薄膜键盘及制造该薄膜键盘的方法 【技术领域】
本发明涉及键盘和模制技术，更加具体的说，本发明涉及一种薄膜键盘和制造该薄膜键盘的方法。
背景技术
电子装置例如无线电话在尺寸上大大减小。这些装置包括键盘，键盘也必须在尺寸上减小。具体的说，这些电子装置的制造商要求键盘要非常薄。人们在尝试着减小这些键盘的尺寸和厚度的过程中遇到了多种困难。
根据构造薄键盘的一个方法，键是被粘结到一个塑料薄膜上的。但是，键常常不能粘结得很充分，特别在键和薄膜是由不同材料制成的情况下(例如键由ABS制成，而薄膜由聚碳酸酯或聚酯制成)。
另一种制造键盘的方法是插入模制设计(IMD)技术。根据该技术，在薄膜中形成一个腔室，而在该腔室中模制成键。但是，结果是，薄膜位于键盘外面，而且图形被印刷在薄膜上。使用IMD技术制造的键盘的一个缺点在于，薄膜在保持图形质量的同时可以进行拉伸的程度有限。使用IMD技术制造的键的尺寸(即高度)也会受到限制。
因此，需要一种薄膜键盘，在该薄膜键盘中，即使当所使用的材料没有粘结得很好时，键也可以保持固定于薄膜的顶面。
【发明内容】
根据上述的需求，本发明提供了一种薄膜键盘，和制造该薄膜键盘的方法。根据本发明一个发明，薄膜键盘包括一个保持件薄片，该保持件薄片由薄膜材料制成，而且具有一个顶面和一个底面。该保持件薄片包括至少一个孔和至少一个保持件固定部，其中，该孔穿过薄膜材料，该保持件固定部由一部分薄膜材料形成，并且从顶面向上延伸。至少一个键帽被模制到保持件薄片的顶面上，而且包围着保持件固定部。键帽包括一个键帽固定部，该键帽固定部模制穿过薄膜材料中地孔，以便于使键帽固定部和保持件固定部可以机械地将键帽固定到保持件薄片。
根据本发明另一个方面，薄膜键盘包括一个保持件薄片，该保持件薄片由薄膜材料制成，而且具有一个顶面和一个底面。该保持件薄片包括多个键帽连接区域。键帽在相应键帽连接区域被模制到保持件薄片顶面上。这些键帽围绕着部分薄膜材料进行模制，以便于使键帽可以机械地固定到保持件薄片。
根据一个实施例，薄膜材料优选为一种塑料，例如聚碳酸酯或聚酯，而且厚度范围是约0.005in(0.127mm)到0.010in(0.254mm)。键帽优选由塑料制成，例如聚碳酸酯、聚碳酸酯/ABS混合物、或者ABS。
保持件薄片的一个实施例包括多个孔，这些孔在键帽连接区域穿过薄膜材料延伸。键帽围绕着其进行模制的薄膜材料的部分包括围绕着所述孔的薄膜材料的边缘。键帽围绕其进行模制的这些部分的薄膜材料也包括多个翼片，这些翼片从薄膜材料中切割而成，并且从顶面向上延伸。
根据本发明另一个方面，一种制造薄膜键盘的方法包括以下步骤，在薄膜材料上形成至少一个键帽连接区域，而各个键帽连接区域包括至少一个模制材料通道区域。将薄膜材料放到模制工具中，该模制工具具有至少一个键帽模制腔室，以便于各个模制材料通道区域分别位于各个键帽模制腔室中。模制材料穿过薄膜材料中的模制材料通道区域注射，而且被注入到键帽模制腔室中，以便于至少一个键帽被模制到薄膜材料顶面上。模制材料围绕着一部分薄膜材料流动，以便于键帽可以机械地固定到薄膜材料。然后，可以从薄膜材料中切割出保持件薄片的轮廓，以便于将键模制到保持件薄片上。
在一个优选方法中，形成各个键帽连接区域的过程包括形成至少一个穿过薄膜材料的孔。将保持件薄片放在模制工具中，而孔位于键帽模制腔室和一个固定件模制腔室之间，以便于模制材料可以流动穿过各个孔，并且包围薄膜材料的边缘。形成键帽连接区域的过程也优选包括从薄膜材料切割出至少一个翼片，以形成材料通道区域。优选的是，模制工具包括一个用来注入模制材料的浇口。优选的是，将保持件薄片插入到模制工具中的过程包括穿过材料通道区域插入浇口，以便于浇口将翼片推到键帽模制腔室中。模制材料围绕着各个翼片流动。
根据本发明另一个方面，一种制造薄膜键盘的方法包括以下步骤，在薄膜材料上形成多个键帽连接区域，以便于各个键帽连接区域包括至少一个孔和至少一个材料通道区域。将薄膜材料放入模制工具中，该模制工具包括一个凹侧和一个凸侧，该凹侧具有键帽模制腔室，而该凸侧具有固定件模制腔室。保持件薄片设置成可以使孔位于相应键帽模制腔室和固定件模制腔室之间，并且可以使材料通道区域位于相应键帽模制腔室中。模制材料穿过薄膜材料中的材料通道区域进行注射，并且被注入到键帽模制腔室中。模制材料穿过所述孔流动到固定件模制腔室中，以便于键帽被模制到薄膜材料顶面上，而且可以机械地固定到薄膜材料上。
根据一种方法，形成材料通道区域的过程包括从薄膜材料切割出翼片。根据另一种方法，形成材料通道区域的过程包括从薄膜材料形成成形孔部。
附图简述
通过阅读下面结合附图的详细说明，可以更好地理解本发明的这些和其它特征和优点，其中：
附图1是根据本发明一个实施例的薄膜键盘的俯视图；
附图2是根据本发明一个实施例的薄膜键盘的侧部横截面图；
附图3是一种薄膜材料的俯视图，该薄膜材料是用来根据本发明的一种方法形成保持件薄片的；
附图4是薄膜材料的俯视图，该薄膜材料上具有键帽连接区域，这些键帽连接区域是根据本发明一种方法形成在薄膜材料上的；
附图5是一种翼片的放大俯视图，该翼片是根据本发明一种方法形成在保持件薄片中的；
附图6是形成在保持件薄片中的翼片的侧部横截面图；
附图7是一种模制工具的横截面图，该模制工具中根据本发明一种方法放有一个保持件薄片；
附图8是根据本发明一个实施例的键的横截面图，该键是模制到保持件薄片上的；
附图9是根据本发明一个替换实施例的成形孔部的放大横截面图；
附图10是根据本发明另一个实施例的键的横截面图，该键是模制到保持件薄片上的。
【具体实施方式】
根据本发明一个实施例，附图1所示的薄膜键盘10包括一个保持件薄片20和多个键帽26，这些键帽被固定到保持件薄片20上。该示例性薄膜键盘10设计成可以用在无线电话和其它用途中。但是，根据本发明制造的键盘可以具有其它形状，结构和布置，以适合用于其它类型装置中。虽然所示的薄膜键盘10具有某一数量的键帽26，但是可以将任何数量的键帽26固定到保持件薄片20。
附图2更加详细地显示出，保持件薄片20具有顶面22和底面24。优选的是，键帽26优选被模制到保持件薄片20的顶面22上，以使键帽26的材料围绕着部分保持件薄片20进行模制，这一点将在下面进行更加详细的描述。各个键帽26的优选实施例包括至少一个键帽固定部30，该键帽固定部延伸穿过保持件薄片20的底面24，并且与该底面接合。键帽固定部30在无线电话或使用键帽10的其它装置中也用作致动件。保持件薄片20的优选实施例包括至少一个保持件固定部32，该保持件固定部延伸到各个键帽26的材料中。
该示例性实施例显示了两个保持件固定部32和一个键帽固定部30，这些保持件固定部延伸到各个键帽26中，而键帽固定部从各个键帽延伸，以牢固地固定键帽26。但是，任何数量的保持件固定部32都可以延伸到键帽26中，而且任何数量的键帽固定部30都可以从键帽26延伸。例如，如图1所示的中心键帽26a包括两个键帽固定件/致动件部30，但是没有任何保持件固定部32。根据另一个替换实施例，键帽26可以只使用保持件固定部32进行固定，但是却没有使用任何键帽固定件/致动件部30。
保持件薄片20由薄膜材料制成，优选由塑料制成，例如聚碳酸酯或者聚酯材料。键帽26也优选由塑料制成，例如聚碳酸酯、ABS、或者聚碳酸酯/ABS混合物。也可以考虑使用其它类型的材料来制造保持件薄片20和键帽26。
下面参考附图3-7，描述一种制造薄膜键盘10的方法。保持件薄片20由薄膜材料36形成(附图3)。该薄膜材料36优选是一种塑料，例如聚碳酸酯或者聚酯，其厚度范围是大约0.005in(0.127mm)到0.010in(0.254mm)，最优选的厚度是约0.005in(0.127mm)。薄膜材料一个实施例是被称作T2F类型的高稳定聚碳酸酯，这可以从GE塑料(GE Plastics)获得。其它热稳定薄膜也适用于这个工序。薄膜材料36优选包括多个对齐孔38，这些孔穿过薄膜材料36，以用销对齐固定模制工具。
冲切薄膜材料36，形成键帽连接区域40(附图4)。各个键帽连接区域40包括至少一个孔42，该孔切穿过薄膜材料36。各个键帽连接区域40也包括至少一个模制材料通道区域43(例如浇口位置)，模制材料就是穿过该区域进行注入的，这一点将在下面更加详细地进行描述。在一个实施例中，从薄膜材料36切割出一个翼片44(附图5和6)，以形成材料通道区域43。优选的是，翼片44具有多个侧部，这些侧部朝着铰接点向内逐渐变细，从而使翼片端部较宽。这种锥形设计使翼片44可以更加牢固地固定在键帽26中，而且防止翼片44从键帽26中滑出。翼片44的一个例子的长度是大约0.035in(0.889mm)。
虽然该示例性实施例显示了形成在各个键帽连接区域40中的一个孔42和两个翼片44，但是可以根据理想数量的键帽固定部30和/或保持件固定部32而形成任何数量的孔42和/或翼片44。此外，孔42和/或翼片44可以以各种位置和方向形成。在另一个实施例中，例如在中心键帽26a的键帽连接区域40上，可以在没有翼片的情况下形成材料通道区域43a(例如浇口位置)。作为替换，可以在有翼片44却没有孔42的情况下形成键帽连接区域40。
在另一个实施例中，穿过薄膜材料36形成成形孔部46(附图9)，以形成材料通道区域43。成形孔部46通常呈圆锥形，而且在薄膜材料36上方延伸。在一个实施例中，成形孔部46的内径大约是0.025in(0.635mm)，并且在薄膜材料36上方延伸了大约0.015in(0.381mm)。
然后，将薄膜材料36放到模制工具50(附图7)中。模制工具50的优选实施例包括一个凹侧52和一个凸侧56，该凹侧具有键帽模制腔室54，而该凸侧具有固定件模制腔室58。虽然图中只显示了一套腔室54和58，但是优选的是，模制工具50所包括的腔室54，58适合于要模制到保持件薄片20上的各个键帽26。根据键帽26的形状和要致动的触觉特征，键帽模制腔室54和固定件/致动件模制腔室58可以具有不同的形状和尺寸。模制工具50还包括注入通道60和浇口62，这些通道和浇口延伸到相应的键帽模制腔室54中。也可以考虑模制工具50的其它实施例。
将薄膜材料36放在模制工具50中，以便于各个孔42位于相应键帽模制腔室54和固定件/致动件模制腔室58之间。优选的是，各个浇口62将至少一个翼片44b推开，以形成材料通道区域43，该材料通道区域可以容纳浇口62(即翼片44b用作浇口门)。优选的是，翼片44b相对于保持件薄片20形成一个角度α，该角度的范围是大约30°到120°，最优选的角度是大约45°。
然后，使模制材料(例如塑料)穿过各个注入通道60和浇口62进行注射，而且这些模制材料流到各个键帽模制腔室54中。模制材料填充键帽模制腔室54，穿过薄膜材料36中的孔42，并且填充固定件/致动件模制腔室58，该固定件/致动件模制腔室在孔42周围包围薄膜材料36的边缘45。模制材料也围绕着翼片44流动，以形成保持件固定部32。
在附图10所示的另一个实施例中，翼片44a的方向与翼片44b相同(即翼片44a面向翼片44b)。在该实施例中，模制材料在翼片44a下方流动，以防止翼片44a在模制过程中向下折叠。
当模制材料变硬时，移开模制工具50的凹侧52和凸侧56。在该实施例中，优选的是，浇口分离部66在键帽26主体中，而多余材料从浇口分离部66的位置上去除。飞边(flashing)也要从键帽26去除。键帽固定件/致动件部30在保持件薄片20下方延伸，而且靠着保持件薄片20的底面24进行固定。在该实施例中，翼片44被模制在键帽26中，以形成保持件固定部32。
在一个替换实施例中，成形孔部46(参见附图9)可以被模制在键帽26中。在该实施例中，模制材料流到成形孔部46的圆锥形体中，以形成固定部或者铆接头。
然后，用多种修整技术对薄膜键盘10进行修饰，例如金属电镀法，油漆法，筛网或页式印刷法(pad printing)，和激光蚀刻法。也可以考虑选择其它修饰方法。由于在模制后直接在键帽26上进行修饰，而且没有拉伸薄膜，所以根据本发明制造的键盘能保持图形质量。
在模制操作以后，从薄膜材料36上切割出保持件薄片20的轮廓，例如使用冲切方法进行切割。此外，还在保持件薄片20上切割出一个或者多个附加孔68。虽然该优选方法是在最后的冲切操作中切割出保持件薄片20的轮廓，但是也可以在模制操作之前就切割好保持件薄片轮廓。然后，可以将根据上述方法制造的薄膜键盘10装配到电子装置中。
在一个实施例中，键帽26的长度大约是7mm，宽度是大约2.5mm。本发明方法使键帽26可以模制成相对无限制的高度(与IMD工艺相比)。在一个实施例中，键帽26的高度范围可以是大约1.5mm到10mm的范围内。示例性键盘固定件/致动件部30的直径大约是0.061in(1.5mm)，但是设计者可以调节这个尺寸，以满足设计的致动需求和要致动的基底。键帽26的其它尺寸也落在本发明的范围中。
因此，本发明薄膜键盘能够满足当前电子装置的小尺寸需求，同时使键帽能牢固地进行安装。
本领域普通技术人员可以作出多种修改和替换，这些修改和替换被认为是落在本发明范围中，本发明的范围只受到以下权利要求书的限制。