JP2010097708A - キースイッチ及びスイッチシート - Google Patents

Abstract

【課題】エンボス加工のためのプレス金型の精度上の問題を解決してスイッチシートと基板とを貼り合わせた部分の口開きの発生を防止する。
【解決手段】キースイッチ１は、中央接点１３Ａの周りに配置される外周接点１３Ｂを表面に設けた基板９と、前記外周接点１３Ｂに当接する外周縁を備えると共に前記中央接点１３Ａに対向する頭頂部を備えた可撓性で、かつ椀型形状の導電性材料からなるスイッチ用ドーム１５と、このスイッチ用ドーム１５を前記基板９上の所定位置に配置すべく押さえるスイッチシート５と、このスイッチシート５上から各スイッチ用ドーム１５を押圧するキーマット７と、を備えている。スイッチシート５は、スイッチ用ドーム１５を基板９上に保持固定するための粘着剤層５Ｂを備え、かつ基板９と貼り合わせる糊代１７を残した他の部分が複数のスイッチ用ドーム１５を全体的に同時に押さえる深さを有する凹部１９を設けている。
【選択図】図１

Description

この発明は、携帯電話等の電子機器内で使用されるキースイッチ及びスイッチシートに関する。

従来、キースイッチは、パソコン周辺機器、携帯電話、ビデオカメラ、その他の電子機器等のキースイッチから電子レンジや洗濯機等の民生機器用操作パネル部にわたって世界中で幅広く利用されている。

図３を参照するに、一般的に、キースイッチ１０１は、電子機器の筐体１０３に組み込まれており、スイッチシート１０５とそれを押し込むためのキーマット１０７から成るスイッチモジュールが採用されている。

筐体１０３の内部には、ＰＣＢ（Printed Circuit Board）もしくはＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などのプリント配線基板１０９が設けられている。このプリント配線基板１０９には回路がパターン形成されており、絶縁シート１１１の上に導電性材料からなる中央接点（中央電極）１１３Ａが備えられ、この中央接点１１３Ａの周りに外周接点（電極）１１３Ｂが環状に備えられており、中央接点１１３Ａと外周接点１１３Ｂで電極対となる固定接点部１１３を構成している。

また、スイッチシート１０５は、直径４ｍｍ〜６ｍｍのスイッチ用ドーム１１５（メタルドームもしくは金属製クリックバネ）を固定するドーム押えシート（粘着剤付プラスチックシート）である。

スイッチ用ドーム１１５は、椀型形状の導電性材料としての例えばステンレス板もしくは銅系金属板を加工することによって得られる。

また、スイッチシート１０５は、例えば絶縁性のラバーシートなどの例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）もしくはポリエステルの樹脂シートを基材とするシート材１０５Ａと、このシート材１０５Ａの一面に塗布した例えばアクリル系もしくはシリコン系粘着剤からなる粘着剤層１０５Ｂとから構成されている。スイッチ用ドーム１１５を保持する粘着剤層１０５Ｂはそのまま基板１０９の表面に貼り付けられる粘着剤と同じである。

上記のスイッチシート１０５がプリント配線基板１０９上に貼り付けられるので、スイッチ用ドーム１１５は電極対の中央接点１１３Ａと外周接点１１３Ｂに整合させて配置されている。すなわち、スイッチ用ドーム１１５は前記中央接点１１３Ａに接離可能な可撓性を備えており、その外周を接点部１１３Ｂに接続して載置されるもので、椀型形状の凸面側が例えばドーム押えシート１０５により貼着されて基板１０９上に押さえられ、位置決めされる。

さらに、キースイッチ１０１は、上記のドーム押えシート１０５の上方に、スイッチ用ドーム１１５を押し込むためのアクチュエータとしての例えばキーマット１０７が図示しないスプリング等の付勢手段により図３において常時上方へ付勢されており、プリント配線基板１０９から離間した位置に配置されている。

キーマット１０７はシリコンラバーもしくはウレタンシートにポリカーボネート等の硬質プラスチックを付帯させた絶縁性のシート状のものである。また、キーマット１０７には、ドーム押えシート１０５に整合する部分に押しボタン部１１７が設けられており、この押しボタン部１１７の裏面中央部には突起部１１９が設けられており、スイッチ用ドーム１１５の頭頂部を押し込むように構成されている。

また、キーマット１０７における押しボタン部１１７の周囲は厚さがきわめて薄くなっており、押しボタン部１１７はキーマット１０７の表面に対し、垂直方向に若干移動することができるように構成されている。

なお、キーマット１０７は、筐体１０３の内部に設けられており、位置決め穴などを用いて、キーマット１０７の突起部１１９が直接もしくは間接的にスイッチ用ドーム１１５の直上に位置するように組み立てられる。

したがって、上記のように構成されたキースイッチ１０１は、キーマット１０７の押しボタン部１１７が人の指などで押し込まれると、押しボタン部１１７の裏面側に設けられた突起部１１９がドーム押えシート１０５の上からスイッチ用ドーム１１５の頭頂部付近を押し下げる。スイッチ用ドーム１１５はその頭頂部付近が変位して変形し、反転して凹むように押し込まれる。これにより、スイッチ用ドーム１１５が中央接点１１３Ａに接触し、対をなす電極である中央接点１１３Ａと外周接点１１３Ｂがスイッチ用ドーム１１５を介して相互に電気的に接続されて、キースイッチ１０１がＯＮ状態となる。

このとき、スイッチ用ドーム１１５の変形は、そのスイッチ用ドーム１１５の頭頂部付近が反転して凹むので、この変形時にクリック感が得られる。また、押しボタン部１１７から指などを離すと、スイッチ用ドーム１１５はそれ自身の弾性力により初期形状の原位置に復帰し、対をなす電極である中央接点１１３Ａと外周接点１１３Ｂの間は電気的に分断され、キースイッチ１０１はＯＦＦ状態となる。なお、キースイッチ１０１には、良好な操作感触性と高い導電性が要求される。

図４を参照するに、従来の他の例のキースイッチ１２１としては、殆どは前述した図３のキースイッチ１０１と同様であるが、異なる点は、スイッチシート１２３に各スイッチ用ドーム１１５の外形形状に合わせた凹み部であるエンボス部１２５を形成するエンボス加工が施されていることである。スイッチシート１２３は、前述したスイッチシート１０５と同様にシート材１２３Ａと粘着剤層１２３Ｂとから構成されている。

したがって、スイッチシート１２３の各エンボス部１２５に各スイッチ用ドーム１１５を貼り付けてから、そのスイッチシート１２３が粘着剤層１２３Ｂを介して基板１０９の表面に貼り付けられる。これは特許文献１が該当するものである。
特開２００５−２５１６６９号公報

ところで、従来のキースイッチ１０１においては、図３に示されているように、複数のスイッチ用ドーム１１５を設けたキースイッチ１０１を基板１０９に張り合わせた場合、スイッチ用ドーム１１５の高さのためにキースイッチ１０１の端部が基板１０９から浮いてしまうことがある。この現象を「口開き」と称する。この口開きからごみや水分等が混入し、スイッチ用ドーム１１５の接点不良や経年劣化を引き起こすという問題点があった。

上記の問題を解決するために、図４のスイッチシート１２３は、スイッチ用ドーム１１５と同形状で一回り（０．１〜１ｍｍほどの）大きな外形のプレス金型で１００〜２００μｍ押し出してエンボス加工を施すことで、スイッチ用ドーム１１５の高さの問題を解消し、口開きの発生を押さえることができる。

しかし、プレス金型により、数百個という多量のスイッチ用ドーム１１５と同形状のエンボス部１２５を精度良く押し出すことは困難であった。

この発明は、エンボス加工のためのプレス金型成形の精度上の問題を解決してスイッチシートと基板とを貼り合わせた部分の口開きの発生を防止することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明のキースイッチは、中央接点とこの中央接点の周りに配置される外周接点とからなる固定接点部を表面に設けた基板と、この基板の前記外周接点に当接する外周縁を備えると共に前記中央接点に対向する頭頂部の可動接点部を備えた可撓性で、かつ椀型形状の導電性材料からなるスイッチ用ドームと、このスイッチ用ドームを前記基板上の所定位置に配置すべく押さえるスイッチシートと、このスイッチシート上から前記複数の各スイッチ用ドームを押圧する複数の突起部を有するキーマットと、を備えたキースイッチにおいて、
前記スイッチシートは、前記スイッチ用ドームを基板上に保持固定するための粘着剤層を備え、かつ前記基板と貼り合わせる糊代を残した他の部分が前記複数のスイッチ用ドームを全体的に同時に押さえる深さを有する凹部を設けていることを特徴とするものである。

また、この発明のキースイッチは、前記キースイッチにおいて、前記凹部が、前記スイッチシートの全体の面積の９０％以上を有していることが好ましい。

また、この発明のキースイッチは、前記キースイッチにおいて、前記凹部の深さと前記スイッチ用ドームの高さとの差が１００μｍ以内であることが好ましい。

この発明のスイッチシートは、基板上に配置した複数のスイッチ用ドームを保持固定して前記基板と貼り合わせるスイッチシートであって、前記スイッチ用ドームを基板上に保持固定するための粘着剤層を裏面に設けたシート基材と、このシート基材の裏面側に形成した凹部であって前記基板と貼り合わせる糊代を残した他の部分が前記複数のスイッチ用ドームを全体的に同時に押さえる深さを有する凹部と、で構成されていることと特徴とするものである。

また、この発明のスイッチシートは、前記スイッチシートにおいて、前記凹部が、前記シート基材の全体の面積の９０％以上を有していることが好ましい。

また、この発明のスイッチシートは、前記スイッチシートにおいて、前記凹部の深さと前記スイッチ用ドームの高さとの差が１００μｍ以内であることが好ましい。

以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明のキースイッチによれば、プレス金型成形の精度上の問題を解決すると共に、スイッチシートはスイッチ用ドームの高さに対する凹部の深さを安定させることができるので、スイッチシートと基板とを貼り合わせた部分の口開きの発生を防止することができる。その結果、従来のような口開きからごみや水分等が混入してスイッチ用ドームの接点不良や経年劣化を引き起こす事態を防止できる。

また、この発明のスイッチシートによれば、プレス金型成形の精度上の問題を解決すると共に、スイッチ用ドームの高さに対する凹部の深さを安定させることができるので、スイッチシートと基板とを貼り合わせた部分の口開きの発生を防止することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１及び図２を参照するに、この実施の形態に係るキースイッチ１は、パソコン周辺機器、携帯電話、ビデオカメラ、その他の電子機器等のキースイッチから電子レンジや洗濯機等の民生機器用操作パネル部にわたって世界中で幅広く利用されているスイッチ装置である。

なお、キースイッチ１は、電子機器の筐体３に組み込まれており、スイッチシート５とそれを押し込むためのキーマット７から成るスイッチモジュールが採用されている。

筐体３の内部には、この実施の形態に係る基板としての例えばＰＣＢ（Printed Circuit Board）もしくはＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などのプリント配線基板９が設けられている。このプリント配線基板９には、回路がパターン形成されており、絶縁シート１１の上に導電性材料からなる中央接点（中央電極）１３Ａが備えられ、この中央接点１３Ａの周りに外周接点（外周電極）１３Ｂが環状に備えられており、中央接点１３Ａと外周接点１３Ｂで電極対となる固定接点部１３を構成している。

なお、上記の固定接点部１３は、この実施の形態では、中央接点１３Ａと環状の外周接点１３Ｂの２つで対をなす固定接点部１３で構成されているが、外周接点１３Ｂが前記環状を幾つかに分割して断続的な環状に配置して複数の接点で構成されても良い。いずれにしても、固定接点部１３は中央接点１３Ａと１つ又は複数の外周接点１３Ｂで構成されている。

また、スイッチシート５は、直径４ｍｍ〜６ｍｍのスイッチ用ドーム１５（メタルドームもしくは金属製クリックバネ）を固定する粘着剤付ドーム押えシート（粘着剤付プラスチックシート）である。

スイッチ用ドーム１５は、導電性材料としての例えばステンレス板もしくは銅系金属板を加工することによって得られる。さらに、基板９上の固定接点部１３に接離可能な可撓性を備えた椀型形状のものである。

また、スイッチシート５は、例えば絶縁性のラバーシートなどの例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）もしくはポリエステルの樹脂シートを基材とするシート材５Ａと、このシート材５Ａの一面に塗布した例えばアクリル系もしくはシリコン系粘着剤からなる粘着剤層５Ｂとから構成されている。スイッチ用ドーム１５を保持する粘着剤層５Ｂはそのまま基板９の表面に貼り付けられる粘着剤と同じである。

さらに、スイッチシート５は、前記基板９と貼り合わせる糊代１７を残した他の部分が前記複数のスイッチ用ドーム１５を全体的に同時に押さえる深さを有する凹部１９を設けている。これにより、従来のようにスイッチ用ドーム１５に合わせて数百個のエンボス部を設ける必要がないので、数個の平板状のプレス金型で作製することができる。その結果、数十μｍの精度で金型成形を行うことが可能になった。

なお、前記凹部１９は、スイッチシート５の全体の面積の９０％以上を有していることが、金型加工で安定した精度の凹部１９の深さを設ける点で望ましい。

また、前記凹部１９の深さと前記スイッチ用ドーム１５の高さとの差が１００μｍ以内であることが、複数のスイッチ用ドーム１５を精度良く押さえてキースイッチ１の精度を向上させる点で望ましい。

複数のスイッチ用ドーム１５が上記のスイッチシート５の凹部１９の粘着剤層５Ｂの側にそれぞれ所定の位置に貼り付けられる。このとき、複数の各スイッチ用ドーム１５は、スイッチシート５がプリント配線基板９上に貼り付けられる際に、基板９上の電極対の中央接点１３Ａと外周接点１３Ｂに整合させて配置される必要がある。

すなわち、複数の各スイッチ用ドーム１５は、基板９上の中央接点１３Ａと外周接点１３Ｂとの導通をＯＮ・ＯＦＦせしめるために、スイッチ用ドーム１５の頭頂部の凹面側に位置する可動接点部１５Ａが前記中央接点１３Ａに接離可能な可撓性を備えており、その椀型形状の外周が外周接点１３Ｂに接続して載置されるように位置決めされる。

したがって、スイッチシート５がプリント配線基板９上に貼り付けられると、上記のスイッチ用ドーム１５は、その椀型形状の凸面側が例えばスイッチシート５により基板９上に押さえられ、位置決めされることになる。

この時、スイッチ用ドーム１５の高さに対するスイッチシート５の凹部１９の深さを安定させることができるので、スイッチシート５と基板９とを貼り合わせた部分の口開きの発生を防止することができる。

さらに、キースイッチ１は、上記のスイッチシート５の上方に、スイッチ用ドーム１５を押し込むためのアクチュエータとしての例えばキーマット７が図示しないスプリング等の付勢手段により図２において常時上方へ付勢されており、プリント配線基板９から離間した位置に配置されている。

キーマット７はシリコンラバーもしくはウレタンシートにポリカーボネート等の硬質プラスチックを付帯させた絶縁性のシート状のものである。また、キーマット７には、スイッチシート５に整合する部分に押しボタン部２１が設けられており、この押しボタン部２１の裏面中央部には突起部２３が設けられており、スイッチ用ドーム１５の頭頂部を押し込むように構成されている。

また、キーマット７における押しボタン部２１の周囲は厚さがきわめて薄くなっており、押しボタン部２１はキーマット７の表面に対し、垂直方向に若干移動することができるように構成されている。

なお、キーマット７は、筐体３の内部に設けられており、位置決め穴などを用いて、キーマット７の突起部２３が直接もしくは間接的にスイッチ用ドーム１５の直上に位置するように組み立てられる。

上記構成により、この実施の形態のキースイッチ１は、キーマット７の押しボタン部２１が人の指などで押し込まれると、押しボタン部２１の裏面側に設けられた突起部２３がスイッチシート５の上からスイッチ用ドーム１５の頭頂部の付近を押し下げる。スイッチ用ドーム１５はその頭頂部の付近が変位して変形し、反転して凹むように押し込まれる。これにより、スイッチ用ドーム１５の可動接点部１５Ａが中央接点１３Ａに接触し、対をなす電極である中央接点１３Ａと外周接点１３Ｂがスイッチ用ドーム１５を介して相互に電気的に接続されて、キースイッチ１がＯＮ状態となる。

このとき、スイッチ用ドーム１５は、その頭頂部の付近が反転して凹むので、この変形時にクリック感が得られるように構成されている。また、押しボタン部２１から指などを離すと、スイッチ用ドーム１５はそれ自身の弾性力により初期形状の原位置に復帰し、対をなす電極である中央接点１３Ａと外周接点１３Ｂの間は電気的に分断され、キースイッチ１はＯＦＦ状態となる。

次に、上記の実施の形態のキースイッチ１の構成に基づいた実施例１を作成し、さらに、この実施例１と比較するために比較例１、２を作成した。なお、実施例１及び比較例１、２においてそれぞれ対応する図１、図３、図４と同じ符号を付して説明する。

実施例１のスイッチシート５では、大きさが４０ｍｍ×４２ｍｍで、厚さ５０μｍの白色ＰＥＴフィルムからなるシート材５Ａに粘着剤層５Ｂを貼り付け、この粘着剤層５Ｂの表面を離型フィルムで保護した状態で、その外周の端縁部分を１ｍｍ幅の糊代１７を残した他の部分をプレス金型で凹部１９の深さ１５０μｍで押し出し成形を施した。上記のスイッチシート５の粘着剤層５Ｂに、直径がφ５ｍｍで、高さが２３０μｍのスイッチ用ドーム１５を均等に２４個貼り付けた。このとき、スイッチ用ドーム１５と基板９の端縁までの距離は１ｍｍである。

一方、比較例１のスイッチシート１０１は、図３と同様のものであり、大きさが４０ｍｍ×４２ｍｍで、厚さ５０μｍの白色ＰＥＴフィルムからなるシート材１０１Ａに粘着剤層１０１Ｂを貼り付けただけのものである。このとき、スイッチ用ドーム１１５と基板１０９の端縁までの距離は１ｍｍである。

また、比較例２のスイッチシート１２３は、図４と同様のものであり、大きさが４０ｍｍ×４２ｍｍで、厚さ５０μｍの白色ＰＥＴフィルムからなるシート材１２３Ａに粘着剤層１２３Ｂを貼り付け、この粘着剤層１２３Ｂの表面を離型フィルムで保護した状態で、プレス金型でスイッチ用ドーム１１５と同様の形状のエンボス部１２５を深さ１５０μｍで押し出し成形を施した。このとき、スイッチ用ドーム１１５と基板１０９の端縁までの距離は１ｍｍである。

上記の実施例１と比較例１、２では、各３００個のスイッチシート５、１０１、１２３のサンプルを作製し、各スイッチシート５、１０１、１２３を基板９、１０９に貼り付けた時に口開きが発生した個数を測定した。その結果は表１に示されている通りである。

表１から分かるように、実験例１では口開きが全く発生しなかった（口開き発生率は０％）。一方、比較例１ではすべてのサンプルに口開きが発生した（口開き発生率は１００％）。比較例２では３００個の中で１１個のサンプルに口開きが発生した（口開き発生率は約４％）。

以上のことから、この発明の実施の形態のスイッチシート５は、プレス金型成形の精度上の問題を解決すると共に、スイッチ用ドーム１５の高さに対する凹部１９の深さを安定させることができるので、スイッチシート５と基板９とを貼り合わせた部分の口開きの発生を防止することができることが確認された。したがって、このスイッチシート５を用いたキースイッチ１は、従来のような口開きからごみや水分等が混入してスイッチ用ドーム１５の接点不良や経年劣化を引き起こす事態を防止できる。

この発明の実施の形態のキースイッチの部分的な断面図である。 この発明の実施の形態のキースイッチの斜視図である。 従来のキースイッチの部分的な断面図である。 従来の他のキースイッチの部分的な断面図である。

符号の説明

１ キースイッチ
３ 筐体
５ スイッチシート
５Ａ シート材
５Ｂ 粘着剤層
７ キーマット
９ プリント配線基板
１１ 絶縁シート
１３ 固定接点部
１３Ａ 中央接点（中央電極）
１３Ｂ 外周接点（外周電極）
１５ スイッチ用ドーム
１５Ａ 可動接点部
１７ 糊代
１９ 凹部
２１ 押しボタン部
２３ 突起部

Claims (6)

1. 中央接点とこの中央接点の周りに配置される外周接点とからなる固定接点部を表面に設けた基板と、この基板の前記外周接点に当接する外周縁を備えると共に前記中央接点に対向する頭頂部の可動接点部を備えた可撓性で、かつ椀型形状の導電性材料からなるスイッチ用ドームと、このスイッチ用ドームを前記基板上の所定位置に配置すべく押さえるスイッチシートと、このスイッチシート上から前記複数の各スイッチ用ドームを押圧する複数の突起部を有するキーマットと、を備えたキースイッチにおいて、
   前記スイッチシートは、前記スイッチ用ドームを基板上に保持固定するための粘着剤層を備え、かつ前記基板と貼り合わせる糊代を残した他の部分が前記複数のスイッチ用ドームを全体的に同時に押さえる深さを有する凹部を設けていることを特徴とするキースイッチ。
2. 前記凹部が、前記スイッチシートの全体の面積の９０％以上を有していることを特徴とする請求項１記載のキースイッチ。
3. 前記凹部の深さと前記スイッチ用ドームの高さとの差が１００μｍ以内であることを特徴とする請求項１又は２記載のキースイッチ。
4. 基板上に配置した複数のスイッチ用ドームを保持固定して前記基板と貼り合わせるスイッチシートであって、
   前記スイッチ用ドームを基板上に保持固定するための粘着剤層を裏面に設けたシート基材と、このシート基材の裏面側に形成した凹部であって前記基板と貼り合わせる糊代を残した他の部分が前記複数のスイッチ用ドームを全体的に同時に押さえる深さを有する凹部と、で構成されていることと特徴とするスイッチシート。
5. 前記凹部が、前記シート基材の全体の面積の９０％以上を有していることを特徴とする請求項４記載のスイッチシート。
6. 前記凹部の深さと前記スイッチ用ドームの高さとの差が１００μｍ以内であることを特徴とする請求項４又は５記載のスイッチシート。

Images