JP2009259665A - ドーム状金属バネおよびスイッチシート - Google Patents
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Abstract
【課題】ドーム状金属バネのドーム状部を繰り返しクリックしても、発生する粉塵等によって前記ドーム状部と配線基板の固定接点との間で接触不良を生じることがないようにすることにある。
【解決手段】ドーム状部の外周端部およびブリッジ部が打抜き加工によって形成されたドーム状金属バネであって、前記ドーム状部の内側には、両側のそれぞれの前記ブリッジ部からドーム状頂点までの距離の少なくとも3/4以内の範囲に、複数個の突起部が形成されているドーム状金属バネとすることによって、解決される。
【選択図】図1b
【解決手段】ドーム状部の外周端部およびブリッジ部が打抜き加工によって形成されたドーム状金属バネであって、前記ドーム状部の内側には、両側のそれぞれの前記ブリッジ部からドーム状頂点までの距離の少なくとも3/4以内の範囲に、複数個の突起部が形成されているドーム状金属バネとすることによって、解決される。
【選択図】図1b
Description
本発明は、携帯電話、デジタルカメラ等の電子機器等に使用されるドーム状金属バネ(以下、MD)およびそれを用いたスイッチシート(以下、MDS)に関するものである。
携帯電話器等の電子機器類のオンオフ操作を行う押しボタンスイッチには、MDSが用いられてきた。このMDSは、スイッチ操作によりMDを固定接点と導通させるために、押荷重による変形を多数回に渡って繰り返し受けることになるので、耐久性に優れたステンレス製やリン青銅等の薄板等が用いられている。通常100万回以上のクリックに耐える耐久回数が要求されている。また、特に前記固定接点中心部にはMD、MDSの製造過程や組立て工程での粉塵等が蓄積されたり、さらにはスイッチとしたの後に打鍵によるクリックが繰り返された場合には、MDや固定接点の微細な金属粉や他の構成材料であるプラスチック等の粉塵が発生して、固定接点上に蓄積されることが知られている。例えば、配線基板のガラスエポキシ樹脂の粉塵である。このため、固定接点中心部ではMDのドーム部との接点に粉塵等が挟まれて導通不良の原因になると考えられる。例えば、図4(b)に示したように、接触用の固定接点5上の比較的大きく硬い粉塵等7によって、MD1のドーム部をクリックした時に接触用の固定接点5に、接触できない場合である。そこで、このような問題を解決するために、例えば特許文献1に示すようなMDのドーム状の頂点部を除いた部分に、固定接点と接触可能な突起部を形成することが提案されている。しかしながら、前記突起部はMDのドーム状部の頂点を除いた部分とあるのみで、どのような位置が好ましいのか不明であった。このため、ドーム状の頂点部を除いた位置であっても、比較的頂点部に近い位置に設けた場合には、硬くて比較的大きな粉塵等が存在すると従来の突起部を形成しないMDと同様に接触不良を生じることがあった。
特開2000−322974号公報
よって本発明が解決しようとする課題は、MDのドーム状部を繰り返しクリックしても、発生する粉塵等によってMDのドーム状部と配線基板の固定接点との間で接触不良を生じることがないようにすることにある。
前記解決しようとする課題は、請求項1に記載するように、ドーム状部の外周端部およびブリッジ部が打抜き加工によって形成されたドーム状金属バネであって、前記ドーム状部の内側には、両側のそれぞれの前記ブリッジ部からドーム状頂点までの距離の少なくとも3/4以内の範囲に、複数個の突起部が形成されているドーム状金属バネとすることによって、解決される。
また、請求項2に記載するように、ドーム状部の外周端部およびブリッジ部が打抜き加工によって形成されたドーム状金属バネであって、前記ドーム状部の内側には、両側のそれぞれの前記ブリッジ部からドーム状頂点までの距離の少なくとも3/4以内の範囲に、複数個の突起部が形成されたドーム状金属バネが、配線基板の固定接点上に、接着剤付保持用プラスチックシートによって固定されたドーム状金属バネスイッチシートとすることによって、解決される。
以上のような本発明によれば、MDのドーム状部の内側には、両側のそれぞれの前記ブリッジ部からドーム状頂点までの距離の少なくとも3/4以内の範囲に、複数個の突起部が設けられるので、このような位置には固定接点上に粉塵等が殆ど存在しないため、ドーム状部を繰り返しクリックしても粉塵等によってMDのドーム状部と配線基板の固定接点との間で接触不良を起こすことがない。
また、前記のMDを用い配線基板の固定接点上に接着剤付保持用プラスチックシートによって固定したMDSなので、MDSのMDのドーム状部を繰り返しクリックしても、粉塵等によってMDのドーム状部と配線基板の固定接点との間で接触不良を起こすことがないと共に、クリック感触やクリックによる破断回数に優れた耐久性を有するMDSを提供することができる。
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。この発明は、MDS用のMDとして、ドーム状部の外周端部およびブリッジ部が打抜き加工によって形成されたMDであって、前記ドーム状部の内側には、両側のそれぞれの前記ブリッジ部からドーム状頂点までの距離の少なくとも3/4以内の範囲に、複数個の突起部が形成されているMDとするものである。以下、図面に従って説明する。
まず、図5によってMDの加工工程を簡単に説明する。MD1は、素材2となるステンレス鋼板等をブランク抜きした後、ドーム状部に絞り成型加工を施し点線で示した部分で切断してブリッジ部分3、3´を残すことによって製造される。素材2は、通常矢印方向に移動する。なお、前記ブランク抜きする際には、切断面の破断面が極力少なくなるように切断するのが好ましい。また、前記ブリッジ部は、その突出長さが200μm以下でドーム状金属バネの円周と同一までの範囲とし、かつ幅が0.3〜1.0mm程度の大きさとするのが良い。このような大きさとすることによって、MD1の外径が例えば、3〜4mm程度の小型化されても、歪がブリッジ部3、3´によって分散されて応力が集中することがなくなり300万回のクリックに対しても十分対応できるようになる。また、前記ブリッジ部をドーム状部の底部外周部に水平或いは若干上向きに形成することにより、プラスチックシートや配線基板等に損傷を与えることもなくなる。このようにして得られたMD1は、図4(a)のように図示しない配線基板上の固定接点4、4´上に配置されることになる。この図4では、MD1のブリッジ部3、3´が形成されている方向に対して垂直方向に切断したMD1の断面を表している。そして、MD1の頂部であるドーム状部が押棒6によって、接触用の固定接点5に押付けられることによって導通することになる。ところが、図4(b)に示されるように、接触用の固定接点5上に比較的硬くて大きな粉塵等7が存在していると、MD1のドーム状部が変形して固定接点と接触できないような場合がある。このように導通不良を生じることは電子機器類の不具合となる。このため、MD1の内側でドーム状部の頂点となる部分を除いた部分に、突起を形成してこのような問題を解決しようとする技術が提案されているが、取付ける位置によっては効果が生じない場合が見られた。
そこで本発明者等は、クリックが繰り返し行われた場合に、粉塵等が接触用の固定接点5上でどのような挙動を示すかを検証した。図3aのような装置を用い調べた。すなわち、板状ガラス8の上に粒径が0.05μmのアルミナ微粉末9を散布し、その上から押さえテープによって、中央部分の内側に突起部10を有する外径4mmのMD1を配置し、また板状ガラス8の反対側には高速度カメラを設置し、前記MD1に対して打鍵6を用いて100回クリックした時の状態を高速度カメラで観測した。結果を図3bに示した。この図面は、MD1の内側に付着した前記アルミナ微粉末9を模式的に記載したものであるが、付着するアルミナ微粉末9の分布にはある傾向が見られた。すなわち、アルミナ微粉末9はMD1のブリッジ部分3、3´方向を除いた中央部部分から全体に広がる傾向が見られ、アルミナ微粉末9が殆ど付着しないのは、ブリッジ部分3、3´先端から中央部に向かっておよそ1.5mm以内の部分である。また、MD1の外径が3mmのものでは、アルミナ微粉末9が殆ど付着しないのは、ブリッジ部分3、3´先端から中央部に向かっておよそ1.1mm以内の部分であった。アルミナ微粉末9がこのよう状態になる原因は不明であるが、MD1の押圧によってMD1内に閉じ込められた空気が、ブリッジ部3、3´付近で流出、流入するためではないかと考えられる。以上の結果から、MD1の両方のブリッジ部分3、3´から3/4以内の場所に接触用の固定接点5と接触する突起部10を形成すれば、確実に接触用の固定接点5とMD1は接触可能となる。すなわち、接触用の固定接点5上に硬くて比較的大きな粉塵等が存在してもMD1と接触用の固定接点5との接触が妨害されることがなく、導通信頼性が高まると考えられる。
なお、前記突起部10は、通常図1bや図1cに示したような形状のもので、MD1のドーム状部の内側に複数個形成される。例えば、両側のブリッジ部3、3´のそれぞれの側に、少なくとも1個設けるのが良い。そして、その先端形状は特に限定される必要はなく種々の形状とすることができる。例えば、図1bや図1cのように先端部が尖った形状でも丸い形状でも良い。また、その高さに関しては、基本的には突出していれば良いが、好ましくは、前記突起部10の高さがMD1の内部表面から少なくとも5μm以上となるようにするのが確実に導通できるので好ましい。これは、MD1のドーム状部の頂点が、接触用の固定接点5に接触した時に、突起部10が確実に接触用の固定接点5に接触できる距離である。要は、前記ドーム状部の内側に、両側のそれぞれの前記ブリッジ部3、3´からドーム状頂点までの距離の少なくとも3/4以内の範囲に、複数個の突起部10を形成すれば良い。なお、図1aはMD1を内側から見た平面図で、図1bおよび図1cは、図1aのMD1をX、X´で切断した場合の端面図である。
なお、前記MDの材料は、通常高剛性の材料が使用される。具体的には、ヤング率が70〜200GPaの金属材料である。このようなヤング率の金属材料としては、ステンレス鋼(SUS301H等)、真鍮、リン青銅等の銅合金などである。特に前記スイッチシートのクリック感触、耐久性や耐食性からステンレス鋼が好ましく、その厚さは40〜80μm程度のものである。
実験例によって、本発明の効果を示す。図1bに示すような2ヶ所に突起部10を形成したMD1を作製した。実験例1は、突起部10の位置がブリッジ部から1.5mmの場合、実験例2は、突起部10の位置がブリッジ部から1.6mmの場合である。これに対して、突起部を設けない図4(a)の構造のもの(プレーン)を実験例3、MD1のドーム状部の中心から1.5mm程度離れた位置に3ヶ所の突起部を均等になるように設けたもの(3点突起)を実験例4とした。これ等の試料を用い、粉塵として大きさが10μm程度のポリエチレンテレフタレート(PET)および大きさが10μm程度のガラスクロスを、固定接点(符号5)上に散布し、前記MD1を固定接点(符号4、4´)上に接着剤付プラスチックシートで固定した。ついで、MD1上からクリックを行って導通が確認される際の荷重値を10回クリックして測定し、それぞれの荷重の差(ΔP)の平均値を求めて導通の状態を評価した。ΔPが小さいほど粉塵等の影響がなく優れたものとなる。結果は表1に記載したとおりである。
表1から明らかなとおり、実験例1および実験例2に記載したように、突起部9の位置がブリッジ部から1.6mm以内の2ヶ所に形成したMDは、ΔPを比較的小さくすることができることが判る。特に実験例1のように、突起部の位置がそれぞれのブリッジ部から1.5mm以内の2ヶ所に形成したMDは、優れた効果を有することが判る。これに対して、実験例3として示した突起部を設けないものは、ΔPが大きくなり導通不良の可能性が高いと考えられる。また、実験例4として記載したように突起部を有するが、MD1のドーム状部の中心から1.5mmの位置に形成した場合には、ΔPが比較的大きな値となっていた。
また、前記のMDを使用したMDSは、ドーム状部の外周端部およびブリッジ部が打抜き加工によって形成され、前記ドーム状部の内側には、両側のそれぞれの前記ブリッジ部からドーム状頂点までの距離の少なくとも3/4以内の範囲に複数個の突起部が形成されたMDが、配線基板の固定接点上に接着剤付保持用プラスチックシートによって固定されたMDSであるから、MDのドーム状部を繰り返しクリックしても、粉塵等によってMDのドーム状部と配線基板の固定接点との間で接触不良を起こすことがないと共に、クリック感触に優れ、またクリックによる破断回数に優れた耐久性を有するMDSを提供することができる。
具体的なMDSの一例は、図2aおよび図2bに示すような構造である。すなわち、図2aに示すように、フレキシブルプリント配線基板11上に、両側のブリッジ部分3、3´から1.5mm以内の場所に、接触用の固定接点5と接触可能な先端が尖った突起部10を2ヶ所形成した外径が4mmのMD1を用いた場合である。図1aのMD1をX、X´方向に切断した場合を表しており、MD1のブリッジ部3、3´が固定電極5上から若干浮上って配置されることになる。例えば、厚さ0.05mmのステンレス鋼薄板からなるMD1が、特に材料は規定されないが厚さ40μmのアクリル系接着剤12を介してMD1上に接着され、その上に厚さ50〜100μm程度のPETやポリエチレンナフタレート(以下、PEN)等のプラスチックシート13が設けられたものを基本構造とする。なお、図2bには図1bに示したMD1を、Y、Y´方向に切断した場合の端面図として示した。MD1の切断された端部が、固定電極(5)上に接触されて配置されている。以上のような構造のMDSとしたので、接触用の固定接点5の上に比較的硬くて大きな粉塵が載っていたとしても、殆ど粉塵等が存在しない部分に形成した突起部10が、必ず接触用の固定接点と接触するので導通不良を生じることはない。また、このMDSはクリック感触に優れると共に、MD1の切断面が平滑であるため、或いはブリッジ部を特定の大きさとすることによって、クリック耐久性(300万回のクリックに十分耐える)にも優れたもので、携帯電話等のMDSとして実用上優れたものとなる。
本発明のドーム状金属バネはその特定位置に突起部を形成したので、固定接点上に粉塵等があってもそれによって導通不良を生じることがなく、携帯電話、デジタルカメラ等の電子機器類用として有用なものである。
1 ドーム状金属バネ(MD)
2 ステンレステープ
3、3´ ブリッジ部
4、4´ 固定接点
5 接触用の固定接点
6 打鍵
7 粉塵等
8 ガラス板
9 アルミナ微粉末
10 突起部
11 フレキシブルプリント配線基板
12 接着剤
13 プラスチックシート
2 ステンレステープ
3、3´ ブリッジ部
4、4´ 固定接点
5 接触用の固定接点
6 打鍵
7 粉塵等
8 ガラス板
9 アルミナ微粉末
10 突起部
11 フレキシブルプリント配線基板
12 接着剤
13 プラスチックシート
Claims (2)
- ドーム状部の外周端部およびブリッジ部が打抜き加工によって形成されたドーム状金属バネであって、前記ドーム状部の内側には、両側のそれぞれの前記ブリッジ部からドーム状頂点までの距離の少なくとも3/4以内の範囲に、複数個の突起部が形成されていることを特徴とするドーム状金属バネ。
- ドーム状部の外周端部およびブリッジ部が打抜き加工によって形成されたドーム状金属バネであって、前記ドーム状部の内側には、両側のそれぞれの前記ブリッジ部からドーム状頂点までの距離の少なくとも3/4以内の範囲に、複数個の突起部が形成されたドーム状金属バネが、配線基板の固定接点上に、接着剤付保持用プラスチックシートによって固定されたことを特徴とするドーム状金属バネスイッチシート。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008108524A JP2009259665A (ja) | 2008-04-18 | 2008-04-18 | ドーム状金属バネおよびスイッチシート |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008108524A JP2009259665A (ja) | 2008-04-18 | 2008-04-18 | ドーム状金属バネおよびスイッチシート |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2009259665A true JP2009259665A (ja) | 2009-11-05 |
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JP2008108524A Pending JP2009259665A (ja) | 2008-04-18 | 2008-04-18 | ドーム状金属バネおよびスイッチシート |
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