JP2003296016A - ポインティングデバイスの電極構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】薄型構造で、組み付けが容易であると共に電極
部分のハンダ接続を簡単にチェックできるポインティン
グデバイスの電極構造を提供すること。 【解決手段】センサ基板(2)に立設した支柱(3)を有する
センサスティック(4)、センサ基板(2)の裏面側に対称配
置される歪センサ、ベースプレート(6)、ベースプレー
ト上に固定されかつ対称配置される電極(14)を有するフ
レキシブル基板(7)、及びセンサ基板の裏面に設けた電
極端子(12)を備えるポインティングデバイス(10)におい
て、ハンダ接続用の電極端子(12)がセンサ基板(2)の側
面に伸びて上面側に折り返されたコ字形状電極であり、
かつこの電極端子(12)とフレキシブル基板上の電極(14)
とがハンダ付けで固定され,フレキシブル基板(7)とセン
サ基板(2)との間に間隙を形成する。これにより、セン
サスティック(4)の高さを低くしかつ電極端子(12)の側
面にハンダフィレットを形成して、外部からの検査を容
易にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータの入
力装置として、多数のキーを配列したキーボード上に配
置され、ディスプレイ画面上のカーソルの移動制御を可
能にするポインティングデバイスの電極構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、キーボードにおいて、ディスプ
レイ画面上のポインタまたはカーソルの位置を制御する
ものとしては、マウス、トラックボール、タッチパッ
ド、ジョイスティック、またはポインティングデバイス
等が挙げられる。このうち、ポインティングデバイス
は、キーボードから垂直方向に突出した小さなスティッ
クを有し、このスティックは、多くの場合、歪ゲージ型
のいくつかの小さなセンサを組み込んでおり、スティッ
クの非常に僅かな実際の動きによって、または動きなし
で、加えられる力及び方向を検出する。

【０００３】このポインティングスティックは、実際の
移動に感応するのではなく、力に感応するので、必要な
空間は非常に小さくて済む。また、ポインティングデバ
イスは、画像処理ソフトやマルチメディアソフトにおい
て画面上のカーソルを任意の位置に迅速に移動すること
ができる。それゆえ、携帯用ノートブック型コンピュー
タでは特に良く使用されるものであり、既存のキーが密
集しているキーボード上で小型化が容易に達成できる点
で優れている。

【０００４】従来のポインティングデバイス３０は、図
６(a)、(b)に示すように、歪センサを有するフレキシブ
ル基板３１がプラスチック製のポインティングスティッ
クのフレーム３２内に貼着され、このフレームをプリン
ト基板３４に熱溶着して固定するとともに、フレキシブ
ル基板３０の接続端子３５をプリント基板の回路端子３
６にハンダ付けする。そして、キーボードに取り付けら
れるベースプレート３８上に、このポインティングステ
ィック３０を取り付けたプリント基板３４がねじ止めさ
れる。

【０００５】このため、ポインティングスティックの上
部は、キーボードに多数配置されるキースイッチよりプ
リント基板の厚さ分（１〜２mm)だけ少なくとも高い位
置にあり、またポインティングスティックの機能上から
もスティック部分は所定の長さが必要である。一方、ノ
ートパソコン等の携帯用コンピュータは、本体の厚さを
できる限り薄くすることが要望されており、このため、
キーボードのキースイッチが益々薄くなっている。従っ
て、キースイッチの高さに対応してポインティングステ
ィックの高さ位置を低くすることが緊急の課題となって
いる。

【０００６】また、従来のポインティングデバイスの中
には、プラスチック製のフレームをプリント基板に熱溶
着して固定する代わりに、図７において、(a)組付け
前、(b)組付け後の概略図として示すように、ポインテ
ィングスティック３０の裏面にハンダ接続用の電極４０
を設け、バックプレートとしてのエポキシ基板３４のハ
ンダ接続用電極４２との間をハンダ付けで固定する方法
がある。この場合、歪センサを有するフレキシブル基板
３１を貼着したポインティングスティック３０のフレー
ム側とベースプレートとしてのプリント基板３４側との
固定を、互いに対面する電極４０，４２間のハンダ付け
によって固定できるので、部品の実装工程が簡易化され
る。しかし、ハンダ付けされた電極接合部の品質確認を
外部から簡単に検査することができないという欠点があ
った。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て、本発明は、ポインティングデバイスの薄型構造を実
現するとともに、組み付け容易でかつ電極部分のハンダ
接続を簡単にチェックできるポインティングデバイスの
電極構造を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、各請求項に記載の構成を有する。本発明
のポインティングデバイスは、平板状のセンサ基板に立
設した支柱を有するセンサスティックと、前記センサ基
板の裏面側に、前記センサスティックの軸線を中心に互
いに対称配置される複数の歪センサと、キーボードのフ
レームに固定されるベースプレートと、このベースプレ
ート上に固定配置され、前記センサスティックの軸線を
中心に互いに対称配置される複数の電極を有するフレキ
シブル基板と、前記歪センサの各々に接続され、かつ前
記フレキシブル基板の電極に各々対面する前記センサ基
板の裏面に設けられた複数のハンダ接続用の電極端子
と、を備えるポインティングデバイスにおいて、前記ハ
ンダ接続用の電極端子が前記センサ基板の側面に伸びて
上面側に折り返されたコ字形状電極であり、かつこの電
極端子と前記フレキシブル基板上の電極がハンダ付けで
固定されて前記フレキシブル基板と前記センサ基板との
間に間隙を形成していることを特徴としている。

【０００９】この構成によれば、センサスティックの裏
面に歪センサが配置され、かつセンサスティックとベー
スプレートは、フレキシブル基板を挟んで僅かな間隙だ
け離れた状態で固定されるので、ポインティングデバイ
スの全体の高さは、ほぼスティックの高さにより決定さ
れる。また、スティックは、歪センサをスティック側面
側でなくセンサ基板の裏面側に配置されていることか
ら、スティック自体の寸法を短くすることができる。

【００１０】さらに、本発明のポインティングデバイス
は、キーボードのフレームに直接固定されるベースプレ
ート上に僅かな間隙を置いて配置され、フレキシブル基
板の電極とセンサ基板の電極とがハンダ付けされるの
で、センサスティックに加わる力が、比較的大きな過負
荷であっても構成部品の破損や故障を生じることなく、
これに耐える堅牢なポインティングスティックを提供す
ることができる。

【００１１】また、センサスティックに加わる力は、セ
ンサ基板からベースプレート上に伝達されるため、歪セ
ンサに対して正確な力を作用させることになる。このた
め、大きな較正や補償を必要とせず、適切な感度を備え
る信頼性の高いポインティングデバイスを与える。

【００１２】本発明の他の実施形態によれば、歪センサ
は、センサ基板の裏面に互いに９０°の間隔で４個対称
配置され、ハンダ接続用の電極端子がこの歪センサの外
側に対向配置されるので、センサ基板を四点支持構造の
電極によって支持することからセンサスティックの傾倒
動作の力を確実に歪センサに伝達することができる。

【００１３】さらに、他の実施形態によれば、ハンダ接
続用の電極端子は、四角形状のセンサ基板における各角
部の両辺に設けられ、フレキシブル基板の電極は、左右
一対の電極をそれぞれ９０°の間隔に配置して前記ハン
ダ接続用の電極端子の各々に対面して配置される。この
ため、センサ基板は、全体で８個の電極のハンダ付けに
より、電極の四点支持構造が達成されるとともに、さら
にセンサ基板の両側面側から支持される強固な固定とな
るので、作用する力が歪センサにより確実に伝わり、ポ
インティングデバイスの傾倒動作の応答性と信頼性が向
上する。

【００１４】また、本発明の更なる実施形態によれば、
歪センサは、センサ基板の裏面に形成された厚膜抵抗体
であり、フレキシブル基板は、ベースプレートに貼着さ
れていることを特徴としている。従って、ベースプレー
ト上でのフレキシブル基板の位置ずれがなくなり、また
厚膜形成された抵抗体は、薄くかつひずみ量に対する正
確な検出出力によって確実な動作を行うことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１は、本発明のポインティングデバイ
ス１０の構成組立図であり、図２は、その組立て状態を
示す側面図である。図１において、本発明のポインティ
ングデバイス１０は、上から、ゴム製のキャップ１と、
平板状のセンサ基板２に立設した支柱３を有するセンサ
スティック４と、このセンサ基板２の裏面に貼着された
歪センサ５と、キーボードのフレームに固定されるベー
スプレート６と、このベースプレート上に固定配置され
るフレキシブル基板７とを有する。

【００１６】キャップ１は、センサスティック４の上側
柱状体３ａに嵌合し、これらのキャップ１とセンサステ
ィック４は、センサ基板２に対して立設したスティック
部材となり、ポインティングスティックを構成する。

【００１７】センサスティック４は、四角形状のセンサ
基板２と柱状体の支柱３とからなり、柱状体の中央に貫
通孔を有している。この例では、センサスティック４
は、センサ基板２の中央開口に支柱３の下側円筒部３ｂ
を挿入して接着剤Ｓで固定したものである。このセンサ
基板２と支柱３は、一般的にセラミックを用いている
が、耐熱性及び絶縁性の富んだ他の材料（例えば、ガラ
ス、合成樹脂、ホーローメタル基板、ガラスエポキシ
等）を用いることができ、また、センタ基板２と支柱３
を一体構造で成形することもできる。また、センサ基板
２と支柱３の結合は、接着剤の他にねじ締結等の固定方
法も可能である。

【００１８】図３(a)において、センサ基板２は、四角
形状の平板基板であり、各角部２ａの両辺にハンダ接続
用の電極端子１２が合計８個設けられている。この電極
端子１２は、コ字形状で、センサ基板２を挟んでカシメ
付けられ、センサ基板２の裏面から側面２ａに伸びて上
面側に折り返された状態となっている。また、図３(b)
に示すセンサ基板２の裏面には、厚膜抵抗体の歪センサ
５が貼着されている。センサ基板２は、この例では、四
角形としたが、電極の数に対応して円形またはその他の
多角形等を用いることができる。また、電極端子の数も
歪センサの数と配置に応じて増減することができる。

【００１９】図３(b)において、歪センサ５は、センサ
スティック４の軸線Ａを中心に互いに対称配置され、こ
こでは、９０°の間隔で４個の厚膜抵抗体５ａが配置さ
れる。また、歪センサ５は、全体に絶縁被膜で覆われて
おり、各厚膜抵抗体５ａの接続ライン８は、センサ基板
裏面の角部２ａの両辺に取り付けられる一対の電極端子
１２、１２に接続されている。

【００２０】この歪センサ５は、センサ基板２の中心Ｏ
を原点としたＸ座標軸及びＹ座標軸の座標系を考えた場
合（スティックの上側から見た時）において、歪センサ
５は、Ｘ座標軸上の＋Ｘ側、Ｙ座標軸上の＋Ｙ側、Ｘ座
標軸上の−Ｘ側、Ｙ座標軸上の−Ｙ側にそれぞれこの順
に配置される。各歪センサ５は、配置されたＸ座標軸ま
たはＹ座標軸に対して軸対称の形状および厚みに形成さ
れており、座標軸を挟んで対称に発生したひずみを相殺
可能にしている。

【００２１】厚膜抵抗体５ａは、真空蒸着法やスパッタ
リング法、気相成長法等の膜付着技術により電気抵抗材
料をセンサ基板２に付着することにより形成されてい
る。この歪センサ５は、このような厚膜抵抗体５ａから
なるので、特性のばらつきが最小限に抑制され、高いひ
ずみ検出精度でひずみ量を検出可能である。歪センサ５
は、上述の膜付着技術のほか、導電性インクを用いた印
刷技術、フォトリソグラフィやエッチング等による写真
製版技術によっても形成できる。

【００２２】フレキシブル基板７は、図１または図４に
示すように、薄いフィルムで形成されてベースプレート
６に貼り付けられる。このフイルムには、左右一対の電
極１４，１４が、センサスティック４の軸線Ａと一致す
る中心線Ｂに対して対称位置に互いに９０°の間隔で４
組配置されている。各電極１４からそれぞれリード線１
５が延びている。そして、厚膜抵抗体５ａに接続された
センサ基板側の各電極端子１２と、これに対面するフレ
キシブル基板側の各電極１４とが互いにハンダ付けされ
ると、４個の厚膜抵抗体５ａは、ブリッジ回路接続され
てポインティングデバイスの傾倒動作に対応して、歪セ
ンサ５からの検出出力が得られる回路構成となってい
る。

【００２３】本発明では、センサ基板２に取り付ける電
極端子１２をコ字形状としたことを特徴とし、図５に示
すように、センサ基板２における角部の電極端子１２の
側面にハンダ付けフィレット１６を形成する。この電極
端子１２は、例えば、センサ基板２の角部に貫通穴を形
成し、この孔にピンやハトメを組み込む電極端子を設け
て、フレキシブル基板の電極との間でハンダ付けするこ
とが可能である。しかし、この方法では、本発明の電極
端子を用いたものに比較してセンサ基板の製造工程にお
いて、コストが増大しかつセンサ基板の側面にハンダフ
ィレットを形成することができない。

【００２４】本発明の特徴である電極構造では、上述し
たように、センサ基板２に固定される電極端子１２は、
コ字形状電極からなり、センサ基板２における各角部の
両辺にそれぞれ設けられ、一方、フレキシブル基板の電
極１４は、左右一対の電極をそれぞれ９０°の間隔に４
組対称配置しているので、センサ基板２とフレキシブル
基７の各電極は、互いに対面配置となる。

【００２５】このように構成されたセンサ基板２の各一
対の電極端子１２，１２とフレキシブル基板上の一対の
電極１４，１４は、重なり合って組立てられ、実装ライ
ンでのリフロー炉内を通過することによりハンダ付けさ
れる。本発明に係る電極構造の電極端子１２と電極１４
は、各電極に予めハンダを塗布しておき、リフロー炉内
での加熱によりハンダ付けを行う方法、あるいは、加熱
して溶かした液体上のハンダを電極の接続個所に供給す
るフローハンダ付け方法のいずれであっても良い。ま
た、センサ基板２における上面側の電極端子１２の表面
は、図５に示すように、絶縁コーティング膜１１で保護
されている。

【００２６】本発明のポインティングデバイス１０は、
図５の断面図で示すように、センサスティック４の裏面
に歪センサ５が配置され、フレキシブル基板７とセンサ
基板２は、電極１２，１４間のハンダ付け作業により、
センサ基板２に取り付けた電極１２の板厚分だけフレキ
シブル基板７から浮き上がっており、0.1〜0.5ｍｍ程度
の間隙Ｇが形成される。この間隙Ｇにより、センサステ
ィック４の傾倒が可能になり、センサスティック４を中
心としたセンサ基板２のひずみ動作を可能にしている。

【００２７】ポインティングデバイス１０の全体の高さ
は、ほぼスティックの高さによって決定することがで
き、本発明のポインティングデバイスでは、従来のプリ
ント基板の代わりにフレキシブル基板を使用するため
に、通常１ｍｍ以上のプリント基板の厚さを７０μｍ程
度の厚さに抑えることができる。

【００２８】ベースプレート上には、図示しない増幅器
等を備えた信号処理回路の回路部品が搭載されており、
この信号処理回路は、歪センサ５としての厚膜抵抗体の
ブリッジ回路からの信号出力を増幅し、ひずみ量検出信
号としてセンサ基板２の外部に出力可能である。

【００２９】上述したように、センサ基板２は、全体で
８個の電極のハンダ付けにより、左右一対の電極がそれ
ぞれ各角部を固定支持するので、センサスティック４の
四点支持構造が形成され、センサ基板２の角部の両側面
からの支持による強固な固定となる。この結果、センサ
スティック４に作用する力が歪センサ５に確実に伝わ
り、ポインティングデバイス１０の応答性と信頼性が向
上する。

【００３０】また、ポインティングデバイス１０は、キ
ーボードのフレームに直接固定されるベースプレート６
上にセンサ基板２が僅かな間隙を置いて電極間のハンダ
付けにより固定される。このため、センサスティック４
に加わる力が、比較的大きな過負荷であっても構成部品
の破損や故障を生じることなく、これに耐える堅牢なポ
インティングデバイスとなる。さらに、センサスティッ
クに加わる力は、センサ基板からベースプレート上に伝
達されるため、歪センサに対して正確な力を作用させ、
大きな較正や補償を必要とせず、適切な感度を備える信
頼性の高いポインティングデバイスが実現する。

【００３１】また、歪センサは、センサ基板の裏面に形
成された厚膜抵抗体であり、フレキシブル基板は、ベー
スプレートに貼着されているので、ベースプレート上で
のフレキシブル基板の位置ずれがなくなる。さらに、厚
膜形成された抵抗体は、薄くかつひずみ量に対する正確
な検出出力によって確実な動作を行うことができる。

【００３２】このように構成されたポインティングデバ
イス１０は、キーボードのキースイッチの「Ｇ」と
「Ｈ」を示すスイッチ間に配置され、スティック部の支
柱３を前後左右に押圧可能に配置し、センサスティック
４の操作量及び操作方向に応じてセンサ基板２が変位し
たとき、このセンサ基板２の変位量を検出した厚膜抵抗
体５ａからの検出信号に基づいてディスプレイ上に表示
された矢印形状のポインタの移動方向及び移動速度を求
め、これらの移動内容でもってポインタを移動させるよ
うに処理する。

【００３３】次に、本発明に係るポインティングデバイ
スの作動を簡単に説明する。ポインティングデバイスに
おいて、オペレータがスティックを、例えば、Ｘ座標軸
方向及びＹ座標軸方向の＋側に向かって力を加える操作
をした場合には、センサ基板がスティックの操作方向及
び操作量に応じて撓むことにより変位する。この変位
は、Ｘ座標軸上の＋側に存在する一方の歪センサに対し
て引張り歪を発生させることにより抵抗値を増加させる
一方、Ｘ座標軸上の−側に存在する他方の歪センサに対
して圧縮ひずみを発生させることにより抵抗値を減少さ
せる。このようにして、Ｘ軸出力端子とＹ軸出力端子か
らの信号出力が変化し、この信号出力が増幅されてひず
み量検出信号として与えられ、ポインティング制御プロ
グラムを実行するＣＰＵに取り込まれることにより、ポ
インタの移動方向及び移動速度の決定が行われる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明のポインティングデバイスは、センサ基板の電極
端子をセンサ基板の側面に伸びて上面側に折り返された
コ字形状電極としたことにより、電極間のハンダ付けに
よりセンサ基板の側面に露出したハンダフィレットを容
易に外部から品質確認でき、かつハンダ付けの状態を簡
単に検査することができる。

【００３５】また、本発明の電極構造によれば、フレキ
シブル基板をキーボードのベースプレートに貼り付け、
かつセンサスティックの裏面に歪センサを配置すること
により、ベースプレートに熱溶着で固定されていたプリ
ント基板の厚さ分だけスティックの高さを抑えることが
でき、更に、ベースプレートとセンサスティックとの間
は、フレキシブル基板が挟まれる僅かな間隙を有するだ
けであるので、全体としてポインティングデバイスの高
さを低くすることができる。

【００３６】さらに、電極端子をセンサ基板の各角部の
両辺に設けたので、電極の四点支持構造とセンサ基板の
両側面側からの支持による強固な固定により、スティッ
クに作用する力が歪センサに確実に伝わり、ポインティ
ングデバイスの応答性と信頼性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るポインティングデバイスの分解斜
視図である。

【図２】図１のポインティングデバイスの組付け時の側
面図である。

【図３】図３(a)は、本発明に係るセンサスティック部
分の平面図であり、図３(b)は、その底面図である。

【図４】本発明に係るポインティングデバイスにおい
て、ベースプレート上に固定されたフレキシブル基板に
おける電極配置を示す図である。

【図５】本発明に係るポインティングデバイスの組立断
面形状を示す概略断面図である。

【図６】従来例を示すポインティングデバイスの電極構
造を示す側面図である。

【図７】従来例のポインティングデバイスの取付け形態
を示す平面図（7(a)）と、側面図（７(b)）である。

【符号の説明】

１ キャップ ２ センサ基板 ２ａ 角部 ３ 支柱 ４ ポインティングスティック ５ 歪センサ ６ ベースプレート ７ フレキシブル基板 １０ ポインティングデバイス １２ 電極端子 １４ 電極 １６ ハンダ付けフィレット

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平板状のセンサ基板に立設した支柱を有す
   るセンサスティックと、 前記センサ基板の裏面側に、前記センサスティックの軸
   線を中心に互いに対称配置される複数の歪センサと、 キーボードのフレームに固定されるベースプレートと、 このベースプレート上に固定配置され、前記センサステ
   ィックの軸線を中心に互いに対称配置される複数の電極
   を有するフレキシブル基板と、 前記歪センサの各々に接続され、かつ前記フレキシブル
   基板の電極に各々対面する前記センサ基板の裏面に設け
   られた複数のハンダ接続用の電極端子と、を有するポイ
   ンティングデバイスにおいて、 前記ハンダ接続用の電極端子が前記センサ基板の側面に
   伸びて上面側に折り返されたコ字形状電極であり、かつ
   この電極端子と前記フレキシブル基板上の電極がハンダ
   付けで固定されて前記フレキシブル基板と前記センサ基
   板との間に間隙を形成していることを特徴とするポイン
   ティングデバイスの電極構造。
2. 【請求項２】センサ基板は、互いに９０°の間隔で４つ
   の歪センサを対称配置し、かつハンダ接続用の電極端子
   を前記歪センサの外側に対向配置していることを特徴と
   する請求項１記載のポインティングデバイスの電極構
   造。
3. 【請求項３】ハンダ接続用の電極端子は、四角形状のセ
   ンサ基板における各角部の両辺に設けられ、前記フレキ
   シブル基板の電極は、左右一対の電極をそれぞれ９０°
   の間隔に配置して前記ハンダ接続用の電極端子の各々に
   対面配置されることを特徴とする請求項１または請求項
   ２記載のポインティングデバイスの電極構造。
4. 【請求項４】歪センサは、センサ基板の裏面に形成され
   た厚膜抵抗体であり、フレキシブル基板は、ベースプレ
   ートに貼着されていることを特徴とする請求項１ないし
   ３のいずれかに記載のポインティングデバイスの電極構
   造。
5. 【請求項５】前記間隙は、電極端子の板厚により形成さ
   れ、約0.1〜0.5mmの範囲であることを特徴とする請求項
   １記載のポインティングデバイスの電極構造。