DE3642780A1 - Detektormatte und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Detektormatte und verfahren zu ihrer herstellungInfo
- 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- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input 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
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
- G06F3/04146—Digitisers, 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
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input 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
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
- H01H13/70—Switches 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
- H01H13/702—Switches 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
- H01H13/70—Switches 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
- H01H13/78—Switches 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
- H01H13/785—Switches 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H2201/00—Contacts
- H01H2201/022—Material
- H01H2201/032—Conductive polymer; Rubber
- H01H2201/036—Variable resistance
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H2209/00—Layers
- H01H2209/002—Materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H2209/00—Layers
- H01H2209/068—Properties of the membrane
- H01H2209/07—Properties of the membrane metallic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H2221/00—Actuators
- H01H2221/062—Damping vibrations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H2227/00—Dimensions; Characteristics
- H01H2227/002—Layer thickness
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H2227/00—Dimensions; Characteristics
- H01H2227/018—Printed contacts; Metal foil
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H2227/00—Dimensions; Characteristics
- H01H2227/032—Operating force
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H2229/00—Manufacturing
- H01H2229/012—Vacuum deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H2229/00—Manufacturing
- H01H2229/016—Selective etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H2231/00—Applications
- H01H2231/034—Coordinate determination
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H2239/00—Miscellaneous
- H01H2239/006—Containing a capacitive switch or usable as such
-
- Y—GENERAL 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/43—Electric condenser making
- Y10T29/435—Solid 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.
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)
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)
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)
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 |
-
1986
- 1986-12-15 DE DE19863642780 patent/DE3642780A1/de not_active Withdrawn
-
1987
- 1987-04-20 US US07/040,239 patent/US4731694A/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-04-22 EP EP87105890A patent/EP0244698A1/de not_active Withdrawn
Cited By (8)
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 |