Brevet FR2950193A1 — publié le 20110318

-1-Commutateur à effet tactile L'invention concerne un commutateur à effet tactile. De manière connue un commutateur à effet tactile comprend deux organes conducteurs entre lesquels il s'établit une continuité électrique lorsque le commutateur est soumis à une activation mécanique, par exemple par un ou plusieurs doigts d'un utilisateur, et le commutateur transmet un retour tactile à cet utilisateur. Actuellement, les commutateurs à effet tactile doivent répondre à certaines contraintes dimensionnelles et être de plus en plus petits pour présenter un faible 10 encombrement. Par exemple, pour diverses applications de sécurité, de monétique, ou autres, on souhaite incorporer des tels commutateurs à effet tactile à des supports de faible épaisseur, analogues aux cartes bancaires. Étant donné les dimensions de telles cartes, les commutateurs à effet tactile 15 doivent présenter une faible épaisseur de l'ordre de 0,4 mm. Cependant les commutateurs à effet tactile connus ne répondent généralement pas à ce critère de dimension. L'invention a donc pour objectif de pallier cet inconvénient de l'art antérieur en proposant un commutateur à effet tactile de faible épaisseur tout en garantissant un 20 retour tactile suffisant à l'utilisateur. À cet effet, l'invention a pour objet un commutateur à effet tactile caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dôme, au moins un disque et au moins un isolant disposé entre ledit dôme et ledit disque, de sorte que les parties périphériques dudit dôme et dudit disque sont chacune au contact d'une face dudit isolant et sont ainsi en regard de 25 part et d'autre dudit isolant, ledit isolant présentant un orifice central de manière à permettre le contact entre ledit dôme et ledit disque lorsqu'ils sont soumis à une force de rapprochement mutuel. Ainsi formé, ledit commutateur garantit un retour tactile et présente une faible épaisseur permettant de l'intégrer de façon simple dans ou sur des supports de faible 30 épaisseur sans augmenter l'encombrement. BRT0466FR 2950193 -2- Ledit commutateur peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison : ledit commutateur comporte une entretoise configurée pour être disposée entre ledit commutateur et un support dudit commutateur, pour améliorer le fonctionnement 5 dudit commutateur, - l'entretoise est une entretoise isolante, - ledit commutateur présente deux organes de connexion respectivement configurés pour coopérer avec une plage de connexion associée du support dudit commutateur, - l'entretoise est une entretoise conductrice, ce qui simplifie la connexion entre ledit 10 commutateur et le support dudit commutateur, ledit commutateur présente un unique organe de connexion configuré pour coopérer avec une plage de connexion associée du support dudit commutateur, l'entretoise est formée par une colle, de manière à pouvoir mettre en place de façon simple et rapide ledit commutateur sur le support dudit commutateur, 15 - l'entretoise présente une forme annulaire permettant d'augmenter le volume de compression, ce qui améliore le retour haptique, ledit commutateur présente au moins un orifice de communication entre une première chambre de compression définie à l'intérieur dudit dôme et dudit disque, et l'extérieur de la première chambre de compression, 20 - l'entretoise définit avec ledit disque une seconde chambre de compression et ledit orifice de communication est formé sur ledit disque, de sorte que la première chambre de compression communique avec la seconde chambre de compression, ledit orifice de communication est formé sur ledit isolant, ledit orifice de communication est formé sur ledit dôme, 2 - ledit commutateur comprend une surface d'actionnement formée sur ledit dôme qui garantit une bonne activation dudit commutateur, ledit commutateur comprend un recouvrement muni d'une surface d'actionnement et disposé sur ledit dôme pour protéger ledit commutateur et garantir une bonne activation dudit commutateur, 3C - 'a surface c'actionnement est réalisée sous la forme d'une protubérance, =' En se référant aux figures 2 et 3, le commutateur 1 comprend : BRT0466FR 2950193 -5- - un dôme 7 ayant un léger bombement et une partie périphérique circulaire continue 9, - un disque plat 11 sans bombement, et - un isolant 13 annulaire disposé entre le dôme 7 et le disque 11. 5 Le diamètre du dôme 7 et du disque 11 est par exemple de 8 mm. On peut utiliser en variante des diamètres de 4 à 20 mm pour le dôme 7 et le disque 11. Le dôme 7 et le disque 11 peuvent présenter une épaisseur de quelques dizaines de micron-mètres. Un tel commutateur 1 de faible épaisseur peut facilement être entouré par 10 exemple d'un gel d'étanchéité pour assurer l'étanchéité de manière simple sans augmenter l'encombrement. En outre, l'espace intérieur entre le dôme 7 et le disque 11 définit une première chambre de compression Cl permettant le retour haptique lorsque le commutateur 1 est activé. 15 Selon un premier mode de réalisation, le dôme 7 présente un organe de connexion 15, ici une patte de connexion 15 qui dépasse radialement de sa périphérie 9 pour être au contact d'une plage de connexion 17 associée du circuit imprimé 3 (figures la à 3). De même, le disque 11 présente un organe de connexion 19, ici une patte de 20 connexion 19 qui dépasse radialement du disque 11 pour être au contact d'une plage de connexion 21 associée du circuit imprimé 3. À cet effet, le circuit imprimé 3 présente des pistes qui forment respectivement les plages de connexion 17 et 21 disposées de part et d'autre du commutateur 1. Selon ce premier mode de réalisation illustré, les organes de connexion 15 et 19 25 sont sensiblement alignés. On peut prévoir en variante que les organes de connexion 15 et 19 forment un angle prédéterminé. Dans l'exemple de la figure la, ces plages de connexion 17 et 21 sont formées sur des languettes 23,24 disposées autour de l'orifice circulaire du logement 5. Les organes de connexion 15 et 19 peuvent respectivement être mis en contact 30 avec les plages de connexion 17 et 21 par soudure. Dans ce cas, les organes de BRT0466FR 2950193 -6- connexion 15 et 19 présentent par exemple un trou (non représenté) permettant le logement de soudure. Selon une alternative, les organes de connexion 15 et 19 peuvent être sertis sur les plages de connexion 17 et 21. À cet effet, on peut prévoir que les organes de 5 connexion 15 et 19 présentent respectivement des picots pour transpercer les plages de connexion 17 et 21 et sertis sur ces plages de connexion 17 et 21 par exemple à l'aide d'une pince spécifique. Selon une autre alternative, on peut prévoir de la colle conductrice sur les organes de connexion 15 et 19 pour une mise en place et une connexion plus rapide, 10 notamment lorsque le commutateur 1 est mis en place par une machine de type "pick and place" en anglais pour prendre et placer. On pourrait encore prévoir que les organes de connexion 15 et 19 présentent des terminaisons de forme générale tubulaire complémentaire d'un câble de connexion relié au circuit imprimé 3. 15 Par ailleurs, afin d'assurer un contact électrique entre le dôme 7 et le disque 11, ces derniers sont des organes conducteurs du commutateur 1. À cet effet, le dôme 7 et le disque 11 sont métalliques. En variante, le dôme 7 et le disque 11 sont réalisés en matière plastique et présentent un recouvrement conducteur. 20 Une variante de réalisation est illustrée par la figure 4. Selon cette variante, on sérigraphie des pistes 25 et 26 sur un film de polycarbonate ou en polyéthylène téréphtalate (PET), par exemple à l'aide d'une encre conductrice. Bien entendu, on peut prévoir de déposer par jet d'encre les pistes 25,26 sur le film ou encore de laminer les pistes 25,26 sur le film. 25 On réalise ensuite un découpage en forme de huit dont la première boucle du huit forme le dôme 7 du commutateur et dont la deuxième boucle du huit forme le disque plat 11 du commutateur. On réalise d'une part par thermoformage une forme de dôme pour former le dôme 7 du commutateur 1 à l'aide d'un moule chauffé par exemple à 150°C, avec un 30 organe de connexion 15 relié à la piste 25, et d'autre part une forme de disque plat pour BRT0466FR 2950193 -7- former le disque 11 du commutateur 1 avec un organe de connexion 17 relié à la piste 26. Les pistes 25 et 26 forment alors un recouvrement conducteur des faces du dôme 7 et du disque 11 en vis-à-vis. Lorsque le commutateur est activé et que ces faces sont 5 mises en contact, un contact électrique est alors établi entre le dôme 7 et le disque 11. Le dôme 7 et le disque 11 sont ensuite pliés et assemblés avec interposition de l'isolant 13 entre eux par exemple par collage. Par ailleurs, en se référant à nouveau à la figure 3, l'isolant 13 présente un orifice central 27 s a isamment grand de sorte que lorsqu'une pression est exercée par 10 pincement du commutateur 1 ou par appui sur le commutateur 1, le sommet du dôme 7 et le disque 11 sont rapprochés à travers cet orifice 27 et mis en contact électrique. Lorsque le commutateur 1 est relâché, il retourne en position de repos dans laquelle le dôme 7 et le disque 11 sont distants de sorte qu'il n'y a plus de contact électrique entre le dôme 7 et le disque 11. 15 La course entre cette position de repos et la position active obtenue par contact du dôme 7 et du disque 11 est de l'ordre de 0,17 mm. L'isolant 13 peut être formé d'un anneau de colle isolante placé entre le dôme 7 et le disque 11, avec une épaisseur suffisante pour assurer l'isolement, de sorte que l'épaisseur totale du commutateur soit de l'ordre de 0,4 mm. 23 En c'ztre, on peut prévoir une entretoise 29 non conductrice disposée entre le disque 11 et le circuit imprimé 3 (figure 2). L'entretoise 29 définit alors une deuxième cha Ire de compression C2 avec le disque 11. Cette entretoise 29 peut être une entretoise souple. Cette entretoise 29 est par exemple formée par de la colle pcur une mise en place 25 u'us -apie,,e di.= commutateur 1 sur le circuit imprimé 3 et qui permet également d'assurer vne `crctio.^ çta.nc éité. t s''exemple illustré sur les figures 2, 5, 6 et 8a à 8c, l'ept-etois° 29 présente or- an alaire. Cette forme annulaire de l'entretoise 29 perme` d'ar gmertey le mpression du commutateur 1, et ainsi améliorer le -etou- haptique. 30 i 'ali es fc, mes.; our l'entretoise 29 peuvent être envisagées. BP â 0466.?. 2950193 -8- Dans !e mode de réalisation illustré sur la figure 2, il n'y a pas de communication entre l'espace délimité à l'intérieur du commutateur 1, entre le dôme 7 et le disque 11, et l'espace extérieur au commutateur 1. L'espace intérieur et l'espace extérieur étant à la même pression, pour permettre le fonctionnement du commutateur 1, ce dernier peut 5 être réalisé sous vide. Pour cela, on peut monter le commutateur 1 en position active dans laquelle le dôme 7 et le disque 11 sont mis en contact. Comme précédemment, une fois le commutateur 1 monté et relâché, ce dernier retourne en position de repos dans laquelle le dôme 7 et le disque 11 sont distants. On peut également réaliser un commutateur 1 sous vide en assemblant le dôme 7 10 et le disque 1.1 dans une enceinte sous vide d'air. Selon ',one alternative représentée sur les figures 3 et 6, l'espace intérieur du commutateur 1 est mis en liaison avec l'espace extérieur au commutateur 1, par un orifice de communication formé par exemple par un trou 31 sur le disque 11 de sorte que la prem..:é'-e chambre de compression Cl communique avec la deuxième chambre de 15 compression C2 ou encore formé sur le dôme 7 selon une variante non illustrée. Selon une autre alternative illustrée par la figure 7, l'orifice de communication est formé par un canal 32 sur l'isolant 13, de préférence en direction inclinée par rapport à une direction radiale. On pourrait prévoir encore que l'espace intérieur contient de l'air ou un gaz à la 20 pression atmosphérique ou à une pression supérieure, et n'est pas relié à l'extérieur. Ainsi, lors de la fermeture du commutateur, la compression du gaz placé à l'intérieur augmente la force de pression nécessaire. Le commutateur 1 peut présenter en outre une surface d'actionnement 33 pour améliorer le retour haptique (voir figures 8a à 8c). 25 Cette surface d'actionnement 33 peut être formée directement sur le dôme 7 (figures 8a,8b) ou en alternative sur un recouvrement 35 du commutateur 1 par exemple en silicone disposé sur le dôme 7 (figure 8c). Ce recouvrement 35 assure en outre une fonction d'étanchéité. De plus, la surface d'actionnement 33 peut former une protubérance ou un téton 30 (figures 8a,8c) ou en variante un enfoncement (figure 8b). BRT0466FR 2950193 -9- Plusieurs commutateurs 1 ainsi formés peuvent être conditionnés en bande pour améliorer encore la rapidité de mise en place des commutateurs 1 sur les circuits imprimés 3. À titre d'exemple, les commutateurs 1 sont maintenus sur un film silicone par un adhésif, et le film silicone présente des trous de guidage. 5 Un second mode de réalisation illustré par la figure 9 diffère du premier mode de réalisation par le fait que l'entretoise 129 est conductrice. Selon ce second mode de réalisation, seul le dôme 107 présente un organe de connexion 115, ici une patte de connexion 115 qui dépasse radialement de sa périphérie 109 pour être au contact d'une plage de connexion 117 associée du circuit imprimé 103. 10 En effet, il n'est plus nécessaire que le disque présente un organe de connexion pour être au contact d'une plage de connexion 121 associée du circuit imprimé 103. Au contraire, l'entretoise 129 assure la connexion du disque avec la plage de connexion 121 sans nécessiter de soudure ou autre moyen de connexion. Un troisième mode de réalisation illustré par la figure 10, diffère du premier et 15 du second modes de réalisation en ce que le commutateur 201 présente plusieurs couches. En effet, le commutateur 201 comporte : - un premier 207a et un second 207b dômes ayant chacun un léger bombement, - un disque plat 211 sans bombement, - un premier isolant 213a interposé entre le disque 211 et le premier dôme 207a, et 20 - un second isolant 213b interposé entre le disque 211 et le second dôme 207b. De façon analogue au premier mode de réalisation précédemment décrit, le commutateur 201 peut présenter une surface d'actionnement sur un des dômes 207a ou 207b ou sur les deux dômes 207a et 207b. De plus, le commutateur 201 peut présenter une entretoise 229 en regard du 25 second dôme 207b destinée à être disposée sur le circuit imprimé. Cette entretoise 229 peut être non conductrice conformément au premier mode de réalisation ou conductrice conformément au second mode de réalisation. Dans ce dernier cas où l'entretoise 229 est conductrice, seuls le premier dôme 207a et le disque 211 présentent des organes de connexion à des plages de connexion 30 associées du circuit imprimé, le second dôme 207b étant connecté au circuit imprimé BRT0466FR 2950193 -10- par l'intermédiaire de l'entretoise conductrice 229. L'utilisation d'un tel commutateur 201 avec plusieurs couches, ici deux couches à l'aide de deux dômes 207a,207b, permet d'augmenter la force de pression nécessaire pour activer le commutateur 201 ou encore de réaliser une succession d'activation. 5 En effet, à titre d'exemple, on peut prévoir que lorsque le commutateur 201 est soumis à une première pression le premier dôme 207a est mis en contact avec le disque 211 et lorsque le commutateur 201 est soumis à une seconde pression supérieure à la première pression c'est le second dôme 207b qui est mis en contact avec le disque plat 211. 10 On peut ainsi définir plusieurs états pour le commutateur 201, ici trois états : un premier état dans lequel le commutateur 201 est en position de repos avec les dômes 207a et 207b distants du disque 211, un deuxième état dans lequel le premier dôme 207a est mis en contact avec le disque 211 pour commander une première fonction, et 15 - un troisième état dans lequel le second dôme 207b est mis en contact avec le disque 211 pour commander une deuxième fonction. Bien entendu, on peut prévoir un commutateur 201 avec plus de deux couches à l'aide de plusieurs dômes 207a,207b et plusieurs disques 211. On comprend donc qu'un tel commutateur de faible épaisseur peut être 20 facilement intégré à un circuit imprimé par exemple d'une carte de faible épaisseur, telle qu'une carte bancaire tout en assurant un retour tactile à l'utilisateur lorsque le commutateur est activé. Un autre exemple d'application est un habillement intelligent, c'est-à-dire un habillement intégrant un tel commutateur par exemple pour la commande d'un lecteur 25 portable. Un tel commutateur avec une faible épaisseur s'applique également très bien pour la réalisation d'une touche discrète, c'est à dire pratiquement invisible. En outre, un tel commutateur peut remplacer un commutateur tactile traditionnel appelé « tact switch » en anglais. 30 BRT0466FR REVENDICATIONS1. Commutateur à effet tactile caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dôme (7,107,207a,207b), au moins un disque (11) et au moins un isolant (13,213a,213b) disposé entre ledit dôme (7,107,207a,207b) et ledit disque (11), de sorte que les parties périphériques dudit dôme (7,107,207a,207b) et dudit disque (11) sont chacune au contact d'une face dudit isolant (13,213a,213b) et sont ainsi en regard de part et d'autre dudit isolant (13,213a,213b), ledit isolant (13,213a,213b) présentant un orifice central (27) de manière à permettre le contact entre ledit dôme (7,107,207a,207b) et ledit disque (11) lorsqu'ils sont soumis à une force de rapprochement mutuel. 2. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une entretoise (29,129,229) configurée pour être disposée entre ledit commutateur et un support (3,103) dudit commutateur. 3. Commutateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'entretoise (29,229) est une entretoise isolante. 4. Commutateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit commutateur (1,201) présente deux organes de connexion (15,19 ; 215a,215b) respectivement configurés pour coopérer avec une plage de connexion associée (17,21) du support (3) dudit commutateur. Commutateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'entretoise (129) est une entretoise conductrice. 6. Commutateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit 30 commutateur (101) présente un unique organe de connexion (115) configuré pour coopérer avec une plage de connexion associée (117) du support (103) :RT0466FR 25dudit commutateur. 7. Commutateur selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'entretoise (29,129,229) est formée par une colle. 8. Commutateur selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que l'entretoise (29,129,229) présente une forme annulaire. 9. Commutateur sélon l'une quelconque des revendications précédentes, 10 caractérisé en ce que ledit commutateur présente au moins un orifice de communication (31,32) entre une première chambre de compression (Cl) définie à l'intérieur dudit dôme (7,107,207a,207b) et dudit disque (11), et l'extérieur de la première chambre de compression (Cl). 15 10. Commutateur selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, prise en combinaison avec la revendication 9, caractérisé en ce que l'entretoise (29,129,229) définit avec ledit disque (11) une seconde chambre de compression (C2) et en ce que ledit orifice de communication (31) est formé sur ledit disque (11) de sorte que la première chambre de compression (Cl) 20 communique avec la seconde chambre de compression (C2). 11. Commutateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit orifice de communication (32) est formé sur ledit isolant (13,213a,213b). 25 12. Commutateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit orifice de communication est formé sur ledit dôme (7,107,207a,207b). 13. Commutateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend une surface d'actionnement (33) formée sur ledit dôme 30 (7,107,207a,207b). BVO466FR -12- 2950193 -13- 14. Commutateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend un recouvrement (35) muni d'une surface d'actionnement (33) et disposé sur ledit dôme (7,107,207a,207b). 15. Commutateur selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que la surface d'actionnement (33) est réalisée sous la forme d'une protubérance. 16. Commutateur selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que 10 la surface d'actionnement (33) est réalisée sous la forme d'un enfoncement. 17. Commutateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que ledit dôme (7,107,207a,207b) et ledit disque (11) sont métalliques. 15 18. Commutateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que ledit dôme (7,107,207a,207b) et ledit disque (11) sont réalisés en matière plastique et présentent respectivement un recouvrement conducteur sur les faces dudit dôme et dudit disque en vis-à-vis. 5 BkT0466R