[发明专利]可提供静电放电保护的薄膜开关结构

说明书

本发明一般地涉及薄膜开关。本发明特别涉及保护使用薄膜开关的系统或子系统避免静电放电的装置。

薄膜开关是一种瞬时开关装置，具有至少一个配置在柔性基片上的或由柔性基片制成的一个接触器件。薄膜开关通常用于计算机键盘和多种其它用途。在一个传统的薄膜开关装置中，将三层薄聚酯(例如，Mylar^TM)片层叠在一起。薄膜开关可以由一个刚性层构成，例如，在触摸板薄膜开关，接触片或按键片中使用的一个玻璃层，塑料层，或印刷电路板。在两个外层相对的每个内表面上形成有导电的开关电路图形。在两个外层之间配置有一个中间层，起到将开关电路图形彼此隔开的作用。然而，开关电路图形可以有选择地通过配置在中间层上的接触孔彼此形成电接触。当在相对的开关电路图形之间选择接触时，电路实施一个预定的动作。

参照图1，一个传统的计算机键盘100可以使用一个传统的薄膜开关结构200，如图2所示，该结构安装在一组键盘按键101之下，将按键选择转换为代表相应字母数字符号或各种功能的电信号。薄膜开关结构200通常具有三层201,202和203。外层201和202夹有中间层203。三个层通常由薄绝缘片制成，例如，聚酯，玻璃，塑料或平整的普通印刷电路板材料。每个外层201和202，在其相应的相对内侧面210和211上，具有开关电路图形(分别为208和209)，图形可通过转印(例如，丝网遮蔽法)，喷射或其它技术进行沉积。电路图形的印刷，可以使用适当的导电印剂，例如，一种基于聚酯的导电印剂(ink)，其中含有悬浮状态的银，碳，和/或其它导电微粒。通常，每个键盘按键和一个柔性柱相连，柱的位置可使其与薄膜开关的两个外层上面一个的背面相接触。按下一个所选择的键盘按键101，将使相应的柱在薄膜开关上部的外层作用一个压力。所产生的压力通过中间层上所配置的接触孔，使印制在顶部外层内表面上的电路与印制在薄膜开关底部外层内表面上的对应的电路可弹性电接触。电接触产生一个信号，输入到位于键盘内的一个集成电路(IC)。IC再提供一个相关计算机可读的数字输出信号。

适当设计电路图形208和209，为传统的开关矩阵内的每个键盘按键101提供触点和导电线。于是，例如，通过按下212处的按键，上部薄膜开关电路208与下部薄膜开关电路209通过中间层203上的接触孔204形成电接触。相对电路208和209上指定触点之间的电接触，导致在键盘开关矩阵特定的线路上产生一个电信号(高或低电压)。通过识别产生信号的线路，以及其同步计时，键盘安装的IC可以辨识按下了哪一个键盘按键101。

薄膜开关线路系统往往易于遭受静电放电(静电放电)的干扰。静电放电现象可在薄膜开关的电路上引发干扰电压和电流，导致设备操作上的问题。已知有各种用以降低薄膜开关静电放电敏感性的方案。最为普通地，在全部开关电路图形下面配置一个金属接地板以提供静电放电保护。虽然金属接地板可以屏蔽相关的开关线路避免静电放电现象，使用金属接地板将明显地增加键盘的成本和产品的重量。第二种已知的方法包括使用一个其上印制有连续的导电材料层的一个绝缘薄片。印制的薄片以较低的成本模拟了金属接地板的存在。虽然绝缘薄片上的一个连续的导电材料层不象金属接地板那样昂贵，而用于制作连续的导电层的导电印剂所需费用明显增加。另一种已知的方法是在绝缘薄片上印制一个直线性导电网格图形301(见图3)，或一个同心圆网格图形401(见图4)。利用这些网格图形降低与导电印剂连续层相关的费用。然而，根据网格线相对于开关电路图形线路的间隔和位置，网格图形必定不保证开关电路图形的所有线路都能恰当地被保护避免静电放电。增加网格线的密度可以达到提高静电放电保护的目的，但只有在大约等于连续导电层成本的高费用时才能达到。

这就需要在降低成本的条件下有一种能够提供优化地提供静电放电保护的薄膜开关结构。

第一方面，本发明提供了用于薄膜开关的一个层。该层具有相对的第一和第二表面。在第一表面上设置有薄膜开关电路图形，静电放电保护电路图形设置在第二表面上。保护电路图形包括一个部分，该部分通常至少复制至少一部分薄膜开关电路图形。

第二方面，本发明提供了一种薄膜开关，该开关具有一个绝缘材料的第一外层，其内表面带有第一开关电路图形；和一个绝缘材料的第二外层，其内表面带有第二开关电路图形。薄膜开关还具有一个配置在第一和第二外层之间的中间绝缘层。中间层带有接触孔，用以使第一和第二开关电路图形的电接触部分选择性地形成相互的电接触。一个静电放电保护电路设置在紧靠在第一和第二外层的地方。至少一部分静电放电保护电路通常至少复制了至少一部分的第一和第二电路图形复合布局图(layout)。