Пленочное переключающее и коммутирующее устройство

 

Использование: в электротехнике, в частности в устройствах ввода буквенно-цифровой информации, коммутации электрических сигналов. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит верхнюю и нижнюю электрические разводки с контактными площадками и изолирующую прокладку в виде сплошной пленки пьезорезистивного материала, причем электрические разводки расположены на верхней и нижней поверхностях пленки. Пленка пьезорезистивного материала может быть выполнена с утолщениями в местах электрической разводки. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электронике, в частности к устройствам ввода буквенно-цифровой информации, коммутации электрических сигналов и т. п.

Известен пленочный переключатель [1] включающий первый и второй диэлектрические слои, имеющие электрическую разводку, и множество первых и вторых контактных площадок, расположенных напротив друг друга. Слои поддерживаются в разомкнутом состоянии разделительным устройством, представляющим собой выступы, расположенные между линиями электрической разводки вокруг первых контактных площадок.

Недостатком данного устройства является наличие деформируемых проводящих покрытий, используемых в качестве контактных площадок на первом и втором гибких диэлектрических слоях, что приводит к разрушению площадок, уменьшению надежности и тем самым сокращению времени эксплуатации.

Известен переключатель [2] включающий покровную эластичную пленку, верхнюю и нижнюю гибкие полиамидные пластины (диэлектрические слои) с нанесенными на них электрической разводкой и контактными площадками, разделенные изолирующей прокладкой, выполненной в виде гибкой пленки с отверстиями под контактными площадками. Замыкание контактов осуществляется деформацией верхней эластичной пластины при приложении на нее давления.

Недостатком такого переключателя является деформация контактов верхнего слоя, возникающая при воздействии на них нагрузкой, и, как следствие, их постепенное разрушение. Кроме того, наличие отверстий в разделительном слое подразумевает присутствие между диэлектрическими слоями атмосферы воздуха, что приводит к окислению материала контактных площадок и требует поэтому применения проводящих покрытий из драгоценных (например, серебра) или кислородоустойчивых (хром, никель и т. п.) металлов. Указанные недостатки снижают надежность переключателя и усложняют технологию его изготовления.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является переключающий прибор [3] содержащий верхнюю и нижнюю эластичные пленки с электрическими разводками и контактными площадками. Между пленками с разводками и площадками расположена изолирующая прокладка с окнами в местах контактных площадок. Окна в изолирующей прокладке заполнены эластичными элементами из резины, наполненной проводящими частичками. Эластичные элементы в свободном состоянии являются изоляторами, а при сжатии переходят в проводящее состояние, замыкая через себя контактные площадки.

К недостаткам такого прибора следует отнести прежде всего сложность конструкции и сложность изготовления, требующего или ручной упаковки проводящих элементов в соответствующие им гнезда, или разработки специальных автоматов. Кроме того, наполненные проводящими элементами резины ненадежны в эксплуатации вследствие невысокой жизнеспособности из-за потери эластичности при тепловом, климатическом и световом старении.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства, технологии его изготовления и повышение надежности.

Цель достигается тем, что в пленочном переключающем и коммутирующем устройстве, содержащем верхнюю и нижнюю электрические разводки с контактными площадками напротив друг друга и изолирующую прокладку, изолирующая прокладка выполнена в виде сплошной пленки пьезорезистивного полимерного материала, причем верхняя и нижняя электрические разводки с контактными площадками расположены соответственно на верхней и нижней поверхностях пленки пьезорезистивного материала. Таким образом, предлагаемое переключающее и коммутирующее устройство состоит из одной сплошной пленки пьезорезистивного полимерного материала, на обе поверхности которой нанесены верхняя и нижняя электрические разводки с контактными площадками напротив друг друга, образующими попарно переключающие узлы. Возможность нанесения электрических разводок с контактными площадками последовательно на каждую поверхность пленки пьезорезистивного материала позволяет создавать однослойную конструкцию с применением автоматизированных линий рулонной трафаретной печати без использования дополнительных операций нанесения клеевых слоев и ручной сборки, что существенно упрощает конструкцию и технологию изготовления устройства.

Кроме того, для повышения надежности устройства пленка пьезорезистивного материала выполнена с утолщениями в местах электрической разводки.

На фиг. 1 схематично показано предлагаемое устройство; на фиг. 2 схематично показана конструкция устройства с утолщениями в пленке пьезорезистивного материала.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии давления на контактные площадки 2 и 3 пленка 4 пьезорезистивного полимерного материала находится в диэлектрическом состоянии и препятствует замыканию электрических разводок 1. При воздействии давления на контактные площадки в местах сжатия в полимерной пленке пьезорезистивного материала происходит переход в проводящее состояние (за счет перехода диэлектрик металл), обеспечивая электрический контакт между контактными площадками и замыкание верхней и нижней электрических разводок. При снятии давления пленка пьезорезистивного материала вновь переходит в диэлектрическое состояние и размыкает электрические цепи. Замыканием и размыканием разводок обеспечивается коммутация электрических сигналов или переключение электрических цепей.

Ввиду того, что величина давления коммутации (давления, при котором пленка пьезорезистивного материала переходит в проводящее состояние) определяется толщиной пленки, с целью повышения надежности устройства, исключения ложных срабатываний при случайном приложении давления в местах нахождения электрической разводки за пределами контактных площадок пленка пьезорезистивного материала выполнена с утолщениями в местах электрических разводок или, что эквивалентно, с утоньшениями в местах расположения пар контактных групп. Конструкция устройства с утоньшениями в пленке пьезорезистивного материала представлена на фиг. 2.

Повышение надежности устройства достигается также отсутствием дополнительных (переходных) слоев, например клеевых, и непосредственно конструктивными особенностями изобретения.

Использование изобретения позволяет упростить конструкцию коммутирующего и переключающего устройства, упростить технологию его изготовления, повысить надежность устройства.

Формула изобретения

1. ПЛЕНОЧНОЕ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕЕ И КОММУТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее верхнюю и нижнюю электрические разводки с контактными площадками, расположенными попарно друг напротив друга, и изолирующую прокладку, отличающееся тем, что изолирующая прокладка выполнена в виде сплошной пленки пьезорезистивного полимерного материала, а верхняя и нижняя электрические разводки с контактными площадками расположены соответственно на верхней и нижней поверхностях пленки пьезорезистивного материала.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пленка пьезорезистивного материала выполнена с утолщениями в местех электрической разводки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2