感应开关的制作方法

1.本发明涉及一种开关，特别是涉及一种感应开关。


背景技术：

2.现有的滚珠式感应开关用来设置于一个电路板，并借由内部的滚珠来感应角度的变化，并将感应结果传输至所述电路板，因此能用于安全警报装置、防盗器、能感应动作的玩具等等。然而，现有的滚珠式感应开关零件多且体积有其极限而难以缩小。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种能减少零件、缩小体积的感应开关。
4.本发明的感应开关，包含陶瓷本体、第一导电单元、第二导电单元，及导电件。
5.所述陶瓷本体由多个陶瓷生坯堆栈后烧结制成，所述陶瓷本体包括界定出腔室的中层部、设置于所述中层部底部且封闭所述腔室的底端的下层部，及设置于所述中层部顶部且封闭所述腔室的顶端的上层部，所述中层部具有相邻所述腔室的内表面，所述下层部具有相邻所述腔室的顶面，及形成于所述顶面且朝所述腔室开放的盲孔。
6.所述第一导电单元由金属材料设置于所述陶瓷生坯制成，所述第一导电单元包括覆盖于所述中层部的内表面的第一导电层，及至少一个连接所述第一导电层并延伸至所述陶瓷本体外侧的第一内部线路。所述第二导电单元由金属材料设置于所述陶瓷生坯制成，所述第二导电单元包括至少设置于所述盲孔且呈下凹状的第二导电层，及至少一个连接所述第二导电层并向外延伸至所述陶瓷本体外侧的第二内部线路。
7.所述导电件能滚动地位于所述腔室，所述导电件能在第一通路位置及断路位置之间移动，当所述导电件在所述第一通路位置时，所述第一导电层、所述导电件及所述第二导电层形成电流通路，当所述导电件在所述断路位置时，所述第一导电层、所述导电件及所述第二导电层不形成电流通路，当所述陶瓷本体以由下往上依序为所述下层部、所述中层部及所述上层部的方式水平放置时，所述导电件受所述第二导电层的限制而定位于所述断路位置。
8.本发明的感应开关，所述陶瓷本体的下层部还具有连接所述顶面的内孔面，及连接所述内孔面的端面，所述内孔面及所述端面界定出所述盲孔，所述第二导电单元的第二导电层覆盖于所述下层部的内孔面以及顶面。
9.本发明的感应开关，所述陶瓷本体的下层部的内孔面与顶面夹角度，所述角度为钝角。
10.本发明的感应开关，所述第二导电单元的第二导电层堆栈于所述盲孔内，且所述第二导电层具有用来接触所述导电件的顶面，所述第二导电层的顶面呈弧状，且朝远离所述腔室的方向凹陷。
11.本发明的感应开关，所述陶瓷本体的下层部的盲孔还具有开放端，及封闭端，所述第二导电单元的第二导电层延伸至所述盲孔的封闭端，所述第二内部线路于所述封闭端连
接所述第二导电层并向外延伸。
12.本发明的感应开关，所述第一导电单元的第一内部线路延伸于所述陶瓷本体的中层部及所述下层部间或所述中层部及所述上层部间。
13.本发明的感应开关，所述导电件为球状或圆柱状，且半径为r，所述陶瓷本体的下层部、所述中层部及所述上层部沿一条轴线堆栈，所述导电件于所述腔室内垂直所述轴线的最大滚动距离为d，且3r<d<4r。
14.本发明的感应开关，所述陶瓷本体的上层部具有底面，及形成于所述底面且朝所述腔室开放的盲孔，所述感应开关还包含第三导电单元，所述第三导电单元由金属材料设置于对应的陶瓷生坯制成，并包括至少设置于所述上层部的盲孔且呈上凹状的第三导电层，及至少一个连接所述第三导电层并向外延伸至所述陶瓷本体外侧的第三内部线路，所述导电件能在第二通路位置、所述第一通路位置及所述断路位置间移动，当所述导电件在所述第二通路位置时，所述第一导电层、所述导电件及所述第三导电层形成电流通路，当所述导电件在所述断路位置时，所述第一导电层、所述导电件、所述第二导电层及所述第三导电层不形成电流通路，当所述陶瓷本体颠倒且水平放置时，所述导电件受所述第三导电层的限制而定位于所述断路位置。
15.本发明的感应开关，所述陶瓷本体的上层部具有相邻所述腔室的底面，所述感应开关还包含第三导电单元，所述第三导电单元由金属材料设置于对应的陶瓷生坯制成，并包括设置于所述上层部的第三导电层，及至少一个连接所述第三导电层并向外延伸至所述陶瓷本体外侧的第三内部线路，所述第三导电层具有凸出所述上层部的底面的凸出部，所述导电件能在第二通路位置、所述第一通路位置及所述断路位置之间移动，当所述导电件在所述第二通路位置时，所述第一导电层、所述导电件及所述第三导电层形成电流通路，当所述导电件在所述断路位置时，所述第一导电层、所述导电件、所述第二导电层及所述第三导电层不形成电流通路，当所述陶瓷本体颠倒且水平放置时，所述导电件受所述第三导电层的凸出部的限制而定位于所述第二通路位置。
16.本发明的感应开关，所述第一导电单元及所述第二导电单元由金属材料由导电胶施以网板、钢板或喷墨等方式加工，或是由电镀、化学镀、溅镀等方式交替穿插使用设置于对应的陶瓷生坯后，共同堆栈、烧结制成。
17.本发明的有益效果在于：利用所述陶瓷本体由所述陶瓷生坯堆栈后烧结制成，以及所述第一导电单元、所述第二导电单元由金属材料设置于所述陶瓷生坯制成，能使所述感应开关一体化而能有效减少零件，并使整体体积突破现有以塑料制成的开关的最小体积限制，而获得更精简的结构以及更小的体积，同时还能获得较佳的密封性，使所述第一导电单元、所述第二导电单元不易受潮损坏。
附图说明
18.本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：
19.图1是本发明感应开关的一个第一实施例的立体图；
20.图2是所述第一实施例的俯视图；
21.图3是沿图2中的线
ⅲ-ⅲ
所取得的剖视示意图，示意一个陶瓷本体由多个陶瓷生坯堆栈制成，但所述陶瓷生坯制成后实际烧结为一体而无分层状态；
22.图4是沿图2中的线
ⅳ-ⅳ
所取得的剖视示意图；
23.图5是沿图2中的线
ⅴ-ⅴ
所取得的剖视示意图，说明一个导电件在一个断路位置及一个第一通路位置时的状态；
24.图6是所述第一实施例的立体分解示意图，说明所述第一实施例是由多个陶瓷生坯堆栈制成；
25.图7是本发明感应开关的一个第二实施例的类似于图5的剖视示意图，说明一个导电件在一个断路位置及一个第一通路位置时的状态；
26.图8是沿图7中的线
ⅷ-ⅷ
所取得的剖视示意图；
27.图9是本发明感应开关的一个第三实施例的类似于图5的剖视示意图，说明一个导电件在一个断路位置及一个第一通路位置时的状态；
28.图10是本发明感应开关的一个第四实施例的立体图；
29.图11是所述第四实施例的俯视图；
30.图12是沿图11中的线
ⅹⅱ-ⅹⅱ
所取得的剖视示意图；
31.图13是沿图11中的线
ⅹⅲ-ⅹⅲ
所取得的剖视示意图；
32.图14是沿图11中的线
ⅹⅳ-ⅹⅳ
所取得的剖视示意图；及
33.图15是所述第四实施例类似于图14的剖视示意图，说明一个陶瓷本体颠倒且水平放置时的状态。
具体实施方式
34.在本发明被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。
35.此外，本发明描述中，所用的术语「上」、「下」、「顶」、「底」仅用来便于表示组件之间的相对方位，并非限制各个组件实际制造或使用的方向。
36.参阅图1至图3，本发明感应开关的一个第一实施例，包含一个陶瓷本体1、一个第一导电单元2、一个第二导电单元3、一个第三导电单元4、一个外部电极单元5，及一个导电件6。
37.参阅图3、图4及图6，所述陶瓷本体1由多个陶瓷生坯100堆栈后烧结制成，所述陶瓷本体1呈长方体形，且包括一个界定出一个腔室10的中层部11、一个沿一条轴线l设置于所述中层部11底部且封闭所述腔室10的底端的下层部12，及一个沿所述轴线l设置于所述中层部11顶部且封闭所述腔室10的顶端的上层部13。
38.所述中层部11具有一个相邻所述腔室10的内表面111，所述下层部12具有一个相邻所述腔室10的顶面121、一个连接所述顶面121的内孔面122，及一个连接所述内孔面122的端面123，所述内孔面122及所述端面123界定出一个形成于所述顶面121且朝所述腔室10开放的盲孔124。所述陶瓷本体1的上层部13具有一个相邻所述腔室10的底面131、一个连接所述底面131的内孔面132，及一个连接所述内孔面132的端面133，所述内孔面132及所述端面133界定出一个形成于所述底面131且朝所述腔室10开放的盲孔134。所述下层部12的内孔面122与顶面121夹一个角度θ1，所述角度θ1为钝角，所述盲孔124垂直所述轴线l的轮廓呈圆形，且具有一个开放端124a，及一个封闭端124b，具体而言，所述内孔面122具有一个实质上垂直所述顶面121且由所述开放端124a延伸至所述封闭端124b的垂直部122a，及一个连
接于所述垂直部122a及所述顶面121之间且与所述顶面121夹所述角度的倒角部122b。所述上层部13的盲孔134同样具有一个开放端134a，及一个封闭端134b，于本实施例中所述上层部13及所述下层部12的结构相互对称，所以在此不予赘述。
39.所述第一导电单元2由金属材料设置于对应的陶瓷生坯100制成，所述第一导电单元2包括一个覆盖于所述中层部11的内表面111的第一导电层21，及至少一个连接所述第一导电层21并延伸至所述陶瓷本体1外侧的第一内部线路22。于本实施例中，所述第一导电单元2包括四条第一内部线路22，且其中两条第一内部线路22延伸于所述陶瓷本体1的中层部11及所述下层部12之间，另外两条延伸于所述中层部11及所述上层部13之间，而所述第一内部线路22沿着对应的陶瓷生坯100向外延伸至所述陶瓷本体1的两相反边。
40.所述第二导电单元3由金属材料设置于对应的陶瓷生坯100制成，所述第二导电单元3包括一个至少设置于所述盲孔124且呈下凹状的第二导电层31，及至少一个连接所述第二导电层31并向外延伸至所述陶瓷本体外侧的第二内部线路32。于本实施例中，所述第二导电层31覆盖于所述下层部12的内孔面122以及顶面121，并延伸至所述盲孔124的所述封闭端124b，而所述第二导电单元3包括两个第二内部线路32，所述第二内部线路32于所述封闭端124b连接所述第二导电层31，并沿着对应的陶瓷生坯100向外延伸至所述陶瓷本体1的另外两相反边。
41.所述第三导电单元4由金属材料设置于对应的陶瓷生坯100制成，并包括一个至少设置于所述上层部13的盲孔134且呈上凹状的第三导电层41，及至少一个连接所述第三导电层41并向外延伸至所述陶瓷本体外侧的第三内部线路42。于本实施例中，所述第三导电层41覆盖于所述上层部13的内孔面132以及底面131，并延伸至所述盲孔134的封闭端134b，而所述第三导电单元4则包括两个第三内部线路42，所述第三内部线路42于所述封闭端134b连接所述第三导电层41，并沿着对应的陶瓷生坯100向外延伸至所述陶瓷本体1的两相反边，且延伸方向与所述第二内部线路32相同。
42.参阅图1、图3及图4，所述外部电极单元5设置于所述陶瓷本体1的外表面，所述外部电极单元5包括四个分别连接所述第一内部线路22的第一外部电极51，及四个分别连接所述第二内部线路32及所述第三内部线路42的第二外部电极52，所述第一外部电极51及所述第二外部电极52分别设置于所述陶瓷本体1的角落处，并覆盖于所述陶瓷本体1邻近的三个平面，此外，所述第二外部电极52的其中两个沿着所述陶瓷本体1的其中一侧边相连成一体，以利从外侧判别所述感应开关的方向，以及串接所述第一导电单元2及所述第二导电单元3。
43.参阅图5，所述导电件6能滚动地位于所述腔室10，所述导电件6能在一个第一通路位置(见图5中一点链线的位置)、一个第二通路位置(图未示，与第一通路位置对称)及一个断路位置(见图5中实线的位置)之间移动。当所述导电件6在所述第一通路位置时，所述第一导电层21、所述导电件6及所述第二导电层31形成电流通路。当所述导电件6在所述第二通路位置时，所述第一导电层21、所述导电件6及所述第三导电层41形成电流通路。当所述导电件6在所述断路位置时，所述第一导电层21、所述导电件6、所述第二导电层31及所述第三导电层41不形成电流通路。此外，当所述陶瓷本体1颠倒且水平放置时，所述导电件6受所述第三导电层41的限制而定位于所述断路位置。当所述陶瓷本体1以由下往上依序为所述下层部12、所述中层部11及所述上层部13的方式水平放置时，所述导电件6受所述第二导电
层31的限制而定位于所述断路位置。
44.于本实施例中，所述导电件6为球状且半径为r，而所述腔室10则绕所述轴线l成圆柱状，所述导电件6于所述腔室10内垂直所述轴线l的最大滚动距离为d，且3r<d<4r。而在其他实施态样中，所述导电件6也可以为圆柱状，而所述腔室10则能配合呈长方状，但不以此为限。此外，本实施例中，所述导电件6由所述下层部12的盲孔124处完全滚动至所述下层部12的顶面121上方(或于颠倒时由所述上层部13的盲孔134处完全滚动至所述上层部13的底面131上方)，其滚动角度θ2为45
°
，但不以此为限。
45.在使用时，所述感应开关是利用所述外部电极单元5的第一外部电极51及第二外部电极52焊接于一个电路板(图未示)来使用，其中，借由所述第一外部电极51及所述第二外部电极52的设置位置，所述感应开关能根据用户或制造业者的需求，而以不同的方向焊接至所述电路板。
46.在使用的过程中，当所述陶瓷本体1以由下往上依序为所述下层部12、所述中层部11及所述上层部13的方式水平放置时，所述导电件6受所述第二导电层31的形状定位而仅接触所述第二导电层31，此时，所述导电件6位于所述断路位置(见图5中实线的位置)，而不形成电流通路；当所述陶瓷本体1倾斜或震动，使所述导电件6脱离所述第二导电层31的定位而同时接触所述第一导电层21及所述第二导电层31时，所述导电件6位于所述第一通路位置(见图5中一点链线的位置)，所述第一导电层21、所述导电件6及所述第二导电层31形成电流通路，借此达到感应作用。而本实施例由于结构上下对称，因此当所述陶瓷本体1颠倒使用时也能达到相同的感应作用。
47.进一步说明的是，本实施例借由所述导电件6的半径r与垂直所述轴线l的最大滚动距离d的关系为3r<d<4r，能有效缩小整体体积，同时避免感应过度灵敏。
48.另外，在其他实施态样中，所述感应开关也可以包含两个以上的导电件6，例如两个半径较小的导电件6共同容置于所述腔室10，且当所述陶瓷本体1水平放置时，所述导电件6同时受到所述第二导电层31形状的定位而位于所述断路位置。
49.参阅图3、图4及图6，需说明的是，本实施例是借由积层陶瓷(multi-layer ceramics；mlc)技术制成，制造流程说明如下：
50.步骤一：准备多个由无机陶瓷材料制成的陶瓷生坯100，以机械加工的方式于所述陶瓷生坯100上形成孔穴。
51.步骤二：将金属材料，例如：银、金、钯、铜或镍等或其合金，由导电胶施以网板、钢板或喷墨等方式加工，或是由电镀、化学镀、溅镀等方式交替穿插使用设置于对应的陶瓷生坯100的表面，以形成所述第一导电单元2、所述第二导电单元3及所述第三导电单元4。
52.步骤三：将冲孔且设置电路完成的陶瓷生坯100沿所述轴线l堆栈并对正，接着利用热水均压的方式，将堆栈后的陶瓷生坯100紧密压实，以形成前述的所述下层部12、所述中层部11、所述上层部13，其中所述陶瓷生坯100构成所述下层部12、所述中层部11及所述上层部13，而设置于所述陶瓷生坯100的金属材料则构成所述第一导电单元2、所述第二导电单元3及所述第三导电单元4。于本实施例中，所述下层部12由两层陶瓷生坯100堆栈而成、所述中层部11由八层陶瓷生坯100堆栈而成，所述上层部13由两层陶瓷生坯100堆栈而成，但不以此为限。此外，于本实施例中所述下层部12及所述中层部11共同堆栈、热压成一体，而所述上层部13则单独堆栈、热压。
53.步骤四：将紧密压实的所述陶瓷生坯100裁切成预定的尺寸。
54.步骤五：以缓慢的升温速率将环境温度升至摄氏400度至600度之间，对裁切后的陶瓷生坯100进行加热，以将所述陶瓷生坯100制浆时所添加的高分子添加剂烧除裂解，接着再将环境温度升至摄氏800度至900度之间，使所述陶瓷生坯100致密化而去除孔洞。需说明的是，加热后的所述陶瓷生坯100彼此将烧结成一体，而图3、图4及图5中所示的分层状态仅用来示意所述陶瓷本体1由多层陶瓷生坯100所构成，并非烧结完成后的实际结构状态。
55.步骤六：根据需求于所述第一导电单元2、所述第二导电单元3及所述第三导电单元4的表面镀上、喷涂或是涂布上保护金属，例如：金、合金等。
56.步骤七：将所述导电件6放入所述中层部11的腔室10，接着将所述上层部13及所述中层部11相互对应之处涂布树脂或玻璃等黏着材料，再以uv光照射或烘烤的方式，将环境温度加热至摄氏300度至500度之间，以加热黏着材料，并将所述上层部13与所述中层部11加压黏合成一体，以形成完整的所述陶瓷本体1。
57.步骤八：在黏合成的所述陶瓷本体1外表面镀上、喷涂或是涂布上金属，例如:银、金、钯、铜或镍等或其合金，以形成前述的外部电极单元5的第一外部电极51及第二外部电极52。
58.补充说明的是，于步骤二之后，设有金属的所述陶瓷生坯100也可以先黏合形成一块或多个块体，再于后述步骤烧接成一块或多个以上的陶瓷块，再以玻璃、金属或树脂将上述陶瓷块黏结，经过热处理而成一体的陶瓷本体1，而不以前述步骤的方式为限。
59.此外，本发明感应开关的制造流程可以由本领域的通常知识者能根据需求而调换其中部分步骤的顺序，或由以其他方式替换部分制法，而不以本说明书中描述为限。
60.经由上述说明将本实施例的优点归纳如下：
61.1.利用所述陶瓷本体1由所述陶瓷生坯100堆栈后烧结制成，以及所述第一导电单元2、所述第二导电单元3及所述第三导电单元4由金属材料设置于所述陶瓷生坯100制成，能使所述感应开关整体体积突破现有以塑料制成的开关的最小体积限制，而获得更精简的结构以及更小的体积，此外，也能获得较佳的密封性，并使所述第一导电单元2、所述第二导电单元3、所述第三导电单元4不易受潮损坏。
62.2.利用所述下层部12的内孔面122具有所述倒角部122b，能增加所述第二导电层31的附着面积，以避免金属材料脱落，而影响感应。而所述上层部13与所述下层部12结构对称，所以能增加所述第三导电层41的附着面积而具有相同功效。
63.3.利用所述导电件6的半径r与垂直所述轴线l的最大滚动距离d，的关系为3r<d<4r，能有效缩小整体体积，同时避免其过度灵敏。
64.参阅图7及图8，本发明感应开关的一个第二实施例类似于所述第一实施例，其差异在于：
65.所述陶瓷本体1的下层部12及上层部13的内孔面122、132由所述开放端124a、134a至所述封闭端124b、134b呈斜面状，且分别与所述下层部12的顶面121以及所述上层部13的底面131夹一个角度θ1，所述角度为钝角。此外，所述盲孔124、134垂直所述轴线l的截面呈方形。
66.参阅图9，本发明感应开关的一个第三实施例类似于所述第一实施例，其差异在于：
67.所述第二导电单元3的第二导电层31堆栈于所述盲孔124内，且所述第二导电层31具有一个用来接触所述导电件6的顶面121，所述第二导电层31的所述顶面121呈弧状，且朝远离所述腔室10的方向凹陷。而所述三导电单元4的结构与所述第二导电单元3对称，所以在此不予赘述。
68.参阅图10至图15，本发明感应开关的一个第四实施例类似于所述第三实施例，其差异在于：
69.参阅图12，所述第三导电单元4的第三导电层41具有一个凸出所述上层部13的底面131的凸出部411，所述凸出部411的顶面121呈弧面状且朝所述第二导电层31凸出。当所述陶瓷本体1颠倒且水平放置时，所述导电件6受所述第三导电层41的凸出部411的限制而定位于所述第二通路位置。
70.参阅图10至图14，此外，所述第一导电单元2包括一个第一内部线路22，所述第一内部线路22沿着对应的陶瓷生坯100朝所述陶瓷本体1的其中一侧面延伸，所述外部电极单元5设置于所述陶瓷本体1的外表面，且包括一个连接所述第一内部线路22的第一外部电极51、两个且分别连接所述第二内部线路32的第二外部电极52，及两个分别连接所述第三内部线路42的第三外部电极53，所述第二外部电极52及所述第三外部电极53分别沿着所述陶瓷本体1的四个侧边，由所述下层部12的底部延伸至上层部13的顶部，且所述第二外部电极52彼此相对，而所述第一外部电极51则位于其中一个第二外部电极52及其中一个第三外部电极53之间。
71.参阅图15，借由所述第二内部线路32及所述第三内部线路42分别连接至所述第二外部电极52以及所述第三外部电极53，以及所述第二导电层31及所述第三导电层41的外形配合，使所述感应开关能有效侦测所述陶瓷本体1颠倒前与颠倒后的状态。
72.综上所述，本发明感应开关，利用所述陶瓷本体1由所述陶瓷生坯100堆栈后烧结制成，以及所述第一导电单元2、所述第二导电单元3及所述第三导电单元4由金属材料设置于所述陶瓷生坯100制成，能使所述感应开关一体化而能有效减少零件，并使整体体积突破现有以塑料制成的开关的最小体积限制，而获得更精简的结构以及更小的体积，同时还能获得较佳的密封性，使所述第一导电单元2、所述第二导电单元3、所述第三导电单元4不易受潮损坏，所以确实能达成本发明的目的。
73.以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。