Brevet FR2559628A1 — publié le 19850816

2'59628 Procédé de fabrication de claviers capacitifs et nouveaux claviers obtenus par ce procédé. La présente invention a trait & un procédé de fabrication de claviers capacitifs de type matriciel consti- tués de circuits électriques permettant une pluralité de coGinmandes distinctes à partir des appuis de touches compo- sant un clavier. L'invention a également trait aux claviers obtenus par ce procédé. i0 De tels claviers comportent un agencement matri- ciel de plots conducteurs associés respectivement aux touches du clavier et se disposant en concordance spatiale avec lesdites touches, chacun desdits plots étant composé de deux plages conductrices isolées électriquement l'une de l'autre et susceptibles d'être couplées capacitivement l'une à l'autre par rapprochement d'une armature conduc- trice provoqué par l'actionnement de la touche correspon- danLe. De tels claviers peuvent être utilisés pour la com- mante d'appareils et de machines diverses tels que machi- 2 ines h calculer, machines à écrire, ordinateurs etc... D'une façon habituelle, les deux plages d'un même plot sont disposées de part et d'autre d'une feuille d'un matèr-au isolant en étant généralement décalées l'une prir rapport à l'autre dans une direction parallèle au plan de ladite feui-le. On obtient donc ainsi deux arrangement ma- triciels de plages, à savoir un sur chaque face de la feuil- le, les plages de l'un des arrangements étant par exemple, connectées entre elles par colonnes alors que celles de l'autre arrangement sont connectées entre elles par lignes, la feuille de matériau isolant permettant ainsi le croise- ment des conducteurs respectifs de lignes et de colonnes en-séparant et isolant les lignes et les colonnes. Ainsi, dans le brevet U.S.A. n 3 921 167, on rapporte ces deux arrangements matriciels sur deux plaques isolantes différentes, puis on juxtapose ces deux plaques l'une contre l'autre avec leurs agencements conducteurs orientés l'un vers l'autre mais avec interposition d'une feuille intercalaire. On comprend, cependant, que dans ce cas, le couplage capacitif entre les deux plages d'un même plot est gêné par la présence de la feuille isolante intercalaire et par l'épaisseur de celle des deux plaques située du côté du l'armature commandée par la touche. C'est pourquoi, dans le brevet britannique n l 582 640f on a déjà prévu de réaliser les deux arrange- ments matriciels sur les deux faces d'une même feuille isolante du type de celles utiliséespour faire des circuits imprimés et qui ont des épaisseurs supérieures à 1 mm et des permittivités de l'ordre de 2. Afin de résoudre les problèmes liés au couplage capacitif à travers de telles capacités en série de valeur faible, il a déjà été proposé, dans la demande de brevet européen n 83 400 433.5, de réaliser une telle feuille isolante en matériau du groupe constitué des mono-, di- et trifluorooléfines de la famille de l'éthylène, ayant des permittivités pouvant être supérieures à 10 sous champ électrique élevé. Ces feuilles isolantes peuvent avoir des épaisseurs moindres, par exemple de l'ordre de 50 microns. Cependant il est nécessaire dans la pratique, pour assurer un couplage capacitif convenable en raison des faibles puissances disponibles, d'utiliser des feuilles isolantes de très faibles épaisseurs de l'ordre de 10 à microns qui ne possèdent aucune tenue propre, ce qui entraîne de graves inconvénients au niveau de la fabrication et de la manutention. La présente invention se propose de remédier à ces inconvénients et de fournir un procédé-de fabrication de tels claviers capacitifs qui permette d'éviter les pro- blèmes liés à l'emploi de ces feuilles de très faibles épaisseurs. Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel procédé qui permette de diminuer encore l'épaisseur du matériau isolant et, en conséquence, d'accroître les performances dues au couplage capacitif. Un autre objectif encore de l'invention est de permettre la fabrication de tels claviers en quantité très importantes et à un prix de revient peu élevé. L'invention a pour objet un procédé de fabrication de claviers capacitifs du type comportant, de part et d'au- tre d'un isolant de faible épaisseur, deux arrangements matriciels, l'un en lignes, l'autre en colonnes, de plages associées deux à deux pour former des plots capacitifs susceptibles d'être soumis à l'influence d'une touche per- mettant d'en rapprocher une armature métallique, caracté- risé par la succession des étapes consistant à appliquer sur une face d'un support isolant relativement rigide, un premier arrangement matriciel, d'appliquer sur cette face ainsi munie de cet arrangement une mince couche isolan- te, puis de mettre en place sur ladite couche isolante ledit deuxième arrangement matriciel. Dans une forme de réalisation particulièrement rréférée, on applique sur la face du support, préalablement mrinie dTu premier arrangement matriciel, une mince couche d'iUn vernis isolant tue l'on laisse sécher ou polymériser, A la suite de quoi on met en place sur cette douche le deux.eme a:rretangement matriciel conducteur. De façon avantageuse, l'épaisseur de ce vernis peut être bien inférieure à l'épaisseur d'une feuille. Ainsi, à titre d'exemple, l'épaisseur peut être de quelques microns. Le matériau isolant peut avantageusement être constitué, par exemple, par un matériau du groupe choisi parmi les mono-,di-,et tri-fluorooléfines de la famille de l'éthylène tels que le polyfluorure de vinyle, le poly- fluorure de vinylidène et le polytrifluoréthylène. Le support isolant peut être d'un type quelconque, étant entendu qu'il lui est demandé une certaine tenue. Ainsi il peut s'agir, par exemple, d'une plaque rigide d'un matériau utilisé pour faire les circuits imprimés. Il peut, également, s'agir d'une feuille de matière plasti- que isolante qui, tout en étant souple, n'a pas, tendance à s'effondrer. De préférence, le matériau constituant le support est du polyester. La couche de vernis peut être appliquée, par exemple, par projection ou pulvérisation, par enduction ou par passage dans un bain suivi d'une étape de durcisse- ment. L'invention a également pour objet un nouveau clavier obtenu par ce procédé, ledit clavier étant caracté- risé en ce qu'il comporte un support relativement rigide, c'est-à-dire n'ayant pas tendance à s'effondrer, sur lequel se trouve appliqué un premier arrangement matriciel conduc- teur tel que, par exemple, un arrangement en lignes, un mince couche isolante surmontant ledit support et son arran- gement et un deuxième arrangement, par exemple en colonnes, disposé sur la face apparente de ladite couche. D'autres avantages et caractéristiques de l'in- vention apparaîtront à la lecture de la description suivan- te, faite à titre d'exemple non limitatif et se référant au dessin annexé dans lequel: La figure 1 représente une vue en plan d'une partie d'un clavier selon l'invention avec arrachement d'une partie de la couche de vernis. La figure 2 représente une vue en coupe transver- sale du clavier selon l'invention avec une exagération notable des dimensions en épaisseur. Le procédé, selon l'invention, est mis en oeuvre de la façon suivante: On part du support relativement rigide constitué d'une feuille de polyester ayant une épaisseur de 125 microns et des dimensions de 150 mm x 300 mm. Sur la face supérieure 2 de cette feuille 1, on réalise un arrangement matriciel de plages conductrices 3, de forme semi-circulaire, reliées par des pistes conduc- trices formant un certain nombre de lignes 4. Les différen- tes plages se trouvent disposées en concordance géométrique avec les emplacements des touches mécaniques qui seront utilisees sur ce matériel. Les différentes lignes 4 aboutissent à un ensemble collecteur de lignes (non représenté) qui permet une commu- nication électrique séparée avec chacune des lignes 4, chaque ligne 4 desservant une pluralité de plages 3 attri- buées à la ligne sur la matrice. L'application de cet arrangement matriciel peut être réalisée de toute façon connue, par métallisation, par l'utilisation d'encre conductrice, au pochoir, en séri- graphie etc.. :5 L'épaisseur des plages 3 et des pistes conduc- trices 4 est de l'ordre de 15 à 30 microns. On recouvre ensuite la totalité de la surface de la feuille 1 portant l'arrangement matriciel de lignes qui vient d'ètre décrit à l'aide a'un vernis en polyurethane. Au moment de l'application, ce vernis possède une viscosité de l'ordre de 2000 à 2500 cps. L'application s'effectue par sérigraphie à raison de 15 à 20 g/m2, ce qui conduit, après sichage kou polymérisation) du vcrnis, à une couche ou pelli- :ule de vernis solidifié 5 ayant une épaisseur de 15 à 35 microns. De preférence, on met le vernis en place de façon mais ce point n'est pas déterminant. De préférence l'é- paisseur de vernis au dessus de la plage 3 est de l'ordre de 10 à 20 microns. Apres solidification ou durcissement du vernis! on applique, sur la face supérieure de la pellicule de vernis , un second arrangement matriciel comportant des plages 6 reliées par des pistes conductrices de colonnes 7. On voit: sur le dessin, que la projection de l'une des deux plages conductrices, par exemple 6, d'un même plot se trouve à côté de l'autre plage, par exemple 3, et à une petite distance de celle-ci. Les pistes de colonnes 7 aboutissent à un ensemble collecteur de colonnes (non représenté) qui permet une liaison électrique séparée avec chaque colonne. On a représenté sur la figure 1, en traits interrom- pus, des plages auxiliaires 8 disposées au regard des plages 3 et leur faisant face et qui peuvent ou non être appliquées en même temps que les plages 6 sur la pellicule de vernis , ces plages 8 étant de préférence totalement isolées individuellement. Ces plages 8, qui se trouvent exactement au dessus des plages 3 du premier agencement matriciel, sont simplement destinées à permettre d'obtenir une épais- seur uniforme de l'ensemble sous l'armature métallique 9 qui est disposée au regard du plot formé par les différen- tes plages 3 et 6 afin d'éviter l'existence d'une couche d'air ainsi que des 'déformations mécaniques asymétriques losque l'armature 9 est sollicitée. Il est à noter que l'on pourrait égalementréaliser des plages auxiliaires totalement isolées, sur le support 301, lorsque l'on met en place les plages 3; ces plages totale- des ment isolées seraient alors disposées au regard/ plages 6 en étant séparées de ces plages 6 par la pellicule de vernis comme la plage 3 est séparée de la plage 6. Le fonctionnement du clavier décrit est le suivant: 351 'enfoncement 'de chaque touche provoque l'abaissement de l'armature correspondante 9 et a pour effet de relier capa- citivement entre elles les deux plages 3 et 6 du plot cor- 2S59628 respondant; elles-mêmes reliées par leurs conducteurs 4 et 7 respectivement à une source de signal électrique à fréquence élevée et à des moyens d'exploitation. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu mais qu'elle n'y est nullement limitée /qu'on peut lui apporter diverses modifications de formes ou de matériaux sans pour cela s'éloigner ni de son cadre ni de son esprit. R E V E N D I CATIONS 1 ) Procédé de fabrication de claviers capacitifs du type comportant, de part et d'autre d'un isolant de faible épaisseur, deux arrangements matriciels, l'un en lignes, l'autre en colonnes, de plages associées deux à deux pour former des plots capacitifs susceptibles d'être soumis à l'influence d'une touche permettant d'en rapprocher une armature métallique, caractérisé par la succession des étapes consistant à appliquer} sur une face (2) d'un support isolant relativement rigide (1), un premier arrange- ment matriciel de plages (3) avec leurs pistes conductrices respectives (4) en lignes (ou colonnes), d'appliquer sur cette face ainsi munie de cet arrangement une mince couche isolante (5), puis de mettre en place sur ladite couche isolante (5) ledit deuxième arrangement matriciel de plages (6) avec leurs pistes conductrices (7) respectives disposées en colonnes (ou en lignes). ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on applique, sur la face du support revêtu du premier arrangement matriciel, une couche de vernis durcis- sable. 3 ) Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'on applique le vernis de façon à obtenir une épaisseur de l'ordre de quelques microns. 4 ) Procédé selon l'une des revendications 2 et 3 caractérisé en ce que l'on utilise un vernis constitué par un matériau du groupe choisi parmi les mono-, di-, et tri-fluorooléfines de la famille de l'éthylène. ) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que l'on applique le premier arrangement matriciel sur un support (1) constitué par une plaque rigide. 6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4 caractérisé en ce que l'on applique le premier arrangement matriciel sur un support (1) constitué d'une feuille souple mais ayantune tenue propre. 7 ) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que l'on met en place, en même temps que l'un et/ou l'autre arrangement matriciels, des plages auxiliaires (8) coïncidant en projection avec celle des plages (3,6) disposée de l'autre côté de la couche (5) de matériau isolant. 8 ) Nouveau clavier obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comporte un support relativement rigide (1) sur lequel se trouve appliqué un premier arrangement matriciel conducteur comprenant des plages (3) avec leurs pistes conductrices (4) disposées en lignes (ou colonnes), un mince couche isolante (5) surmontant ledit support et son arrange- ment, et sur la couche isolante un deuxième arrangement de plages (6) avec leurs pistes conductrices (7) disposées en colonnes (ou lignes) sur la face apparente de ladite couche (5). 9 ) Nouveau clavier selon la revendication 8 ca.oactérise en ce que la couche isolante est constituée d'un vernis (5) durci. ') Nouveau clavier selon la revendication 9, caractêrise en ce que l'épaisseur de la couche isolante est de l'ordre de quelques microns.