键单元,在键帽上打标的方法,和用该打标方法制作键单元的方法技术

一种在移动装置如便携式电话等中使用的键单元，在这种移动装置中，有大量键帽布置在一个基本是薄板状的键垫上，键垫由透光的硅橡胶或软热塑弹性体制成，每一键帽上的字符、符号等被光源的光照明，该键单元的特征在于：至少一个键帽的结构是，由透明硬树脂制成的主体，除底面外的帽表面和／或侧面覆盖金属薄膜；通过用激光照射，在激光照射部分除去金属薄膜，在键帽上形成预定的字符、符号等图形；和用从该预定的字符、符号等图形出射的光照明键帽。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及键单元，该键单元有键帽，键帽表面有金属薄膜，这种键单元用于移动装置，诸如便携式电话或便携式数字助手(PDA)；在键帽上打标的方法，以便在有金属薄膜的键帽上形成预定的图形，诸如字符或符号；和利用该打标方法制作键单元的方法。
技术介绍
键单元是构成诸如便携式电话等移动装置的一种部件，在这种移动装置中，在一个薄板表面上集中和排列了大量的开关操作键(按钮)。一个键是由粘附在键垫表面的键帽构成的，键帽由硬树脂之类制成，键垫由软的材料如硅橡胶或热塑弹性体制成；键垫在它的背面有开关下压凸块(通称“下压单元”)。各键由键垫互连。有开关元件的电路板，布置在如上所述构成的键单元的下表面，以便在每一相应位置形成键开关。作为如上所述键单元的一种照明类型键单元的构造，每一键的字符、符号等由光源来的光照明。因为键帽被布置在实际移动装置中最引人注目的位置，所以特别注意它的设计和装饰。通过电镀等方法，在整个键帽表面上，即在键帽面对键垫的底面和帽表面上形成金属薄膜，是受欢迎的，因为它既耐用又给人以高贵的感觉。通常，在金属键的表面，形成表明键的功能的字符、符号等。作为在金属键表面形成字符、符号等的方法，可以考虑用激光打标处理。但是，在形成字符、符号等时，在金属键上直接用激光打标，是有困难的，该金属薄膜厚度在0.1到30μm，有高的反射率，是通过电镀等方法形成在塑料制的键帽上的，而激光打标是在照射部分完全除去金属薄膜，所以与用简单的激光打标或切割金属镀层等比较，是有难点的。例如，如果试图使用波长1064nm的近红外光，如广泛使用的固体激光器Nd:YAG(掺钕离子的钇铝石榴石晶体)的基本波长，在其中有铬等镜镀层形成在塑料制的键表面的键帽上，直接形成字符、符号等，会产生在实际字符等形成之前，非照射点部分的温度上升的问题，因为下层塑料熔化等而不能进行充分的处理。可以认为，这是由于照射点的能量密度不够，由于近红外光的波长相对地长，光斑直径难以用透镜光学系统调节。因为在金属键上进行激光打标的这种困难，用于制作部分电镀的键，即字符、符号等作为没有镀层部分混合在有镀层的表面中的键，至今仍沿用复杂的处理过程(例如JP-A-2001-73154)。就是说，按照JP-A-2001-73154，执行的处理程序是“模制塑料键帽→表面粗糙/激活→无电极电镀铜→在铜上无电极电镀锡→在锡镀层上进行激光打标处理(暴露出铜电镀层)→在字符部分通过刻蚀除去铜电镀层→无电极电镀镍(字符部分除外)→在镍上电镀金”。此外，有一种打标方法称为“Shibo处理”。这种方法是把大量非常小的凹点(凹点直径和深度在10到30μm)的平面集合，形成在金属键表面的金属薄膜上。为了用Shibo处理表示字符等的形状，照例一般使用电铸模。电铸模是通过把模制键帽的模拼合起来使用的，且键帽表面形成字符等非常小的凹点的平面集合部分，已被作成阴模。下面是用电铸模处理的例子。首先，用合成树脂、铜合金之类制备未打标的键帽基体，通过适当的表面粗糙装置，在基体上形成需要的图形，如字符或符号。之后，把脱模剂附着在基体上，在基体是合成树脂的情形，还要用银镜处理使之导电，然后进行金属电镀，直到厚度达数毫米。这一电镀过程需要数十天的时间，且这一过程称为“电铸”。完成电铸后，把电镀形成的部分从基体剥下，能够获得一电铸模。然后，把能够电镀的树脂，如ABS(丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物)注入模中，模制键帽，其中要把电铸模拼合起来，以形成键帽。其次，通过电镀在键帽表面上形成金属薄膜，于是，在其上已经形成字符或符号的金属键，已经用Shibo处理获得。但是，电铸模的缺点是不能快速适应字符或符号等图形的变化。因此，像用激光打标直接形成字符或符号等的情形，通过打标完全除去照射部分的金属薄膜，可以认为该部分的金属薄膜，就是说，只有该金属薄膜的表面层部分被激光打标除去，并形成大量非常小的凹点的平面集合，完成Shibo处理。实际上，通过激光在铁板或铝板上打标，是用Shibo处理形成字符等。但是，当金属薄膜厚度太薄，不可能用Shibo处理。此外，甚至在薄膜厚度相对地厚的情形，与对简单的金属板相比，仍有许多困难问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题本专利技术要解决的问题是提供一种打标方法，直接以简单的过程，通过激光照射，在金属薄膜上打标，形成预定的图形如字符或符号，该金属薄膜是在合成树脂制成的键帽上，键帽用于如便携式电话的移动装置中，该打标方法完全除去照射部分的金属薄膜，或只除去照射部分的金属薄膜的表面层部分，形成大量非常小的凹点的平面集合。解决问题的手段在解决上述问题中，作为激光，是使用波长1064nm并在照射部分的会聚直径为30μm或更小的YAG激光，通过提取YAG激光器的二次谐波获得波长532nm的激光，或波长180nm并在照射部分有分子级会聚直径的准分子激光。在上述手段中，采用上述激光的主要理由如下。首先，在相同振幅的情形，激光能量随波长变短而增加。第二，如图8中曲线(引自Yu Kanoka“Laser Processing”，1995年5月/THE NIKKAN KOGYOSHIMBUN，LTM.)所示，虽然电镀表面的反射率在长波长端接近1，但在靠近500nm的边界的短波长端下降(吸收增加)。第三，也不同于从近红外到红外射线，从可见光到近紫外光，能够通过透镜会聚，容易获得10到30μm的光斑直径。第四，在准分子激光器的情形，能够获得分子级的光斑直径。在激光打标时，光束光斑(焦点)在平面中被拖动，扫描出字符、符号等。相反，当金属薄膜完全除去时，光斑还沿金属薄膜的深度方向移动。此时，光斑直径被控制在最大约30μm。此外，对光束光斑沿深度方向的移动，该移动必须控制在金属薄膜的厚度范围内，以便使激光直接打在下面的塑料层上。这样的控制能够用激光照射设备精确地施行，在该激光照射设备中，形成光束光斑的光学系统是用计算机严格控制的。上述激光照射设备中使用的激光，从激光能量随波长变短而增加的观点看，最好短些。然而，能量密度也可以通过降低光斑直径进行改进。另一方面，从电镀金属表面的光吸收，在靠近500nm的边界的短波长端增加的观点看，可见光或550nm或更短的近紫外光是足够的。通过使用波长满足上述条件的激光，同时保持不是照射点部分的温度在许可的温度或更低，能够迅速除去金属薄膜，或能够迅速只除去照射部分金属薄膜的表面部分，形成大量非常小的凹点的平面集合，并通过打标，形成预定的图形如字符或符号。在这种情形中，激光的照射类型可以是连续型和脉冲型的任一种，只要提供必需的光功率。附图说明图1是视图，一般表明本专利技术使用的激光照射设备的组成；图2是概念图，用于解释YAG激光器的二次谐波的构成；图3是平面图，画出本专利技术中的键单元(字符、符号等打标前)；图4是平面图，画出本专利技术中的键单元(字符、符号等打标后)；图5是垂直断面图，放大画出键单元第一例子的结构；图6是垂直断面图，放大画出键单元第二例子的结构；图7是方框图，表明在本专利技术的键单元制作方法中，制作过程的流程；和图8是曲线，表明各种类型电镀表面对激光波长(横轴)的抵抗力(纵轴)的变化。参考数字说明1激光振荡装置2数据输入装置3控制装置4激光振荡装置5光学系统5a、5b反射镜5c透镜10键单元10A键本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在移动装置如便携式电话等中使用的键单元，在这种移动装置中，有大量键帽布置在一个基本是薄板状的键垫上，键垫由透光的硅橡胶或软热塑弹性体制成，每一键帽上的字符、符号等被光源的光照明，该键单元的特征在于至少一个键帽的结构是，由透明硬树脂制成的主体，除底面外的帽表面和/或侧面覆盖金属薄膜；通过用激光照射，在激光照射部分除去金属薄膜，在键帽上形成预定的字符、符号等图形；和用从该预定的字符、符号等图形出射的光照明键帽。2.按照权利要求1的键帽，其特征在于，在键帽的帽表面或底面设置有色层，与用激光照射除去表面上金属薄膜部分形成的字符、符号等预定图形形成的位置对应。3.按照权利要求1的被照射的键单元，特征在于，键帽表面的金属薄膜，是用电镀、汽相淀积、溅射、和CVD中任一种形成的。4.一种在移动装置如便携式电话等中使用的键单元，在这种移动装置中，有大量键帽布置在一个基本是薄板状的键垫上，键垫由硅橡胶或软热塑弹性体制成，该键单元的特征在于，至少一个键帽的结构是，在透明硬树脂制成的主体上，除底面外的帽表面和/或侧面覆盖由电镀形成的金属薄膜，并通过激光照射键帽，形成字符、符号等图形，然后在照射部分只除去金属薄膜的表面部分，以构成大量非常小的凹点的平面集合。5.按照权利要求1或4的键单元，特征在于，作为激光，是使用如下激光之一通过提取Nd:YAG激光器的二次谐波获得波长532nm的激光、通过提取Nd:YAG激光器的三次谐波获得波长355nm的激光、波长1064nm并在照射部分的会聚直径为30μm或更小...

【专利技术属性】
技术研发人员：金子雄大，
申请(专利权)人：阳箭有限公司，
类型：发明
国别省市：