JP2006236825A - スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半田リフローの高温に耐えることが可能であり、しかも超音波溶着により十分な溶着強度を得ることが困難であった。
【解決手段】基板２２の内部にスイッチ機構が収容される。樹脂製のカバー２９は基板２２に超音波溶着により溶着される。カバー２９には一体的に金属板３２が形成されており、半田リフロー時の高温状態においてカバー２９の変形を防止している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばロータリースイッチやデュアル・インライン・パッケージ（ＤＩＰ）ロータリースイッチ等のスイッチ装置に関する。

近年、電子機器の小型化に伴い、電子機器に装着されるスイッチも非常に小型化されている。具体的にはスイッチハウジングの一片の長さは、例えば１０ｍｍ程度、高さは４ｍｍ程度とされている。このため、スイッチを構成する複数の部品、例えば固定接点、複数の可動接点を有する可動接片、及び可動接点を駆動するロータ等も小型化されている。これらの部品は、ハウジング内に収容され、スイッチが構成される（例えば特許文献１参照）。ハウジングの構成としては、基板、カバーとも樹脂材に形成された構成（例えば特許文献２参照）、或いは、樹脂製の基板に金属製のカバーを取着した構成（例えば特許文献３参照）がある。

また、この種の超小型スイッチは、一般にサーフェスマウントと称し、半田が印刷された印刷基板の表面に配置され、この状態において、半田をリフローすることにより、印刷基板に対して電気的、機械的に接続される。
実開平５−２５６３６号公報 特開平１１−３０６９１５号公報 特開２００３−８４９１６号公報

ところで、近時、電子装置の鉛フリー化に伴い、半田のリフロー温度が現行のほぼ２３０℃から２６０℃へ３０℃程度上昇した。上記のように、スイッチのハウジングを構成する基板やカバーは、樹脂により形成されているが、この温度上昇に伴い、既存の樹脂では対応することが困難となってきている。特に、カバーは、半田をフローする際、変形して両面が盛り上がる傾向がある。この原因は、カバーを構成する樹脂材が高温により軟化し、さらに、ハウジング内の気体の膨張やばね材の圧力などによりカバーを変形させるためである。このようにカバーが変形した場合、スイッチ内部の部品相互間の間隙が大きくなってがたつきが発生したり、接点の圧力が低下したりするなど、スイッチの正常な機能を維持することが困難となる。

そこで、耐熱性が優れた例えば液晶ポリマー（ＬＣＰ）等のスーパー・エンジニアリング・プラスチック（スーパー・エンプラ）をカバーの材料として使用することが検討されている。しかし、ＬＣＰ等の耐熱性の高い材料は、カバーの材料として不向きである。すなわち、一般に、カバーは超音波溶着により基板に固定されるが、耐熱性の高い材料は、超音波により十分溶融されない。このため、必要な溶着強度を得ることが困難である。しかも、ＬＣＰは高価であるという問題を有している。

本発明は、上記課題を解決するものであり、半田リフローの高温に耐えることが可能であり、しかも超音波溶着により十分な溶着強度を得ることが可能なスイッチ装置を提供しようとするものである。

本発明のスイッチ装置の態様は、内部にスイッチ機構が収容される基板と、前記基板に超音波溶着により溶着される樹脂製のカバーと、前記カバーに一体的に形成された金属板とを有している。

本発明によれば、半田リフローの高温に耐えることが可能であり、しかも超音波溶着により十分な溶着強度を得ることが可能なスイッチ装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図２は、本発明の実施形態に係るスイッチ装置２１を示している。この実施形態は本発明を例えばＤＩＰロータリースイッチに適用した場合を示している。図２において、スイッチ装置２１は、基板２２、複数の端子２３、可動接片２４、スペーサ２５、ロータ２６、Ｏリング２７、ばね材２８、カバー２９により形成されている。基板２２とカバー２９はハウジング３０を構成し、このハウジング３０の内に可動接片２４、スペーサ２５、ロータ２６、Ｏリング２７、ばね材２８が順次収容される。ハウジング３０の一辺の長さは、約１０ｍｍ、高さは約２ｍｍである。

基板２２は、矩形状の収容部２２ａを有しており、この収容部２２ａの底部に複数の端子２３が取着されている。各端子２３の収容部２２ａ内の端部には固定接点２３ａがそれぞれ形成されている。

可動接片２４は、導電性金属により構成され、矩形状の枠体２４ａに複数の可動接点２４ｂが一体的に形成されている。すなわち、各可動接点２４ｂの一端は枠体２４に接続され、他端が自由に動作する接点として形成されている。各可動接点２４ｂの中央部には、突起２４ｃが形成されている。この突起２４ｃにロータ２６の底面に形成された第１のカム２６ａが当接することにより、可動接点２４ｂが下方に押圧され、対応する固定接点２３ａに接触される。さらに、枠体２４の４辺は、収容部２２ａの底部方向に折り曲げられ折曲部２４ｄが形成されている。このため、可動接片２４の剛性が向上されている。

可動接片２４の上に設けられる矩形状のスペーサ２５は、例えばステンレススチールにより形成され、弾性を有している。スペーサ２５は、可動接点２４ｂの突起２４ｃに対応した複数の開口部２５ａを有しており、スペーサ２５を可動接片２４の上に載置した状態において、可動接点２４ｂの各突起２４ｃが開口部２５ａから突出する。さらに、スペーサ２５の四隅には、可動接片２４方向に突出した突部２５ｂが形成されている。スペーサ２５は、スイッチ装置が組み立てられた状態において、その中央部がロータ２６により可動接片２４の中央部方向に押圧され、各突部２４ｂが可動接片２３の四隅を押圧する。このため、可動接片２４が仮に変形している場合においてもスペーサにより変形が修正される。

ロータ２６は、その底面に形成された第１のカム２６ａと、上面に形成された操作子２６ｂと、操作子２６ａの周囲に形成された第２のカム２６ｃと、第２のカム２６ｃと操作子２６ａの間に形成されたリング状の溝部２６ｄとを有している。操作子２６ｂは、カバー２９の開口部２９ａに挿入され、操作子２６ｂの操作に応じてロータ２６が回転される。第１のカム２６ａは、前記可動接点２４ｂの突起２４ｃに当接してロータ２６の回転位置に応じて所定のスイッチ状態を設定する。第２のカム２６ｃは、ロータ２６の回転ステップに対応して等間隔に形成されており、リング状のばね材２８に形成された突部２８ａに係合される。このため、ロータ２６の回転位置がばね材２８により規制される。

Ｏリング２７は、例えばゴム材により形成され、ロータ２６の溝部２６ｄに収容される。このＯリング２７は、スイッチ装置が組み立てられた状態において、カバー２９の裏面に当接する。このため、操作子２６ｂとカバー２９の開口部２９ａとの間隙が閉塞され、ハウジング内への塵埃の侵入が防止される。

ばね材２８は、係合部２８ｂを有し、この係合部２８ｂは、基板２２の収容部２２ａ内に形成された図示せぬ係合部に係合される。このため、ばね材２８はロータ２８に対して回転しないように固定されている。ばね材２８は、スイッチ装置が組み立てられた状態において、前述したように突部２８ａがロータ２６の第２のカム２６ｃに係合される。この状態においてロータ２６がばね材２８の弾性に抗して回転された場合、第２のカム２６ｃが突部２８ａを超え、クリックが発生する。

上記のように、基板２２の収容部２２ａ内に可動接片２４、スペーサ２５、ロータ２６、Ｏリング２７、ばね材２８が順次収容された後、カバー２９が基板２２に装着され、カバー２９と基板２２が例えば超音波溶着技術を用いて接着される。

図１（ａ）（ｂ）は、本実施形態に係るカバー２９の構成を具体的に示している。カバー２９は、例えばポニ・フェニレン・サルファイト（ＰＰＳ）、ポリアミド樹脂、ポリ・ブチレン・テレフタレート（ＰＢＴ）等により形成されている。カバー２９を構成する樹脂材は、スーパー・エンプラに比べて耐熱性は低いが、超音波溶着において、十分な溶着強度を得ることが可能な材料であればよい。このカバー２９の内部で、前記開口部２９ａの周囲に金属板３２が例えばインサート成型により形成されている。金属板３２としては、例えば黄銅、ステンレススチール、スチール等を用いることができる。また、金属板３２の厚みは例えば０．２ｍｍである。金属板３２は、カバー２９の内部に完全にインサートする必要はなく、カバー２９の表面に露出して形成することも可能である。このような構成のカバー２９は、基板２２に装着された状態において、超音波溶着される。

上記実施形態によれば、カバー２９を超音波溶着において、十分な溶着強度を得ることが可能な材料により構成している。このため、カバー２９を超音波溶着により基板２２に十分な強度により溶着することができる。しかも、カバー２９内に補強材としての金属板３２を設けているため、半田をリフローする際の高温状態においても、カバー２９の変形を防止することができる。このため、部品のがたつきの発生を防止できるとともに、接点の圧力を十分に保持でき、スイッチの信頼性を向上することができる。

また、高価なスーパー・エンプラを使用する必要がないため、製造価格の高騰を抑制することが可能である。

なお、上記実施形態は、本発明をＤＩＰロータリースイッチに適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、本発明をその他のスイッチ装置に適用することも可能である。

図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るカバーを示す平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の１ｂ−１ｂ線に沿った断面図。 本発明の実施形態に係るスイッチ装置を示す分解斜視図。

符号の説明

２１…スイッチ装置、２２…基板、２２ａ…収容部、２３…端子、２３ａ…固定接点、２４…可動接片、２４ａ…枠体、２４ｂ…可動接点、２４ｄ…折曲部、２５…スペーサ、２５ｂ…突部、２６…ロータ、２６ａ…第１のカム、２６ｂ…操作子、２９…カバー、３０…ハウジング、３２…金属板。

Claims (2)

1. 内部にスイッチ機構が収容される基板と、
   前記基板に超音波溶着により溶着される樹脂製のカバーと、
   前記カバーに一体的に形成された金属板と
   を具備することを特徴とするスイッチ装置。
2. 前記金属板はカバー内にインサート成型により設けられていることを特徴とする請求項１記載のスイッチ装置。

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