FR2484131A1 - Ensemble de contacteurs a membranes avec feuille d'espacement permeable a l'air notamment pour claviers a touches - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN ENSEMBLE DE CONTACTEURS A MEMBRANES. L'ENSEMBLE COMPREND UNE PREMIERE STRUCTURE A CIRCUIT 2 CONSTITUEE PAR UN SUBSTRAT NON CONDUCTEUR, PLAN ET FLEXIBLE PORTANT UN MOTIF DE CIRCUIT SUR UNE PREMIERE SURFACE, UNE SECONDE STRUCTURE A CIRCUIT 6 COMPORTANT UN SUBSTRAT NON CONDUCTEUR POURVU D'UN MOTIF DE CIRCUIT 5 SUR UNE FACE QUI EST DIRIGEE VERS LA PREMIERE STRUCTURE, ET UNE FEUILLE NON CONDUCTRICE D'ESPACEMENT 12 QUI EST DISPOSEE ENTRE LES STRUCTURES A CIRCUITS ET QUI EST TRAVERSEE PAR UNE OUVERTURE COOPERANT AVEC LESDITES STRUCTURES A CIRCUITS POUR DEFINIR UNE CAVITE 3 DANS LAQUELLE SONT PLACEES EN CORRESPONDANCE DES PARTIES 1, 5 D'UN CONTACTEUR QUI PEUVENT ETRE AMENEES EN CONTACT L'UNE AVEC L'AUTRE SOUS L'EFFET D'UNE PRESSION EXERCEE SUR L'UNE D'ELLES. APPLICATION A DES CLAVIERS A TOUCHES MINIATURISEES.
Description
La présente invention concerne des ensembles de contacteurs à membranes
perfectionnés. Spécifiquement, l'invention concerne un ensemble de contacteurs à membranes
comportant des cavités internes qui sont mises en communica-
tion avec l'atmosphère ambiante par l'intermédiaire d'une
structure poreuse ou perméable à l'air.
Des ensembles de contacteurs à membranes connus du type utilisé dans des claviers à touches miniaturisés sont construits d'une manière classique en stratifiant une feuille d'espacement pourvue d'ouvertures entre deux substrats qui supportent des circuits imprimés. Les substrats, dont au moins un est flexible, sont positionnés de façon que les motifs de circuits de ces substrats soient placés l'un en regard de l'autre. Les contacteurs sont définis en positionnant les ouvertures de la feuille d'espacement de manière que, lors de l'application d'une pression sur un des substrats, des parties appropriées des circuits imprimés puissent entrer en contact l'une avec l'autre. Ces ensembles de contacteurs à membranes de type connu ont été usuellement agencés de manière que les cavités ou chambres de contacteurs formées par les ouvertures ménagées dans la feuille d'espacement soient isolées en permanence de l'environnement ambiant. Ces cavités sont
remplies d'un gaz, typiquement de l'air.
Le procédé connu, défini ci-dessus, de fabrication d'ensembles de contacteurs à membranes présente certains inconvénients. Un gros inconvénient qui résulte du scellement hermétique des cavités définies par les ouvertures de la feuille d'espacement est rencontré lorsqu'il se produit une variation de la pression du fluide extérieur, par exemple la pression atmosphérique. Si une machine qui comporte l'ensemble de contacteurs à membranesest placée à une altitude o la pression atmosphérique extérieure est
inférieure à la pression régnant dans les cavités herméti-
quement scellées, la plus forte pression interne exerce sur les couches de la structure stratifiée à contacteurs une force dirigée vers l'extérieur. Le résultat de cette expansion dirigée vers l'extérieur consiste en ce qu'il se produit un effet d'amortissement lors de l'actionnement des touches individuelles. Lorsque la différence de pression est suffisamment grande, il devient difficile à l'opérateur de déterminer si la touche a été actionnée. Dans la situation - extrême o la différence entre la pression atmosphérique extérieure-et la pression régnant dans les cavités est assez grande, l'ensemble de contacteurs à membrane peut se déformer et un endommagement peut être causé éventuellement à la structure par augmentation de la pression s'exerçant
sur les parois sous l'effet de la dilatation vers l'exté-
rieur. Un résultat semblable se produit quand la pression atmosphérique extérieure devient plus grande que la pression régnant dans les cavités. Ce phénomène se manifeste par
exemple quand le mécanisme comportant l'ensemble de contac-
teurs à membranesest actionné dans un environnement o la pression ambiante est supérieure à celle o la structure stratifiée a été construite. Il en résulte que la force exercée sur la paroi de la structure stratifiée par la pression atmosphérique extérieure fait déplacer les parois de cette structure stratifiée vers l'intérieur. L'effet usuel de cette différence de pression n'est pas aussi important que lorsque la pression atmosphérique est plus petite que la pression interne. Cependant, dans la condition extrême o la différence entre la pression atmosphérique extérieure et la pression interne devient-élevée, les
contacteurs peuvent être actionnés.
Il est à noter que, même dans des conditions normales de fonctionnement, le gaz qui se trouve dans les cavités s'oppose à une compression des parois de la structure stratifiée quand un utilisateur essaie d'actionner les touches. Cela se traduit par un effet d'amortissement qui est décelé par l'utilisateur d'un ensemble de contacteurs à membranesde type connu. Bien qu'il puisse être souhaitable
d'obtenir un effet d'amortissement dans certaines circons-
tances, celui-ci peut également réduire l'aptitude de l'utilisateur à actionner un contacteur, par enfoncement d'une touche par exemple, ou bien à détecter si un contacteur e
a été actionné.
Plusieurs procédés ont été proposés et/ou utilisés pour essayer de remédier aux inconvénients précités des ensembles de contacteurs à membranes de types connus. Un procédé connu consiste à ménager des canaux internes dans la
structure stratifiée entre les cavités. Ces canaux permet-
tent un. déplacement du milieu fluide entre les cavités internes de l'ensemble de contacteurs à membranes. Lorsqu'un contacteur est actionné, le fluide se trouvant à l'intérieur de la cavité définie par la feuille d'espacement et associée à ce contacteur est déplacé par la force dirigée vers le bas par la paroi de membrane et il s'écoule dans les canaux
de façon à parvenir dans une ou plusieurs autres cavités.
Bien que cela contribue à réduire au minimum l'effet d'amortissement causé par la résistance exercée par la pression interne à l'abaissement de la paroi de membrane, on ne résout pas pour autant les problèmes posés par une
différence entre la pression interne et la pression externe.
On a également proposé de rendre la pression-
interne égale à la pression externe par établissement d'une communication fluidique entre l'atmosphère ambiante et l'intérieur de l'ensemble de contacteurs en ménageant un
trou dans les couches extérieures de l'ensemble de contac-
teurs, ce trou étant couramment appelé un " trou de traversée".
Ce trou de traversée ménagé dans la structure stratifiée de l'ensemble de contacteurs permet à l'air de s'écouler librement pour pénétrer dans les cavités de l'ensemble et
pour en sortir. Bien que cette technique résolve les pro-
blèmes posés par. la différence entre les pressions externe et interne, elle introduit certains inconvénients. Le plus grs de ces inconvénients se manifeste lors de l'incorporation de l'ensemble de contacteurs terminé à un produit final. Les trous de traversée sont typiquement ménagés dans la totalité de l'ensemble de contacteurs. Bien que des trous ménagés dans la surface avant de l'ensemble puissent être scellés, par exemple par des feuilles portant des symboles, les trous ménagés dans la surface arrière doivent rester dégagés. Cela crée des difficultés lors de l'installation de l'ensemble de contacteurs dans des appareils tels que des calculateurs, des fours à microondes, des commandes thermostatiques, etc.
L'ensemble de contacteurs doit, pour que le trou de traver-
sée soit maintenu ouvert, être séparé spatialement du carter environnant ou bien ce carter environnant doit être pourvu de trous correspondants pour permettre un libre écoulement de l'air par les trous de traversée. Cela nécessite des opérations supplémentaires de fabrication ou bien la réalisation d'un carter plus gros pour établir la séparation spatiale. En outre, puisque de nombreux ensembles de contacteurs à membranes sont fixés à l'intérieur de l'appareil final en utilisant des adhésifs, en cours de fabrication, on doit prendre des soins particuliers pour éviter que l'adhésif ne pénètre dans les trous de traversée en provoquant leur obturation. Enfin, un libre écoulement de fluide entre l'atmosphère ambiante et l'intérieur de l'ensemble de contacteurs augmente le risque que de la crasse ou d'autres substances contaminantes ne parviennent aux contacts des contacteurs et provoquent un fonctionnement
défectueux.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et à d'autres des réalisations connues à l'aide d'un ensemble de contacteurs à membranes
de type perfectionné.
Conformément à la présente invention, un ensemble de contacteurs à membranes est composé de deux couches
de support de circuits et d'une feuille d'espacement consti-
tuée d'une matière poreuse. Cette matière poreuse peut par exemple être un agent fibreux ou de filtrage comprenant des fibres non tissées, enchevêtrées ou ordonnées. La feuille poreuse d'espacement est pourvue de découpures servant à définir les emplacements individuels dés touches et elle
est hermétiquement scellée entre les deux circuits imprimés.
Lorsqu'un contacteur individuel est actionné, l'air se trouvant dans la zone ou cavité du contacteur est expulsé au travers des petits passages existant dans la
matière poreuse.
L'utilisation d'une matière poreuse pour former la feuille d'espacement d'un ensemble de contacteurs permet non seulement de remédier aux inconvénients des ensembles de contacteurs hermétiquement scellés de l'art antérieur, par exemple l'effet d'amortissement se produisant lors de l'actionnement des touches, mais elle empêche égaement une influence perturbatrice de l'environnement sur les circuits électroniques, par filtrage de l'air lorsqu'il pénètre dans
les cavités individuelles de touches et lorsqu'il en sort.
En outre, l'utilisation de la matière poreuse permet à la feuille d'espacement de fonctionner comme un agent de dispersion de contraintes. Quand un contacteur individuel est actionné, la feuille d'espacement est légèrement comprimée et des forces en excès se produisant lors de
l'actionnement du contacteur sont réparties dans la feuille.
En conséquence il est possible d'adopter tout mode désiré
de montage de l'ensemble de contacteurs.
D'autres avantages et caractéristiques de l'inven-
tion seront mis en évidence dans la suite de la description,
donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la fig. 1 est une vue en coupe d'un contacteur de type connu, la fig. 2 est une vue en coupe d'un contacteur d'un autre type connu, la fig. 3 est une vue en coupe d'un contacteur, semblable à celui de la fig. I et auquel a été ajouté une feuille poreuse d'espacement conformément à la présente invention, la fig. 4 est une vue en coupe d'un ensemble de contacteurs, semblables au contacteur de la fig. 2 mais auxquels on a ajouté une feuille poreuse d'espacement conformément à la présente invention, et
la fig. 5 est une vue en perspective d'une feuille d'espace-
ment correspondant à un mode de réalisation de la présente invention. La présente invention concerne des ensembles de contacteurs pour équipements électroniques. Ces ensembles de contacteurs sont pourvus de deux substrats non conducteurs ou panneaux à circuits imprimés, dont au moinsun est flexible, lesdits substrats ou panneaux portant des motifs de circuits conducteurs. Ces motifs de circuits sont disposés de manière à être dirigés l'un vers l'autre. Pour empêcher un contact électrique entre ces motifs de circuits conducteurs, et pour définir ainsi un ensemble de contacteurs normalement ouverts, une feuille de matière non conductrice est disposée entre les deux substrats. Cette feuille non conductrice d'espacement est pourvue d'ouvertures dans des endroits désirés de manière que les motifs de circuits se trouvant sur les deux substrats puissent être placés en contact électrique l'un avec l'autre par flexion de l'un ou bien des deux substrats non conducteurs l'un vers l'autre
au travers du trou ménagé dans la feuille d'espacement.
Deux ensembles de contacteurs de types connus ont été
représentés sur les figures 1 et 2.
Sur la fig. 1, les substrats non conducteurs, désignés par 2 et 6, portent des motifs conducteurs respectifs 1 et 5, qui sont positionnés de manière à être placés l'un en regard de l'autre. Les substrats 2 et 6 sont séparés par une feuille d'espacement 4. Bien que les deux substrats 2 et 6 puissent être constitués d'une matière polymère flexible, il est parfois préférable de réaliser une des couches en une matière polymère rigide ou semblable
afin qu'elle puisse fonctionner comme une base portante.
La feuille d'espacement 4 est pourvue, en des endroits désirés, d'ouvertures qui définissent des cavités de contacteurs, comme indiqué en 3. En comprimant la couche 6 vers la couche 2, on peut établir un contact électrique entre les motifs conducteurs 5 et 1. Cet ensemble de contacteurs
est hermétiquement scellé à l'aide d'un adhésif non conduc-
teur 7 qui est déposé entre les substrats 6 et 2 et la
feuille d'espacement 4.
Sur la fig. 2, on a représenté un autre ensemble de contacteurs de type connu. L'ensemble de la fig. 2 est semblable à celui de la fig. 1, excepté qu'il n'est pas prévu de feuille d'espacement. Dans l'ensemble de la fig. 2, les deux substrats non conducteurs 2 et 10 portent des motifs conducteurs 8 et 1. La couche 10 est en outre pourvue
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d'une partie 9 en forme de dôme, qui peut être déformée afin d'établir un contact électrique entre les motifs conducteurs 8 et 1. La déformation de la partie 9 en forme de dôme correspond à ce qu'on appelle une déformation centrale à action brusque. Les couches 2 et 10 sont hermé- tiquement scellées l'une avec l'autre à l'aide d'un adhésif non conducteur 7. Il en résulte la formation d'une cavité de contacteur hermétique dans la zone 11 située en
dessous du dôme 9.
Comme indiqué ci-dessus, les ensembles de contac-
teurs connus des types indiqués sur les fig. 1 et 2 sont
typiquement hermétiquement scellés pour empêcher une alté-
ration des motifs de circuits par l'environnement. Ce scellement hermétique de l'ensemble de contacteurs emprisonne
de l'air à l'intérieur des cavités de contacteurs 3 et 11.
L'actionnement des contacteurs est entravé par cet air emprisonné qui est incompressible. D'autres inconvénients de ces ensembles de contacteurs hermétiques de types connus ont
déjà été précisés ci-dessus.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients définis cidessus en utilisant une feuille d'espacement constituée d'une matière poreuse qui permet à
l'air de pénétrer dans et de sortir des espaces qui définis-
sent les cavités des contacteurs individuels. Sur la fig. 3, on a représenté un ensemble de contacteurs qui est semblable à celui indiqué sur la fig. 1, des composants semblables portant les mêmes références numériques. Les substrats non conducteurs 2 et 6 sont pourvus de motifs de circuits 1 et 5 placés en regard l'un de l'autre. Les couches 2 et 6 sont séparées par une feuille d'espacement 12, sur laquelle elles sont collées, cette feuille d'espacement étant constituée d'une manière poreuse, par exemple d'unadhésif 7. La feuille poreuse d'espacement 12 permet la pénétration de l'air dans la cavité 3, et sa sortie de ladite cavité, quand le
contacteur correspondant est actionné.
Sur la fig. 4, on a représenté un ensemble de contacteurs qui est semblable à celui de la fig. 2. Dans ce cas également, les couches non conductrices 2 et 9 sont pourvues de motifs de circuits conducteurs 1 et 8. La couche comporte également, en des endroits prédéterminés,-des parties 9 en forme de dômes qui peuvent être infléchies en direction de la couche 2. Les couches 2 et 10 sont séparées par une feuille d'espacement 12 qui est constituée d'une matière poreuse. Ces couches 2 et 10 sont liées à la
couche 12 par un adhésif non conducteur 7.
La matière poreuse constituant la feuille d'espace-
ment conforme à la présente invention peut être une matière qui permet le passage de l'air vers et à partir des cavités de contacteurs. Cette matière poreuse doit également avoir
une compressibilité et une épaisseur permettant l'établisse-
ment d'un contact électrique entre les motifs de circuits opposés par l'intermédiaire des ouvertures qui définissent
les cavités de contacteurs. Pour former la feuille d'espace-
ment selon l'invention, on peut utiliser des matières fibreuses ou des matières de filtrage. Ainsi la feuille 12 peut être constituée d'un tissu non tissé, tel qu'un feutre, qui comporte des fibres réparties irrégulièrement ou avec enchevêtrement. La feuille 12 peut également être constituée
d'un tissu comportant un ensemble de fibres qui sont spécifi-
quement ordonnées sous la forme d'une structure poreuse.
Sur la fig. 5, on a désigné dans son ensemble par
1.3 une feuille d'espacement conforme à la présente invention.
La feuille 13 est constituée d'une couche poreuse 15 dont les deux faces opposées sont recouvertes de films minces de matière plastique 14 et 16. Les.films 14 et 16 sont fixés sur les surfaces de la couche de matière poreuse 15. Cela permet de créer une structure d'espacement qui peut être aisément fixée entre deux circuits imprimés. La feuille 13 est en outre pourvue d'au moins une découpure qui définit une cavité de contacteur dans l'ensemble de contacteurs. Bien que la fig. 5 représente une feuille 13 comportant une couche poreuse qui est interposée entre deux films 14 et 16, il va de soi
que la feuille d'espacement d'un ensemble de contacteurs-
peut être composée d'une manière semblable seulement d'une matière poreuse fixée directement entre les deux substrats à
circuits imprimés.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation cidessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. -
Claims (10)
1. Ensemble de contacteurs à membranes, notamment pour claviers à touches, caractérisé en ce qu'il comprend une première structure à circuit (2) qui comporte un substrat non conducteur, plan, flexible portant sur au moins une première surface un motif de circuit conducteur (1); une seconde structure à circuit (6; 10) comportant un substrat non conducteur portant sur au moins une première surface un motif de circuit conducteur (5; 8), ledit motif de circuit ( 5; 8) de la seconde structure à circuit étant placé en regard desdits motifs de circuits (1) de la première structure à circuit et étant au moins partiellement en coïncidence avec celui-ci; et un moyen d'espacement non conducteur (12; 15) qui est disposé entre lesdites première et seconde structures à circuits et qui comporte au moins une première ouverture le traversant, ladite ouverture étant alignée avec des parties en coïncidence ( 1;8) desdits motifs de circuits de manière qu'un contact électrique entre lesdites parties en coïncidence puisse être établi
par l'intermédiaire de ladite ouverture du moyen d'espace-
ment ( 12; 15), ladite ouverture coopérant avec lesdites structures à circuits (2, 6; 10) pour définir une cavité (3; 11) entre lesdites première et seconde structures à circuits, ledit moyen d'espacement comprenant une feuille
(12; 15) de matière élastique perméable aux gaz.
2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite feuille d'espacement est constituée d'une
mIatière fibreuse non tissée.
3. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite feuille d'espacement est constituée d'une
matière fibreuse à enchevêtrement de fibres.
4. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite feuille d'espacement est constituée d'une
matière fibreuse à fibres ordonnées.
5. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en
ce que ledit moyen d'espacement est lié par adhésif aux-
dites structures à circuits et en ce qu'il est en outre prévu un film de matière imperméable aux gaz (14) sur au il moins une première surface de ladite feuille de matière perméable aux gaz (15), ledit film venant toucher une desdites structures à circuits (2) et étant traversé par un motif d'ouvertures qui sont alignées avec les ouvertures ménagées dans ladite feuille 'de matière perméable aux gaz (15).
6. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen d'espacement est pourvu d'un film (16) de ladite matière imperméable aux gaz sur une seconde surface qui est placée à l'opposé de ladite première surface.
7. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen d'espacement est lié par adhésif auxdites
structures à circuits.
8. Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit moyen d'espacement est pourvu d'un réseau d'ouvertures et en ce que ladite première structure à circuit (2) comporte une saillie dirigée vers l'extérieur
et alignée avec chacune desdites ouvertures du moyen d'espace-
ment.
9. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit moyen d'espacement comprend en outre un film de matière imperméable aux gaz qui est placé sur au moins une première surface de ladite feuille de matière perméable aux gaz, ledit film venant toucher une desdites structures
à circuits.
10. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen d'espacement est poreux et définit des trajets non linéaires d'écoulement de gaz de manière que ledit moyen d'espacement arrête par filtrage les particules
de matière contenues dans le gaz le traversant.
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