JP2011233383A - タクティールスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】防水性を有するタクティールスイッチを提供することを目的とする。
【解決手段】互いに離間した一対の固定電極２，３が設けられる回路基板１と、前記固定電極２，３に対向するように設けられた導電性薄膜６を有する弾性を有するカバーシート５と、前記導電性薄膜６を囲むように前記回路基板１と前記カバーシート５との間に密着状態で介装されて、前記一対の固定電極２，３と前記導電性薄膜６とを離間させるように前記カバーシート５を支持するシート状のスペーサシート４とを有し、前記カバーシート５が押圧操作されたときに前記導電性薄膜６が前記一対の固定電極２，３に押し付けられて導通することで、前記一対の固定電極２，３間が導通されることを特徴とするタクティールスイッチ１０により上記目的が達成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、防水性に優れたタクティールスイッチに関する。

従来より様々な小型のタクティールスイッチが提案されている（例えば特許文献１参照）。
従来のタクティールスイッチ１００の断面図を図８に示す。従来のタクティールスイッチ１００は、外側固定電極１０１ａ、内側固定電極１０１ｂと、これら内側固定電極１０１ｂと外側固定電極１０１ａを支持する基体１０２と、外側固定電極１０１ａに導通するように外側固定電極１０１ａの上面に設けられる導電性のドーム状クリックバネ１０３と、クリックバネ１０３の上方に設けられるカバー１０４とを有する。この従来のタクティールスイッチ１００は、カバー１０４の上からクリックバネ１０３の頂部が押圧操作され、クリックバネ１０３の頂部を凹ませるように変形させることで、導電性のクリックバネ１０３を介して外側固定電極１０１ａと内側固定電極１０１ｂとが導通し、スイッチとして機能する。

なお、基体１０２と外側電極１０１ａ及び内側電極１０１ｂは一体的にインサート成型される。このとき外側固定電極１０１ａと内側固定電極１０１ｂとを金型内に位置決めした状態で金型内に樹脂が射出されるので、樹脂の硬化後に金型を開いて基体１０２を取り外すと、外側固定電極１０１ａ及び内側固定電極１０１ｂを支持した跡が孔１０５として残ってしまう。そのため、この孔１０５を通じて外部から固定電極１０１ａ，１０１ｂが収容される収容空間に水が侵入する虞があった。

さらに、図９に示す従来のタクティールスイッチ２００も知られている。このタクティールスイッチ２００も、上述のタクティールスイッチ１００と同様に、カバー２０４の上から導電性のドーム状クリックバネ２０３の頂部が押圧操作され、クリックバネ２０３の頂部を凹ませるように変形させることで、クリックバネ２０３を介して外側固定電極２０１ａと内側固定電極２０１ｂとが導通し、スイッチとして機能する。

このタクティールスイッチ２００においても、クリックバネ２０３の変形時に収納空間の内圧が上昇することを防止し、クリックバネ２０３の十分な押圧ストロークを確保するために、収容空間と外部とが連通する連通孔２０５が基体２０２及びカバー２０４に設けられている。したがって、この連通孔２０５を通じて外部から水が収容空間に侵入する虞があった。

特開２００９−２６６７００号公報

以上のタクティールスイッチ１００，２００では、孔１０５や連通孔２０５を通じて収容空間に水が侵入する虞があり、水が侵入した場合には外側固定電極１０１ａ，２０１ａと内側固定電極１０１ｂ，２０１ｂとが意図せず導通する虞があった。したがって、これまでは、タクティールスイッチ１００，２００を用いた外部機器になんらかの防水構造を設けるなどしてタクティールスイッチ１００，２００の防水性を確保していた。

しかしながら、近年の装置の小型化の要請に伴い、外部機器に防水構造を持たせることが難しくなったり、外部機器の設計の自由度を損ねてしまうことから、タクティールスイッチ自身に防水機能を持たせることが求められている。そこで、本発明は防水性を有するタクティールスイッチを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明によれば、
互いに離間した一対の固定電極が設けられる回路基板と、
前記固定電極に対向するように設けられた導電性薄膜を有する弾性を有するカバーシートと、
前記導電性薄膜を囲むように前記回路基板と前記カバーシートとの間に密着状態で介装されて、前記一対の固定電極と前記導電性薄膜とを離間させるように前記カバーシートを支持するスペーサシートとを有し、
前記カバーシートが押圧操作されたときに前記導電性薄膜が前記一対の固定電極に押し付けられて導通することで、前記一対の固定電極間が導通されることを特徴とするタクティールスイッチが提供される。

また、本発明によれば、上記のタクティールスイッチにおいて、
前記スペーサシートは接着層を介して前記カバーシート及び前記回路基板に密着されてもよい。
また、本発明によれば、上記のタクティールスイッチにおいて、
前記回路基板は前記固定電極を外部端子へ導通させる引き出し電極用の貫通孔を有し、
前記貫通孔は、前記回路基板の端部から離れ、かつ、前記スペーサシートに覆われる位置に設けられ、前記接着層により封止されてもよい。
また、本発明によれば、上記のタクティールスイッチにおいて、
前記カバーシートは、はんだ融点温度以上の軟化点を有する樹脂を基材とすることができる。
また、本発明によれば、上記のタクティールスイッチにおいて、
前記基材はポリイミドで構成してもよい。
また、本発明によれば、上記のタクティールスイッチにおいて、
前記カバーシートの前記導電性薄膜とは反対側にドーム状クリックバネを設けてもよい。

また、本発明によれば、
タクティールスイッチを取付基板に実装する実装方法であって、前記タクティールスイッチは、
互いに離間した一対の固定電極が設けられる回路基板と、
前記固定電極に対向するように設けられた導電性薄膜を有する弾性を有するカバーシートと、
前記導電性薄膜を囲むように前記回路基板と前記カバーシートとの間に密着状態で介装されて、前記一対の固定電極と前記導電性薄膜とを離間させるように前記カバーシートを支持するシート状のスペーサシートとを有し、
前記カバーシートが押圧操作されたときに前記導電性薄膜が前記一対の固定電極に導通することで、前記一対の固定電極間が導通されるタクティールスイッチであって、
前記回路基板と前記カバーシートと前記スペーサシートとは、はんだ溶融温度以上の溶融点を有する樹脂を基材とし、
前記実装方法は、前記タクティールスイッチ全体を加熱してはんだリフロー法で外部機器へはんだ付けする工程を有することを特徴とする実装方法が提供される。

さらに、本発明によれば、上記実装方法において、
前記スペーサシートが熱硬化性樹脂またははんだ溶融温度以上の溶融点を有する樹脂で形成されていることが好ましい。

本発明によれば、固定電極と導通する導電性薄膜が薄いので導電性薄膜が設けられるカバーシートは容易に変形することができ、かつ、カバーシートは弾性を有するので容易に元の形状に戻ることができる。このため、従来のようなドーム状クリックバネを不要とできるので、シート状の薄いスペーサシートを用いて固定電極と導電性薄膜とを離間させ、これらを収容する収容空間を小さくすることができる。収容空間が充分小さいのでこの収容空間に連通する連通孔を不要とすることができ、防水性を有するタクティールスイッチを提供することができる。

また、以上のように構成されるタクティールスイッチにおいて、弾性が必要とされるカバーシートの基材をはんだ溶融点以上の軟化点を有する樹脂で構成し、さらにスペーサシートの基材を熱硬化性樹脂で構成することで、タクティールスイッチをはんだリフロー法で取り付け基板等の外部機器に取り付けることができる。したがって他の電子機器と一緒にタクティールスイッチを外部機器へ表面実装することができ、タクティールスイッチを用いた外部機器を安価に製造することができる。

本発明の実施形態に係るタクティールスイッチの分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るタクティールスイッチの斜視図である。 図２に示したタクティールスイッチの上面図である。 図２に示したタクティールスイッチの側面図である。 図２に示したタクティールスイッチの裏面図である。 図１に示したタクティールスイッチの組立状態におけるＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。 本発明の変形例に係るタクティールスイッチの断面図である。 従来のタクティールスイッチの断面図である。 従来のタクティールスイッチの断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。

図１〜６を参照して本発明の一実施形態に係るタクティールスイッチ１０について詳細に説明する。図１はタクティールスイッチ１０の分解斜視図であり、図２〜５はそれぞれタクティールスイッチ１０の斜視図、上面図、側面図、裏面図である。図６はタクティールスイッチ１０の組立状態における図１のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。

図１に示すように、タクティールスイッチ１０は、略矩形状の回路基板１と、回路基板１の上面に印刷配線された第１電極２と第２電極３（一対の固定電極）と、回路基板１の上面に配置された略矩形のスペーサシート４と、スペーサシート４の上面に配置されたカバーシート５と、カバーシート５に印刷配線された導電性薄膜６とを有する。

＜基板＞
回路基板１はポリイミド等のはんだ溶融温度より大きな軟化点を有する樹脂等を基材とするＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であり、その表面に銅メッキ等で一対の第１電極２及び第２電極３が形成されている。第１電極２及び第２電極３はそれぞれ、回路基板１の上面（導電性薄膜６と対向する面）に設けられ、互いに微少隙間を有して対向する複数（図１の例では３つずつ）の櫛歯状延出部２ａ，３ａを有する。また、第１電極２及び第２電極３は図１に示したように回路基板１の外形よりも内側に設けられている。

カバーシート５が押圧操作された時に導電性薄膜６が延出部２ａ，３ａの微少隙間を橋渡しするように、導電性薄膜６が第１電極２及び第２電極３に接触することで、タクティールスイッチ１０が導通される。このため、延出部２ａ，３ａの櫛歯の本数を多くすると、微少隙間の占める面積が大きくなるので導電性薄膜６による導通を得られやすくなるので好ましい。

さらに、第１電極２及び第３電極３はそれぞれ延出部２ａ，３ａと反対側の面に設けられた引き出し部（引き出し電極）２ｂ，３ｂとを有する（図５参照）。引き出し部２ｂ，３ｂは、図６に示すように貫通孔９の内周面に設けられた導電層によって、延出部２ａ，３ａと電気的に接続されている。この引き出し部２ｂ，３ｂは外部機器（例えばタクティールスイッチ１０の取り付け基板）とはんだ付け等によって接続可能である。また、この貫通孔９は矩形状の回路基板１の四隅であってスペーサシート４に覆われる位置に設けられている。

＜カバーシート＞
カバーシート５は、ポリイミド等のはんだ溶融温度より大きな軟化点を有する樹脂を基材するシート状の部材であって回路基板１と同等の大きさを有する。また、カバーシート５は押圧操作されて撓んでも元の形状に戻ることのできる弾性を有する部材である。さらに、カバーシート５の下面には、導電性薄膜６を囲むように、その周囲には接着層８が設けられ、スペーサシート４と密着されている。

カバーシート５の下面（回路基板１に対向する表面）の略中央には、導電性ペーストの印刷やめっきにより形成される薄い導電性薄膜６が設けられる。導電性薄膜６は、カバーシート５の撓み変形に容易に追従することができるように、例えば約５〜５０μｍの厚みに形成される。また、この導電性薄膜６の面積は、上述の第１電極２及び第２電極３の延出部２ａ，３ａの微少隙間より大きく、好ましくは延出部２ａ，３ａ全体を覆う大きさがよい。

＜スペーサシート＞
スペーサシート４はポリイミド等のはんだ溶融温度より大きな軟化点を有する樹脂を基材とし、中央部が切り抜かれた窓部４ａを有する略矩形のシート状部材である。また、スペーサシート４の大きさは回路基板１の大きさと略同等に形成されている。上述の第１電極２と第２電極３の延出部２ａ，３ａは、スペーサシート４の窓部４ａを通じて導電性薄膜６と離間して対向する。また、スペーサシート４の下面（回路基板１と対向する面）には、熱硬化性の接着剤等からなる接着層７が設けられ、スペーサシート４と回路基板１とが密着されている。

このスペーサシート４は、導電性薄膜６を囲むように回路基板１とカバーシート５との間に密着状態で介装されることで、第１電極２及び第２電極３の延出部２ａ，３ａと導電性薄膜６とを収容する収容空間を密閉している。また、このスペーサシート４は、第１電極２及び第２電極３の延出部２ａ，３ａと導電性薄膜６とを離間させた状態でカバーシート５を支持し、押圧操作されない通常時のタクティールスイッチ１０をオフの状態に維持している。
なお、本実施形態ではスペーサシート４は樹脂製の基材と接着層７とから構成される例を説明したが、基材を設けず、接着剤を硬化させたものをスペーサシート４としてもよい。

このスペーサシート４の厚みは導電性薄膜６と延出部２ａ，３ａとの距離を規定するので、カバーシート５が押圧操作された時に導電性薄膜６が延出部２ａ，３ａに容易に接触できるように、スペーサシート４は、例えば約３０〜８０μｍ程度の厚みに形成される。

以上のように構成されるタクティールスイッチ１０において、導電性薄膜６の厚みが薄いのでカバーシート６は容易に変形することができる。また、カバーシート６は弾性を有するので変形後、容易に元の形状に戻ることができる。このため、カバーシート６の押圧ストロークを短くすることができるので、第１電極２及び第２電極３の延出部２ａ，３ａと導電性薄膜６との離間距離を規定するスペーサシート４をシート状にしてその厚みを小さくすることができる。したがって、第１電極２及び第２電極３の延出部２ａ，３ａと導電性薄膜６とが収容される収容空間が小さくなるので、この収容空間と外部とを接続する連通孔を設けなくとも、導電性薄膜６を延出部２ａ，３ａと導通させるようにカバーシート５を変形させることができる。よって防水性を有するタクティールスイッチを提供することができる。

また、本実施形態においては、スペーサシート４の回路基板１側の表面とカバーシート５側の表面がそれぞれ、接着剤等の接着層７，８によって、回路基板１及びカバーシート５に密着されて収容空間の密閉性が向上されている。上述の説明では接着層７はスペーサシート４の下面、接着層８はカバーシート５の下面に設けられる構成を示したが、この構成に限られず、接着層７を回路基板１の上面に、接着層８をスペーサシート４の上面に設ける等、適宜変更しても良いことは明らかである。

なお、回路基板１に設けられた貫通孔９を伝って外部から水が侵入する虞があるが、貫通孔９を熱硬化性の封止樹脂で封止し、更にその上部をスペーサシート４および接着層７で覆うことにより、収容空間の密閉性を更に高めることができる。

また、本実施形態においては、第１電極２及び第２電極３が回路基板１の外形の内側に設けられているので密閉性が更に向上されている。すなわち、第１電極２及び第２電極３が回路基板１の外縁まで形成されていると、スペーサシート４を形成する接着剤が第１電極２及び第２電極３と回路基板１との間に形成された微少隙間を埋めることができない虞があり、この微少隙間から水がタクティールスイッチ１０の内部に侵入する虞がある。ところが、本実施形態によれば、第１電極２及び第２電極３が回路基板１の外形の内側に設けられているので、上記微少隙間が形成されず、密閉性を更に高めることができる。

＜動作＞
以上のように構成されるタクティールスイッチ１０は、以下のように動作する。
まず、図６の如く平常状態ではスペーサシート４が、カバーシート５の導電性薄膜６と第１電極２及び第２電極３の延出部２ａ，３ａとを離間させているので、第１電極２及び第２電極３とが導通されず、タクティールスイッチ１０はオフの状態である。

次に、カバーシート５の上面が回路基板１に向かって押圧操作されると、カバーシート５が下側に凸となるように導電性薄膜６に押し付けられ、導電性薄膜６が第１電極２及び第２電極３の延出部２ａ，３ａの両方に接触して、第１電極２及び第２電極３が導電性薄膜６を介して導通し、タクティールスイッチ１０はオンの状態となる。

なお、カバーシート５の押圧操作が解除されると、カバーシート５はその弾性復元力によって元の形状に戻り、導電性薄膜６は第１電極２及び第２電極３の延出部２ａ，３ａから離間され、再びタクティールスイッチ１０はオフの状態に戻る。

上述の如く構成されるタクティールスイッチ１０は、回路基板１とスペーサシート４とカバーシート５のいずれもが、はんだ溶融温度よりも高い溶融点を有する耐熱性の樹脂を基材としている。このため、タクティールスイッチ１０全体をはんだ溶融温度付近まで加熱しても樹脂製の各部材が溶けることがない。したがって、タクティールスイッチ１０を取付基板等の外部機器に実装する際には、引き出し部２ｂ，３ｂを含むタクティールスイッチ１０全体と外部機器とを一緒にリフロー炉で加熱するはんだリフロー法を用いることができる。このように、タクティールスイッチ１０を他の電子部品と同様にはんだリフロー法によって外部機器に一緒に取り付けることができるので、タクティールスイッチ１０を用いた外部機器の製造コストを低減することができる。

なお、スペーサシート４を熱硬化性樹脂の接着剤のみから形成した場合でも、回路基板１とカバーシート５のいずれもが、はんだ溶融温度よりも高い溶融点を有する耐熱性の樹脂を基材としている。このため、タクティールスイッチ１０全体をはんだ溶融温度付近まで加熱しても樹脂製の各部材が溶けることがない。

＜変形例＞
図７は本発明の変形例に係るタクティールスイッチ１０Ａの断面図である。変形例に係るタクティールスイッチ１０Ａは、カバーシート５の上にドーム状クリックバネ１１が設けられ、さらに保護シート１２がこのクリックバネ１１を覆っている。保護シート１２はその中央にクリックバネ１１を収容する凹部が設けられ、クリックバネ１１の中心が延出部２ａ，３ａの略中心と一致するようにクリックバネ１１を位置決めしている。クリックバネ１１を設けることによって、タクティールスイッチ１０Ａを押圧操作した時のクリック感を得やすい。この他の態様は上述の実施形態と同様なので、同一の部材には同一の符号を付してその説明は省略する。

なお、上述の実施形態では矩形状のタクティールスイッチ１０を例に挙げて説明したが、本発明はその形状に限られることはない。例えば円形や６角形等のタクティールスイッチにも適用できる。また、第１電極２及び第２電極３の延出部２ａ，３ａは櫛歯状のものとして説明したが、この形状に限られることはない。

１ 回路基板
２ 第１電極
３ 第２電極
４ スペーサシート
５ カバーシート
６ 導電性薄膜

Claims (8)

1. 互いに離間した一対の固定電極が設けられる回路基板と、
   前記固定電極に対向するように設けられた導電性薄膜を有する弾性を有するカバーシートと、
   前記導電性薄膜を囲むように前記回路基板と前記カバーシートとの間に密着状態で介装されて、前記一対の固定電極と前記導電性薄膜とを離間させるように前記カバーシートを支持するシート状のスペーサシートとを有し、
   前記カバーシートが押圧操作されたときに前記導電性薄膜が前記一対の固定電極に押し付けられて導通することで、前記一対の固定電極間が導通されることを特徴とするタクティールスイッチ。
2. 前記スペーサシートは接着層を介して前記カバーシート及び前記回路基板に密着されていることを特徴とする請求項１に記載のタクティールスイッチ。
3. 前記回路基板は前記固定電極を外部端子へ導通させる引き出し電極用の貫通孔を有し、
   前記貫通孔は、前記回路基板の端部から離れ、かつ、前記スペーサシートに覆われる位置に設けられ、前記接着層により封止されていることを特徴とする請求項２に記載のタクティールスイッチ。
4. 前記カバーシートは、はんだ融点温度以上の軟化点を有する樹脂を基材とすることを特徴とする請求項１に記載のタクティールスイッチ。
5. 前記基材はポリイミドからなることを特徴とする請求項４に記載のタクティールスイッチ。
6. 前記カバーシートの前記導電性薄膜とは反対側にドーム状クリックバネが設けられることを特徴とする請求項１に記載のタクティールスイッチ。
7. タクティールスイッチを取付基板に実装する実装方法であって、前記タクティールスイッチは、
   互いに離間した一対の固定電極が設けられる回路基板と、
   前記固定電極に対向するように設けられた導電性薄膜を有する弾性を有するカバーシートと、
   前記導電性薄膜を囲むように前記回路基板と前記カバーシートとの間に密着状態で介装されて、前記一対の固定電極と前記導電性薄膜とを離間させるように前記カバーシートを支持するシート状のスペーサシートとを有し、
   前記カバーシートが押圧操作されたときに前記導電性薄膜が前記一対の固定電極に導通することで、前記一対の固定電極間が導通されるタクティールスイッチであって、
   前記回路基板と前記カバーシートとは、はんだ溶融温度以上の溶融点を有する樹脂を基材とし、
   前記実装方法は、前記タクティールスイッチ全体を加熱してはんだリフロー法で外部機器へはんだ付けする工程を有することを特徴とする実装方法。
8. 前記スペーサシートが熱硬化性樹脂またははんだ溶融温度以上の溶融点を有する樹脂で形成されていることを特徴とする請求項７記載の実装方法。

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