项权利要求所述的电子输入界面(10)，其中，使用者可触及的该介电基底(11)的面(11A)具有波浪形状。
6.一种机动车辆，包括由电子输入界面(10)控制的致动器，其特征在于，所述电子输入界面(10)是如前述权利要求之一所述的电子输入界面。
7.如前一项权利要求所述的机动车辆，其中，所述致动器被设计成用于控制车窗或座椅位置或空调系统输出的温度的升高和降低。
8.一种用于制造电子输入界面(10)的方法，其特征在于，该方法包括使用模制互连装置制造技术生产介电基底(11)和两个电容式传感器天线(14，15)，该技术包括注射由经掺杂的热塑性塑料制成的模制部件的步骤、以及使所述模制部件金属化的步骤。
9.如前一项权利要求所述的制造方法，其中，连接至所述两个天线(14，15)并且被设计成用于阐述物体感测信号的电子电路(13)的至少一部分是使用该模制互连装置制造技术来生产该介电基底(11)和该两个天线(14，15)。
10.如前一项权利要求所述的制造方法，其中，提供了将电子部件和连接器(16)组装到所述电子电路(13)上的步骤。
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