电容感应按键开关及采用所述按键开关的键盘的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种电容感应按键开关，其包括：外壳；按压体，所述按压体收容于所述外壳，其包括支架和与所述支架滑动配合的导程柱，所述支架包括凸起；电容感应单元，所述电容感应单元包括相对设置在所述外壳上的第一极板和第二极板，所述第二极板夹设在所述第一极板和所述按压体之间，所述第一极板包括抵接端，所述凸起朝向所述第一极板的表面设置有弧形凹槽，所述抵接端弹性抵接于所述凸起的弧形凹槽内，所述导程柱下压时带动所述第一极板向所述第二极板方向倾斜，下行到一定行程时，所述第一极板的抵接端脱离所述凸起的抵接而滑出所述弧形凹槽。
【专利说明】
电容感应按键开关及采用所述按键开关的键盘
技术领域
[0001]本实用新型涉及电子输入设备，尤其涉及一种电容感应按键开关及采用所述按键开关的键盘。
【背景技术】
[0002]随着现代电子科技的发展，电子产品逐渐越来越深入人们的生活中，各类电子产品，如电话机、手机、笔记本电脑、遥控器等伴随人们的日常生活。
[0003]按键开关作为上述电子产品的输入装置，其尤为重要。现有技术的按键开关主要采用薄膜开关作为开关元件，当按压过程中，按键下移过程中，施压至薄膜开关，驱使薄膜开关自身的导通，将物理机械输入信号转换为电子输入信号，实现输入动作。
[0004]然而，上述设计方案仍然存在如下缺陷:
[0005]首先，机械开关按键的电极之间需要相互反复接触实现导通，导致电极之间相互摩擦损耗，导致按键可靠度降低；
[0006]其次，为了提高按压灵敏度，需要在电极表面设置金、银等导电性佳的材料，如此，导致成本增加。
[0007]因此，急需提供一种新结构的按键开关来解决上述问题。
【实用新型内容】
[0008]为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种价格低廉的、具有段落式的按压曲线的电容感应按键开关及采用该电容感应按键开关的键盘。
[0009]—种电容感应按键开关，包括:外壳;按压体，所述按压体收容于所述外壳，其包括支架和与所述支架滑动配合的导程柱，所述支架包括凸起;电容感应单元，所述电容感应单元包括相对设置在所述外壳上的第一极板和第二极板，所述第二极板夹设在所述第一极板和所述按压体之间，所述第一极板包括抵接端，所述凸起朝向所述第一极板的表面设置有弧形凹槽，所述抵接端弹性抵接于所述凸起的弧形凹槽内，所述导程柱下压时带动所述第一极板向所述第二极板方向倾斜，下行到一定行程时，所述第一极板的抵接端脱离所述凸起的抵接而滑出所述弧形凹槽。
[0010]在本实用新型提供的电容感应按键开关的一种较佳实施例中，所述外壳包括相互嵌套配合的上盖和底座，所述上盖和所述底座共同围成收容空间，所述导程柱上端贯穿所述上盖供按压并相对所述支架沿竖直方向上下滑动，进而带动所述支架相对所述底座往复运动。
[0011]在本实用新型提供的电容感应按键开关的一种较佳实施例中，所述电容感应按键开关还包括弹性体，所述弹性体套设于所述导程柱外侧，并夹设在所述导程柱和所述底座之间。
[0012]在本实用新型提供的电容感应按键开关的一种较佳实施例中，所述电容感应单元还包括绝缘层，所述绝缘层设置在所述第一极板和/或所述第二极板上，并位于所述第一极板和所述第二极板之间。
[0013]在本实用新型提供的电容感应按键开关的一种较佳实施例中，所述支架朝向所述第一极板的表面为倾斜面，所述凸起自该倾斜面弯折延伸形成。
[0014]—种键盘，包括多个阵列设置的电容感应按键开关、金属板和线路板，所述金属板包括多个第一通孔，所述线路板包括多个第二通孔，所述电容感应按键开关分别对应贯穿所述金属板的第一通孔和所述线路板的第二通孔，并与所述金属板及所述线路板卡合固定，其中所述电容感应按键开关为上述所述的电容感应按键开关。
[0015]在本实用新型提供的键盘的一种较佳实施例中，所述第一极板和所述第二极板贯穿所述外壳并与所述线路板焊接固定。
[0016]在本实用新型提供的键盘的一种较佳实施例中，所述线路板设有屏蔽地线，所述金属板通过金属导体或导线与所述屏蔽地线电连接。
[0017]在本实用新型提供的键盘的一种较佳实施例中，所述键盘还包括发光LED，所述发光LED固定在所述电容感应按键开关的外壳上，且其焊脚贯穿所述外壳与所述线路板电连接。
[0018]在本实用新型提供的键盘的一种较佳实施例中，所述键盘还包括发光LED，所述发光LED贴设于所述线路板的正面或背面。
[0019]相较于现有技术，本实用新型提供的电容感应按键开关具有以下有益效果:
[0020]—、通过按压体上下移动推动所述第一极板向所述第二极板靠近或远离，进而改变所述电容感应单元的电容值以控制所述电容感应按键开关的开启和关闭，避免了第一极板和第二极板之间的摩擦损耗，延长使用寿命；
[0021]二、通过所述第一极板的抵接端与所述支架的弧形凹槽抵接配合设置，既可以使人体手指产生明显顿挫感，增强触控手感，又可以使所述抵接端滑出所述弧形凹槽时对所述支架产生向下的瞬间压力，所述支架受瞬间压力而向下移动并与所述导程柱的卡钩碰撞发出清脆的声音，该声音可以作为所述电容感应按键开关的输入提示音，用户可以根据是否听到声音来判断是否为有效输入，从而提高输入准确性；
[0022]三、通过所述按压体配合所述弹性体实现机械按压的传递，保证了所述电容感应按键开关的按压触感。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中:
[0024]图1是本实用新型提供的键盘的立体分解示意图；
[0025]图2是图1所示键盘的电容感应按键开关的立体分解示意图；
[0026]图3是图2所示电容感应按键开关的按压体的结构示意图；
[0027]图4是图2所示电容感应按键开关一种工作状态的侧面剖视图；
[0028]图5是图2所示电容感应按键开关另一工作状态的侧面剖视图。
【具体实施方式】
[0029]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0030]请参阅图1，本实用新型提供的键盘的立体分解示意图。所述键盘2包括多个阵列设置的键帽21、多个阵列设置的电容感应按键开关1、金属板23、线路板24和发光LED25。所述金属板23包括多个第一通孔231，所述线路板24包括多个第二通孔241。所述金属板23和所述线路板24相对间隔设置，所述电容感应按键开关I分别对应贯穿所述金属板23的第一通孔231和所述线路板24的第二通孔241，并与所述金属板23及所述线路板24卡合固定，所述键帽21对应盖设在所述电容感应按键开关I上。
[0031]所述线路板24上集成有多个导电线路(未标示)和屏蔽地线242，所述电容感应按键开关I的焊脚与所述线路板I的导电线路电连接。所述金属板23通过金属导体或导线与所述线路板24的屏蔽地线242电连接，构成抗电磁干扰电路，防止电磁干扰，从而提高所述键盘2的输入可靠性。其中所述金属导体可以为金属螺丝柱或者金属螺丝，只要能实现所述金属板23和所述线路板24的屏蔽地线电连接的任意方式都是可行的，最终目的是为了将所述金属板23与所述线路板24的屏蔽地线电连接。
[0032]所述发光LED25固定在所述电容感应按键开关I的外壳上，且其焊脚贯穿所述外壳并与所述线路板24电连接。当然，所述发光LED25也可以采用贴片式LED，贴设于所述线路板24的正面或者背面。在本实施例中，所述发光LED25为贴片式LED，其贴设于所述线路板24的背面。
[0033]再请参阅图2，是图1所示键盘的电容感应按键开关的立体分解示意图。所述电容感应按键开关I包括外壳(未标号)、按压体12、弹性体13和电容感应单元14。所述外壳与所述键盘2的金属板23及线路板24卡合固定，所述按压体12和所述弹性体13对应收容于所述外壳内，所述弹性体13夹设于所述按压体12和所述外壳之间，弹性支撑所述按压体12在设定行程范围内沿竖直方向滑动，所述电容感应单元14设于外壳上，并与所述键盘2的线路板24对应电连接，同时所述按压体12弹性抵压所述电容感应单元14实现对其电容值调整。
[0034]所述外壳包括相互嵌套配合的上盖111和底座112，所述上盖111和所述底座112共同围成收容空间。所述上盖111包括通孔(未标号)。
[0035]请结合参阅图3，是图2所示电容感应按键开关的按压体的结构示意图。所述按压体12包括支架121和与所述支架121滑动配合的导程柱12 2。所述支架121整体呈中空的方形结构，其内表面形成有滑槽(未标号)，外表面设有长条形滑条(未标号)。所述导程柱122整体呈长柱型，其下侧表面延伸形成有卡钩1221。所述导程柱122贯穿所述支架121，其上端自所述上盖111的通孔穿出供按压，下端悬置收容于所述外壳的收容空间内，并通过所述卡钩1221与所述支架121的滑槽滑动配合设置，使得所述导程柱122相对所述支架121沿竖直方向在设定行程范围内可以自由上下相对往复滑动。同时，所述底座112设有长条形滑槽(未标号)，所述支架121的长条形滑条与所述底座112的长条形滑槽相互装配形成滑轨滑条配合结构。当所述导程柱122受外力作用，产生沿竖直方向向下运动趋势，同时传递压力至所述支架121，使得所述支架121随同所述导程柱122在竖直方向相对所述底座112同步上下移动。
[0036]所述弹性体13套设于所述导程柱122外侧，并夹设在所述导程柱122与所述底座112之间，当所述导程柱122沿竖直方向下移时，其压缩所述弹性体13，所述弹性体13由于自身的弹性形变对应产生反作用力，直至施加至所述导程柱122的向下作用力与所述弹性体13因形变产生的反作用力趋于平衡时，所述导程柱122停止下移。在本实施方式中，所述弹性体13优选为压缩不锈钢弹簧，当所述弹性体13组装于所述电容感应按键开关I时，所述弹性体13处于压缩状态。
[0037]所述电容感应单元14包括第一极板141、第二极板142和绝缘层143。所述第一极板141和所述第二极板142相对设置并固定在所述底座112上，二者相互耦合形成电容值可调的电容器。所述绝缘层143夹设于所述第一极板141和所述第二极板142之间，所述绝缘层143采用耐高温150°以上的绝缘材料加工而成，其可以通过受热固化粘合于所述第一极板141和/或所述第二级板142表面，当然其还可以与所述底座112—体成型，只要夹设在所述第一极板141和所述第二极板142之间，防止二者靠近时短路的任何设计都是可行的。
[0038]所述第一极板141采用弹性导电材料加工而成，其一端固定于所述底座112，并贯穿所述底座112与所述线路板24电连接，另一端则与所述支架121弹性抵接。具体的，所述第一极板141包括一抵接端1411，所述抵接端1411与所述第一极板141为一体结构，所述支架121还包括凸起1211，所述支架121朝向所述第一极板141的表面为倾斜面，所述凸起1211自该倾斜面向下弯折延伸形成，且所述凸起1211朝向所述第一极板141的表面与所述支架121朝向所述第一极板141的表面处于不同的平面，即所述凸起1211朝向所述第一极板141的表面和水平面之间的夹角与所述支架121朝向所述第一极板141的表面和水平面之间的夹角不相同，优选的，前者小于后者，所述凸起1211朝向所述第一极板141的表面设置有弧形凹槽12111，该弧形凹槽12111的形状及深度与所述第一极板141的抵接端1411相匹配，所述抵接端1411抵接于所述弧形凹槽12111内。所述第二极板142为一导电材质，如铜片加工而成，其设于所述第一极板141和所述按压体12之间，其一端固定于所述底座112，并贯穿所述底座112与所述线路板24电连接，另一端则朝所述收容空间内部延伸设置。所述第二极板142的高度小于所述第一极板141的高度，所以当所述第一极板141倾斜时，所述第二极板142的投影始终落在所述第一极板141所在平面内，即二者的相对面积未发生变化。当所述按压体12下压时带动所述第一极板141向所述第二极板142方向倾斜，下行到一定行程时，所述第一极板141的抵接端1411脱离所述凸起1211的抵接而滑出所述弧形凹槽12111。
[0039]依据电容器的概念，其电容值通常代表其容纳电荷的本领，设定用字母C表示，则电容器的电容值C= eS/4JTkd，其中d为极板之间的间距，S代表极板的正对面积，ε代表介电常数，k为静电常数。具体在本实施方式中，d即为第二极板142与所述第一极板141之间的距离;S即为所述第二极板142与所述第一极板141之间的相对表面积；ε即为夹设于所述第二极板142与所述第一极板141之间的绝缘层143的介电常数，k为静电常数，由于所述第一极板141与所述第二极板142之间的相对面积不变，如此，则所述电容感应单元14的电容值C随着所述第二极板142与所述第一极板141之间的距离的变化而变化。也就是说，当调整所述第二极板142与所述第一极板141之间的距离值时，则所述电容感应单元14的电容值对应调整。具体而言，当所述第一极板141受外力作用倾斜时，则所述第二极板142与所述第一极板141之间的间距增大，根据电容值的计算公式:C = ε s/43ikd，对应所述电容感应单元14的电容值减小。当所述第二极板142与所述第一极板141相对平行间隔设置时，则所述电容感应单元14的电容值最大。因此，当所述第一极板141自倾斜状态旋转为平行于所述第二极板142的状态时，所述电容感应单元14的电容值逐渐增大;反之，则电容感应单元14的电容值逐渐减小。
[0040]请同时参阅图4和图5，其中图4是图2所示电容感应按键开关一种工作状态的侧面剖视图，图5是图2所示电容感应按键开关另一工作状态的侧面剖视图。当所述电容感应按键开关I工作时，提供外力施加至所述导程柱122—端，推动所述导程柱122沿着竖直方向向下移动，移动设定行程后，推动所述支架121同步下移;在所述支架121同步下移过程中，因为所述第一极板141的抵接端1411抵接于所述凸起1211的弧形凹槽12111内，当所述支架121下移一定行程时，所述抵接端1411脱离所述凸起1211的抵接而向上移动滑出所述弧形凹槽12111，所述第一极板141自倾斜状态转为平行于所述第二极板142的状态，所述第一极板141与所述第二极板142之间的距离发生改变，使得所述电容感应单元14的电容值在受外按压作用时发生变化，且所述电容感应单元14的电容值最终达到最大。而且，由于所述第一极板141的抵接端1411抵接于所述凸起1211的弧形凹槽12111内，所以当人体手指按压所述导程柱122时，手指会有明显顿挫感，增强了键盘的触控手感，另一方面，在所述抵接端1411滑出所述弧形凹槽12111的一瞬间，所述抵接端141所受的抵压力瞬间消失而向上移动到所述支架121的凸起1211的上方并与其抵接，因而对所述支架121产生向下的瞬间压力，所述支架121受瞬间压力而向下移动并与所述导程柱122的卡钩1221碰撞发出清脆的声音，该声音可以作为所述电容感应按键开关I的输入提示音，用户可以根据是否听到声音来判断是否为有效输入，从而提高输入准确性。
[0041]相反，当消除外力作用时，则所述弹性体13推动所述导程柱122沿着竖直方向朝远离所述底座112方向移动，直至所述第一极板141的抵接端1411重新抵接于所述弧形凹槽12111内，在该过程中，所述第一极板141和所述第二极板142之间的间距d发生改变，最终所述电容感应单元14的电容值达到最小。
[0042]综上所述，在外力作用下，所述电容感应单元14的电容值随着所述按压体12的下压而输出电容值逐渐变大的电容信号，此时所述电容感应按键开关I处于开启状态;相反，当消除外力作用，所述电容感应单元14的电容值随着所述按压体12的上移而输出电容值逐渐减小的电容信号，此时所述电容感应按键开关I处于关闭状态。
[0043]相较于现有技术，本实用新型提供的电容感应按键开关I具有以下有益效果:
[0044]—、通过按压体12上下移动推动所述第一极板141向所述第二极板142靠近或远离，进而改变所述电容感应单元14的电容值以控制所述电容感应按键开关I的开启和关闭，避免了第一极板141和第二极板142之间的摩擦损耗，延长使用寿命；
[0045]二、通过所述第一极板141的抵接端1411与所述支架121的弧形凹槽12111抵接配合设置，既可以使人体手指产生明显顿挫感，增强触控手感，又可以使所述抵接端1411滑出所述弧形凹槽12111时对所述支架121产生向下的瞬间压力，所述支架121受瞬间压力而向下移动并与所述导程柱122的卡钩1221碰撞发出清脆的声音，该声音可以作为所述电容感应按键开关I的输入提示音，用户可以根据是否听到声音来判断是否为有效输入，从而提高输入准确性；
[0046]三、通过所述按压体12配合所述弹性体13实现机械按压的传递，保证了所述电容感应按键开关I的按压触感。
[0047]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种电容感应按键开关，其特征在于，包括: 夕卜壳； 按压体，所述按压体收容于所述外壳，其包括支架和与所述支架滑动配合的导程柱，所述支架包括凸起； 电容感应单元，所述电容感应单元包括相对设置在所述外壳上的第一极板和第二极板，所述第二极板夹设在所述第一极板和所述按压体之间，所述第一极板包括抵接端，所述凸起朝向所述第一极板的表面设置有弧形凹槽，所述抵接端弹性抵接于所述凸起的弧形凹槽内，所述导程柱下压时带动所述第一极板向所述第二极板方向倾斜，下行到一定行程时，所述第一极板的抵接端脱离所述凸起的抵接而滑出所述弧形凹槽。2.根据权利要求1所述的电容感应按键开关，其特征在于，所述外壳包括相互嵌套配合的上盖和底座，所述上盖和所述底座共同围成收容空间，所述导程柱上端贯穿所述上盖供按压并相对所述支架沿竖直方向上下滑动，进而带动所述支架相对所述底座往复运动。3.根据权利要求2所述的电容感应按键开关，其特征在于，所述电容感应按键开关还包括弹性体，所述弹性体套设于所述导程柱外侧，并夹设在所述导程柱和所述底座之间。4.根据权利要求3所述的电容感应按键开关，其特征在于，所述电容感应单元还包括绝缘层，所述绝缘层设置在所述第一极板和/或所述第二极板上，并位于所述第一极板和所述第二极板之间。5.根据权利要求1所述的电容感应按键开关，其特征在于，所述支架朝向所述第一极板的表面为倾斜面，所述凸起自该倾斜面弯折延伸形成。6.—种键盘，包括多个阵列设置的电容感应按键开关、金属板和线路板，所述金属板包括多个第一通孔，所述线路板包括多个第二通孔，所述电容感应按键开关分别对应贯穿所述金属板的第一通孔和所述线路板的第二通孔，并与所述金属板及所述线路板卡合固定，其特征在于，所述电容感应按键开关是如权利要求1至5中任意一项权利要求所述的电容感应按键开关。7.根据权利要求6所述的键盘，其特征在于，所述第一极板和所述第二极板贯穿所述外壳并与所述线路板焊接固定。8.根据权利要求6所述的键盘，其特征在于，所述线路板设有屏蔽地线，所述金属板通过金属导体或导线与所述屏蔽地线电连接。9.根据权利要求6所述的键盘，其特征在于，所述键盘还包括发光LED，所述发光LED固定在所述电容感应按键开关的外壳上，且其焊脚贯穿所述外壳与所述线路板电连接。10.根据权利要求6所述的键盘，其特征在于，所述键盘还包括发光LED，所述发光LED贝占设于所述线路板的正面或背面。
【文档编号】G06F3/0354GK205681393SQ201620539577
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月6日 公开号201620539577.4, CN 201620539577, CN 205681393 U, CN 205681393U, CN-U-205681393, CN201620539577, CN201620539577.4, CN205681393 U, CN205681393U
【发明人】李侃, 黄俭安, 叶红兵
【申请人】李侃, 黄俭安, 叶红兵