Brevet FR2490900A1 — publié le 19820326

La présente invention se rapporte au domaine des claviers à touches électriques. Plus particulièrement, l'invention se rapporte au domaine des claviers à touches à membranes compor- tant des couches de circuits placées en opposition ou en vis- à-vis, qui sont séparées l'une de l'autre et qui comportent des zones ou éléments de contact qui peuvent être sélectivement amenés en contact pour fermer un circuit électrique. On connait des claviers à touches à membranes du type géné- ral défini ci-dessus et que concerne la présente invention. Ces claviers à touches comportent habituellement une paire de couches de circuits dont l'une est fixe et l'autre mobile, les couches étant séparées par une couche d'espacement ou de séparation. Les couches de circuits sont formées par des feuilles de matière isolante, typiquement du Mylar, sur les- quelles sont formés des motifs de circuits. Ces motifs de circuits sont placés l'un en regard de l'autre et sont séparés par une feuille d'espacement, également typiquement formée de Mylar et qui comporte des ouvertures aux endroits des éléments de contact alignés sur les feuilles de circuits fixe et mobile. La commande électrique est effectuée en exerçant à l'aide d'un doigt ou autrement une pression en des endroits spécifiques d'une des feuilles de circuit de façon à faire déplacer un con- tact se trouvant sur cette feuille au travers d'une ouverture de manière qu'il vienne toucher un contact se trouvant sur l'autre feuille de circuit. Les couches de circuits fixe et mobile et le moyen d'espacement peuvent être constitués par des feuilles séparées de matière, ou bien deux ou trois des- dites feuilles peuvent être formées d'une seule feuille de matière qui est repliée de toute manière désirée. Des claviers à touches ayant cette configuration sont généralement réalisés avec une structure stratifiée ou les couches sont liées ensemble, scellées ou autrement fixées de façon à empêcher un mouvement latéral relatif entre les couches. L'ensemble peut également comporter une feuille de recouvrement portant des indices ou symboles d'un type ou d'un autre pour identifier des positions de touches, ainsi qu'une plaque d'appui ou substrat destiné à supporter l'ensemble. La couche d'espacement à ouvertures nécessite la production, la manipulation et l'assemblage ou le traitement du composant séparé pour chaque ensemble de clavier à touches et elle néces- site la production d'une matrice ou d'un autre outillage pour chaque modèle d'élément d'espacement. L'élément d'espacement à ouvertures a également une influence sur la conception et l'utilisation du clavier à touches. Des forces d'actionnement et le mode d'utilisation d'un clavier à touches du type à mem- branes sont affectées à la fois par l'épaisseur de l'élément d'espacement et par la dimension des ouvertures correspondantes. En outre, dans des applications o on désire obtenir des touches de très grande surface (par exemple un tampon de touche circu- laire d'un diamètre de 7,5 cm, ou bien un tampon de touche de 7,5 cm par 7,5 cm), l'élément d'espacement à ouvertures devient non fiable et inacceptable du fait que la couche de circuit mobile peut s'infléchir au travers de la grande ouverture et entrer en contact avec la couche de circuit inférieure en produisant alors un court-circuitage indésirable des contacts de commande. Conformément à la présente invention, il est prévu un con- tacteur électrique comprenant une première structure à contacts électriques, une seconde structure à contacts électriques, une couche de matière électriquement non-conductrice déposée entre lesdites première et seconde structures à contacts, ladite couche déposée comportant une ouverture destinée à permettre l'établissement d'un contact entre lesdites première et seconde structures à contacts électriques, et un motif discontinu de matière isolante placé au moins sur une desdites première et seconde structures à contacts électriques. L'invention concerne également un clavier à touches compor- tant une pluralité de contacteurs du type défini ci-dessus. Conformément à la présente invention, la couche d'espace- ment à ouvertures est éliminée et elle est remplacée par un motif d'adhésif non-conducteur placé sur une ou bien sur les deux couches de circuits. L'adhésif est déposé suivant un motif discret de façon à créer des zones dégagées ou non-recouvertes aux endroits des contacts de commande. Bien que des feuilles d'espacement classiques aient typiquement une épaisseur comprise entre 0,075 et 0,130 mm et définissent un espacement approprié entre les éléments de contact opposés afin d'empêcher un court-circuitage indésirable, une couche d'adhésif conforme à la présente invention peut avoir une épaisseur comprise seule- ment entre 0,025 et 0,05 mm. En tenant compte du fait que les éléments de contact de feuilles de circuits opposées peuvent faire saillie ou s'infléchir dans l'ouverture du motif d'adhé- sif, l'espacement compris entre 0,025 et 0,05 mm peut ne pas être suffisant pour empêcher un court-circuitage non-intention- nel de contacts. En conséquence, une caractéristique importante de la présente invention consiste également à former un motif discontinu de matière adhésive isolante sur un ou bien sur les deux contacts de circuit proprement dits. Ce motif discontinu sert à maintenir l'espacement entre les éléments de contact (et par conséquent à maintenir une condition d'ouverture de circuit) lorsque les touches se trouvent dans la condition de repos, tout en permettant à des zones des éléments de contact de venir se toucher pour produire une fermeture de circuit lorsqu'une force d'actionnement est exercée sur une touche sélectionnée. L'invention concerne également un procédé pour former une configuration de contacteur, ce procédé consistant à former un premier élément de circuit électrique généralement plan et comportant au moins un contact de commande, à former un second élément de circuit électrique généralement plan et comportant un ou plusieurs contacts de commande correspondant à chaque contact de commande dudit premier élément de circuit; à déposer sur au moins un desdits éléments de circuit une couche de matière électriquement non-conductrice suivant un motif comportant une ouverture placée à l'endroit de chaque contact de commande correspondant, à déposer un motif discon- tinu de matière électriquement isolante sur au moins un des contacts de commande de chaque paire, et à assembler lesdits premier et second éléments de circuit sous forme d'un ensemble stratifié. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention se- ront 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 perspective éclatée d'un clavier à touches à membranes conforme à la présente invention. La Fig. 2 est une vue en coupe, faite sur la ligne 2-2, d'un clavier à touches assemblé conforme à la Fig. 1. La Fig. 3 est une vue, semblable à la Fig. 2, et montrant un contacteur à membranes à une seule touche. La Fig. 4 est une vue faite suivant la ligne 4-4 de la Fig.3. En considérant d'abord les Fig. 1 et 2, on voit que le con- tacteur à membranes comporte une première couche de circuit 10 et une seconde couche de circuit 12 comportant des motifs de circuits 14 et 16 sur des faces opposées, c'est-à-dire tournées l'une vers l'autre. A titre d'illustration, les motifs de cir- cuits ont été représentés sous la forme de voies ou bandes de matière conductrice comportant des plots circulaires de contact 18, 20 en chaque emplacement de contacteur. Il va de soi, cepen- dant, que les motifs de circuits et les éléments de contact peuvent avoir toute configuration désirée, la configuration indiquée sur les dessins étant donnée seulement à titre d'il- lustration. Les feuilles de circuits 10 et 12 sont des feuilles formées d'une matière isolante, typiquement un polyester tel que du Mylar, et les motifs de circuits 14 et 16 et les plots de contact 18 et 20 peuvent être formés par impression au tamis avec de l'encre conductrice, par décapage de cuivre, ou bien par d'autres moyens connus de formation de tels motifs. Les motifs de circuits peuvent être prolongés par des parties , 22, servant à établir des connexions externes avec un cir- cuit d'alimentation en courant, des éléments logiques ou autres. Les couches dé circuits 10 et 12 sont toutes deux espacées l'une de l'autre et liées ensemble par une couche d'adhésif non-conducteur 26. L'adhésif 26 est déposé par exemple par sérigraphie ou bien par toute autre technique de dépôt de motif bien connue dans ce domaine, en vue de former un motif d'ou- verture ou d'orifice 28 aux endroits occupés par chacune des touches, ces endroits étant définis chacun par les plots de contact 18 et 20 placés l'un en regard de l'autre. En conséquence,la couche d'adhésif 26 sert à la fois à lier ensemble les éléments de circuit et également à définir leur espacement mutuel. Une caractéristique très importante de la présente invention consiste dans l'inclusion d'un motif discontinu d'adhésif non conducteur 26 dans la zone de contact proprement dite. Ce motif non-conducteur peut se présenter sous la forme de lignes espacées d'adhésif 30, ou bien d'un autre motif appro- prié qui peut être linéaire ou ponctuel. Bien que la couche d'adhésif isolant 26 puisse être initialement formée sur l'une ou l'autre ou bien les deux faces opposées des feuilles de circuits 10 et 12, la couche d'adhésif isolant 26 de l'assem- blage final est extrêmement mince (de l'ordre de 0,025 à 0,05 mm d'épaisseur). Cette extrême minceur de la couche d'adhésif iso- lant 26 crée un risque de court-circuitage non-intentionnel ou indésirable, c'est-à-dire de fermeture, des plots de contact 18, 20, soit à cause de variations de tolérances, soit à cause d'un fléchissement des zones de contacts non-supportées de la feuille de circuit 10. En conséquence, le motif non-conducteur discontinu 30 prévu dans chaque zone de contact (qui peut se trouver sur l'un ou l'autre ou bien les deux éléments de contact et 28) sert à maintenir les éléments de contact séparés pendant la condition normale, c'est-à-dire la condition de repos, de chaque contacteur; au contraire, le motif discontinu est défini de façon à ménager un espacement approprié pour per- mettre l'établissement d'un contact entre les plots 18 et 20 lorsqu'une force d'actionnement F est exercée sur une touche. Le motif discontinu de matière isolante prévu dans la zone de contact peut être constitué par des lignes, par des points, ou par un autre motif approprié, à condition qu'il satisfasse au double impératki consistant, d'une part, à maintenir les contacts espacés l'un de l'autre dans la condition normale, c'est-à-dire la condition de repos et, d'autre part, de per- mettre un espacement approprié des éléments de motif pour faire toucher les contacts d'une touche quand celle-ci est actionnée. Comme le montrent les Fig. 1 et 2, le clavier à touches est complété par un panneau d'appui ou de raidissage 32 qui est lié ou fixé autrement à la feuille de circuit 12, une feuille de recouvrement 34 pouvant être facultativement liée ou fixée autrement sur la partie supérieure de la feuille 10. Cette feuille de recouvrement 34 comporte typiquement des sym- boles graphiques destinés à identifier les différents empla- cements de touches. Le substrat 32 et la feuille de recouvre- ment 34 peuvent faire partie intégrante d'un clavier à touches, ou bien un clavier à touches peut être constitué seulement des feuilles de circuits 10 et 12 liées ensemble et auxquelles on peut ajouter une feuille de recouvrement et/ou un substrat quand le clavier à touches est monté dans l'appareil o il doit être utilisé. En considérant maintenant les Fig. 3 et 4, on voit qu'on a dessiné un autre mode de réalisation de la présente invention sous la forme d'un contacteur à une seule touche, des éléments semblables à ceux indiqués sur les Fig. 1 et 2 étant désignés par les mêmes références numériques auxquelles on a ajouté l'indice "prime". Le contacteur à touche unique représenté sur les Fig. 3 et 4 est destiné à représenter un contacteur- comportant une zone de touche ou de contact relativement grande, par exemple un tampon de touche ayant des dimensions de l'ordre de 7,5 cm de diamètre ou bien de 7,5 cm x 7,5 cm. On se rend compte aisément qu'une couche d'adhésif 26' ayant une épaisseur seulement de 0,025 à 0,05 mm est inappropriée pour faire en sorte que les gros plots de contact 18' et 20' restent espacés l'un de l'autre et séparés lorsqu'on ne désire pas établir un contact de commande. En conséquence, les carac- téristiques importantes de la présente invention en ce qui concerne le motif discontinu de matière isolante servent à créer une structure dans laquelle les contacts de touche sont maintenus écartés pendant que la touche est placée dans la condition normale, c'est-à-dire la condition de repos. Dans la configuration indiquée sur les Fig. 3 et 4, le motif isolant discontinu prévu dans la zone de contact est un motif de points 36 qui sont répartis sur la surface du plot de con- tact 20'. Le motif de points 36 sert à maintenir l'espacement désiré pour empêcher un contact entre les plots 18' et 20' quand la touche n'est pas actionnée. Cependant, l'espacement entre les points du motif est suffisant pour créer un intervalle approprié pour que le plot 18' puisse être amené au contact du plot 20' afin de fermer le contacteur quand une force F est exercée sur celui-ci. 24909o0 Le motif discontinu de matière isolante prévu dans la zone de contact du contacteur, et établi conformément à la présente invention, est de préférence formé de la même matière isolante que l'adhésif 26, cette matière étant de préférence déposée de la même façon que celle suivant laquelle l'adhésif 26 est déposé pour former la couche adhésive et les ouvertures ou orifices 28, 28'. Cependant, il est également possible, le cas échéant, de former le motif discontinu dans les zones de contacts dans une phase séparée et en utilisant une matière non- conductrice différente, -si cela s'avère plus intéressant. Bien que le motif discontinu prévu dans la zone de contact ait été défini ci-dessus comme étant formé par des lignes ou des points placés sur un des plots de contact, il va de soi qu'on peut employer d'autres motifs discontinus et que les motifs discontinus peu- vent être prévus sur les deux plots de contacts et non pas uniquement sur un plot, à condition qu'un espacement approprié soit établi dans le motif discontinu pour permettre à des plots de contacts de se toucher lorsqu'on désire fermer un circuit. Egalement, il est à noter que le terme "discontinu" est des- tiné à signifier que le motif recouvre seulement une partie de la zone de contact. Ainsi, par exemple, une seule ligne continue qui ondulerait vers l'avant et vers l'arrière, transversalement au contact et suivant un trajet sinueux, constituerait un motif discontinu bien qu'elle forme une seule voie reliant une extrémité à l'autre. Egalement, bien qu'il soit préférable que la matière isolante 26 soit un adhésif, on peut utiliser toute matière non-conductrice pouvant être déposée par impression au tamis ou autrement suivant un motif désiré; en outre, la liaison de l'ensemble peut être effectuée par d'autres moyens. La présente invention procure de nombreux avantages elle élimine l'obligation de concevoir, de produire, de manipuler et d'assembler le composant d'espacement classique; elle élimine l'obligation de réaliser des matrices ou d'autres outillages pour produire l'élément d'espacement classique; elle permet d'obtenir un clavier à touches ayant une apparence plus uniforme du fait de l'absence d'un élément d'espacement classique, qui peut avoir tendance à former une surface inégale 2490 O0 ou "bombée" au travers de la feuille de recouvrement; elle ré- duit la course de touche à la gamme comprise entre 0,025 et 0,05 mm, qui est indiscernable pour toutes les applications pratiques; et en outre elle permet d'obtenir une augmentation de la vitesse de production et une traduction supplémentaire du coût en rendant possible la séparation des feuilles de cir- cuits par la mâme technologie que celle utilisée pour la défi- nition des voies de circuits et, également, en permettant d'effectuer à la fois l'espacement et la liaison des feuilles de circuits par la même couche de matière. 2490> 00 REVENDICATIONS 1.- Contacteu--électrique, caractérisé en ce qu'il comprend une première structure à contact électrique (10'), une seconde structure à contact électrique (12'>, une couche (26') de ma- tière électriquement non-conductrice déposée entre lesdites première et seconde structures à contacts, ladite couche dépo- sée (26') comportant une ouverture (28') destinée à permettre l'établissement d'un contact entre lesdites première (10') et seconde (12') structures à contacts électriques, et un motif discontinu (30') de matière isolante placé sur au moins une desdites première (10') et seconde (12') structures à contacts électriques. 2.- Contacteur électrique selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ladite couche de matière déposée (26') est formée d'un adhésif. 3.- Contacteur électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit motif discontinu (30') de matière isolante et ladite couche de matière déposée (26') sont formée de la même matière. 4.- Contacteur électrique selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite première struc- ture à contact électrique comprend une couche (10') de matière isolante flexible portant sur une surface une partie électri- quement conductrice(18')qui est placée en regard de ladite seconde structure à contact électrique. 5.- Contacteur;-électrique selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite seconde structure à contact électrique comprend une couche (12') de matière iso- lante flexible sur une surface de laquelle est prévue une partie électriquement conductrice (20') placée en regard de ladite première structure à contact électrique. 6.- Contacteur électrique selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ledit motif discontinu (30') sert efficacement à maintenir normalement une séparation entre lesdites première et seconde structures à contacts tout en permettant l'établis- sement d'un contact entre elles lors de l'application d'une force d'actionnement qui rapproche lesdits contacts l'unde l'autre. 7.- Clavier à touches, caractérisé en ce qu'il comprend une première stru-ture à circuit électrique comportant plu- sieurs premiers contacts de commande, une seconde structure à circuit électrique comportant plusieurs seconds contacts de commande correspondant- auxdits premiers contacts de.com- mande, une couche de matière électriquement non-conductrice déposée (26) entre lesdites première et seconde structures à circuits électriques, ladite couche (26) étant déposée suivant un motif comportant plusieurs ouvertures (28) placées en des endroits correspondant aux emplacements desdits premiers et seconds contacts de commande, ainsi qu'un motif discontinu (30) de matière isolante placé sur les contacts de commande d'au moins une desdites première et seconde structures à cir- cuits. 8.- Clavier à touches selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite couche de matière déposée (26) est formée d'un adhésif. 9.- Clavier à touches selon la revendication 8 ou 9, carac- térisé en ce que ledit motif discontinu (30) de matière isolante et ladite couche de matière déposée (26) sont formés de la même matière. 10.- Clavier à touches selon l'une quelconque des revendica- tions 7 à 9, caractérisé en ce que ladite première structure à contact électrique comprend une couche (10) de matière isolante flexible portant sur une surface une partie électri- quement conductrice (18) qui est placée en regard de ladite seconde structure à contact électrique. 11.- Clavier à touches selon l'une quelconque des revendica- tions 7 à 9, caractérisé en ce que ladite seconde structure à contact électrique comprend une couche (12) de matière iso- lante flexible sur une surface de laquelle est prévue une partie électriquement conductrice (20) placée en regard de ladite première structure à contact électrique. 12.- Clavier à touches selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit motif discontinu (30) sert efficacement à 24909O0 maintenir normalement une séparation entre lesdits premier et second contacts de commande tout en permettant l'établissement d'un contact entre eux lors de l'application d'une force d'ac- tionnement poussant lesdits contacts l'un vers l'autre. 13.- Procédé pour former une configuration de contacteur, caractérisé en ce qu'il consiste à former un premier élément de circuit électrique généralement plan et comportant au moins un contact de commande, à former un second élément de circuit électrique généralement plan et comportant un ou plusieurs contacts de commande correspondant à chaque contact de commande dudit premier élément de circuit; à déposer sur au moins un desdits éléments de circuit une couche de matière électriquement nonconductrice suivant un motif comportant une ouverture placée à l'endroit de chaque contact de commande correspondant, à déposer un motif discontinu de matière électriquement isolante sur au moins un des contacts de commande de chaque paire, et à assembler lesdits premier et second éléments de circuit sous forme d'un ensemble stratifié. 14.- Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite phase de dépôt d'un motif discontinu de matière isolante sur les contacts du contacteur et ladite phase de dépôt d'une couche de matière nonconductrice sur au moins un des éléments à circuits sont effectuées essentiellement simultanément. 15.- Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que lesdites phases simultanées sont effectuées en faisant intervenir le môme processus-de dépôt de matière.