JP2011113652A

JP2011113652A - スイッチ装置

Info

Publication number: JP2011113652A
Application number: JP2009266147A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Nakayama; 敬介中山
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2009-11-24
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2029-11-24
Also published as: JP5394207B2

Abstract

【課題】回路基板に対する半田付け時に、ステムの熱膨張に起因したケースの変形を抑えることができるスイッチ装置を提供すること。
【解決手段】可動接点部材２３が収容される収容部１１を有し、可動接点部材２３に離接される固定接点部２１が設けられたケース２と、軟質弾性材で形成され、収容部１１を覆うようにケース２の一面に配置されて可動接点部材２３を固定接点部２１、２２に接触させるように押圧操作されるステム３と、ケース２との間にステム３を挟持するように、ケース２に装着されたカバー４とを備え、ステム３に熱膨張を逃がす溝部３６を形成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、スイッチ装置に関し、特に、ポータブル機器、ＰＣ周辺機器等の電子機器に組み込まれるスイッチ装置に関する。

従来、電子機器に組み込まれるスイッチ装置として、軟質弾性材で形成されたラバーステムを介してスイッチングするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このスイッチ装置は、樹脂製のケースの開口された上面にラバーステムを載置し、金属製のカバーをラバーステムの上方からケースに装着して組み立てられる。組み立てられたスイッチ装置は、回路基板に対して半田付けにより固定される。そして、スイッチ装置は、ラバーステムの押圧操作によりケース内の可動接点部材を固定接点部に接触させ、回路基板の回路をスイッチングする。

特開２００６−１２０３９７号公報

ところで、上記したような従来のスイッチ装置においては、回路基板に対する半田付け時に、リフロー熱によりラバーステムが熱膨張し、金属製のカバーよりも強度の低い樹脂製のケースを変形させるおそれがあった。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、回路基板に対する半田付け時に、ステムの熱膨張に起因したケースの変形を抑えることができるスイッチ装置を提供することを目的とする。

本発明のスイッチ装置は、可動接点部材が収容される収容部を有し、前記可動接点部材に離接される固定接点部が設けられたケースと、軟質弾性材で形成され、前記収容部を覆うように前記ケースの一面に配置されて前記可動接点部材を前記固定接点部に接触させるように押圧操作されるステムと、前記ケースとの間に前記ステムを挟持するように、前記ケースに装着されたカバーとを備え、前記ステムおよび前記ケースの少なくとも一方には、前記ステムの熱膨張を逃がす逃げ部が形成されたことを特徴とする。

この構成によれば、スイッチ装置の半田付時に、軟質弾性材で形成されたステムのリフロー熱による熱膨張が逃げ部に逃がされる。したがって、ステムの熱膨張が逃げ部に逃げた分だけ、ステムの熱膨張によってケースに作用する圧力が軽減され、ケースの変形を抑えることができる。特に、ケースが樹脂製でカバーが金属製のスイッチ装置の場合には、ステムの熱膨張が強度の低いケースに強く作用するため、ステムの熱膨張を逃げ部に逃がすことでケースの変形を効果的に抑えることができる。

また本発明は、上記スイッチ装置において、前記ケースは、前記収容部を囲う４つの側壁部を有する略直方体形状に形成され、前記逃げ部は、前記４つの側壁部のそれぞれに対応して設けられたことを特徴とする。

この構成によれば、逃げ部が４つの側壁部のそれぞれに対応して設けられるため、ステムの熱膨張をバランスよく逃げ部に逃がして、ケースの変形を効果的に抑えることができる。

また本発明は、上記スイッチ装置において、前記収容部は、円筒状であり、前記ケースの四隅を厚肉にすると共に前記ケースの隣り合う二隅の間を薄肉にし、前記逃げ部は、前記ケースの薄肉部分に対応して設けられたことを特徴とする。

この構成によれば、逃げ部が耐久性の低いケースの薄肉部分に対応して設けられるため、ステムの熱膨張による圧力がケースの薄肉部分において軽減され、ケースの変形を効果的に抑えることができる。

また本発明は、上記スイッチ装置において、前記逃げ部は、前記ステムに設けられており、前記収容部内と外部とを連通する孔部であることを特徴とする。

この構成によれば、ステムの押圧操作時に収容部内の空気を外部に逃がす空気流通路として孔部を機能させ、ステムの押圧操作をスムーズに行うことができる。

また本発明は、上記スイッチ装置において、前記逃げ部は、前記ステムの前記ケースに接触される接触部分および前記ケースの前記ステムに接触される接触部分の少なくとも一方に設けられ、前記収容部内と外部とを連通する溝部であることを特徴とする。

この構成によれば、ステムの押圧操作時に収容部内の空気を外部に逃がす空気流通路として溝部を機能させ、ステムの押圧操作をスムーズに行うことができる。また、溝部は、ケースとステムとの接触部分に設けられるため、ケースとステムとの接触面積を少なくして、ステムの熱膨張によってケースに作用する圧力を軽減することができる。

本発明によれば、スイッチ装置の回路基板に対する半田付け時に、ステムの熱膨張に起因したケースの変形を抑えることができる。

本発明に係るスイッチ用可動接点の実施の形態を示す図であり、スイッチ装置の全体斜視図である。本発明に係るスイッチ用可動接点の実施の形態を示す図であり、スイッチ装置の分解斜視図である。本発明に係るスイッチ用可動接点の実施の形態を示す図であり、ステムの模式図である。本発明に係るスイッチ用可動接点の実施の形態を示す図であり、スイッチ装置の変形防止構造の説明図である。本発明に係るスイッチ用可動接点の実施の形態を示す図であり、スイッチ装置の押圧操作の説明図である。本発明に係るスイッチ用可動接点の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明をポータブル機器、ＰＣ周辺機器等に組み込まれるスイッチ装置に適用する場合について説明する。しかしながら、本実施の形態に係るスイッチ装置の適用対象については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。

図１および図２を参照して、スイッチ装置の全体構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るスイッチ装置の全体斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係るスイッチ装置の分解斜視図である。

図１および図２に示すように、本実施の形態に係るスイッチ装置１は、各種電気部品の操作スイッチとして使用されるものであり、中央固定接点部２１および一対の周辺固定接点部２２が設けられたケース２に可動接点部材２３を収容し、ケース２との間にステム３を挟み込むようにカバー４をケース２に装着して組み立てられる。この組み立てられたスイッチ装置１は、押圧操作時の可動接点部材２３の反転動作により、操作フィーリングが向上されている。

ケース２は、合成樹脂により上面が開放された箱型に形成され、内部に可動接点部材２３が収容される円筒状の収容部１１を有している。ケース２は、円筒状の収容部１１により上面視における四隅に厚肉部分１２に形成されると共に、隣り合う二隅の間に薄肉部分１３が形成される。ケース２の上面には、ステム３の下面に食い込む環状凸部１４が収容部１１を囲うように上方に突出して形成されている。ケース２の対向する一組の側壁部１５ａ、１５ｂには、カバー４を係止する係止部１６が外側面から外方に突出して形成されている。

中央固定接点部２１および一対の周辺固定接点部２２は、金属板により形成され、インサート成形等によりケース２の底壁部に一体的に配設されている。中央固定接点部２１は、ケース２の底壁部の中央に配設され、一対の周辺固定接点部２２は、中央固定接点部２１を挟んで対向する位置に配設されている。中央固定接点部２１は、平板部分から上方に突出した接点部分を有し、接点部分は円形の外形を有している。

一対の周辺固定接点部２２は、それぞれ平板部分から上方に突出した接点部分を有し、接点部分は矩形状の外形を有している。また、中央固定接点部２１および一対の周辺固定接点部２２には、それぞれ外部端子部２４が接続されており、各外部端子部２４はケース２の四隅から外部に延出されている。各外部端子部２４は、半田付けにより図示しない回路基板に固定される。

可動接点部材２３は、導電性のある金属板、例えば、リン青銅板等によりドーム状に形成されている。可動接点部材２３は、膨出方向を上方に向けて一対の周辺固定接点部２２上に載置され、その中央部分が中央固定接点部２１の上方に離間するように配置される。可動接点部材２３は、押圧操作による反転動作時に中央固定接点部２１と接触され、中央固定接点部２１と一対の周辺固定接点部２２とを導通する。

ステム３は、エラストマーやシリコンゴム等のようにケース２およびカバー４よりも熱膨張率の高い軟質弾性材で形成され、収容部１１を覆うようにケース２の上面に配置される。ステム３の上面には、中央部分から上方に突出した円柱状の操作部３１が形成されている。また、ステム３の下面には、中央部分から下方に突出した円柱状の押圧部３２が形成されている（図３参照）。押圧部３２は、ステム３がケース２に載置された状態で、可動接点部材２３の中央部分に当接する。ステム３は、操作部３１の押圧操作により押圧部３２を介して可動接点部材２３に反転動作させる。なお、ステム３の詳細については、後述する。

カバー４は、金属等の弾性板材を折り曲げて形成され、中央部分が円形に開口された上板部４１と、上板部４１の対向する二辺から下向きに折り曲げられた一対の係合板部４２とを有している。上板部４１は、中央の開口４３から操作部３１を突出させた状態でステム３を上方から押えている。一対の係合板部４２には、係合孔４４が形成されており、この係合孔４４がケース２の側壁部１５ａ、１５ｂから突出した係止部１６に挿通されることで、カバー４がケース２に固定される。

また、各係合板部４２は、上板部４１に対して、略直角よりも僅かに内向きとなる角度に折り曲げられ、ケース２の側壁部１５ａ、１５ｂに弾性接触する。よって、各係合板部４２によるケース２の側壁部１５ａ、１５ｂへの弾性接触により、係合板部４２と係止部１６との係合性が高められる。さらに、カバー４がケース２に装着された状態では、ステム３からの反力が上板部４１を介して各係合板部４２に上向きに作用する。よって、係合板部４２に上向きに作用する力により、係合板部４２と係止部１６との係合性がさらに高められる。

図３を参照して、ステムの詳細構成について説明する。図３は、本実施の形態に係るステムの模式図である。なお、図３においては、（ａ）が背面図、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図をそれぞれ示している。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ステム３は、上面視略矩形状であり、押圧部３２の周囲に凹部３３が形成されている。凹部３３は、押圧部３２の周囲から円形に広がり、ケース２の収容部１１と共に可動接点部材２３を収容する収容空間を形成する。このステム３の下面に形成された凹部３３により、ケース２の上面に載置される載置部３４が厚肉に形成されると共に、載置部３４と押圧部３２とを連ねる連結部３５が薄肉に形成される。このように、押圧部３２は、薄肉に形成された連結部３５を介して載置部３４に上下動可能に支持される。

載置部３４には、凹部３３から四方に延びる４つの溝部３６が形成されている。各溝部３６は、ステム３の四隅の隣接する二隅の中間位置に形成されており、ケース２の薄肉部分１３に対応する位置に形成されている。そして、各溝部３６は、スイッチ装置１が組み立てられた状態で、収容空間と外部とを連通する空気流通路として機能する。また、各溝部３６は、スイッチ装置１の半田付け時に、リフロー熱によるステム３の熱膨張を逃がす逃げ部としても機能する。

このように構成されたスイッチ装置１は、外部端子部２４の半田付けによって回路基板に固定される。このとき、半田付け時のリフロー熱によって、ステム３が熱膨張しても、ステム３の熱膨張が４つの溝部３６に逃がされるため、ケース２の変形が抑制される。以下、図４を参照して、ステムの熱膨張に起因したケースの変形を防止する変形防止構造について説明する。

図４は、本実施の形態に係るスイッチ装置の変形防止構造の説明図である。図４において、（ａ）は比較例に係るスイッチ装置であり、（ｂ）は本実施の形態に係るスイッチ装置である。なお、比較例に係るスイッチ装置は、ステムに溝部が形成されていない点においてのみ、本実施の形態に係るスイッチ装置と相違する。

図４（ａ）に示すように、比較例に係るスイッチ装置５１は、回路基板に対する半田付け時に、リフロー熱によりステム５３が熱膨張する。ステム５３の熱膨張により、金属製のカバー５４よりも強度の低い樹脂製のケース５２が変形される。この場合、ケース５２の側壁部には、円筒状の収容部により厚肉部分と薄肉部分とが形成されており（図２参照）、主に耐久性の低い薄肉部分がステム５３の熱膨張により変形される。このように、比較例に係るスイッチ装置５１においては、ステム５３の熱膨張の逃げ場がないため、ケース５２の変形を抑えることができない。

一方、図４（ｂ）に示すように、本実施の形態に係るスイッチ装置１は、ステム３におけるケース２の薄肉部分１３に対応する位置に、ステム３の熱膨張を逃がす溝部３６が形成されている。したがって、スイッチ装置１では、ステム３の熱膨張が溝部３６に逃がされ、ステム３の熱膨張によるケース２の変形が抑えられる。特に、溝部３６の周辺部分Ｐにおいては、溝部３６内に向かってステム３が膨張されるため、周辺部分Ｐにおけるケース２の薄肉部分１３に対する圧力が、比較例に係るスイッチ装置５１と比較して大きく軽減される。

また、溝部３６によってステム３とケース２の薄肉部分１３との接触面積が少なくなるため、ステム３からの圧力がケース２の薄肉部分１３においてさらに軽減される。このように、溝部３６の周辺部分Ｐにおいては、耐久性の低い薄肉部分１３に作用する圧力が軽減され、ケース２の変形を抑えることが可能となる。また、溝部３６は、ケース２の側壁部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄに対応してステム３の４箇所に設けられている。このため、ステム３の熱膨張をバランスよく溝部３６に逃がすことができ、ケース２の変形を効果的に抑えることが可能となる。

図５を参照して、本実施の形態に係るスイッチ装置の押圧操作について説明する。図５は、本実施の形態に係るスイッチ装置の押圧操作の説明図である。図５においては、（ａ）がスイッチ装置の初期状態、（ｂ）がスイッチ装置の押圧状態をそれぞれ示している。

図５（ａ）に示すように、ステム３が押圧されていない初期状態においては、可動接点部材２３の弾性力によりステム３が上方に押し上げられている。この場合、可動接点部材２３は、外周縁部が一対の周辺固定接点部２２の接点部分に接触し、中央部分が中央固定接点部２１から離間している。この初期状態からステム３が押圧されると、ステム３の連結部３５および可動接点部材２３が徐々に撓み始め、ケース２の収容空間内の空気が溝部３６を介して外部に排出される。

さらに、可動接点部材２３に加わる荷重が所定荷重以上になると、可動接点部材２３が反転し始める。そして、図５（ｂ）に示すように、可動接点部材２３の反転が完了すると、可動接点部材２３の中央部分が中央固定接点部２１に接触され、中央固定接点部２１と一対の周辺固定接点部２２とが可動接点部材２３を介して導通する。このステム３が押圧された押圧状態から押圧力を除去すると、可動接点部材２３の復元力によりステム３が押し上げられ、可動接点部材２３と中央固定接点部２１とが離間される。そして、ステム３の押し上げに伴って、外部の空気が溝部３６を介して収容空間内に吸入される。

このように、スイッチ装置１は、ステム３の押圧操作時に収容空間内の空気を外部に排出する空気流通路として溝部３６を機能させて、スムーズな押圧操作を可能としている。このため、溝部３６は、ステム３の熱膨張を逃がす逃げ部として機能すると共に、空気流通路として機能する。よって、スイッチ装置１に逃げ部と空気流入路とを個別に設ける構成と比較して簡易な構成とすることが可能となる。

以上のように、本実施の形態に係るスイッチ装置１によれば、スイッチ装置１の半田付時に、軟質弾性材で形成されたステム３のリフロー熱による熱膨張が溝部３６に逃がされる。したがって、ステム３の熱膨張が溝部３６に逃げた分だけ、金属製のカバー４よりも強度の低いケース２に作用する圧力が軽減され、ケース２の変形を抑えることが可能となる。また、溝部３６が、特に耐久性の低いケース２の薄肉部分１３に対応して設けられるため、ステム３の熱膨張による薄肉部分に作用する圧力が減少され、ケース２の変形を効果的に抑えることが可能となる。

なお、上記した実施の形態においては、逃げ部としての溝部をステムに設ける構成としたが、この構成に限定されるものではない。逃げ部は、ステムおよびケースの少なくとも一方に設けられていればよく、例えば、図６（ａ）に示すように、ケース５６に溝部５９を設ける構成としてもよい。この場合、溝部５９は、ケース５６においてステム５７に接触される接触部分に設けられ、ステム５７の熱膨張を下方に逃がすように構成されている。このように構成した場合でも、ステム５７の熱膨張によってケース５６に作用する圧力が軽減され、ケース５６の変形を抑えることが可能となる。

また、上記した実施の形態においては、逃げ部を溝状に形成された溝部としたが、この構成に限定されるものではない。逃げ部は、ステムの膨張を逃がすことが可能であれば、どのような形状でもよく、例えば、図６（ｂ）に示すように、ステム６３に形成された孔部６５であってもよい。このように構成した場合でも、ステム６３の熱膨張によってケース６２に作用する圧力が軽減され、ケース６２の変形を抑えることが可能となる。

また、上記した実施の形態においては、逃げ部によりケース内とケース外とを連通する構成としたが、この構成に限定されるものではない。逃げ部は、上記したようにステムの膨張を逃がすことが可能であれば、どのような形状でもよく、貫通しない形状であってもよい。なお、この場合には、逃げ部は、空気流通路として機能しないため、逃げ部の他に空気流通路を設けるようにする。

また、上記した実施の形態においては、本発明を、側壁部に厚肉部分と薄肉部分とを有するケースに適用する構成について説明したが、この構成に限定されるものではない。本発明を、有底円筒状のケースのように、側壁部の厚みが一様にケースに適用することも可能である。この場合には、逃げ部は周方向に沿って所定の距離をおいて適宜配置すればよいが、逃げ部を等間隔に配置すればステムの膨張をより効率的に逃がすようにできるのでより望ましいものとなる。

また、上記した実施の形態においては、逃げ部は、ケースの側壁部のそれぞれに対応するようにステムに設けられる構成としたが、この構成に限定されるものではない。逃げ部は、ケースの側壁部のいずれかに対応して設けられていてもよい。

また、上記した実施の形態においては、逃げ部は、ケースの薄肉部分に対応するようにステムに設けられる構成としたが、この構成に限定されるものではない。逃げ部は、ケースの厚肉部分に対応して設けられていてもよい。

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

以上説明したように、本発明は、回路基板に対する半田付け時に、ステムの熱膨張に起因したケースの変形を抑えることができるという効果を有し、特に、ポータブル機器、ＰＣ周辺機器等の電子機器に組み込まれるスイッチ装置に有用である。

１スイッチ装置
２ケース
３ステム
４カバー
１１収容部
１２厚肉部分
１３薄肉部分
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ側壁部
１６係止部
２１中央固定接点部（固定接点部）
２２周辺固定接点部
２３可動接点部材
３１操作部
３２押圧部
３６溝部（逃げ部）
６５孔部（逃げ部）

Claims

可動接点部材が収容される収容部を有し、前記可動接点部材に離接される固定接点部が設けられたケースと、
軟質弾性材で形成され、前記収容部を覆うように前記ケースの一面に配置されて前記可動接点部材を前記固定接点部に接触させるように押圧操作されるステムと、
前記ケースとの間に前記ステムを挟持するように、前記ケースに装着されたカバーとを備え、
前記ステムおよび前記ケースの少なくとも一方には、前記ステムの熱膨張を逃がす逃げ部が形成されたことを特徴とするスイッチ装置。
前記ケースは、前記収容部を囲う４つの側壁部を有する略直方体形状に形成され、
前記逃げ部は、前記４つの側壁部のそれぞれに対応して設けられたことを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
前記収容部は、円筒状であり、前記ケースの四隅を厚肉にすると共に前記ケースの隣り合う二隅の間を薄肉にし、
前記逃げ部は、前記ケースの薄肉部分に対応して設けられたことを特徴とする請求項２に記載のスイッチ装置。
前記逃げ部は、前記ステムに設けられており、前記収容部内と外部とを連通する孔部であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のスイッチ装置。
前記逃げ部は、前記ステムの前記ケースに接触される接触部分および前記ケースの前記ステムに接触される接触部分の少なくとも一方に設けられ、前記収容部内と外部とを連通する溝部であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のスイッチ装置。