JP2010129383A - ドームシートユニット及びこれを備えるメンブレンスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化、小型化により取り付け面積が小さくなっても、弾性変形可能なドームを基板に、外れることなく確実に取り付けること。
【解決手段】表面側に突出して形成され、弾性変形によって裏面側に反転可能であるドーム１１０と、ドーム１１０の表面の全面に、粘着面である裏面を貼着した、可撓性を有する固定用シート１２０が貼着されている。固定用シート１２０は、ドーム１１０の外周縁１１２からドーム１１０の半径方向外方に、突出する方向と略直交して張り出す張り出し部１２２によってドーム１１０を、基板４の所定位置に固定する。張り出し部１２２は、ドーム１１０の外周縁１１２に沿って固定シート１２０に所定間隔を空けて複数形成されたスリット１３０によって、固定シート１２０においてドーム１１０の半径方向で連続するドーム１１０上の部分であるドーム被覆部１２１との連続性が遮断される外方隣接部１２２ａを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定接点と、キーの押し子との間に配置され、押し子により押圧されて固定接点と接触する可動接点を形成するメタルドームを有するドームシートユニット及びこれを備えるメンブレンスイッチに関する。

従来、携帯電話等の携帯端末に搭載される操作キーユニットは、操作キートップの裏面側に配置されるスイッチ印刷回路基板にメタルドームを備えるメンブレンスイッチを用いることで薄型化が図られている。

メンブレンスイッチは、特許文献１等に示すように、ケースの表面で露出するキートップの裏面側に配置された押し子の下部に配置され、押し子により押圧されて変形する可動接点としてのメタルドームと、メタルドームの下方に配置される固定接点とを有する。

具体的には、スイッチ印刷回路基板の上面に、キートップの真下に位置する円形の固定接点と、この固定接点の外側に、円形の固定接点と同心リング状の固定接点とを設ける。メタルドームは、頂上部を、円形の固定接点と所定の間隔で対向させて、且つ、周縁部をリング状の固定接点に当接させた位置に位置させた状態で、絶縁性を有する固定用シートによって固定され、メタルドームのずれや離脱を防止している。

図７は、メタルドームを用いた従来のメンブレンスイッチ構造を示す図であり、図７では、基板上の円形の固定接点及びリング状の固定接点を省略している。

図７に示す従来のメンブレンスイッチ１では、メタルドーム２は、所定の箇所からずれないように、表面側から固定用シート３で覆うようにして基板４に固定される。
特開２００３−１００１７０号公報

メタルドームを用いた従来のメンブレンスイッチ構造では、固定用シート３は、略水平な基板上面４ａと、基板上面４ａ上から上方に突出し、且つ、表面２ａが凸状のメタルドーム２と、に渡って貼着されるため、固定用シート３では、メタルドーム２の外周縁近傍の部分Ｘに、メタルドームの突出方向に引っ張られて基板の上面から浮き上がる力が作用する。これにより固定用シート３におけるメタルドーム２の外周縁近傍の部分Ｘは、基板４の表面４ａに貼着されずに、真下の基板４の表面４ａとの間に隙間が形成された状態となる。

よって、メンブレンスイッチ自体の小型化によるメタルドームの小型化に伴い、固定用シート３を小さくする場合、メタルドーム２の周囲に位置して基板上面４ａに貼着される取り付け部分の面積が小さくなり、固定用シートが剥がれ易く、これによってメタルドームが所定位置からずれたり外れやすくなったりするという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、薄型化、小型化により取り付け面積が小さくなっても、弾性変形可能なドームを基板に、外れることなく確実に取り付けることができるドームシートユニット及びこれを備えるメンブレンスイッチを提供することを目的とする。

本発明のドームシートユニットは、表面側に突出した定常状態から弾性変形によって裏面側に反転可能なドームと、可撓性を有し、裏面の粘着面で前記ドームの表面の全面に貼着され、且つ、前記ドームの外周縁から前記ドームの突出する方向と略直交して前記ドームの半径方向外方に張り出す張り出し部によって前記ドームを所定位置に固定する固定シートと、を備え、前記張り出し部は、前記ドームの外周縁に沿って前記固定シートに所定間隔を空けて複数形成された切り込み部によって、前記固定シートにおいて前記ドームの半径方向で連続する前記ドーム上の部分との連続性を遮断されている構成を採る。

本発明によれば、薄型化、小型化によって取り付け面積が小さくなっても、弾性変形可能なドームを基板に、外れることなく確実に取り付けることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るドームシートユニット１００の要部構成を示す平面図であり、図２は、同ドームシートユニット１００の要部構成を示す断面図である。

ドームシートユニット１００は、携帯電話、ポータブル音楽再生機器等の携帯端末において、操作キーの下面に配置された基板（フレキシブル基板）４に実装され、基板４の表面４ａ上に配設される固定接点４ｂとともにメンブレンスイッチを構成する。

図１及び図２に示すように、ドームシートユニット１００は、可撓性及び導電性を有するドーム１１０と、ドーム１１０に貼着されドーム１１０が載置される基板（取り付け面）に取り付けられる固定用シート１２０とを有する。

ドーム１１０は、表面（外面）１１１側に突出する定常状態から弾性変形して裏面（内面）側に反転してへこむものであり、上方から押圧されることによってへこみ、押圧を解除すると、元の形状に復帰する。

このドーム１１０は、表面１１１の全面に貼着された固定用シート１２０によって基板４に固定されている。固定用シート１２０によって基板４に取り付けられたドーム１１０では、中央部分は基板４に配設された固定接点４ｂの真上に、固定接点４ｂから離間して配置され、下端が、固定接点４ｂと同心で、固定接点４ｂから離間して配設されたリング状のリング状固定接点４ｃに接触させた状態で配置されている。

ドーム１１０は、上方から押圧されて反転することによって、基板４の固定接点４ｂに接触して電気的に接続し、押圧の解除によって固定接点４ｂから離間して、電気的に切断された状態となる。ここでは、ドーム１１０として、平面視円形状に形成された金属製のメタルドームを用いているが、これに限らず、表面側に突出してなり、弾性変形して内側に反転してへこむ形状であればどのように形成されてもよい。例えば、ドーム１１０は、ゴム等にカーボン等を混入して表面側に突出し、弾性変形によって内側にへこむ構成としてもよい。なお、固定接点４ｂ、リング状接点４ｃは、ドーム１１０の変形によるへこみによって電気的に接続される構成であれば基板４上にどのように配線されてもよい。

固定用シート１２０は、可撓性を有する薄い面状のものであり、例えば、ポリエチレン（Polyethylene）、ポリイミド（Polyimide）等により形成される。固定用シート１２０の裏面は、接着剤として機能する粘着材を塗布する等することによって粘着面として構成されている。

固定用シート１２０は、裏面で、ドーム１１０における半球面状の表面１１１の全面に貼着されており、ドーム１１０の外周縁１１２から半径方向外方に、固定用シート１２０の周縁部（張り出し部１２２に相当）が張り出すように取り付けられている。なお、半径方向とは、突出方向と直交する方向であり、ドーム１１０の下端により画成される円の半径方向を意味する。

すなわち、固定用シート１２０は、ドーム１１０の突出する側の表面の全面と、ドーム１１０の周囲に位置する基板４の表面４ａに渡って貼着されている。具体的には、固定用シート１２０は、ドーム１１０の外周縁１１２を覆う部位（ドーム被覆部１２１）からドーム１１０の突出方向と略直交する半径方向外方に張り出し、且つ、裏面全面が粘着面である張り出し部１２２を基板４に面接触して接着することによって、ドーム１１０を基板４に固定している。

固定用シート１２０は、ここでは、平面視矩形状に形成されている。固定用シート１２０の張り出し部１２２では、平面視して、固定用シート１２０の外縁を構成する各辺部１２０ａ〜１２０ｄの中央部分より半径方向内側部分の貼着面積は、直交する各辺部１２０ａ〜１２０ｄにより囲まれる角部の貼着面積よりも小さい。ここでは、ドーム１１０の直径：固定用シート１２０の一辺の長さを３：３．５としている。例えば、ドーム１１０の直径を３ｍｍとした場合、ドーム１１０の突出長さは約０．２ｍｍ、平面視正方形上の固定用シート１２０における１辺の長さを３．５ｍｍとする。

固定用シート１２０の張り出し部１２２には、ドーム１１０の外周縁１１２に沿って所定間隔を空けて複数のスリット（切り込み部）１３０が形成されている。

スリット１３０は、固定用シート１２０において、ドーム１１０の表面１１１上に配置されて当該ドーム１１０を覆うドーム被覆部１２１における外縁部１２１ａと、当該ドーム被覆部１２１の外縁部１２１ａの半径方向外方に位置する張り出し部１２２における張り出し部１２２ａとの連続性を遮断する。この張り出し部１２２ａは、張り出し部１２２において、スリット１３０に半径方向外方で隣接する部分であり、以下では便宜上、「外方隣接部１２２ａ」という。

スリット１３０は、ドームの外周縁１１２近傍に形成される。スリット１３０は、ここでは、固定用シート１２０においてドーム１１０の外周縁１１２から０．５ｍｍ離間した位置に形成されている。

ここでは、スリット１３０は、固定用シート１２０において、ドーム１１０の中心としてドーム１１０の外周縁１１２に沿って等間隔に形成された円弧状をなす。スリット同士の間の部分は、ドームの中心に対して対称に位置することが好ましい。複数のスリット１３０は、ドーム１１０の外周縁に沿って隣り合うスリット１３０同士の間の部分が基板４に接着されることによって、ドーム１１０自体が水平方向に移動しないように、固定用シート１２０に形成される。

スリット１３０の幅は、接着領域（貼着領域）が限られた張り出し部１２２の接着面積を広く確保するために、極力狭くすることが望ましく、スリット１３０は線状の切り込みによって形成されてもよい。ここでは、スリット１３０は、ドーム１１０に裏面を貼着した固定用シート１２０を加工して形成され、幅を０．１５ｍｍとしている。

このように、本実施の形態のドームシートユニット１００では、ドーム１１０を覆う固定用シート１２０に、ドーム１１０の外周に沿って、ドーム１１０を覆うドーム被覆部１２１の外縁部１２１ａと、張り出し部１２２においてドーム被覆部１２１の外縁部１２１ａの半径方向外方に位置する外方隣接部１２２ａとの連続性を遮断するスリット１３０が複数形成されている。

このため、張り出し部１２２の裏面を基板４に貼着して、ドームシート１００を基板４に取り付けた際に、基板４に面接触する張り出し部１２２において、ドーム１１０近傍のスリット１３０に半径方向外方で隣接する外方隣接部１２２ａが、基板４の上方に突出するドーム１１０の表面１１１に取り付けられたドーム被覆部１２１によって引っ張られることがなく、基板４から浮き上がることがない。

すなわち、ドームシートユニット１００を基板４に取り付けた状態では、固定用シート１２０において、基板４から突出するドーム１１０の球面である表面１１１の形状に追従した形状となるドーム被覆部１２１によって、張り出し部１２２における外方隣接部１２２ａに、ドーム１１０の突出方向に浮き上がる方向への力である引っ張り応力がかかる。

しかし、本実施の形態のドームシートユニット１００では、ドーム１１０の外周縁１１２に沿って形成されたスリット１３０が、ドーム被覆部１２１による引っ張り応力を、ドーム被覆部１２１の半径方向外方に位置する外方隣接部１２２ａにかかる前に遮断する。

図３は、本発明の一実施の形態に係るドームシートユニット１００の要部構成を示す図であり、図３（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図、図３（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。

図３（ａ）に示すように、張り出し部１２２においてスリット１３０の半径方向外方で隣接する部分である外方隣接部１２２ａは、スリット１３０によって、当該外方隣接部１２２ａの半径方向内方に位置するドーム被覆部１２１の外縁部１２１ａにおける部位１２１１に対して、半径方向（ドーム１１０の突出方向と略直交する方向）の連続性が遮断されている。よって、図３（ａ）に示すように、ドーム１１０の突出方向に浮き上がる方向への力である引っ張り応力は、固定用シート１２０において部位１２１１を含むスリット１３０手前の半径方向内方の部分までしか作用しておらず、外方隣接部１２２ａは、基板４に密着した状態を維持している。

これにより、外方隣接部１２２ａにかかることがなく、時間の経過とともに外方隣接部１２２ａが浮き上がることがない。よって、引っ張り応力によって、外方隣接部１２２ａにおける基板４への接触面積は減少しない。

一方、図３（ｂ）に示すように、張り出し部１２２において、スリット１３０に隣接しない部分、つまり、ドーム被覆部１２１の外縁部１２１ａと半径方向外方で連続している部分１２２ｂでは、引っ張り応力が作用している。

このように、張り出し部１２２では、図３（ａ）に示す半径方向内方にスリット１３０が形成された部分（外方隣接部１２２ａ）は、半径方向内方からの引っ張り応用を受けることなく基板４に当接する。よって、外方隣接部１２２ａは、張り出し部１２２において半径方向内側にスリットが無い部分（図３（ｂ）に示す外縁部１２１ａに連続する部分１２２ｂ）と比較して、領域α分の接着領域（貼着領域）を確保している。これにより、本実施の形態によれば、ドームシートユニット１００を基板４へ取り付けるスペースが狭小であり、張り出し部１２２の基板４への接触面積が少ない場合でも、張り出し部１２２の基板４に対する接触面積が減少することがなく、十分な接触面積を確保している。

例えば、ドームシートユニット１００においてスリット１３０が無い構成とした場合、この構成における固定用シート１２０では、ドーム１１０の外周縁１１２の近傍から、図１の破線Ｃで示す範囲までの部分（図３（ｂ）の領域αを含む外周縁１１２を覆う部分から破線Ｃまでの部分に対応）が、基板４から浮いた状態となる。

しかし、本実施の形態に係るドームシートユニット１００の構成によれば、破線Ｃで示す領域の内側において、スリット１３０より半径方向外側の部分である外方隣接部１２２ａを基板４に密着させることができる、つまり、スリット１３０が無い構成と比較して、領域α分の基板４への接着領域を確保できる。これにより、固定用シート１２０は、図１のハッチングで示す領域で基板４に接着されることとなる。

このように、本実施の形態のドームシートユニット１００によれば、従来のドームシートユニットと比較して、ドーム１１０が剥がれる垂直方向への負荷に対しては、張り出し部１２２における接着面積が増えることによって、接着力が向上し、ドーム１１０を水平方向に移動させる負荷に対しては、当該負荷が張り出し部１２２（具体的には外方隣接部１２２ａ）に作用する前に、スリット１３０によって軽減されるため、張り出し部１２２による基板４への接着力の向上が図られている。

本実施の形態のドームシートユニット１００は、基板４に対して垂直方向に剥がれるように負荷をかけた場合、スリットがない従来構成と比較して、約２．６倍〜約３倍の強度（剥離強度）を有する。また、ドームシートユニット１００は、基板４に対して水平方向（矢印Ｃ方向）に剥がれるように負荷をかけた場合、スリットがない従来構成と比較して、約１．４倍〜約２倍の剥離強度を有する。

したがって、ドームシートユニットを用いたメンブレンスイッチの小型化に伴って、ドームシートユニット１００の取り付け領域が小スペース化され、小型化したドーム形状に合わせて、固定用シート１２０の張り出し部１２２の領域を小さくなる場合でも、ドームシートユニット１００を基板４に取り付ける際の接着剤の材質を変更することなく、固定接点の上方にドーム１１０を外れることなく、ドームシートユニット１００を基板４に好適に取り付けることができる。

図４は、本発明の一実施の形態に係るドームシートユニット１００を有する搬送用シート１０を示す図である。

図４に示すように、ドームシートユニット１００は、搬送用シート１０に、固定用シート１２０の張り出し部１２２を介して複数並べて貼着される。

メンブレンスイッチを形成する際には搬送用シートからドームシートユニット１００を剥がして、基板４に貼着して、ドーム１１０を、基板４上の所定の箇所、つまり、基板４に配設されたパターンの固定接点の真上に所定間隔を空けた位置に配置させる。これにより、メンブレンスイッチを容易に形成することができる。

なお、本実施の形態では、ドーム１１０の形状を、平面視円状としたが、これに限らず、中央部分を、突出側から押圧することによって、弾性変形してへこみ、押圧を解除することによって、元の形状に復元する構成であれば、どのような形状でもよい。

図５及び図６は、本発明の一実施の形態に係るドームシートユニットの変形例を示す図である。

例えば、図５に示すドームシートユニット１００Ａのように、平面視楕円形のドーム１１０Ａを有する構成としてもよく、この場合、楕円形状のドーム１１０Ａの外周縁１１２Ａに沿って、当該ドーム１１０Ａを覆う固定用シート１２０Ａに複数のスリット１３０Ａが形成された構成となる。このドームシートユニット１００Ａは、ドームシートユニット１００と同様の作用効果に加えて、基板４への取り付け領域を小さくすることができる。

さらに、図６に示すドームシートユニット１００Ｂのように、ドーム１１０、１１０を重ねて２枚備えた構成としてもよい。図６に示すドームシートユニット１００Ｂでは、ドームシートユニット１００を重ねた構成であり、上述したドームシートユニット１００と同様の作用効果に加えて、ドーム１１０を押圧する際のクリック感を向上させることができる。

なお、上記本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、種々の改変をなすことができ、そして本発明が該改変させたものに及ぶことは当然である。

本発明に係るドームシートユニット及びメンブレンスイッチは、薄型化、小型化により取り付け面積が小さくなっても、弾性変形可能なドームを基板に、外れることなく確実に取り付けることができる効果を有し、メンブレンスイッチとして有用である。

本発明の一実施の形態に係るドームシートユニットの平面図 同ドームシートユニットの要部構成を示す断面図 同ドームシートユニットの要部構成を示す拡大断面図 本発明の一実施の形態に係るドームシートユニットを有する搬送用シートを示す図 本発明の一実施の形態に係るドームシートユニットの変形例１を示す図 本発明の一実施の形態に係るドームシートユニットの変形例２を示す図 従来のメンブレンスイッチにおけるメタルドームの取り付け構造を示す図

符号の説明

１００、１００Ａ、１００Ｂ ドームシートユニット
１１０、１１０Ａ ドーム
１１１ ドームの表面
１１２、１１２Ａ ドームの外周縁
１２０、１２０Ａ 固定用シート
１２１ ドーム被覆部
１２１ａ 外縁部
１２２、１２２ａ 張り出し部
１３０、１３０Ａ スリット

Claims (3)

1. 表面側に突出して形成され、弾性変形によって裏面側に反転可能なドームと、
   可撓性を有し、裏面の粘着面で前記ドームの表面の全面に貼着され、前記ドームの外周縁から前記ドームの半径方向外方に前記突出する方向と略直交して張り出す張り出し部によって前記ドームを所定位置に固定する固定シートと、
   を備え、
   前記張り出し部は、前記ドームの外周縁に沿って前記固定シートに所定間隔を空けて複数形成された切り込み部によって、前記固定シートにおいて前記ドームの半径方向で連続する前記ドーム上の部分との連続性を遮断されている、
   ドームシートユニット。
2. 前記切り込み部は、前記ドームの外周縁に沿って延在するスリットである、
   請求項１記載のドームシートユニット。
3. 請求項１記載のドームシートユニットと、
   表面上に固定接点が配設された基板と、を有し、
   前記ドームシートユニットは、前記ドームを前記固定接点に対向する位置に位置させて、前記張り出し部を、前記基板の表面において前記ドームを囲む部分に貼着することによって、前記基板に取り付けられている、
   メンブレンスイッチ。

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