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Title:
SUBASSEMBLY AND METHOD FOR MAKING DEVICES SUCH AS KEYBOARDS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/047162
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns the manufacture of electrical devices, in particular a method for manufacturing devices comprising a circuit card (10) and a panel (24) between which are arranged components (16) and a spacer (12) which maintains the card (10) distant from the panel (24) and having openings (14) at the locations of the components. The method includes making a subassembly comprising the spacer (12), the components (16) and a device for maintaining the components, such as an adhesive film (18), consisting of steps for making a spacer (12) and fixing each component (16) into an opening (14), then in setting the subassembly on the card (10). The invention is applicable to the manufacture of keyboards.

Inventors:
LECOURTOIS EUGENE (FR)
Application Number:
PCT/FR1998/000711
Publication Date:
October 22, 1998
Filing Date:
April 08, 1998
Export Citation:
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Assignee:
NICOMATIC (FR)
LECOURTOIS EUGENE (FR)
International Classes:
H01H13/70; (IPC1-7): H01H13/70
Domestic Patent References:
WO1996020799A11996-07-11
Foreign References:
US4153987A1979-05-15
US4439647A1984-03-27
Attorney, Agent or Firm:
Arnaud, Jean (94 rue Saint-Lazare, Paris, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication de dispositifs électriques du type qui comporte une carte (10) de circuit portant des trajets conducteurs de l'électricité et un panneau (24) de fermeture, entre lesquels sont disposés des composants (16) qui coopèrent avec des trajets conducteurs de la carte et qui peuvent tre commandés par des organes de manoeuvre guidés par le panneau de fermeture, et une entretoise (12) ayant des ouvertures (14) aux emplacements des composants, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : la sélection de l'entretoise (12) afin qu'elle assure le maintien à distance de la carte (10) et du panneau (24), la fabrication d'un sousensemble comprenant l'entre toise (12), une partie au moins des composants (16) et un dispositif de retenue de ces composants au moins en coopé ration avec l'entretoise, puis la pose du sousensemble sur la carte (10), avec positionnement relatif de l'entretoise et de la carte.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de fabrication du sousensemble comprend la sélection d'une entretoise (12) ayant une épaisseur qui correspond à l'épaisseur des composants (16), la découpe des ouvertures (14) dans l'entretoise (12) et le collage d'un film adhésif (18) à une face de l'entretoise (12), puis l'introduction de composants (16) dans certaines ouvertures (14) au moins qui débouchent à l'autre face afin que les composants introduits (16) soient maintenus par collage au film adhésif (18).
3. Sousensemble de dispositif électrique destiné à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend : une entretoise (12) ayant des ouvertures (14), et des composants (16) logés dans une partie au moins des ouvertures (14) et ne dépassant pratiquement pas de l'une ou l'autre face de l'entretoise (12).
4. Sousensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'épaisseur de l'entretoise (12) est sensiblement égale à la hauteur des composants (16), et le sousensemble comporte en outre un film adhésif (18) collé à une face de l'entretoise (12) et retenant un composant (16) par collage au film (18) dans les ouvertures (12).
5. Sousensemble selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un écran électromagnétique.
6. Sousensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'écran électromagnétique est formé d'un film métallisé supplémentaire adjacent au film adhésif.
7. Sousensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'écran électromagnétique est formé d'une métallisation du film adhésif.
8. Sousensemble selon l'une quelconque des revendica tions 3 à 7, caractérisé en ce que certains composants (16) au moins sont des dômes élastiques de clavier.
9. Sousensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un élément flexible incorporé au sousensemble du côté opposé au côté de l'entretoise, l'élément flexible ayant au moins un organe de manoeuvre disposé en face d'une ouverture contenant un dôme élastique de clavier.
10. Sousensemble selon l'une quelconque des revendica tions 4 à 7, caractérisé en ce que l'entretoise (12) comporte un dispositif de positionnement destiné à coopérer avec un dispositif complémentaire de positionnement d'une carte (10) de circuit portant des trajets conducteurs de l'électricité.
Description:
Sous-ensemble et procédé de fabrication de dispositifs tels que des claviers La présente invention concerne un procédé de fabrication de dispositifs électriques comprenant un certain nombre d'élé- ments empilés, et notamment de claviers de divers types, et des sous-ensembles utiles pour simplifier cette fabrication.

On décrit dans la suite l'invention en référence à un clavier du type dans lequel des ressorts métalliques plats mais légèrement bombés, parfois appelés"dômes", sont desti- nés à réaliser des contacts électriques avec une carte de circuit imprimé. Cependant, l'invention n'est pas limitée à ces seuls dispositifs électriques, et elle peut s'appliquer à la fabrication d'autres dispositifs électriques dans lesquels des composants d'un seul ou de plusieurs types sont positionnés par rapport à une carte de circuit imprimé.

Les claviers à dômes comportent, comme éléments princi- paux, une carte de circuit imprimé sur laquelle est disposée une entretoise qui délimite des ouvertures destinées au logement des dômes constituant les contacts du clavier. Ces dômes sont métalliques alors que l'entretoise est isolante.

Un panneau de fermeture recouvre l'entretoise, du côté opposé à la carte, et comporte soit des organes séparés de manoeuvre, tels que des touches, mobiles en translation dans le panneau de fermeture et destinés à exercer une pression sur les dômes, soit un élément flexible par l'intermédiaire duquel un doigt peut exercer une force sur un dôme placé au- dessous. Une partie conductrice spécifique de la carte de circuit imprimé, le dôme placé au-dessus dans une ouverture de l'entretoise et une partie de manoeuvre guidée par le panneau de fermeture sont alignés en direction perpen- diculaire à 1'ensemble de l'empilement formé.

Lors de la fabrication de ces claviers, on commence par positionner, sur la carte de circuit imprimé, l'entretoise qui assure ainsi un positionnement convenable des ouvertures par rapport aux trajets conducteurs de la carte de circuit imprimé. On place ensuite, manuellement ou par des machines spéciales, les composants sous forme de dômes dans les ouvertures nécessaires, puis on applique le panneau

extérieur de fermeture afin de maintenir les dômes dans les ouvertures. Le panneau extérieur de fermeture est lui aussi positionné par rapport à l'empilement afin que les organes de manoeuvre qu'il positionne (par exemple des touches séparées ou qui font partie d'un élément flexible dont les organes de manoeuvre portent des caractères alphanumériques) soient alignés sur les dômes.

Le procédé précité présente un inconvénient dans la mesure où, lorsque les dômes ont été placés dans les ouver- tures de l'entretoise, ils ne sont pas maintenus et le moindre choc peut provoquer leur sortie, partielle ou totale, des ouvertures.

Pour remédier à l'inconvénient précité et réduire la main d'oeuvre nécessaire, on a déjà placé les dômes sur une feuille adhésive de manière que tous les dômes d'un clavier, préalablement positionnés sur un film adhésif, soient simultanément logés dans les ouvertures de l'entretoise déjà placée sur la carte de circuit imprimé. Le film adhésif est alors utilisé pratiquement sur toute sa surface, d'une part localement pour la retenue des composants et d'autre part, entre les composants, pour la fixation du film à l'entre- toise. En conséquence, les dômes doivent tre placés sur le film adhésif lorsque celui-ci est totalement découvert. La manutention de ces films adhésifs est alors délicate. En effet, la face adhésive peut facilement coller n'importe où.

En outre, compte tenu de la souplesse du film, le position- nement du film adhésif portant les dômes juste au-dessus des ouvertures de l'entretoise n'est pas commode. Il arrive qu'un déplacement en direction parallèle au plan de l'entre- toise pour le positionnement du film adhésif portant les dômes provoque l'arrachement d'un dôme du film adhésif, si bien que l'ensemble devient inutilisable. Cette opération délicate nécessite donc deux positionnements précis, d'une part le positionnement des dômes sur le film adhésif aux emplacements prévus pour les ouvertures de l'entretoise, et d'autre part, le positionnement global du film adhésif portant les dômes sur l'entretoise.

Dans le cas du premier procédé précité, l'industriel qui assemble les claviers, s'il veut éliminer la main d'oeuvre de positionnement des dômes, doit s'équiper de machines spéciales de positionnement des dômes dans les ouvertures des entretoises. La variante précitée de procédé dans laquelle les dômes sont collés à un film adhésif lui permet de s'affranchir de cette contrainte et donc de ne pas utiliser ces machines de pose. Cependant, il doit alors utiliser un matériel spécial pour la pose du film adhésif souple portant les dômes en position bien définie par rapport à l'entretoise.

L'invention a pour objet de remédier aux inconvénients des procédés précités et de permettre une augmentation des cadences de fabrication et une réduction du coût des dispo- sitifs électriques considérés, par exemple des claviers, par perfectionnement du procédé de fabrication. Ce perfec- tionnement comprend la réalisation d'un sous-ensemble qui ne comporte pas uniquement un film adhésif souple et des dômes, mais qui comporte en outre l'entretoise, dans les ouvertures de laquelle sont positionnés les composants, et éventuel- lement un écran électromagnétique et/ou un élément flexible portant des organes de manoeuvre. Dans une variante, à la place du film adhésif, les composants sont retenus mécani- quement dans les ouvertures.

Dans le mode de réalisation dans lequel les composants sont retenus dans les ouvertures de l'entretoise par un film adhésif, les problèmes de positionnement du film adhésif portant des dômes par rapport à une entretoise sont résolus car les dômes ne sont placés sur le film adhésif qu'après collage du film adhésif sur l'entretoise. Le positionnement précis du film adhésif par rapport à l'entretoise est donc tout à fait superflu, et il n'est pas possible que des dômes soient déplacés des ouvertures puisqu'ils sont posés direc- tement un à un dans les ouvertures de l'entretoise et sont alors retenus directement.

Plus précisément, l'invention concerne un procédé de fabrication de dispositifs électriques du type qui comporte

une carte de circuit portant des trajets conducteurs de l'électricité et un panneau de fermeture, entre lesquels sont disposés des composants qui coopèrent avec des trajets conducteurs de la carte et qui peuvent tre commandés par des organes de manoeuvre guidés par le panneau de fermeture, et une entretoise ayant des ouvertures aux emplacements des composants ; selon l'invention, le procédé comprend les étapes suivantes : la sélection de l'entretoise afin qu'elle assure le maintien à distance de la carte et du panneau, la fabrication d'un sous-ensemble comprenant l'entretoise, une partie au moins des composants et un dispositif de retenue de ces composants au moins en coopération avec l'entretoise, puis la pose du sous-ensemble sur la carte, avec position- nement relatif de l'entretoise et de la carte.

De préférence, la fabrication du sous-ensemble com- prend les étapes suivantes : la fabrication d'une entretoise ayant des ouvertures pour tous les composants, et la fixa- tion d'une partie au moins des composants dans une ouverture chacun.

Dans un mode de réalisation avantageux, l'étape de fabrication du sous-ensemble comprend la sélection d'une entretoise ayant une épaisseur qui correspond à l'épaisseur des composants, la découpe des ouvertures dans l'entretoise, le collage d'un film adhésif à une face de l'entretoise, et l'introduction de composants dans certaines ouvertures au moins qui débouchent à l'autre face afin que les composants introduits soient maintenus par collage au film adhésif.

Dans un autre mode de réalisation, la fixation comprend la sélection d'une entretoise ayant une épaisseur au moins égale à l'épaisseur du plus épais des composants à introduire, la découpe des ouvertures dans l'entretoise, l'introduction d'une partie des composants au moins dans l'entretoise de manière que certains composants au moins soient retenus par coincement dans les ouvertures, et l'introduction des composants de sorte que leur face de coopération avec la carte se trouve au niveau de la surface de l'entretoise.

L'invention concerne aussi un sous-ensemble de dispositif électrique destiné à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des paragraphes précédents, et qui comprend une entretoise ayant des ouvertures, et des composants logés dans une partie au moins des ouvertures et ne dépassant pratiquement pas de l'une ou l'autre face de l'entretoise.

Dans un mode de réalisation avantageux, l'épaisseur de l'entretoise est sensiblement égale à la hauteur des composants, et le sous-ensemble comporte en outre un film adhésif collé à une face de l'entretoise et retenant un composant par collage au film dans les ouvertures.

De préférence, le film a une perforation au centre de la partie qui est en face d'une ouverture. Il est aussi avantageux que le film ait au moins une découpe linéaire dans la partie qui se trouve en face d'une ouverture.

Dans un mode de réalisation avantageux, le sous- ensemble comporte en outre un écran électromagnétique. Cet écran peut tre formé d'un film métallisé supplémentaire adjacent au film adhésif, ou par métallisation du film adhésif lui-mme.

Dans un mode de réalisation très avantageux, certains composants au moins sont des dômes élastiques de clavier.

Dans ce mode de réalisation, le sous-ensemble comporte de préférence un élément flexible incorporé au sous-ensemble du côté opposé au côté de l'entretoise, l'élément flexible ayant au moins un organe de manoeuvre disposé en face d'une ouverture contenant un dôme élastique de clavier. De préférence, l'élément flexible comporte tous les organes de manoeuvre du clavier à réaliser.

Il est avantageux que les ouvertures aient une forme cylindrique de section correspondant à la configuration du composant. Dans une variante, les ouvertures de l'entretoise ont une forme de section variable sur leur longueur de manière qu'elles coincent les composants dans une partie seulement.

Il est aussi avantageux que l'entretoise comporte des canaux reliant les ouvertures.

De préférence, l'entretoise comporte un dispositif de positionnement destiné à coopérer avec un dispositif complé- mentaire de positionnement d'une carte de circuit portant des trajets conducteurs de l'électricité.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente une coupe d'un dispositif élec- trique tel qu'un clavier à dômes ; la figure 2 représente une coupe d'un sous-ensemble selon l'invention ; la figure 3 représente une coupe d'un autre sous- ensemble selon l'invention, comportant un élément supplé- mentaire ; la figure 4 représente une coupe d'un autre sous- ensemble selon l'invention, comportant un élément de plus que le sous-ensemble de la figure 2 ; la figure 5 représente une coupe d'un autre sous- ensemble selon l'invention, comportant un élément de plus que le sous-ensemble de la figure 3 ; et la figure 6 est une vue en plan d'un exemple d'entre- toise utile pour la mise en oeuvre de l'invention.

La figure 1 représente une coupe schématique d'un clavier comprenant des dômes de contact. Sur la figure 1, la référence 10 désigne une carte de circuit imprimé ayant, à sa face supérieure sur la figure 1, un dessin de trajets conducteurs destiné à tre relié par exemple à un connecteur placé au bord de la carte 10. Cette carte 10 est formée de tout matériau classique, par exemple d'un substrat de résine époxyde chargée de fibres de verre, bien que toute autre carte de circuit imprimé, de type simple face ou double face par exemple, puisse tre utilisée.

Une entretoise 12 est disposée à plat sur la face supérieure de la carte 10. Cette entretoise 12 a des

ouvertures 14 correspondant aux composants à placer, c'est- à-dire des dômes dans l'exemple considéré. Cette entretoise 12 doit simplement déterminer une épaisseur qui correspond à l'épaisseur des dômes 16. Elle est isolante de l'élec- tricité et de préférence pratiquement rigide, pour assurer l'espacement du circuit imprimé et des organes de manoeuvre, mais elle peut cependant avoir une certaine souplesse. De préférence, il s'agit d'un carton imperméabilisé et traité de manière qu'il soit imputrescible, mais elle peut aussi tre constituée de toute matière plastique convenable.

La figure 6 représente un exemple avantageux d'entre- toise 12, décrite dans la suite.

Des dômes 16 sont placés dans les ouvertures 14. Il s'agit avantageusement des dômes du type décrit dans la demande de brevet international n° WO-96/20799. Ces dômes sont particulièrement avantageux dans la mesure où ils ne peuvent pas se coller. Il peut s'agir de dômes circulaires, à plusieurs branches, etc., ayant un trou ou une saillie en position centrale, ou de toute autre réalisation.

On a représenté un film 18 collé à l'entretoise 12 et au sommet des dômes 16 sur la figure 1, bien que ce film ne soit pas indispensable. On l'a indiqué car il est repré- sentatif du procédé dans lequel les dômes 16 sont collés au film adhésif 18 avant introduction des dômes dans l'entre- toise 12, selon le procédé précité qui pose le problème indiqué dans l'introduction.

L'ensemble comporte ensuite un panneau de fermeture 24, qui guide des organes de manoeuvre 22 d'un élément flexible 20 qui portent des inscriptions, par exemple des chiffres, correspondant à la fonction du dôme 16 placé au-dessous. Des parties souples placées au-dessus des dômes forment ainsi des"organes de manoeuvre".

Le film 18 est avantageusement un film adhésif connu, par exemple à support de polyester ou de tréphtalate de polyéthylène, et l'élément flexible 20 est par exemple formé d'un élastomère. L'élément flexible 20, dont les organes de manoeuvre 22 ont une couche d'impression portant les

indications, telles que des caractères alphanumériques, est retenu à la face intérieure d'un simple panneau de fermeture 24. Le panneau 24 est de préférence formé d'une matière plastique dure résistant aux chocs. De tels panneau et élément flexible sont déjà utilisés dans la technique et l'homme du métier connaît les matériaux mis en oeuvre pour leur réalisation.

Les caractéristiques qu'on vient de décrire sont connues pour l'essentiel, et il en existe de nombreuses variantes. Dans le procédé classique de fabrication, l'entretoise 12 est placée sur la carte 10, et les dômes 16 sont introduits à la main ou par une machine de pose.

Ensuite, l'élément flexible 20 et le panneau 24 sont mis en place.

Dans une variante de procédé, l'entretoise 12 est positionnée sur la carte 10, et un sous-ensemble formé du film adhésif 18 et des dômes 16, préalablement réalisé, est appliqué sur l'entretoise 12, avant positionnement de l'élément flexible 20 et du panneau 24.

On a indiqué dans l'introduction les inconvénients de chacun de ces procédés.

Selon l'invention, les problèmes posés par ces procédés connus sont résolus par réalisation d'un sous-ensemble tel que représenté sur l'une des figures 2 à 5.

On note que le sous-ensemble représenté sur la figure 2 comporte l'entretoise 12, le film adhésif 18 et les dômes 16 logés dans les ouvertures 14 de l'entretoise 12. Le procédé de fabrication de ce sous-ensemble ne correspond pas aux étapes utilisées pour la fabrication de l'ensemble représenté sur la figure 1. En effet, lors de la fabrication du sous-ensemble de la figure 2, l'entretoise, éventuel- lement préalablement découpée afin qu'elle possède les ouvertures 14, est munie du film adhésif 18. Dans un mode de réalisation avantageux, le film 18 et l'entretoise 12 sont déjà associés avant la formation des ouvertures 14 qui sont simplement découpées par des poinçons à lames, selon une technique bien connue. Ensuite, le procédé comprend le

positionnement, manuel ou par des machines de pose, des dômes 16 dans les ouvertures 14, le sous-ensemble ayant évidemment à ce moment une position inverse de celle qui est représentée sur la figure 2. De cette manière, les dômes sont collés par leur sommet au film adhésif 18 et sont maintenus en position.

Il est avantageux que le film adhésif comporte, au centre de chaque ouverture, un trou qui permet un collage du film sur les dômes sur toute la périphérie du trou, si bien que la surface totale de collage des dômes est accrue. En outre, des fentes peuvent tre formées dans le film, dans la partie exposée par les ouvertures, afin que le film permette des mouvements plus amples des dômes collés au film.

La figure 3 représente un autre sous-ensemble selon l'invention. Ce sous-ensemble comporte, en plus de celui de la figure 2, un film supplémentaire 26 formant un écran électromagnétique. Ce film peut avantageusement tre formé de tréphtalate de polyéthylène aluminisé. Dans une variante non représentée, un tel écran électromagnétique est formé par aluminisation d'une face du film constituant le film adhésif 18, de préférence avant qu'il ne soit rendu adhésif.

Les figures 4 et 5 représentent d'autres sous-ensembles selon l'invention. Ils correspondent respectivement aux sous-ensembles des figures 2 et 3, avec un élément supplé- mentaire qui est l'élément flexible 20 muni des organes de manoeuvre 22. Cet élément flexible 20 est de préférence collé sur le film adjacent 18 ou 26.

La figure 6 représente une caractéristique avantageuse de l'entretoise 12 utilisée dans le sous-ensemble de la figure 2. On note, sur cette entretoise 12, que les ouver- tures 14 destinées à contenir les dômes sont reliées mutuellement par des canaux 22. De cette manière, lorsqu'un dôme est enfoncé, l'air contenu dans l'ouverture correspon- dante 14, au lieu de résister à l'enfoncement du dôme, s'échappe vers les espaces des ouvertures adjacentes 14 si bien que la surpression est extrmement réduite. Elle peut mme tre annulée lorsque, selon une autre variante, un

canal 24 relie l'espace intérieur des ouvertures 14 à l'extérieur de l'entretoise.

On a décrit, en référence aux figures 2 à 5, des sous- ensembles dans lesquels les dômes 16 ont une hauteur corres- pondant à l'épaisseur de l'entretoise 12 et sont maintenus par un film adhésif 18. Dans un autre mode de réalisation, les moyens de fixation des dômes 16 ne sont pas constitués par un film adhésif, tel que le film 18, mais sont au contraire constitués par coincement des dômes ou composants 16 dans les ouvertures 12 de forme cylindrique de section quelconque. Ce coincement peut tre assuré aux bords normaux des composants 16 ou au contraire sur des parties spécia- lement prévues sur ces composants.

Dans une autre variante, les composants ont une hauteur inférieure à l'épaisseur de l'entretoise 12, et ils sont aussi coincés dans les ouvertures 14, qui ne sont pas cylin- driques, parce qu'ils possèdent des appendices (bras ou griffes) formés spécialement pour la retenue des composants sur l'entretoise 12. La seule condition est que les compo- sants soient solidarisés de l'entretoise 12 et aient leur face de travail pratiquement au niveau de la face de l'entretoise 12 destinée à venir au contact de la carte 10 de circuit imprimé, ou légèrement en saillie.

Ainsi, l'invention concerne un nouveau procédé de fabrication de dispositifs électriques, notamment de claviers, et un sous-ensemble destiné à la mise en oeuvre de ce procédé. Ce sous-ensemble présente l'avantage de pouvoir tre facilement conditionné et d'éviter des étapes de positionnement délicates lors de la fabrication des dispo- sitifs électriques.

Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses élé- ments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre.