DE3642780A1 - Detektormatte und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Detektormatte und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number
DE3642780A1
DE3642780A1 DE19863642780 DE3642780A DE3642780A1 DE 3642780 A1 DE3642780 A1 DE 3642780A1 DE 19863642780 DE19863642780 DE 19863642780 DE 3642780 A DE3642780 A DE 3642780A DE 3642780 A1 DE3642780 A1 DE 3642780A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
dielectric
layer
composite material
detector mat
electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19863642780
Other languages
English (en)
Inventor
Guenther Graebner
Dieter Dr Stephani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19863642780 priority Critical patent/DE3642780A1/de
Priority to US07/040,239 priority patent/US4731694A/en
Priority to EP87105890A priority patent/EP0244698A1/de
Publication of DE3642780A1 publication Critical patent/DE3642780A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G06F3/04146Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position using pressure sensitive conductive elements delivering a boolean signal and located between crossing sensing lines, e.g. located between X and Y sensing line layers
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/70Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H01H13/702Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard with contacts carried by or formed from layers in a multilayer structure, e.g. membrane switches
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/70Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H01H13/78Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by the contacts or the contact sites
    • H01H13/785Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by the contacts or the contact sites characterised by the material of the contacts, e.g. conductive polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2201/00Contacts
    • H01H2201/022Material
    • H01H2201/032Conductive polymer; Rubber
    • H01H2201/036Variable resistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2209/00Layers
    • H01H2209/002Materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2209/00Layers
    • H01H2209/068Properties of the membrane
    • H01H2209/07Properties of the membrane metallic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2221/00Actuators
    • H01H2221/062Damping vibrations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2227/00Dimensions; Characteristics
    • H01H2227/002Layer thickness
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2227/00Dimensions; Characteristics
    • H01H2227/018Printed contacts; Metal foil
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2227/00Dimensions; Characteristics
    • H01H2227/032Operating force
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2229/00Manufacturing
    • H01H2229/012Vacuum deposition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2229/00Manufacturing
    • H01H2229/016Selective etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2231/00Applications
    • H01H2231/034Coordinate determination
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2239/00Miscellaneous
    • H01H2239/006Containing a capacitive switch or usable as such
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/43Electric condenser making
    • Y10T29/435Solid dielectric type

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Detektormatte mit einer Matrix aus taktilen Sensoren, die einen Verbundwerkstoff mit druck- und richtungsabhängiger elektrischer Leitfähigkeit ent­ halten. Die Sensoren sind zur Auswertung der Matrix mit Zeilen- und Spaltenelektroden versehen.
Es sind hochohmige Verbundwerkstoffe mit druckabhängigem Durch­ gangswiderstand bekannt, deren elektrische Leitfähigkeit sich mit zunehmendem Druck erhöht. Sie enthalten einen elektrisch leitenden Kunststoff, vorzugsweise Silicon-Kautschuk, mit ein­ gelagerten, elektrisch leitenden Partikeln in feinverteilter Form und können für taktile Sensoren verwendet werden. Die Ausdehnung der Partikel beträgt im allgemeinen etwa 0,15 bis 0,2 mm und sie füllen etwa 15 bis 20 % des gesamten Volumens aus. Die druckabhängige elektrische Leitfähigkeit entsteht durch Bildung von Strompfaden durch Berührung und entsprechende Zunahme der metallischen Kontakte an den Druckstellen. Im unbe­ lasteten Zustand hat dieser Werkstoff einen verhältnismäßig hohen Widerstand und wirkt praktisch als Isolator. Die Sensoren bilden eine Matrix mit einem Mittelabstand der Sensoren von etwa 1 mm. Diese Matrix besteht im wesentlichen aus einer Lei­ terplatte mit Kontaktpunktpaaren und elektrischen Leitungen. Sie ist mit einer Kunststoffabdeckung versehen, die zusammen mit einer Lochplatte für jeden Sensor eine Bohrung enthält, in der jeweils ein Kontaktstift angeordnet ist. Der Aufbau dieser Detektormatte ist somit verhältnismäßig kompliziert. Außerdem benötigt diese Detektormatte mit rein resistiver Auswertung für die einzelnen Sensoren jeweils eine Entkopplungsdiode, die ein Übersprechen begrenzen soll (ETZ, Bd. 103 (1982), Heft 10, Seiten 514 bis 517).
In einer weiteren bekannten Ausführungsform eines Arrays aus taktilen Sensoren ist eine Folie aus elektrisch leitfähigem Gummi vorgesehen, deren elektrischer Widerstand mit steigen­ dem Druck abnimmt. Diese Gummi-Folie mit einer Dicke von etwa 25 µm ist auf einer Flachseite mit parallelen Zeilenelektroden und auf ihrer gegenüberliegenden Flachseite mit parallel zu­ einander angeordneten Spaltenelektroden versehen, zwischen denen streifenförmige Abstandshalter angeordnet sind. Die Kreu­ zungspunkte der Zeilen- und Spaltenelektroden bilden eine Ma­ trix von Sensoren. Die Zeilen- und Spaltenleiter sind zur Aus­ lese der Matrix vorgesehen. Die Druckabhängigkeit des Materials ist jedoch unterschiedlich über der gesamten Fläche. Die gemes­ senen Widerstandswerte sind somit für eine definierte Druckbe­ lastung nicht genau reproduzierbar und man erhält somit eine entsprechend große Streuung der Meßwerte. Zum Ausgleich dieser je nach der Wahl der belasteten Zeilen und Spalten unterschied­ lichen Signale ist deshalb eine verhältnismäßig aufwendige Elektronik vorgesehen (Sensor Review, Januar 1983, Seiten 27 bis 29).
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Sensormatrix zu vereinfachen und zu verbessern, insbesondere soll der Aufbau vereinfacht werden und das Meßsignal über der gesamten Fläche wenigstens annähernd unabhängig gemacht werden von einer Streuung der Widerstandswerte. Außerdem soll der Auf­ wand für die Steuerelektronik vermindert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Anspruchs 1. In der gesamten Matrix erhält man einen Ausgleich der Streuung der veränderbaren Widerstände durch die mit jedem Widerstand der einzelnen Sensoren in Reihe geschaltete Kapazität und das Meßsignal wird somit in weitem Bereich unabhängig vom Durchlaßwiderstand des Verbundmaterials. Die Kapazität des Dielektrikums bleibt bei Druckbelastung praktisch unverändert und der schwankende Widerstand hat auf das Meßergebnis nur einen geringen Einfluß. Die Dicke und das Material des Dielektrikums werden so gewählt, daß die Kapazität einen vorbestimmten Grenzwert von etwa 10 pF nicht wesentlich unterschreitet und vorzugsweise wesentlich mehr als 50 pF, insbesondere wenigstens 500 pF, beträgt.
Wird ein Dielektrikum mit einer hohen Dielektrizitätskonstante ε r von wenigstens 1000 gewählt, so kann damit auf verhältnis­ mäßig engem Raum eine hohe Kapazität realisiert werden; diese Reaktanz wirkt sich wesentlich auf das Meßergebnis aus. Als Dielektrikum kann beispielsweise ein Keramikkörper vorgesehen sein, dessen den Zeilen- bzw. Spaltenelektroden zugewandten Oberflächen beispielsweise jeweils mit einer Metallisierung versehen sein können. Die zwischen den Kapazitäten und Wider­ ständen angeordneten Metallisierungen können vorzugsweise jeweils durch eine Nut aufgetrennt werden. Das Dielektrikum wird dann mit seiner Metallisierung in Streifen aufgetrennt und auf einem Träger befestigt. Diese Metallstreifen bilden dann die Spaltenelektroden.
In einem besonders vorteilhaften Verfahren zum Herstellen der Detektormatte wird der Träger mit den Zeilen- oder Spaltenelek­ troden sowie dem entsprechend streifenförmigen Dielektrikum als gemeinsame Baueinheit hergestellt. Das Material für die Elek­ troden und das Dielektrikum werden als Auflagen in Dünnfilm­ technik auf den Träger aufgebracht und anschließend werden die streifenförmigen Elektroden mit dem zugeordneten Dielektrikum durch Photolithographie aus den Auflagen herausgearbeitet. In dieser Ausführungsform kann ein Dielektrikum mit einer ver­ hältnismäßig geringen Dielektrizitätskonstante gewählt werden, da man mit der sehr geringen Dicke des Dielektrikums, die wenige µm nicht wesentlich überschreitet und insbesondere wesentlich weniger als 1 µm betragen kann, eine entsprechend hohe Kapazität erhält.
Die oberen Zeilenelektroden, die im allgemeinen rechtwinklig zu den unteren Spaltenelektroden angeordnet sind, können vorzugsweise an einer Abdeckung aus einem Kunststoff mit hoher mechanischer Festigkeit befestigt sein, die auf den Verbund­ werkstoff nur aufgelegt wird. Zwischen den Zeilenelektroden und dem zugeordneten veränderbaren Widerstand der Sensoren besteht dann eine kraftschlüssige Verbindung.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Detektormatte gemäß der Erfindung schematisch veranschaulicht ist. Fig. 2 zeigt ein Ersatzschaltbild eines Teils der Anord­ nung gemäß Fig. 1. Die Fig. 3 bis 6 dienen zur Erläuterung eines besonders vorteilhaften Herstellungsverfahrens und in Fig. 7 ist eine fertige Ausführungsform schematisch veran­ schaulicht.
In der Darstellung gemäß Fig. 1 enthält eine Detektormatte eine Matrix aus taktilen Sensoren 2, die jeweils eine Reihen­ schaltung 4 aus einem durch Druck veränderbaren Widerstand 5 mit einer Kapazität 6 enthalten. Der veränderbare Widerstand 5 wird gebildet aus dem jeweils einen der Sensoren zugeordne­ ten Teil einer Folie mit einer Dicke von beispielsweise etwa 0,5 mm aus einem Verbundwerkstoff 7 mit druckabhängiger elek­ trischer Leitfähigkeit. In Richtung einer durch einen Pfeil P angedeuteten Druckbelastung ist mit dem veränderbaren Wider­ stand 5 des Verbundwerkstoffes 7 die Kapazität 6 eines Dielek­ trikums 8 in Reihe geschaltet.
Die Kapazität 6 kann in einer Ausführungsform gebildet werden durch einen Keramikkörper, der beispielsweise aus Bariumtitanat BaTiO3 mit einer hohen Dielektrizitätskonstante ε r von vorzugs­ weise wenigstens 3000 und einer Dicke von beispielsweise etwa 0,5 mm bestehen kann, dessen untere Flachseite mit einer Metallisierung versehen ist. Der Keramikkörper ist durch Längs­ nuten aufgeteilt, von denen in der Figur nur zwei sichtbar und mit 10 bezeichnet sind. Durch diese Längsnuten 10 entstehen an der unteren Flachseite streifenförmige Elektroden, die jeweils eine Spaltenelektrode 14 bzw. 15 bilden und denen jeweils ein entsprechend streifenförmiges Dielektrikum 8 zu­ geordnet ist.
Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, den Keramikkörper auch auf seiner oberen Flachseite mit einer Metallisierung zu versehen. In diesem Falle wird diese Metallisierung durch Quer­ nuten 12 jeweils in eine metallische Zwischenlage 16 bis 18 für jeden der Sensoren 2 aufgetrennt. Diese metallischen Zwischen­ lagen 16 bis 18 wirken als elektrische Äquipotentialflächen, d.h. sobald eine der Teilflächen berührt wird, wirkt die ge­ samte Elektrodenfläche.
Eine Abdeckung 24 aus Kunststoff ist an ihrer unteren Flach­ seite mit streifenförmigen Elektroden versehen, die mit den Spaltenelektroden 14 und 15 jeweils einen Winkel, vorzugsweise einen rechten Winkel, bilden und als Zeilenelektroden 20 bis 22 dienen. Diese Abdeckung 24 der Detektormatte besteht aus einem Kunststoff hoher Zugfestigkeit, vorzugsweise einem thermostabi­ len Polyimid (Capton). Zwischen den Zeilenelektroden 20 bis 22 und den Spaltenelektroden 14 und 15 entsteht durch die Reihen­ schaltung der veränderbaren Widerstände 5 mit der wenigstens annähernd konstanten Kapazität 6 jeweils einer der Sensoren 2. Mit einer Breite der Zeilenelektroden 20 bis 22 von beispiels­ weise etwa 0,5 mm und einer Breite der Spaltenelektroden 14 und 15 von jeweils ebenfalls etwa 0,5 mm sowie einer Breite der Längsnuten 10 und der Quernuten 12 von beispielsweise ebenfalls etwa 0,5 mm entsteht eine Matrix von Sensoren 2 mit einem Ra­ ster von etwa 1 mm und einer entsprechend guten Auflösung der gesamten Detektormatte. Es kann beispielsweise über die Zeilen­ elektrode 20 ein Signal eingelesen und über die Spaltenelek­ trode 14 ausgelesen werden, wie es in der Figur durch nicht näher bezeichnete Pfeile angedeutet ist.
Die Spaltenelektroden 14 und 15 sind auf einem Träger 26 be­ festigt, dessen Dielektrizitätskonstante vorzugsweise wesent­ lich geringer ist als die Dielektrizitätskonstante des Dielek­ trikums 8. Geeignet ist beispielsweise ein Träger 26 aus Kunststoff, vorzugsweise Tetrafluorethylen (Teflon) oder auch Polymethylmethacrylat (Plexiglas).
Die gesamte Detektormatte kann vorzugsweise noch mit einer in der Figur nicht dargestellten Kappe versehen sein, die zugleich als Puffer für mechanische Stoßbelastung der Matte dient. Diese Wirkung als Stoßdämpfer wird zugleich unterstützt durch den elastischen Verbundwerkstoff 7. Die Zeilenelektroden 20 bis 22 bestehen aus Metall, vorzugsweise Gold, mit einer Dicke von beispielsweise etwa 20 bis 40 µm, und werden im allgemeinen auf eine besondere Haftschicht aufgedampft oder aufgesputtert, die beispielsweise wenigstens im wesentlichen aus Chrom bestehen kann. Die Ankopplung der Zeilenelektroden 20 bis 22 erfolgt über den Verbundwerkstoff 7.
In einer besonderen Ausführungsform der Detektormatte wird die Abdeckung 24 an ihrer oberen Flachseite mit einer Metallisie­ rung versehen, die auf Massepotential gelegt wird und dadurch als Abschirmung wirksam ist.
Mit beispielsweise 16 Zeilenleitern 20 bis 22 und 32 Spalten­ leitern 14 und 15 und einem Raster der Sensoren 2 von beispiels­ weise etwa 1 mm erhält man eine empfindliche Detektormatte mit 512 Sensoren 2, deren Schaltschwelle in der dargestellten Aus­ führungsform beispielsweise bei etwa 0,05 N/pixel liegen kann.
Im Ersatzschaltbild gemäß Fig. 2 sind lediglich die Spalten­ elektroden 14 und 15 und die Zeilenelektroden 20 und 21 schema­ tisch angedeutet, die in jedem ihrer nicht näher bezeichneten Kreuzungspunkte einen der Sensoren 2 bilden, die jeweils eine Reihenschaltung 4 des veränderbaren Widerstandes 5 mit der Kapazität 6 enthalten. Im unbelasteten Zustand der Detektor­ matte kann der Widerstand des Verbundwerkstoffes 7 in jeden der Sensoren 2 beispielsweise etwa 10 Megohm betragen und somit praktisch als Isolator wirken. Das Dielektrikum 8 wird so be­ messen, daß in jedem der Sensoren 2 eine Kapazität von wenig­ stens 10 pF, vorzugsweise wenigstens 50 pF und insbesondere wenigstens 500 pF, entsteht. Im unbelasteten Zustand fließt über die Sensoren 2 praktisch kein Strom. Wird die Reihenschal­ tung 4 mit dem Widerstand 5 und der Kapazität 6 mit der Kraft P belastet, so vermindert sich der Wert des Widerstandes 5 auf höchstens etwa noch 1 kOhm, vorzugsweise weniger als 0,1 kOhm, und es entsteht ein Signal, das bei Einspeisung über die Zei­ lenelektrode 20 an der Spaltenelektrode 15 abgenommen werden kann. In dieser Anordnung überwiegt wesentlich der kapazitive Effekt, so daß eine Auslegung der in der Figur nicht dargestell­ ten Außenbeschaltung wie bei einer rein kapazitiven Schaltung möglich ist, solange der Betrag der Reaktanz deutlich größer ist als der Widerstand des belasteten Verbundwerkstoffes 7.
Bei einem besonders einfachen Verfahren zum Herstellen der Detektormatte wird auf dem Träger 26 eine als Leiterschicht 28 dienende Metallschicht mit einer Dicke von vorzugsweise höch­ stens 1000 nm, insbesondere höchstens 200 nm, in Dünnfilm­ technik aufgebracht, die aus Nickel, Gold oder Silber, vorzugs­ weise aus Kupfer, bestehen kann. Aus dieser Leiterschicht 28 werden dann durch Mikrostrukturtechnik, beispielsweise durch Photolithographie, Längsnuten herausgearbeitet und dadurch streifenförmige Bereiche gebildet, die als Spaltenelektroden wirken. Diese Spaltenelektroden werden dann mit einer als Dielektrikum wirkenden Auflage in Dünnfilmtechnik versehen.
In einem bevorzugten Verfahren wird gemäß Fig. 3 auf die Leiterschicht 28 eine als Dielektrikum dienende Schicht 30 ebenfalls in Dünnfilmtechnik aufgebracht, deren Material und Dicke so gewählt werden, daß eine möglichst hohe Kapazität entsteht. Diese Schicht 30 kann aus Keramik, beispielsweise Aluminiumoxid Al203 oder auch aus Titanoxid TiO2 bestehen, deren Dielektrizitätskonstante maximal etwa 50 beträgt. Die Dicke dieser Titanoxidschicht kann vorzugsweise höchstens 1000 nm, insbesondere höchstens 500 nm, betragen. Die als Dielektrikum vorgesehene Schicht 30 kann vorzugsweise aus Siliziumoxid SiO oder SiO2 mit sehr geringer Dicke von vorzugs­ weise höchstens etwa 300 nm, insbesondere höchstens 100 nm, bestehen, das sich in Dünnfilmtechnik besonders einfach auf­ bringen läßt. Das Dielektrikum muß somit geeignet sein zum Aufbringen in Dünnfilmtechnik und sich außerdem durch Verfahren der Mikrostrukturtechnik bearbeiten lassen.
Aus den Auflagen des so vorbereiteten Trägers 26 werden dann gemäß Fig. 4 durch Mikrostrukturtechnik, beispielsweise durch Photolithographie, die Längsnuten 10 herausgearbeitet und da­ durch streifenförmige Bereiche gebildet, die jeweils als Spal­ tenelektroden 14 und 15 wirken und denen jeweils ein in glei­ cher Weise streifenförmig gestaltetes, sehr dünnes Dielektrikum 8 zugeordnet ist. Es wird somit zunächst eine gemeinsame Bau­ einheit gebildet aus dem Substrat 26, den Spaltenelektroden 14 und 15 sowie dem Dielektrikum 8.
Auf dieses Dielektrikum 8 wird dann gemäß Fig. 5 wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 der Verbundwerkstoff 7 aufgelegt, an dessen oberer Flachseite die Zeilenelektroden 20 wirksam sind, die vorzugsweise an der unteren Flachseite der Abdeckung 24 angeordnet sein können.
Zum Herstellen einer besonders vorteilhaften Ausführungsform gemäß Fig. 6 wird auf das Substrat 26 zunächst eine als Haft­ schicht 27 dienende Metallschicht mit einer Dicke von vorzugs­ weise höchstens 50 nm in Dünnfilmtechnik aufgebracht, vorzugs­ weise aufgesputtert oder aufgedampft, die beispielsweise aus Chrom vorzugsweise aus Titan, bestehen kann. Auf diese Haft­ schicht 27 wird die elektrische Leiterschicht 28 aufgebracht, die dann vorzugsweise nochmals mit einer Haftschicht 29 ver­ sehen wird. Diese Haftschicht 29 wird dann mit der Schicht 30 für das Dielektrikum versehen. Unter Umständen kann es zweck­ mäßig sein, die als Dielektrikum vorgesehene Schicht 30 noch­ mals mit einer dünnen Metallauflage 31 zu versehen. Diese Metallschicht 31 wird dann durch Mikrostrukturierung aufge­ trennt, wie es in der Figur gestrichelt angedeutet ist. In der Ausführungsform gemäß Fig. 7 wird dann die gemäß Fig. 6 ge­ bildete Baueinheit aus dem Substrat 26, den Spaltenelektroden 14 und 15 und dem Dielektrikum 8 mit der Abdeckung 24 versehen, die an ihrer unteren Flachseite mit den Zeilenelektroden 20 und auf ihrer oberen Flachseite mit einer metallischen Abschirmung 25 versehen ist. Für die Zeilenelektroden 20 kann vorzugsweise ebenfalls eine Haftschicht 23 vorgesehen sein, die beispiels­ weise aus Chrom bestehen kann. Die einzelnen metallischen Be­ reiche 16 wirken in der Detektormatte zwischen dem Dielektrikum 8 und dem Verbundwerkstoff 7 als elektrische Äquipotential­ flächen.

Claims (22)

1. Detektormatte mit einer Matrix aus taktilen Sensoren (2), die einen Verbundwerkstoff (7) mit druck- und richtungsab­ hängiger elektrischer Leitfähigkeit enthalten und die mit Spaltenelektroden (14, 15) und Zeilenelektroden (20 bis 22) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (2) jeweils eine Reihenschaltung (4) aus dem veränderbaren Widerstand (5) des Verbundwerkstoffes (7) mit einer Kapazität (6) von wenigstens 50 pF eines Dielektrikums (8) enthalten (Fig. 1).
2. Detektormatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität wenigstens 500 pF beträgt.
3. Detektormatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dielektrikum (8) mit einer Dielektrizitätskonstante ε rvon mindestens 1000, vorzugsweise mindestens 3000, vorgesehen ist.
4. Detektormatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Dielektrikum (8) streifenförmige Keramikkörper vorgesehen sind, die zwischen den Spaltenelektroden (14, 15) und dem Verbundwerkstoff (7) angeordnet sind.
5. Detektormatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch mechanische Auftrennung aus der Metallisierung einer der Flachseiten des Dielektrikums (8) Zeilen- oder Spaltenleiter gebildet sind.
6. Detektormatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch mechanische Auftrennung aus der Metallisierung der gegenüber­ liegenden Flachseite des Dielektrikums (8) streifenförmige metallische Zwischenlagen (16 bis 18) zwischen dem Verbund­ werkstoff (7) und dem zugeordneten Dielektrikum (8) der einzelnen Sensoren (2) gebildet sind.
7. Detektormatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch isolierende Abdeckung (24) vorgesehen ist, die an ihrer dem Verbundwerkstoff (7) zugewandten Flachseite mit streifenförmigen Zeilenelektroden (20 bis 22) versehen ist.
8. Detektormatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (24) an ihrer vom Verbundwerkstoff (7) abgewandten Flachseite mit einer als Abschirmung dienenden Metallisierung versehen ist.
9. Verfahren zum Herstellen einer Detektormatte nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
  • a) auf einem Träger (26) wird eine als elektrische Leiter­ schicht (28) dienende Metallschicht in Dünnfilmtechnik aufgebracht;
  • b) aus der Leiterschicht (28) werden durch Strukturierung Nuten herausgearbeitet und damit Spaltenelektroden (14, 15) gebildet;
  • c) auf diese so vorbereitete Baueinheit wird eine als Dielek­ trikum dienende Schicht (29) in Dünnfilmtechnik aufge­ bracht;
  • d) die aus dem Träger (26) mit den streifenförmigen Elektro­ den (14, 15) und dem Dielektrikum (8) gebildete Baueinheit wird mit dem Verbundwerkstoff (7) abgedeckt;
  • e) eine elektrisch isolierende Abdeckung (24) wird an einer Flachseite mit Zeilenelektroden (20 bis 22) versehen und dann mit dieser Flachseite auf den Verbundwerkstoff (7) aufgelegt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
  • a) auf die Leiterschicht (28) wird zunächst eine als Dielek­ trikum dienende Schicht (29) in Dünnfilmtechnik aufge­ bracht;
  • b) aus diesen Auflagen des Trägers (26) werden durch Struktu­ rierung Nuten (10) herausgearbeitet und damit Spaltenelek­ troden (14, 15) mit jeweils einem entsprechend streifen­ förmigen Dielektrikum (8) gebildet (Fig. 3 und 4).
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) die Schicht (29) für das Dielektrikum (8) mit einer Metallauflage (30) versehen wird und
  • b) diese Auflagen des Trägers (26) durch Strukturierung in Streifen aufgetrennt werden (Fig. 6 und 7).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (26) vor dem Aufbringen der Leiterschicht (28) zunächst mit einer ersten elektrisch leitenden Haftschicht (27) versehen wird (Fig. 6).
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Haftschicht (27) aufgesputtert oder aufgedampft wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Haftschicht (27) Titan oder Chrom aufgebracht wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Haftschicht mit einer Dicke von höchstens 50 nm aufgebracht wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der Schicht (29) für das Dielektrikum (8) auf die Leiterschicht (28) eine zweite elektrisch leitende Haft­ schicht aufgebracht wird (Fig. 6).
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Leiterschicht (28) Kupfer aufgebracht wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leiterschicht (28) mit einer Dicke von höchstens 1 µm aufgebracht wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht (29) für das Dielektrikum (8) aus Titanoxid TiO2 aufgebracht wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß Titanoxid TiO2 mit einer Dicke von höchstens 500 nm aufgebracht wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht (29) für das Dielektrikum aus Siliziumoxid SiO auf­ gebracht wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß Siliziumoxid SiO mit einer Dicke von höchstens 100 nm aufgebracht wird.
DE19863642780 1986-05-05 1986-12-15 Detektormatte und verfahren zu ihrer herstellung Withdrawn DE3642780A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19863642780 DE3642780A1 (de) 1986-05-05 1986-12-15 Detektormatte und verfahren zu ihrer herstellung
US07/040,239 US4731694A (en) 1986-05-05 1987-04-20 Touch selection pad and method of manufacture
EP87105890A EP0244698A1 (de) 1986-05-05 1987-04-22 Detektormatte und Verfahren zu ihrer Herstellung

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3615204 1986-05-05
DE19863642780 DE3642780A1 (de) 1986-05-05 1986-12-15 Detektormatte und verfahren zu ihrer herstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3642780A1 true DE3642780A1 (de) 1987-11-12

Family

ID=25843497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19863642780 Withdrawn DE3642780A1 (de) 1986-05-05 1986-12-15 Detektormatte und verfahren zu ihrer herstellung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4731694A (de)
EP (1) EP0244698A1 (de)
DE (1) DE3642780A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3903094A1 (de) * 1988-07-14 1990-01-18 Blomberg Gmbh Robotertechnik Taktiler sensor
DE4221426C1 (en) * 1992-06-30 1993-09-02 Robert Bosch Gmbh, 70469 Stuttgart, De Force sensor mfr. using screen printing of superimposed measuring resistance layers - forming layers such that upper layer compensates for thickness variation at edges of lower layer, where they overlap conductive tracks
DE19826484A1 (de) * 1998-06-13 1999-12-16 Volkswagen Ag Sensor zur orts- und/oder zeitauflösenden Kraft- oder Druckmessung
DE10350974A1 (de) * 2003-10-30 2005-06-02 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Vorrichtung zur Feststellung von Belastungen an Faserverbund-Bauteilen
DE102016114384A1 (de) * 2016-08-03 2018-02-08 Pilz Gmbh & Co. Kg Schutzeinrichtung zur Überwachung einer technischen Anlage mit einem druckempfindlichen Sensor

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2232251A (en) * 1989-05-08 1990-12-05 Philips Electronic Associated Touch sensor array systems
US5087825A (en) * 1990-02-15 1992-02-11 Nartron Corporation Capacity responsive keyboard
US5241308A (en) * 1990-02-22 1993-08-31 Paragon Systems, Inc. Force sensitive touch panel
US5153572A (en) * 1990-06-08 1992-10-06 Donnelly Corporation Touch-sensitive control circuit
US5157273A (en) * 1990-06-08 1992-10-20 Donnelly Corporation Modular power outlet strip
US5189417A (en) * 1990-10-16 1993-02-23 Donnelly Corporation Detection circuit for matrix touch pad
US5239152A (en) * 1990-10-30 1993-08-24 Donnelly Corporation Touch sensor panel with hidden graphic mode
US5225959A (en) * 1991-10-15 1993-07-06 Xerox Corporation Capacitive tactile sensor array and method for sensing pressure with the array
US5369228A (en) * 1991-11-30 1994-11-29 Signagraphics Corporation Data input device with a pressure-sensitive input surface
US5572205A (en) * 1993-03-29 1996-11-05 Donnelly Technology, Inc. Touch control system
BE1007462A3 (nl) * 1993-08-26 1995-07-04 Philips Electronics Nv Dataverwerkings inrichting met aanraakscherm en krachtopnemer.
US5438529A (en) * 1994-01-26 1995-08-01 Immersion Human Interface Corporation Percussion input device for personal computer systems
US5512836A (en) * 1994-07-26 1996-04-30 Chen; Zhenhai Solid-state micro proximity sensor
JPH08171449A (ja) * 1994-12-20 1996-07-02 Hosiden Corp 感触式座標入力装置
DE19817958A1 (de) * 1998-04-22 1999-11-04 Grundig Ag Bedienvorrichtung mit metallisierten Tasten
US8089470B1 (en) * 1998-10-20 2012-01-03 Synaptics Incorporated Finger/stylus touch pad
JP3817965B2 (ja) * 1999-04-21 2006-09-06 富士ゼロックス株式会社 検出装置
JP2001043022A (ja) 1999-07-30 2001-02-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 透明タッチパネルおよびこれを用いた電子機器
US7518284B2 (en) * 2000-11-02 2009-04-14 Danfoss A/S Dielectric composite and a method of manufacturing a dielectric composite
WO2004027970A1 (en) 2002-09-20 2004-04-01 Danfoss A/S An elastomer actuator and a method of making an actuator
US7548015B2 (en) * 2000-11-02 2009-06-16 Danfoss A/S Multilayer composite and a method of making such
US8181338B2 (en) * 2000-11-02 2012-05-22 Danfoss A/S Method of making a multilayer composite
DE10054247C2 (de) * 2000-11-02 2002-10-24 Danfoss As Betätigungselement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE60224844T2 (de) * 2001-12-21 2009-01-08 Danfoss A/S Dielektrisches betätigungsglied oder sensorstruktur und herstellungsverfahren
US7481120B2 (en) * 2002-12-12 2009-01-27 Danfoss A/S Tactile sensor element and sensor array
ES2309502T3 (es) * 2003-02-24 2008-12-16 Danfoss A/S Vendaje de compresion elastico electroactivo.
US7492358B2 (en) * 2004-06-15 2009-02-17 International Business Machines Corporation Resistive scanning grid touch panel
DE102004060846B4 (de) * 2004-12-17 2008-12-18 Diehl Ako Stiftung & Co. Kg Kapazitiver Berührungsschalter
WO2006068782A2 (en) * 2004-12-22 2006-06-29 3M Innovative Properties Company Touch sensors incorporating capacitively coupled electrodes
US7732999B2 (en) 2006-11-03 2010-06-08 Danfoss A/S Direct acting capacitive transducer
US7880371B2 (en) * 2006-11-03 2011-02-01 Danfoss A/S Dielectric composite and a method of manufacturing a dielectric composite
US9195329B2 (en) * 2007-05-04 2015-11-24 Blackberry Limited Touch-sensitive device
EP2294317B1 (de) * 2008-04-30 2013-04-17 Danfoss Polypower A/S Durch einen polymerwandler angetriebene pumpe
CN102165237A (zh) * 2008-04-30 2011-08-24 丹佛斯多能公司 电动阀
EP2368170B1 (de) * 2008-11-26 2017-11-01 BlackBerry Limited Berührungsempfindliches anzeigeverfahren und vorrichtung
FR2971068B1 (fr) * 2011-01-31 2013-09-27 Stantum Capteur tactile multicontacts a couche intermédiaire résistive
US9417754B2 (en) 2011-08-05 2016-08-16 P4tents1, LLC User interface system, method, and computer program product
US8891222B2 (en) 2012-02-14 2014-11-18 Danfoss A/S Capacitive transducer and a method for manufacturing a transducer
US8692442B2 (en) 2012-02-14 2014-04-08 Danfoss Polypower A/S Polymer transducer and a connector for a transducer
CN111727359A (zh) * 2018-02-15 2020-09-29 触觉实验室股份有限公司 用于感测压力的装置和方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3124772A (en) * 1961-11-20 1964-03-10 Milliamperes
US3503031A (en) * 1969-02-11 1970-03-24 Control Data Corp Printed circuit keyboard
US3676607A (en) * 1969-11-25 1972-07-11 Bell Telephone Labor Inc Pushbutton telephone dial
US3641410A (en) * 1970-04-30 1972-02-08 Black & Decker Mfg Co Touch control for electrical apparatus
IT975280B (it) * 1972-10-18 1974-07-20 Olivetti & Co Spa Tastiera capacitiva
US4367385A (en) * 1981-01-26 1983-01-04 W. H. Brady Co. Capacitance switch
US4400758A (en) * 1981-06-29 1983-08-23 W. H. Brady Co. Capacitance switch arrangement
US4476463A (en) * 1981-08-24 1984-10-09 Interaction Systems, Inc. Display device having unpatterned touch detection
US4415781A (en) * 1981-11-20 1983-11-15 W. H. Brady Co. Membrane switch

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3903094A1 (de) * 1988-07-14 1990-01-18 Blomberg Gmbh Robotertechnik Taktiler sensor
DE4221426C1 (en) * 1992-06-30 1993-09-02 Robert Bosch Gmbh, 70469 Stuttgart, De Force sensor mfr. using screen printing of superimposed measuring resistance layers - forming layers such that upper layer compensates for thickness variation at edges of lower layer, where they overlap conductive tracks
DE19826484A1 (de) * 1998-06-13 1999-12-16 Volkswagen Ag Sensor zur orts- und/oder zeitauflösenden Kraft- oder Druckmessung
US6216546B1 (en) 1998-06-13 2001-04-17 Volkswagen Ag Sensor arrangement for spatially and temporally varying measurements of force or pressure
DE10350974A1 (de) * 2003-10-30 2005-06-02 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Vorrichtung zur Feststellung von Belastungen an Faserverbund-Bauteilen
US7552644B2 (en) 2003-10-30 2009-06-30 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Device for determining strains on fiber composite components
DE10350974B4 (de) * 2003-10-30 2014-07-17 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Aufnehmerelement, Vorrichtung zur Feststellung von Belastungen an Faserverbundwerkstoffbauteilen und Herstellungsverfahren für die Vorrichtung
DE102016114384A1 (de) * 2016-08-03 2018-02-08 Pilz Gmbh & Co. Kg Schutzeinrichtung zur Überwachung einer technischen Anlage mit einem druckempfindlichen Sensor

Also Published As

Publication number Publication date
EP0244698A1 (de) 1987-11-11
US4731694A (en) 1988-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3642780A1 (de) Detektormatte und verfahren zu ihrer herstellung
DE69728577T2 (de) Kapazitive sensoren zur messung der feuchtigkeit und deren verfahren zur herstellung
EP0104575B1 (de) Druckwandleranordnung, insbesondere für Industrieroboter
DE3642088C2 (de)
DE4027753C2 (de) Kapazitiver Kraftsensor
DE3590038C2 (de)
EP0350638B1 (de) Taktiler Sensor
DE2017067C3 (de) Pyroelektrischer Detektor
DE2709945A1 (de) Kapazitiver druckwandler und verfahren zu dessen herstellung
DE2365826C3 (de) Kapazitiver Feuchtigkeitsfühler
DE3409560A1 (de) Struktur zum eingeben von daten in einen computer
DE2524437A1 (de) Schalttafelstruktur einer kapazitiv gekoppelten tastatur
DE4031791A1 (de) Sensor fuer ein kapazitaetsmanometer
DE3911812C2 (de) Schneller Feuchtesensor auf Polymerbasis
DE3901997A1 (de) Elektrischer neigungssensor und ueberwachungsschaltung fuer den sensor
DE69734272T2 (de) Kapazitive sensormatrixvorrichtung
DE3425377C2 (de) Pyroelektrischer Detektor
DE3624656A1 (de) Durchsichtige graphik-eingabeeinheit
EP0373536A2 (de) Überlastfester kapazitiver Drucksensor
DE202017006511U1 (de) Touchsensor und kapazitives Touchsensorsystem
DE2301451C3 (de) Berührungsempfindliches Signalgabebauelement
DE3236056A1 (de) Detektormatte
EP0512129B1 (de) Drucksensor
DE4308132C2 (de) Miniaturisierter Meßwertaufnehmer
DE3416945A1 (de) Feuchtigkeitssensor und verfahren zu seiner herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
8130 Withdrawal