Brevet FR2586117A1 — publié le 19870213

La présente invention concerne un clavier électrique d'entrée de données dans un système de commande ou de programmation. De tels claviers sont utilisés dans des domaines aussi variés que les télécommunications, l'informatique. les appareils ménagers .... Ils comprennent des touches pour permettre la prise en compte d'informations entrées par un utilisateur. Dans les dispositifs de l'art connu, de tels claviers comprennent généralement une nappe en matière déformable élastique, en particuliér en caoutchouc siliconé, associée à un circuit imprimé. Cette nappe est munie de dèmes qui constituent les touches de prise en compte des données entrées par l'utilisateur. Un reseau de connexions situées à la surface du circuit imprimé dans deux directions (Ox, Oy), par exemple perpendiculaires ou obliques, permet, lors de .1' appui d'une touche, de relier électriquement respectivement une connexion de direction Ox et une connexion de direction Oy et de déterminer ainsi quelle touche a été appuyée. Ces nappes peuvent etre en matière électriquement isolante avec des pastilles conductrices dans les dômes, ce qui permet lors d'une pression sur l'un de ces domes d'effectuer un contact électrique, par 1 intermédiaire de cette pastille conductrice, entre deux lignes du circuit imprimé se croisant sous ce dôme tout en étant séparées l'une de l'autre. Ces nappes peuvent etre en matière conductrice. Elles ont une fonction identique aux nappes décrites précédemment mais elles doivent etre isolées des pistes conductrices du circuit imprimé par un feuillet isolant intermédiaire ou une impression d'encre isolante pour interdire tout court circuit intempestif. Les nappes peuvent être réalisées en matière isolante. Dans ce cas seule la fonction mécanique est utilisée qui active des contacts imprimés sur une membrane ou un feuillet. Mais dans ces dispositifs de l'art connu, le circuit imprime est complexe car il impose la confection de ponts pour la réalisation de matrices x-y. Les circuits imprimés utilisés sont par exemple des circuits double face à trous métallisés, des circuits simple face avec pontages à l'aide de fils soudes ou avec pontages serigraphies. Dans le cas d'utilisation de nappes réalisées en matière isolante, le clavier correspondant comporte des feuilles intermédiaires de structure complexe combinées avec ces nappes. L'invention a pour objet la simplification de tels claviers. En effet un clavier selon l'invention comprend un circuit imprimé sur lequel seules sont matérialisées des lignes conductrices, des bandes conductrices, disposées transversalement á ces lignes étant intégrées à la nappe ou situées dans une couche intermédiaire entre nappe et circuit imprimé. Il y a donc dissociation entre les supports des lignes et des bandes conductrices. La présente invention propose ainsi un clavier électrique du type comportant un réseau à deux dimensions de touches à enfoncement élastique et un circuit imprimé disposé en regard, caractérise en ce que le circuit imprimé porte une série de lignes conductrices passant sous les touches, et reliées à des bornes d'entrées. et que ce clavier comporte en outre une série de bandes conductrices électriquement isolées les unes des autres et connectées à des bornes de sortie, qui sont disposées en surplomb des lignes conductrices en croisant ces dernières au droit des touches, un espace étant dégagé sous chaque touche pour permettre, lors de l'enfoncement de l'une d'entre elles, la mise en contact de la ligne et de la bande correspondantes. L'invention permet ainsi une grande simpLification de la fabrication des circuits imprimés. Selon une disposition préférée de l'invention les bandes conductrices sont reliées chacune au circuit imprimé, par un point de connexion à une borne de sortie associée par une ligne de sortie, L'invention présente ainsi le grand avantage de regrouper sur le circuit imprimé toutes les bornes de liaison du clavier avec l'exterieur. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d ailleurs de la description qui va suivre, à titre d exemple, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente une vue de dessous d'une nappe à touches d'un clavier selon l'invention - les figures 2 et 3 sont deux vues en coupe, respectivement selon les lignes II-II et III-III, de la nappe à touches de la figure 1 et d'un circuit imprimé associé - la figure 4 est une vue de dessus du circuit imprimé du clavier illustré à la figure 1; - la figure 5 représente une premiere variante de clavier selon l'invention;; - les figures 6 et 7 representent une vue en coupe longitudinale, selon le plan VI-VI de la figure 7, et une vue en coupe transversale, selon le plan Vil-Vil de la figure 6, d'une seconde variante de clavier selon l'invention. Suivant la forme de réalisation choisie et représentée aux figures 1 à 4, le clavier selon l'invention, de type téléphonique, comprend principalement un circuit imprimé 10, une nappe à touches 20 et une couche intermédiaire isolante 26. - sur le circuit imprimé 10, représenté à la figure 4 sont disposées différentes lignes de liaison électriques des lignes de sortie 1 1 reliant respectivement des points 12 de connexion à des bornes de sortie 13 situées sur un côté du circuit imprime, chaque point 12 de connexion etant relié à une borne de sortie 13. des lignes conductrices 15 reliant chacune plusieurs pastilles 16, formant des zones de contact, et alignées suivant une direction (Oy), à une borne d'entrée 17. Ces bornes d'entrez 17 étant de préférence alignées avec les bornes de sortie 13 suivant une direction horizontale Ox; - La nappe 20, en matière élastique déformable, par exemple en caoutchouc siliconé, comprend une structure de plusieurs lignes ou bandes 21 en matière conductrice, chacune de celles-ci formant une série de plusieurs dômes 22 de contact qui correspondent aux touches d'appui d'un clavier usuel de l'art connu. Ces lignes ou bandes 21 sont isolées les unes par rapport aux autres par des zones 23 de matière non conductrice comme représenté à titre non limitatif à la figure 1. Ces dômes 22. ici au nombre de 12, sont alignés suivant deux directions horizontale Ox et verticale Oy, ici orthogonales entre elles, Ces dômes 22, une fois que la nappe 20 est mise en place au dessus du circuit imprimé 10, sont a l'aplomb des pastilles 16 par exemple en or ou en carbone, formant les zones de contact. Ces domes et ces pastilles sont disposés dans des réseaux semblables, Chaque bande conductrice 21 comporte une languette 24 munie d'une zone 25 de liaison avec l'un des points de connexion 12 du circuit imprimé 10, situé sous cette languette 24. Ces zones de liaisons 25, comme représenté aux figures i à 4, peuvent etre réalisées par des trous métallisés;; - La couche 26 située entre le circuit imprimé 10 et la nappe 20 est électriquement isolante sauf aux endroits des pastilles conductrices 16 et des liaisons électriques 25 entre les bandes conductrices et les points de connexion 1 2, Cette couche isolante Z6 permet ci 'éviter les court-circuits entre les différentes lignes de liaison 11 et 15 du circuit imprimé, Des trous 27 permettent la fixation de la nappe 20 sur le circuit imprimé 10. Avantageusement les trous 25, permettant la liaison entre les bandes conductrices 21 et les points 12 de liaison, servent également de trous de Fixation de la nappe 20 sur le circuit imprimé 10. En fonctionnement, lorsque l'utilisateur appuie sur l'un des dômes 22 il réalise un contact électrique entre la surface inférieure de ce dôme 22 et une pastille conductrice 16 et donc une liaison électrique entre une borne de sortie 13 et une borne d'entrée 17, par l'intermédiaire d'un point de connexion 12, d'une liaison électrique 25, d'une bande conductrice 21 et de la pastille 16 en contact avec le dôme 22 considéré. Une telle liaison électrique entre une borne de sortie 13 et une borne d'entrée 17 permet de connaitre quel dôme 22 a été pressé. Une variante de l'invention, représentée à la figure 5, illustre un clavier alphanumérique à 48 touches comprenant une nappe 30 disposée au dessus d'un circuit imprimé 40. Comme dans la réalisation représentée aux figures 1 à 4, cette nappe 30 comporte des bandes conductrices 31 parallèles entre elles, formant chacune une succession de plusieurs dômes 32, et séparées par des zones isolantes 33.Ces bandes représentées au-dessus de la nappe pour la clarté de 1 exposé sont en fait matérialisées en regard du circuit imprimé 40. Ces bandes conductrices 31 en forme de lignes brisées sont reliées, deux à deux, en des zones de liaison électrique 34, avec le circuit imprimé 40 par l'intermédiaire de lignes de liaison 35 disposées à la surface de ce circuit imprimé 40 et représentées en traits mixtes. La bande centrale 6 est armée de deux bandes conductrices 31 accolées l'une à l'autre. Comme dans la réalisation illustrée aux figures 1 à 4 chaque dôme 32 est disposé au dessus d'une pastille non représentée sur la figure 5, et relié à des bornes ci' entrée par des lignes cbnductrices 37 D'autres lignes de liaison 38 (également en pointillés) sont reliées à la moitie des bandes conductrices 31, ( situées à gauche sur la figure 5) par l'intermédiaire de liaisons 39 entre la nappe 20 et le circuit imprimé 40 ; ces lignes 38 sont également reliées aux autres bandes 31 par les lignes 35. Le fonctionnement d'un tel clavier est identique à celui du clavier représenté aux figures 1 à 4 : l'appui sur un dôme 32 permet de réaliser une liaison électrique entre une premiére 38 et une seconde 37 lignes de liaison du circuit imprimé 40. Dans cette variante il pourrait y avoir également des lignes de sortie correspondant à chaque bande conductrice, (sans liaison 35) et des lignes conductrices correspondant à une ligne de dômes comme dans la réalisation représentée aux figures 1 à 4. Mais dans la forme de réalisation représentée à la figure 5 les lignes conductrices 37 ont éte subdivisées en deux de part et d'autre d'une portion médiane du circuit imprimé 40, la moitié des bandes conductrices 31, plus la bande centrale 36, étant seules reliées à des lignes de sortie 38, Cette configuration présente l'avantage de ne nécessiter qu un nombre minimum de sorties sur le circuit imprimé tout en prenant en compte tous les dômes 32. tjne seconde variante de l'invention, représentée aux figures 6 et 7, illustre un clavier de type téléphonique à 12 touches. La structure est similaire à celle du clavier représenté aux figures 1 à 4, Si ce n'est que les bandes conductrices 40 ne font plus partie de la nappe 41 mais sont disposées dans un plan intermédiaire entre la nappe 41 et le circuit imprimé 10. Les éléments du circuit imprimé 10, représentés aux figures 6 et 7, identiques à ceux de la réalisation représentée aux figures 1 à 4 ont conservé la meme numérotation. Une feuille isolante 42 disposée entre ces bandes conductrices 40 et le circuit imprimé 10 joue le meme rôle que la couche isolante 26 des figures 2 et 3; ce peut etre par exemple une impression isolante réalisée à la surface du circuit imprimé 10, interrompue entre pastilles 16 et domes 22 en regard. Des trous 27 permettent la fixation- de la nappe 41, des bandes conductrices 40 et de la feuille isolante 42 sur le circuit imprimé 10. Les zones 25 sont des zones de liaison entre les bandes conductrices 40 et des points de connexion du circuit imprimé 10. La nappe 41 comprend des domes 43 disposés au-dessus des pastilles conductrices 16. Un tel clavier permet une simplification de mise en oeuvre : dans une production automatique il est possible de ne pas découper les ' bandes conductrices individuellement mais de réaliser des préformes en continu qui ne seront séparées qu'après le montage du clavier. L'invention n'est, bien entendu, pas limitee aux détails des formes de réalisation que l'on vient de considérer à titre d'exemple. Ainsi par exemple dans la variante de réalisation représentée aux figures 6 et 7, tout système mécanique de touches sans fonction électrique tel que touches de rappel magnétique, systéme de touches à ressort peut remplacer la nappe. REVENDICATIONS 1. Clavier électrique du type comportant un réseau à deux dimensions de touches à enfoncement électrique et un circuit imprimé associe, disposé en regard, caractérisé en ce que le circuit imprimé (10) porte une série de lignes conductrices (15. 37) passant sous les touches (22, 32, 43), et reliées à des bornes d'entrée (17), et que ce clavier comporte en outre une série de bandes conductrices (21, 31, 40) électriquement isolées les unes des autres et connectées à des bornes de sortie (13) qui sont disposées en surplomb des lignes conductrices (15, 37) en croisant ces dernières au droit des touches (22, 32, 43), un espace étant dégagé sous chaque touche (22, 32, 43) pour permettre, lors de l'enfoncement de l'une d'entre elles. la mise en contact de la ligne (15, 37) et de la bande (21. 31. cor correspondantes. 2. Clavier selon la revendication 1 caractérisé en ce que les lignes (15 > et les bandes (21, 31. 40) sont globalement orientées selon deux directions perpendiculaires (Ox, Oy). 3. Clavier selon la revendication 1 caractérisé en ce que les lignes (15) et les bandes (21, 31, 40) sont globalement orientées selon deux directions obliques (OX, Oy). 4. Clavier selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les bandes conductrices (21, 31. 40? sont chacune connectées électriquement au circuit imprimé (10) en un point de connexion (12. 39) relié à une borne de sortie (13) dudit circuit. 5. Clavier selon la revendication 4 caractérisé en ce que les bandes conductrices (21, 31, 40? sont reliées aux points de connexion (12,39) parl'intermédiaire de trous (25) de fixation du réseau à touches au circuit.imprimé (10). 6. Clavier selon l'une quelconque des revendications 1 a 5, caractérisé en ce que les lignes conductrices (15) comportent des zone de contact (16) sous les touches. 7. Clavier selon la revendication 6, caractérisé en ce que les zones de contact (16) sont constitués de pastilles conductrices. 8. Clavier selon la revendication 7, caractérisé en ce que les pastilles conductrices sont en or ou on carbone. 9. Clavier selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les bandes conductrices (21, 31, 40) sont isolées par rapport au circuit imprimé (10) par l'intermédiaire de zones isolantes (26). 10. Clavier selon la revendication 9, caractérisé en ce que les zones isolantes (26) sont formées d'un dépot isolant déposé à la surface du circuit imprimé (10). 11. Clavier selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le système à touches comprend une nappe (20,30,41) élastique déformable munie de domes déformables (22, 32, 43) qui jouent le râle de touches. 12. Clavier selon la revendication 11, caractérisé en ce que la nappe (20,30,41) est, soit en matériau élastomère, soit en caoutchouc silicone. 13, Clavier selon la revendication 11 ou la revendication 12, caractérisé en ce que la nappe (20,30,41) a une structure composite qui englobe les bandes conductrices (21,31,40) séparées entre elles par des zones isolantes (23,33). 14, Clavier selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. caractérisé en ce que les bandes conductrices (40) font partie d'une couche disposée entre le circuit imprime (10) et le système à touches (41), en étant électriquement connectées au circuit imprimé (10) par les moyens de liaison (25) å ce dernier du système à touches (41). 15. Clavier selon l'une quelconque des revendications 12 å 14, caractérisé en ce que les bandes conductrices (31) sont constitués par des segments (31) reliés électriquement entre eux par des lignes de liaison (35) portées par le circuit imprimé. (40) auxquelles ces dits segments se raccordent par des zones de liaison (34),