(57)【要約】ポインティグデバイスは、プリント基板に直接半田付けされていてもよい。一の実施例では、ボトム基板が複数のインターデジタル構成の導電性トレース領域を有する検知領域を規定している。各トレース領域は、インターデジタル構成の共通及び検知トレースを具える。少なくとも一の路(ｖｉａ)が各トレースについてボトム基板を連通している。各路（ｖｉａ）は、一のトレースから少なくとも一のリードエレメントへの導電路を支持している。各リードエレメントはプリント基板に半田付けすることができる。フレキシブル基板は、耐熱性ポリマでできている。このフレキシブル基板は、底側に設けられた抵抗層を有する。一段高い台が、検知領域の少なくとも一部の周囲においてボトム基板の上面に形成されている。この台は、インターデジタル構成の導電トレースをフレキシブル基板の抵抗層から分離している。キーパッド膜上のボタンは、フレキシブル基板をトレース領域に対して押圧するのに使用することができる。
2006515701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポータブル電子デバイスに組み込むポインティングデバイスにおいて：
上面および底面を有するボトム基板であって、前記上面が複数のインターデジタル構成の導電トレース領域を具える検知領域を具え、各トレース領域が互いにかみ合った共通トレースと検知トレースを具え、前記ボトム基板が、各検知トレースと共通トレースについてボトム基板を介して少なくとも一の路（ｖｉａ）を規定しており、各路（ｖｉａ）が、一のトレースから少なくとも一のリードエレメントへの導電路を支持しており、前記底面が各検知トレースと共通トレースについて少なくとも一のリードエレメントを支持しており、各リードエレメントがプリント基板に半田付け可能であるボトム基板と：
耐熱性ポリマでできたフレキシブル基板であって、底側に被覆した抵抗層を具えるフレキシブル基板と：
前記検知領域の少なくとも一部のまわりにボトム基板の上面上に形成された台であって、前記複数のインターデジタル構成の導電トレースを前記フレキシブル基板の抵抗層から分離している台と；
前記抵抗層がボトム基板の検知領域に向かい合うように前記ボトム基板にフレキシブル基板を接合する接着性スペーサ層と：
を具えることを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のポインティングデバイスが、更に、丸部分と、当該丸部分から延在するシャフト部分を有する力転送装置を具え、前記丸部分が、前記フレキシブル基板の上面に接触して動作することを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項３】
請求項１に記載のポインティングデバイスにおいて、複数のインターデジタル構成の導電トレースが、４つのトレース領域であることを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項４】
請求項１に記載のポインティングデバイスが、更に：
その上に前記ボトム基板が半田付けされる平面を有するプリント基板と：
トップ基板を被覆するキーパッド膜であって、前記フレキシブル基板に接触させるように作動する接触部を具えるキーパッド膜を具えることを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項５】
請求項４に記載のポインティングデバイスが、更に、前記キーパッド膜上に取り付けられ、前記フレキシブル基板から離れて前記接触部から延在するユーザインターフェース部分を具えることを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項６】
請求項１に記載のポインティングデバイスが、更に、前記フレキシブル基板に取り付けられ、前記トップ基板を通って、前記検知領域の上にあるアクセス開口を規定するトップ基板を具えることを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項７】
請求項１に記載のポインティングデバイスにおいて、少なくとも一の路（ｖｉａ）が、前記ボトム基板の上面側と前記ボトム基板の底面側の間で前記ボトム基板の一側部に沿って延びることを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項８】
請求項１に記載のポインティングデバイスにおいて、前記少なくとも一のリードエレメントが、前記ボトム基板の底面上の少なくとも一の路（ｖｉａ）の各々の周辺の導電性トレースであることを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項９】
複数のキーと一のポインティングデバイスを具える携帯ユーザインターフェースにおいて：
複数の導電性トレースを支持する第１基板と：
前記第１基板に取り付けられた複数のキースイッチと：
前記第１基板の導電性トレースに半田付けされた第２基板であって、当該第２基板が複数の接触領域を有し、各接触領域が間隔を空けて配置した複数のトレースを具え、当該複数の間隔を空けて配置したトレースが前記第１基板の導電性トレースに電気的に接続されている第２基板と：
前記第２基板の上にスペースを空けて配置されたフレキシブル基板であって、当該フレキシブル基板が、該フレキシブル基板に圧力がかかったときに該フレキシブル基板が前記第２基板上に偏向して、少なくとも一の接触領域中の前記スペースを空けて配置されたトレース間で抵抗接続を形成するように、前記接触領域に対向する側が抵抗材料で被覆されている、フレキシブル基板と：
前記フレキシブル基板と前記キースイッチを覆うキーパッド膜であって、当該膜が前記各キースイッチの上の前記膜領域内でボタンを規定しており、前記膜が更に、前記フレキシブル基板に接触する丸領域を規定しており、当該丸領域が、前記キーパッド膜の丸領域に対向する側にかかる圧力に基づいて、前記フレキシブル基板の部分を少なくとも一の接触領域上に偏向させるキーパッド膜と：
を具えることを特徴とする携帯ユーザインターフェース。
【請求項１０】
請求項９に記載の携帯ユーザインターフェースが更に、複数の開口を規定するカバーであって、当該カバーが、前記キーパッド膜の上の各ボタンが一のカバー開口を通って延在するように前記キーパッド膜を覆っており、当該カバーが、そこを通じて前記丸領域の反対側にあるキーパッド膜に圧力を加えることができる追加の開口を規定するカバーを、具えることを特徴とする携帯ユーザインターフェース。
【請求項１１】
請求項９に記載の携帯ユーザインターフェースにおいて、前記キーパッド膜が更に、前記丸領域を偏向するボタンを規定しており、前記ボタンが、前記丸領域から反対側のキーパッド膜上に形成されていることを特徴とする携帯ユーザインターフェース。
【請求項１２】
請求項９に記載の携帯ユーザインターフェースにおいて、前記フレキシブル基板と前記キーパッド膜の間に第３基板を具え、当該第３基板が、ここを介して前記キーパッド膜の丸い領域が前記フレキシブル基板に接触する開口を規定することを特徴とする携帯ユーザインターフェース。
【請求項１３】
請求項９に記載の携帯ユーザインターフェースが、更に、前記第２基板と前記フレキシブル基板とをスペースを空けて接続する接着剤を具えることを特徴とする携帯ユーザインターフェース。
【請求項１４】
請求項９に記載の携帯ユーザインターフェースが、更に、前記第２基板上に形成された一段高い台を具え、この一段高い台が、圧力が前記フレキシブル基板にかからないときに前記第２基板のスペースを空けたトレースを前記フレキシブル基板の抵抗被覆から分離していることを特徴とする携帯ユーザインターフェース。
【請求項１５】
請求項９に記載の携帯ユーザインターフェースにおいて、前記第２基板のスペースを空けたトレースの次元分解能が実質的に、第１基板のトレースの次元分解能より細かいことを特徴とする携帯ユーザインターフェース。
【請求項１６】
請求項９に記載の携帯ユーザインターフェースにおいて、前記第２基板が、該第２基板を通る複数の導電路（ｖｉａ）を規定し、各路（ｖｉａ）が前記スペースを空けたトレースの一つと、前記第１基板導電性トレースの一つ間で電気信号を搬送することを特徴とする携帯ユーザインターフェース。
【請求項１７】
請求項１６に記載の携帯ユーザインターフェースにおいて、各路（ｖｉａ）が前記第２基板の前記複数の接触領域の反対側の導電材料によって少なくとも部分的に取り囲まれており、前記導電材料が前記第１基板導電性トレースの一つに半田付けされていることを特徴とする携帯ユーザインターフェース。
【請求項１８】
請求項９に記載の携帯ユーザインターフェースが、更に、前記第２基板と前記フレキシブル基板とを封入するパッケージを具え、当該パッケージが前記接触領域上の一の開口を規定することを特徴とする携帯ユーザインターフェース。
【請求項１９】
請求項１８に記載の携帯ユーザインターフェースが更に、前記パッケージから延在する複数の導電リードを具え、各リードが前記第１基板導電性トレースの一つに半田付け可能であり、各リードが前記スペースを空けた複数のトレースの一つに電気的に接続されていることを特徴とする携帯ユーザインターフェース。
【請求項２０】
面装着可能なポインティングデバイスを製造する方法において：
薄いボトム基板材料を複数のポインティングデバイスを支持するのに十分な大きさの上面領域を有するように形成するステップと：
支持されている各ポインティングデバイスについて、前記ボトム基板材料に複数のスルーホールを形成するステップと：
支持されている各ポインティングデバイスについて、前記ボトム基板上面上に、検知領域内に複数セットの検知導電トレースを形成するステップであって、該検知導電トレースの各セットが少なくとも二つの電気的に分離したインターデジタル構成の検知トレースを含むものであるステップと：
支持されている各ポインティングデバイスについて、各検知導電トレースから少なくとも一のスルーホールへおよびこのホール内へ少なくとも一の接続導電トレースを形成するステップと：
各検知領域の実質的な周囲に前記ボトム基板の上面に絶縁材料を被覆するステップであって、前記絶縁材料が一段高い台を形成するものであるステップと：
前記ボトム基板の上面を実質的に覆うサイズの耐熱性フレキシブル基板を形成するステップであって、当該フレキシブル基板の底面が抵抗材料で被覆されているステップと：
前記フレキシブル基板の底面を、支持されている各ポインティングデバイスについて、抵抗材料が前記検知領域上に吊るされるように前記ボトム基板上面に接着するステップと：  
前記ボトム基板をさいの目に切って各ポインティングデバイスを分離するステップと：
を具えることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の面装着可能なポインティングデバイスを製造する方法が、更に：
薄いトップ基板材料を前記ボトム基板の上面領域と実質的に同じ底面を有するように形成するステップと：
支持されている各ポインティングデバイスについて前記トップ基板材料内に検知開口を形成するステップと：
前記トップ基板底面を前記フレキシブル基板に、前記検知開口が、支持されている各ポインティングデバイスについて各検知領域の上になるように、接着するステップと：
前記トップ基板をボトム基板を切ったと同様にさいの目に切るステップと：
を具えることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２０に記載された面装着可能なポインティングデバイスを形成する方法が更に、少なくとも一のスルーホールについて少なくとも一の導電ターミナルを形成するステップであって、各導電ターミナルがプリント基板へ前記ポインティングデバイスの半田付けを容易にするものであるステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２０に記載の面装着可能なポインティングデバイスを形成する方法において、さいの目切りが、前記スルーホールが前記ボトム基板の上面に対する法線方向のポインティングデバイスの側に沿って路（ｖｉａ）を形成するように、少なくとも一のスルーホールを通してカットすることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２０に記載の面装着可能なポインティングデバイスを製造する方法が更に、
複数のキースイッチを受けるようにプリント基板を構成するステップと：
前記プリント基板上に、複数のプリント基板トレースを形成するステップと：
前記ボトム基板を前記プリント基板上の複数のトレースに半田付けするステップと：
を具えることを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の面装着可能なポインティングデバイスを製造する方法が更に、
複数のキーボタンと一のポインティングインターフェースを有するキーパッド膜形成するステップであって、前記ポインティングインターフェースが前記キーパッド膜の底側上に接触部を、前記キーパッド膜の前記接触部と反対側の上側に一段高い領域を有するものであるステップと：
前記キーパッド膜を前記プリント基板の上に、各キーボタンがキースイッチを始動し、前記キーパッド膜の接触部分が前記フレキシブル基板上に位置するように位置決めするステップと：
を具えることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２４に記載の面装着可能なポインティングデバイスを製造する方法において、前記ボトム基板の厚さが前記プリント基板の厚さより実質的に薄いことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２４に記載の面装着可能なポインティングデバイスを製造する方法において、前記検知導電トレースのピッチが、前記プリント基板トレースのピッチより実質的に細かいことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２０に記載の面装着可能なポインティングデバイスを製造する方法が更に、前記フレキシブル基板の底面をボトム基板の上面に接着するべく高温接着剤を塗布するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２０に記載の面装着可能なポインティングデバイスを製造する方法において、前記複数セットの検知導電トレースが４セットの導電トレースであり、各セットが共通トレースを共有していることを特徴とする方法。
【請求項３０】
ポータブル電子デバイスに組み込むポインティングデバイスにおいて：
上面と底面を有するボトム基板であって、前記上面が複数のインターデジタル構成の導電トレース領域を具える検知領域を有し、各トレース領域がインターデジタル領域の共通領域と検知領域を有し、前記上面が各トレースに電気的に接続された少なくとも一の導電パッドを規定するボトム基板と：
各パッドに電気的に接触した電気リードエレメントと：
耐熱性ポリマからできたフレキシブル基板であって、底側に被覆された抵抗層を有するフレキシブル基板と：
前記検知領域の少なくとも一部の周りの前記ボトム基板上に形成された一段高い台であって、前記複数のインターデジタル構成の導電トレースを前記フレキシブル基板の抵抗層から分離する台と：
前記フレキシブル基板を前記ボトム基板に、前記抵抗層が前記ボトム基板の検知領域に対向するように接続する接着性スペーサ層と：
前記ボトム基板と、前記フレキシブル基板と、前記一段高い台と、前記接着性スペーサ層と、各電気リードエレメントの一部を封入するパッケージであって、前記検知領域の上に開口を規定するパッケージと：
を具えることを特徴とするポインティングデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は、方向性入力装置、特にポータブル電子装置に使用する入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術
パーソナルデジタルアシスタント、携帯電話、遠隔制御装置などの携帯性の高い電子装置はユーザにより多くの機能性を提供する。この機能性に伴って、しばしば、ユーザからのより多くの情報が必要となる。このニーズを満たすために、携帯電子装置は、しばしば電子装置を保持している手と同じ手の一本の指を使うことで方向性のある入力を提供するマウスポインティングセンサを具えている。更に、このようなマウスポインティングセンサの多くは、ユーザから供給された力に関するマグニチュード信号を提供する。この力は、ジョイスティック、あるいは、マウスボタンを介して加えられることもある。このようなマウスポインティングセンサで発生する信号はオンボードロジックで調整、処理されて、ハンドヘルド装置に組み込まれているか、あるいは、テレビのリモコンの場合などのようにハンドヘルド装置とは分離している、グラフィカルユーザインターフェース上に表示されたポインタを始動させる。
【０００３】
新しい携帯電子装置は、軽量で、信頼性が高く、価格が安いものでなければならない。この後者の要求が、価格が安く、同時に、容易にハンドヘルド装置に組み込んで製造できるものであることという風に、マウスポインティングセンサを決定付ける。更に、マウスポインティングセンサは小型でなくてはならない。このセンサは、ハンドヘルド装置のプリント基板上に大きな場所を必要とするものであってはならない。更に、センサはこのプリント基板から縦方向に大幅な距離を要求するものであってはならない。
【０００４】
携帯電子装置に用いられているある種のセンサは、歪ゲージスティックで動作する。このスティックを移動させることによって、抵抗を変化させる歪が生じる。このような装置の一つの問題点は、抵抗に変化を与える歪が小さな信号を発生するので、増幅が必要であり、ノイズ感受性をもたらすことである。これに加えて、これらの装置は、プリント基板上にコネクタを必要とするフレックス回路テールを有する。このセンサはしばしばプリント基板上にスクリュで機械的に取り付けられている。従って、装置とその携帯電子システムへの組みこむ製造の両方が高価なものとなる。
【０００５】
もう一つのセンサタイプは、感圧抵抗体素子（Force Sensing Resistor(登録商標)（ＦＳＲ）である。同一出願人による米国特許第４，３１４，２２７号と第４，３１４，２２８号に共通して記載されているように、いろいろなＦＳＲｓが開示されている。これらの米国特許は、ここにその全体を参照に引用するものとする。典型的には、ＦＳＲは、硬質基板、スペーサ、および抵抗膜の３つの部分から構成されている。フレキシブル抵抗膜は、基板層からスペーサで間隔をあけて配置されている。スペーサは、通常、導電性トレースの外側エッジの周囲のリング状部材である。スペーサは、通常、接着剤が覆されており、デバイスを保持している。フレキシブルな膜上面は、その内側面を半導体インクまたは抵抗インクで被覆したポリマでできており、ＦＳＲに感圧特性を与えている。このインクは、同一所有する米国特許第５，２９６，８３７号及び第５，３０２，９３６号に記載されている。これらの特許は、ここにその全体を参照に引用するものとする。
【０００６】
ＦＳＲ内の導電性トレースは、通常、基板上にインターデジタルに構成した別個の複数のセットとして配置されている。これらのトレースは、単一ゾーン内に、あるいは本発明により関連して言えば多数ゾーン内に構成することができる。この多数ゾーンによって、本願出願人が共有している米国特許第５，６５９，３３４号に記載されているようなポインティング装置が可能となる。この特許は、ここにその全体を参照に引用するものとする。
【０００７】
携帯電子装置に使用するためには、ＦＳＲを検知および調整エレクトロニクスに接続しなければならない。このための一の方法は、ＦＳＲをマルチコンダクタケーブルを介してプリント基板に接続することである。エレクトロニクスをサポートするためにＦＳＲを接続する他の方法は、ＦＳＲのベースを、ｚ−テープを介して、このエレクトロニクスを具えるプリント基板に直接接着することである。ｚ−テープは、両面に接着性があり、テープ面に対して垂直方向において導電性がある。両方法とも効果的であるが、装着目的のためだけの製造ステップと部品を必要とする。これらの部品とそれに関連する製造ステップを削減することができれば、このようなＦＳＲを具えるあらゆるシステムについても原価を下げることができる。さらに、このようなシステムの信頼性を高めることもできる。
【０００８】
必要なものは、マウスポインティングトランスデューサと、不要な部品を削減し、トランスデューサの性能を犠牲にすることなくより少ない製造ステップを要する携帯電子装置にこのトランスデューサを組み込む方法である。
【０００９】
発明の概要
本発明は、工業標準的大量自動製造プロセスを用いてユーザインターフェースに組み込むことができる方法で装置を構成することによって、電子マウスポインティングデバイスのコストと複雑さを低減させるものである。さらに、本発明によれば、最小限の外部回路をもって、またノイズ感受性を最小限に抑えて、ポインティングトランスデューサへの入力を測定することができる。
【００１０】
携帯電子装置に一体化するためのポインティングデバイスが提供される。このデバイスは、上面と底面を有するボトム基板を具える。上面は、インターデジタル構成の複数の導電トレース領域を伴う一の検知領域を具える。各トレース領域は、インターデジタル構成の共通トレースと検知トレースを具える。ボトム基板は、各検知トレースと共通トレース用のボトム基板を介して少なくとも一つの路（ｖｉａ）を規定する。各路（ｖｉａ）は、一のトレースから少なくとも一のリードエレメントへの導電路を支持する。底面は、各検知トレースと共通トレース用の少なくとも一のリードエレメントを支持する。各リードエレメントは、プリント基板に半田付けすることができる。フレキシブル基板は、耐熱性ポリマでできている。フレキシブル基板は底側に被覆された抵抗層を有する。一段高い台座が、ボトム基板の上面の検知領域の少なくとも一部の周囲に形成されている。この台座は、インターデジタル構成の導電トレースをフレキシブル基板の抵抗層から離隔している。接着性のスペーサ層は、フレキシブル基板を、抵抗層がボトム基体の検知領域に向くようにボトム基体に接合する。
【００１１】
本発明の実施例では、ポインティングデバイスが、丸部分とそこから延在するシャフト部分を伴う力転送装置を具える。この丸部分は、フレキシブル基板の上側に接触している。
【００１２】
本発明の他の実施例では、プリント基板がボトム基板に半田付けされた上面を有する。キーパッド膜がトップ基板を覆っている。キーパッド膜は、フレキシブル基板との接触を取るための接触部を有する。キーパッド膜は、フレキシブル基板から離れてこの接触部から延在するユーザインターフェース部を有する。
【００１３】
本発明の更なる他の実施例では、トップ基板がフレキシブル基板に取り付けられている。トップ基板は、トップ基板を通って検知領域にいたるアクセス用開口を規定する。
【００１４】
本発明の更なる他の実施例では、少なくとも一の路（ｖｉａ）が、ボトム基板の上側とボトム基板の底側の間においてボトム基板の側部に沿って通っている。
【００１５】
本発明の更なる実施例では、少なくとも一のリードエレメントが、ボトム基板の底面上の少なくとも一の路（ｖｉａ）のそれぞれの周囲の導電トレースである。
【００１６】
複数のキーと一のポインティングデバイスを具える携帯ユーザインターフェースも提供されている。第１の基板は、複数の導電トレースを支持している。キースイッチは、第１の基板に取り付けられている。第２の基板が第１の基板の導電トレースに半田付けされている。第２の基板は、複数の接触領域を有し、各接触領域はスペースを空けて設けた複数のトレースを具える。このスペースを空けて設けたトレースは、第１の基板の導電トレースに電気的に接続されている。フレキシブル基板は第２の基板の上方にスペースを空けて配置されている。フレキシブル基板は、フレキシブル基板に圧力がかかったときに、フレキシブル基板が第２の基板方向へ偏向して少なくとも一の接触領域内のスペースを空けて設けたトレース間に抵抗接続を形成するように、接触領域に対向する側が抵抗性コーティングで被覆されている。キーパッド膜は、フレキシブル基板とキースイッチをカバーしている。この膜は、各キースイッチの上の膜領域においてボタンを規定する。この膜は、更に、フレキシブル基板をコーティングするための丸領域を規定する。この丸領域は、丸領域の反対側のキーパッド膜がある側にかかる圧力に基づいて少なくとも一の接触領域上へフレキシブル基板の一部を偏向させる。
【００１７】
本発明の一の実施例では、第２基板のスペースを空けて設けられているトレースの次元分解能は、第１基板のトレースの次元分解能より実質的に高い。
【００１８】
本発明の更なる実施例では、第２の基板が複数の導電路（ｖｉａ）を規定しており、各路（ｖｉａ）は、スペースを空けて配置されたトレースのうちの一つと第１基板の導電トレースのうちの一つとの間で電気信号を搬送する。各路（ｖｉａ）は、複数の接触領域に対向する第２基板の一方の側部において、少なくとも部分的に導電材料で囲まれている。この導電材料は、第１基板の導電トレースの一つに半田付けされている。
【００１９】
本発明の更なる実施例では、パッケージが、第２基板とフレキシブル基板を封印している。このパッケージは、前記接触領域の上の開口を規定する。複数の導電リードがパッケージから出ている。各リードは、第１基板の一の導電トレースに半田付けすることができる。各リードは、また、スペースを空けて配置された複数のトレースのうちの一つと電気的に接続されている。
【００２０】
面装着可能なポインティングデバイスを製造する方法も提供されている。薄いボトム基板材料が形成されて、複数のポインティングデバイスを支持するのに十分なサイズの上面領域を有する。支持されている各ポインティングデバイス用に、複数の貫通孔がボトム基板材料に形成されている。検知導電トレースの複数セットが、支持されている各ポインティングデバイス用にボトム基板の上面の検知領域に形成されている。検知導電トレースの各セットは、電気的に分離されたインターデジタル構成の二つの検知トレースを有する。支持されている各ポインティングデバイスについて、各検知導電トレースから少なくとも一の貫通孔へ少なくとも一の接続導電トレースが形成されている。絶縁材料が、各検知領域の実質的周辺においてボトム基板の上面に配置されている。この絶縁材料は、一段高い台を形成する。ボトム基板を実質的に覆うサイズの耐熱性フレキシブル基板が形成されている。このフレキシブル基板は、底面が抵抗材料で被覆されている。フレキシブル基板の底面は、ボトム基板の上面に、支持されている各ポインティングデバイスについて、抵抗材料が検知領域の上に吊るされるように、接着されている。このボトム基板はさいの目に切れて、各ポインティングデバイスを分離している。
【００２１】
携帯電子デバイスに一体化する封印されたポインティングデバイスも提供されている。このポインティングデバイスは、複数のインターデジタル構成の導電トレース領域を伴う検知領域を含む上面を有するボトム基板を具える。各トレース領域は、インターデジタル構成の共通の検知トレースを具える。上面は、更に、各トレースに電気的に接続された少なくとも一の導電パッドを規定する。電気的リードエレメントは、各パッドと電気的接続状態にある。一段高い台が、ボトム基板の上の、検知領域の少なくとも一部の周囲に形成されている。フレキシブル基板は耐熱性ポリマで構成されている。フレキシブル基板は、底側に配置した抵抗層を有する。フレキシブル基板は、一段高い台に、この台が複数のインターデジタル構成の導電性トレースをフレキシブル基板の抵抗層から分離するように、取り付けられている。パッケージが、ボトム基板、フレキシブル基板、一段高い台、および各導電性リードエレメントの一部を封入している。このパッケージは、検知領域の上の開口を規定する。
【００２２】
上述の目的および他の目的、特徴、及び本発明の利点は、添付の図面を参照して本発明を実行する最良の実施形態についての以下の説明から容易に明らかになる。
【００２３】
好適な実施例の詳細な説明
図１ａおよび図１ｂを参照すると、本発明の実施例にかかるポインティングデバイスを示す上面及び底面斜視図がそれぞれ示されている。符号２０で示されているポインティングデバイスは、ボトム基板２２、フレキシブル基板２４、およびトップ基板２６を具える。トップ基板２６は、ボトム基板２２上の接触領域上にフレキシブル基板２４を押圧できるようにする開口２８を規定する。本発明のいくつかの実施例では、トップ基板２６はなくても良い。
【００２４】
ボトム基板２２は、ボトム基板２２を連通する複数の路（ｖｉａ）３０を規定する。ボトム基板２２の底側は、路（ｖｉａ）３０の開口を取り巻く環状コンダクタ３２を具える。路（ｖｉａ）３０の内部も導電性である。環状コンダクタ３２は、ポインティングデバイス２０を受けるプリント基板に直接半田付けするようにしても良い。これによって、接続ケーブル、コネクタ、ｚ−テープ、その他が必要なくなる。代替として、路（ｖｉａ）３０は、レッグ、ボール、などの他のタイプのリードエレメントを支持するものであってもよい。
【００２５】
図２を参照すると、本発明の実施例にかかるポインティングデバイスを示す概念的な断面図が示されている。図２に示す様々な層は、スケールどおり記載されていないが、ポインティングデバイス２０の構造をよりよく示すように記載されている。
【００２６】
ボトム基板２２は、複数の検知導電トレース４２を含む検知領域４０を規定する。以下に示すように、トレース４２は、インターデジタル構成をなして設けられている。検知導電トレース４２は、接続導電トレース４４を路（ｖｉａ）３０に接続することによってつながる。各路（ｖｉａ）３０内のプレーティング４６を通じて、接続導電トレース４４とリードエレメント３２の接続がなされる。
【００２７】
半田マスク４８が、検知領域４０の少なくとも一部の周囲において、ボトム基板２２の上面に配置されている。半田マスク４８は、接続導電トレース４４を保護し、検知導電トレース４２の上にスペースを提供する。
【００２８】
フレキシブル基板２４は、底側において、抵抗層５０で少なくとも部分的に被覆されている。好ましくは、抵抗層５０は、米国特許第５，２９６，８３７号及び第５，３０２，９３６号に記載されているような、半導体インクあるいは抵抗インクである。このインクは、少なくとも検知領域４０の上の領域においてフレキシブル基板２４の上にスクリーン印刷で形成することができる。フレキシブル基板２４は、好ましくは、デュポン社のポリイミドフィルムであるＫＡＰＴＯＮ、ＵＢＥインダストリィ社のＵＰＩＬＥＸ、ウエストレークプラスチック社のＩＭＩＤＥＸなどの、高温材料でできている。フレキシブル基板２４は、接着層５２によってボトム基板２２に組み込まれており、抵抗層５０は、検知領域４０において検知導電トレース４２に対向している。接続導電トレース４４と、半田マスク４８と、接着層５２は、検知領域４０から抵抗層５０を離隔する台５４を形成する。
【００２９】
本発明の好ましい実施例では、トップ基板２６が開口２８が検知領域４０の上方になるように接着層５６でフレキシブル基板２４に取り付けられている。ボトム基板２２とトップ基板２６は、好ましくは、ＦＲ４などの剛性材料でできている。接着層５２、５６は、好ましくは、マサチューセッツ州、ビレリカのエポキシテクノロジィ社による、ｂ−ステージエポキシである、Ｂ９０２１−６  ＥＰＯ−ＴＥＫなどの、高温接着剤である。この材料は、フレキシブル基板２４の両面にスクリーン印刷することができ、８０℃の温度に２分間にさらすことによって部分的にセットすることができる。このように被覆されたフレキシブル基板は、ポインティングデバイス２０を組み立てるときまで保存することができる。その時、接着層５２、５６を、３０分間１５０℃にさらすことによって、再度活性化し、更にセットすることができる。
【００３０】
本発明の実施例において、ポインティングデバイス２０は、力転送装置５８を具えている。力転送装置５８は、丸底部を有するベース６０と、ベース６０から延在するシャフト６２を具える。シャフト６２上にかかる方向性のある圧力が、検知領域４０においてフレキシブル基板２４の一部上でベース６０を転がす。これによって抵抗層５０を検知導電トレース４２に接触させる。
【００３１】
図３を参照すると、本発明の一実施例にかかる検知領域を記載した概要図が示されている。検知領域４０は、共通トレース７０と、４つの検知トレース７２ａ、７２ｂ、７２ｃおよび７２ｄを有する。共通トレース７０は、検知トレース７２とインターデジタル構造を作っている。これによって、北領域７４、東領域７６、南領域７９、西領域８０と符号で示される４つの重なり合った接触領域ができる。抵抗層５０がトレース７０、７２と接触すると、抵抗路が形成される。この抵抗を測定することによって、接触位置と共に、接触している抵抗層５０の領域に関する表示が提供される。その他のインターデジタル構造のパターンを本発明と共に用いて４つ、又は、４つ以外の数の接触領域を形成することは、当業者には自明である。
【００３２】
図４を参照すると、本発明の一実施例にかかる検知領域の等価回路を記載した回路図が示されている。各接触領域７４、７６、７８、および８０は、抵抗値で表すことができる。例えば、北領域７４は、抵抗Ｒ＿Ｎｏｒｔｈで表される。フレキシブル基板２４に力がかかっていない場合は、これらの抵抗値は非常に高い。フレキシブル基板２４に圧力がかかって、抵抗層５０がトレース４２に接触すると、測定可能な抵抗値が得られる。続いて各抵抗値をスキャンすることによって、力転送装置５８にかかった位置と力を決定することができる。
【００３３】
図５を参照すると、本発明の実施例にかかる携帯ユーザインターフェース用のプリント基板を記載した斜視図が示されている。プリント基板９０は、ポインティングデバイス２０を受けるパッド９２を有する。トレース９４が、パッド９２から、好ましくは、プリント基板９０の反対側のエレクトロニクスへの接続用に通じている。プリント基板９０は、キースイッチを電気的および機械的に取り付けるためのパッド９６も具える。通常、複数のこのようなキースイッチパッド９６がプリント基板９０上に含まれている。トレース９４などのプリント基板９０上のトレースは、アプリケーションに応じてピッチ、トレース幅、スペースが異なる。典型的なピッチは、０．００８インチ（０．２ｍｍ）である。トレース９４は、通常、腐食を防止するために半田マスクでカバーされており、従って、保護被覆は不要である。
【００３４】
図６を参照すると、本発明の一実施例にかかる携帯ユーザインターフェース用のプリント基板アッセンブリを記載した斜視図が示されている。符号１００で示されているプリント基板アッセンブリは、ポインティングデバイス２０と少なくとも一のキースイッチ１０２を半田付けしているプリント回路基板９０を含む。ポインティングデバイス２０は、ピックアンドプレースマシーンによるなど、標準オートメーションによる配設が可能となるように構成されている。更に、ポインティングデバイス２０は、たとえば、半田リフローなどのあらゆる標準大規模生産半田付け技術を用いて半田付けすることができる。
【００３５】
キースイッチ１０２の構造および統合は、当業者には公知である。あるタイプのスイッチ１０２は、カーボン入りラバーピルを用いてキースイッチトレースを互いに短絡させる。各キースイッチについてのピルは、キーパッド膜の後方に成形される。他のタイプのキースイッチは、メタルスナップドームの一時的な落ち込みを利用してキースイッチトレースを短絡させる。複数のキースイッチ用のメタルスナップドームは、通常、スナップドームを位置決めするキャリア膜に保持されている。この膜は、各ドーム用に一の切り抜き部分を具え、キースイッチトレースを接触可能にする。キーパッド膜は、ドームの上に合致している。ユーザがキーパッド膜上のキーを押すことにより、対応するドームが落ち込む。他のタイプのキースイッチは、表面装着可能なマイクロスイッチである。この分野の当業者に認識されるとおり、本発明はどのようなタイプのキースイッチにも使用できる。
【００３６】
図７を参照すると、本発明の実施例にかかる携帯ユーザインターフェースのキーパッド膜を表す斜視図が示されている。キーパッド膜１１０は、複数のキーボタン１１２とポインティングインターフェース１１４を具える。各キーボタン１１２は、プリント基板アッセンブリ１００の上の一のキースイッチ１０２の上方に位置している。各キーボタン１１２は、キーボタン１１２を垂直方向に移動できるようにするフレキシブルカラー１１６を伴ってキーパッド膜１１０の上に形成されている。ボタン１１２の押圧は、対応するキースイッチ１０２をアサートする。キーパッド膜１１０は、例えば、シリコンラバーなどの、あらゆる好適なフレキシブル材料で作ることができる。図に示す例では、キーパッド膜１１０は、キーボタン１１２とポインティングインターフェース１１４から離れた領域において約０．０３０インチ（０．７５ｍｍ）の厚みをもつ。しかしながら、このキーパッド膜の厚さは、アプリケーションによって大きく変わる。
【００３７】
図８を参照すると、本発明の実施例にかかる携帯ユーザインターフェースのキーパッド膜を覆うカバーの斜視図が示されている。カバー１２０は、キーボタン１１２とポインティングインターフェース１１４にアクセスするためのホールを規定する。カバー１２０は、ＡＢＳプラスチック、ポリカーボネート、これらの混合物、他などのあらゆる剛性あるいは半剛性材料で作ることができる。図には示さないが、カバー１２０は、対になるバックカバーを付属していても良い。
【００３８】
図９を参照すると、本発明の実施例にかかる携帯ユーザインターフェースの断面図が示されている。携帯ユーザインターフェースは、符号１３０で示されており、ポインティングデバイス２０を具える。ポインティングデバイス２０は、図２にはその詳細を省略して示されているが、プリント基板１００に半田付けされている。ここに示す実施例では、ポインティングデバイス２０は、トップ基板２６を有する。キーパッド膜１１０は、プリント基板アッセンブリ１００の上に、ポインティングインターフェース１１４がポインティングデバイス２０の上に位置するように配置されている。カバー１２０は、キーパッド膜１１０をプリント基板アッセンブリ１００に保持している。さらに、プリント基板アッセンブリ１００の下には、底部保護カバーがあってもよい。
【００３９】
ポインティングインターフェース１１４は、トップ基板２６の円形開口内にフィットする丸接触部１３２を具える。トップ基板２６は、ポインティグインターフェース１１４をポインティングデバイス２０に正確に整列させるようにする。ポインティングインターフェース１１４は、ポインティングインターフェース１１４とキーパッド膜１１０の残りの部分を接続させるフレキシブル環状カラー１３４によって吊るされている。
【００４０】
図１０ａ乃至１０ｆを参照すると、本発明の一実施例にかかるポインティングデバイスの製造工程を示すプロセス図が示されている。本発明のポインティングデバイスは、容易に大量生産することができる。以下の説明は、１００個のポインティングデバイスを同時に製造する例である。当業者には自明であるように、いくつのポインティングデバイスでも製造するようにこの方法を容易に変更することができる。
【００４１】
約４．７２平方インチ（１２０ｍｍ）の、厚さ０．００５インチ（０．１３ｍｍ）のポリイミドシートの一方の面に抵抗インクまたは半導体インクがシルクスクリーン印刷されている。次に、約０．００１インチ（０．０２５ｍｍ）の厚さのｂ−ステージ接着剤で、両サイドをスクリーン印刷する。この接着剤は、各支持されるデバイスについての接触領域の外側の領域に付けられる。図１０ｄに半田マスクとして記載されているようなマスクを、この目的に使用することができる。この接着剤を部分的に硬化させて、処理後のポリイミドシートを後の使用のために重ね合わせておくことを可能にしてもよい。
【００４２】
図１０ａは、第１のボード１４０のアウトラインとドリルパターンを示す図である。第１ボード１４０は、厚さ０．０２０インチ（０．５０８ｍｍ）のＦＲ４であることが好ましい。第１ボード１４０は、各辺が４．７２インチ（１２０．０ｍｍ）である。符号１４２でその一つを示しているが、複数のホールが第１ボード１４０に形成されている。これらのホールは、各ポインティングデバイスの側部に沿って設けた路（ｖｉａ）となる。
【００４３】
図１０ｂは、第１ボード１４０の前側の銅パターン１４４を示す。前側銅パターン１４４は、各ポインティングデバイスの接触領域を規定する。一のデバイスについてのこのパターンが、符号１４６で示されている。中央の円形領域は、複数の互いにかみ合った検知トレースを具える検知領域４０である。各トレースは、少なくとも一の外側パッド１４８に連結されている。銅の厚みは、約０．０００５インチ（０．０１３ｍｍ）であり、約１００ミクロンインチ（２．５μｍ）のニッケルと、約３０ミクロンインチ（約０．８μｍ）の金でめっきされる。金を加えることで、耐性を向上させ、銅の酸化を防いでいる。検知領域４０内のトレースは、最小０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）のスペースアンドトレースを有する。本発明の装置の利点の一つは、細かいトレースピッチと金めっきを微小検知領域４０に設ける必要があるだけであり、ポインティングデバイスが半田付けされるプリント基板全体に設けなくても良い点である。これによって、支持するプリント基板には荒いトレースピッチで、めっきされていないトレースを使用することが可能となる。当業者には自明であるように、カーボンインクなどの他の材料を、接触領域４０内のトレースに用いることができる。
【００４４】
図１０ｃは、第１ボード１４０の後側の銅パターン１５０を示す。後側の銅パターン１５０は、第１ボード１４０内の各ホール１４２の周りおよびこのホールを通して銅を配設したものである。さらに、銅の環状部分は、さらなる機械的支持を提供するために各ポインティングデバイスの底部の中央になる領域に置かれている。
【００４５】
図１０ｄは、第１ボード１４０の前側の半田マスクパターン１５２である。パターン１５２で示すように半田マスクは、検知領域４０の外に絶縁を提供し、台５４を形成するように第１ボード１４０の前側に設けられている。半田マスクは、厚さ０．００１インチ（０．０３ｍｍ）に置くことができる。
【００４６】
図１０ｅは、第２ボード１５４を示す図である。選択的に設ける第２ボード１５４は、好ましくは、第１ボード１４０と同じサイズであり、厚さ０．０２０インチ（０．５１ｍｍ）のＦＲ４でできている。第２ボード１５４は、各ポインティングデバイス２０の開口２８を規定する。
【００４７】
ポインティングデバイス２０を組み立てるには、第１ボード１４０の上面に抵抗あるいは半導体の側を向けてポリイミドフィルムを第１ボード１４０上に配置する。第２ボード１５４を、次に、ポイリイミドフィルムの反対側に配置する。ｂ−ステージ接着剤を硬化するために熱をかける。このアッセンブリは、図１０ｆのダイスパターン１５６によって示すような、さいの目に切って、百個のポインティングデバイス２０を製造する。上述した実施例において、さいの目にすることで、めっきした路（ｖｉａ）１４２を半分に切り、第１ボード１４０の前側と後側間のエッジ接続を作る。
【００４８】
図１１ａ乃至１１ｄを参照すると、本発明の一実施例にかかる封入型ポインティングデバイスの製造方法が示されている。図１１ａに記載されているように、複数のインターデジタルに構成した検知トレースが、基板１７０上の検知領域４０に形成されている。これらのトレースは基板１７０の少なくとも一のエッジに沿ってパッド１７２に接続している。パッド１７２は、図１１ａに示すように、検知領域４０と同じ側にあってもよく、あるいは、基板１７０の反対側に設けるようにしても良い。図１１ａに斜線部で示す半田マスク１７４は、パッド１７２を露出させるよう、検知領域４０の周りに被覆されている。半田マーク１７４は、導電トレースを保護し、絶縁すると同時に台５４を形成する。半田マスク１７４を検知領域４０の中央に形成して、いずれかの力転送装置５８を支持するようにしても良い。基板１７０は、製造とパッケージングを補助するレジスタホール１７６を規定する。
【００４９】
図１１ｂは、パッド１７２に取り付けられたリード１８０を伴う基板１７０の概念的な斜視図である。リード１８０は、半田付け、振動溶接、その他などのさまざまな技術を用いて取り付けることができる。ここに示す実施例においては、すべてのリード１８０が検出領域４０からの信号を搬送するわけではない。
【００５０】
図１１ｃは、フレキシブルフィルム１８４が取り付けられている基板１７０を示す図である。フレキシブルフィルム１８４は、検知領域４０に対向する抵抗あるいは半導体性領域を含む。フィルム１８４に圧力がかからない場合は、この抵抗あるいは半導体性領域は、検知領域４０に接触しない。しかしながら、圧力がフィルム１８４にかかると、抵抗または半導体性領域は、検知領域４０内のインターデジタル構成のトレースを内部接続する。これで、リード１８０を介して測定することができる抵抗路が形成される。
【００５１】
図１１ｄは、基板１７０とリード１８０とフィルム１８４の部分を被覆するカプセル１９０を示す図である。カプセル１９０は、検知領域４０の上方の開口１９２を規定する。これは、力転送装置５８へのアクセスを提供するものである。リード１８０はここで、あらゆる通常の半田付技術を用いてプリント回路基板へ半田付けできる。
【００５２】
本発明の実施例を図に示して説明したが、これらの実施例が本発明の全てを説明するものではない。むしろ、この明細書で使用されている用語は、限定ではなく説明のための用語であり、本発明の精神と範囲からはずれることなく様々な変形を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１ａおよび図１ｂは、本発明の実施例によるポインティングデバイスを示す、それぞれ上面斜視図と底面斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施例によるポインティングデバイスを示す概念的な断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施例による検知領域を示す概要図である。
【図４】図４は、本発明の実施例による検知領域についての等価回路を示す回路図である。
【図５】図５は、本発明の実施例による携帯ユーザインターフェース用のプリント基板を示す斜視図である。
【図６】図６は、本発明の実施例による携帯ユーザインターフェース用のプリント基板アッセンブリを示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明の実施例による携帯ユーザインターフェース用の、キーパッド膜を示す斜視図である。
【図８】図８は、本発明の実施例による携帯ユーザインターフェース用のキーパッド膜の上のカバーを示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明の実施例による携帯ユーザインターフェースの断面図である。
【図１０】図１０ａ乃至１０ｆは、本発明の実施例によるポインティングデバイスの製造工程を示すプロセス図である。
【図１１】図１１ａ乃至１１ｄは、本発明の実施例による封印したポインティングデバイスの製造工程を示す図である。
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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