JP2013125671A - 可動接点付きシート - Google Patents

Abstract

【課題】各種電子機器の操作部に用いられる可動接点付きシートに関し、シート構造でありながら、２段階スイッチが可能な構成になされた可動接点付きシートを提供することを目的とする。
【解決手段】金属ドーム１３を保持したベースシート１１の下面に、金属ドーム１３を収容する位置に金属ドーム収容孔１４Ａを備えたスペーサシート１４を貼り合わせ、さらにその下方に、下面に導電層２４が形成されたフィルム導電部２１を貼り合わせた構成のものとした。そして、その導電層２４においては、金属ドーム１３の中央に対応する位置範囲に形成された中央導電層２４Ｃの下面高さ位置が、金属ドーム１３の外周下端に対応する位置範囲に形成された外側導電層２４Ｂの下面よりも高い位置に設定されている構成のものとした。
【選択図】図４

Description

本発明は、各種電子機器の操作部に用いられ、固定接点を備えた配線基板上に装着されてパネルスイッチを構成する可動接点付きシートに関するものである。

近年、各種電子機器には、固定接点を備えた配線基板上に装着されてパネルスイッチを構成する可動接点付きシートが多く採用されている。

このような従来の可動接点付きシートについて図９〜図１２を用いて説明する。

図９は従来の可動接点付きシートの断面図、図１０は同分解斜視図、図１１は同実装状態での部分断面図、図１２は同実装状態での動作状態を示す断面図である。

同図において、１は可撓性を有する絶縁フィルム製のベースシートであり、下面には粘着剤１Ａが塗布されている。３は上方凸形のドーム形状に形成された弾性薄板金属製の可動接点であり、上面をベースシート１に塗布された粘着剤１Ａにより貼着されている。その可動接点３の配置状態としては、中央に配置された可動接点３（３Ａ）に対して、上面視で十字状になるように四方に可動接点３（３Ｂ）を隣接して配置したものになっている。なお、可動接点３の外形形状は、図１０に示すように、上面視円形の形状のものから、その両端部を平行な直線で切り欠いた、所謂小判形状に形成されている。

４は上面がベースシート１と貼着した絶縁フィルム製のスペーサシートであり、可動接点３の外周よりもわずかに大きい可動接点収容孔４Ａが、可動接点３の配置位置毎に空いていると共に、複数の可動接点収容孔４Ａ同士を繋いだ溝部４Ｂが設けられている。さらに、スペーサシート４の下面には粘着剤４Ｃが塗布され、これらで可動接点付きシートが構成されている。

上述した可動接点付きシートは、主に電子機器の十字カーソルキー部分に用いられ、携帯電話を代表とする電子機器の配線基板上に貼り付け実装されて使用される。

その実装状態などを、図１１および図１２を用いて、以下に説明する。同図に示したように、電子機器の配線基板７には可動接点３の外周部分に対応する外側固定接点８と、可動接点３の中央部分に対応する中央固定接点９がそれぞれ電気的に独立して配置されている。そして、可動接点付きシートは、外側固定接点８上に可動接点３の外周下端を載せて、スペーサシート４の粘着剤４Ｃにより配線基板７上に貼り合わせられ、パネルスイッチに構成されている。

次にその動作について説明する。ベースシート１の上面より可動接点３の中央位置を押圧し、その力が所定の押圧力になると、可動接点３のドーム状の中央部分がクリック感を伴って弾性反転し、図１２に示すように、その中央部分が、下方の中央固定接点９に接触する。これにより、可動接点３を介して外側固定接点８と中央固定接点９間が電気的に導通して、スイッチオンとなる。

そして、加えていた押圧力を解除すると、可動接点３自身の弾性により、可動接点３のドーム状の中央部がクリック感を伴って元の上方凸形の形状に弾性復帰する。これによって、可動接点３の中央部が中央固定接点９から離れて外側固定接点８と中央固定接点９が絶縁状態となり、スイッチオフとなる。

このように従来の可動接点付きシートは、可動接点３の反転動作によってスイッチをオン、オフするものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、特許文献２が知られている。

特開２００５−１８３１７１号公報 特開２００８−１４６６７９号公報

上述したように、従来の可動接点付きシートにおいては、可動接点３の反転動作と反転復帰動作によるスイッチ機構のため、スイッチのオン・オフの切り替えが１段階のみのものであった。

しかしながら、電子機器において、多様なキー操作がなされる十字カーソルキーのような箇所については、スイッチング回数が従来の１段階のオン・オフのものからスイッチング回数を増やしたもの、つまり２段階でスイッチが切り替え可能なものを要求されることもあった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、従来のものと同様にシート構造のものでありながら、２段階でスイッチが切り替え可能な構成になされた可動接点付きシート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は、以下の構成を有するものである。

本発明は、可撓性を有した絶縁フィルム製のベースシートと、上方凸形のドーム形状で、上記ベースシートの下面に保持された金属ドームと、上記ベースシートの下面に重なった、上記金属ドームを収容する位置に金属ドーム収容孔を備えたスペーサシートと、上記金属ドーム下方に重なって配され、下面に導電層が形成された可撓性を有したフィルム導電部と、を有し、上記導電層は、上記金属ドームの中央と外周下端にそれぞれ対応する位置範囲に形成された中央導電層と外側導電層とからなり、かつ上記中央導電層と上記外側導電層とが電気的導通状態であると共に、上記中央導電層の下面高さ位置が上記外側導電層の下面よりも高い位置に設定されている可動接点付きシートとしたものである。

これであれば、当該可動接点付きシートを配線基板上に装着して押圧操作したとき、金属ドームを介して金属ドームの外周下端に対応する位置範囲に形成された導電層が、対応する配線基板の接点に接触することによる１段階目のスイッチングと、金属ドームの中央部に対応する位置範囲に形成された導電層が、それに対応する配線基板の接点に接触することによる２段階目のスイッチングとが行われるものに実現でき、２段階スイッチが可能な可動接点付きシートを実現することができるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、シート構造でありながら、２段階のスイッチの切り替えが可能な構成になされた可動接点付きシートを提供できるという有利な効果が得られる。

本発明の一実施の形態による可動接点付きシートの分解斜視図 同フィルム導電部の平面図 同フィルム導電部の分解斜視図 図２中のＡ−Ａ線での断面図 図２中のＢ−Ｂ線でのフィルム導電部の断面図 本発明の一実施の形態による可動接点付きシートの実装状態での部分断面図 同１段目スイッチの動作状態を示す断面図 同２段目スイッチの動作状態を示す断面図 従来の可動接点付きシートの断面図 同分解斜視図 同実装状態での部分断面図 同実装状態での動作状態を示す断面図

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図８を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による可動接点付きシートの分解斜視図、図２は同フィルム導電部の平面図、図３は同フィルム導電部の分解斜視図、図４は図２中のＡ−Ａ線での断面図、図５は図２中のＢ−Ｂ線でのフィルム導電部の断面図である。

同図において、１１は可撓性を有した絶縁フィルム製のベースシートで、その下面には粘着剤１１Ａが形成されている。そして、上方凸形のドーム形状に形成された弾性薄板金属製の金属ドーム１３が上面を粘着剤１１Ａで貼着されて所定の位置に保持されている。なお、その配置位置は従来の可動接点３と同様で、中央に配置した金属ドーム１３（１３Ａ）に対して、上面視で十字状になるように四方に金属ドーム１３（１３Ｂ）を隣接して配置したものになっている。なお、金属ドーム１３の外形形状は略小判形状で、可動接点３と同形状である。

１４はベースシート１とほぼ同じ外形で形成された絶縁フィルム製のスペーサシートであり、粘着剤１１Ａを介してベースシート１１の下面側に貼着されている。スペーサシート１４には、金属ドーム１３に対応する配置箇所毎に、金属ドーム１３の外周よりも僅かに大きい金属ドーム収容孔１４Ａと、複数の金属ドーム収容孔１４Ａ同士を繋いだ溝部１４Ｂが設けられている。上述した構成は、従来のスペーサシート４と同様であり、スペーサシート１４の下面には粘着剤１４Ｃが形成されている。

さらに、当該実施の形態のものは、上述のものを、下面の粘着剤１４Ｃによってフィルム導電部２１のカバーシート２２上面に貼り合わされたものとなっている。

フィルム導電部２１は図２〜５に示すように、カバーシート２２の下面に絶縁層２３、導電層２４、絶縁層２５、粘着剤２６がスクリーン印刷などで積層状態に形成された多層構造のシートであり、以下にその構成を説明する。

カバーシート２２は、ベースシート１１とほぼ同じ外形に形成された例えばポリイミドフィルム製の絶縁シートであり、カバーシート２２の下面には、エポキシ樹脂などの絶縁体が印刷形成されて絶縁層２３が形成されている。絶縁層２３はカバーシート２２の下面外周の全周に亘って形成された外周絶縁層２３Ａと、外周絶縁層２３Ａと独立して、上面視で金属ドーム１３の外周より僅かに大きい略長方形の島状絶縁層２３Ｂが、各金属ドーム１３の配置位置に対応して各々形成されている。ここで、島状絶縁層２３Ｂには金属ドーム１３の中央に対応する位置に略円形状で当該絶縁層が形成されていない中央孔２３Ｃが設けられている。さらに、中央に配置されている金属ドーム１３Ａに対応する島状絶縁層２３Ｂの外周を囲むように、複数の上面視円形の支柱絶縁層２３Ｄが、上述した外周絶縁層２３Ａや島状絶縁層２３Ｂと独立して点在状態に設けられている。

次に、島状絶縁層２３Ｂ下面に重なって、例えばカーボンペーストや銀ペーストなどの導電体が、パターン印刷形成されて、導電層２４が形成されている。導電層２４と島状絶縁層２３Ｂとの外形はほぼ同じであると共に、導電層２４は中央孔２３Ｃ内の範囲にも形成されていて、そこが中央導電層２４Ｃを構成している。ここに、中央導電層２４Ｃは、中央孔２３Ｃに対応するカバーシート２２の下面範囲に塗布形成されるため、島状絶縁層２３Ｂの下面範囲に形成された外側導電層２４Ｂよりも、僅かに上方に突出している。なお、中央導電層２４Ｃと外側導電層２４Ｂの段差は絶縁層２３の厚さ（１０〜３０μｍ）程度で僅かであるため、それらは電気的に独立せずに導通している。さらに、導電層２４は支柱絶縁層２３Ｄ下面にも重なって、支柱部導電層２４Ｄを形成している。

上述したものの下面にエポキシ樹脂などの絶縁体が印刷形成されて、絶縁層２５が形成されている。絶縁層２５は、外周絶縁層２３Ａの下面範囲に重なった外周絶縁層２５Ａと、支柱部導電層２４Ｄの下面範囲に重なった支柱部絶縁層２５Ｄで構成されて、その厚さ寸法を導電層２４の厚さ寸法（１０〜２０μｍ）よりも大きく設定することで、外側導電層２４Ｂ下面が、当該絶縁層２５の外側絶縁層２５Ａ下面よりも上方に位置した構成となっている。

そして、外周絶縁層２５Ａの下面範囲に粘着剤２６が塗布形成されている。

本発明による可動接点付きシートは、以上のように構成され、その出荷形態としては、当該可動接点付きシートを一枚ものとして、下面の粘着剤２６を図示しない剥離シートに貼り合わせた状態で出荷される。そして、従来同様に携帯電話を代表する電子機器の配線基板に貼り付け実装されて使用される。

次に、電子機器への実装状態や当該可動接点付きシートの動作などについて説明する。図６は本発明の一実施の形態による可動接点付きシートの実装状態での部分断面図、図７は同１段目スイッチの動作状態を示す断面図、図８は同２段目スイッチの動作状態を示す断面図であり、同図を用いて、まず実装状態を説明する。

上述した可動接点付きシートは電子機器の配線基板１７上に貼着されて使用される。ここに、配線基板１７は、当該可動接点付きシートの外側導電層２４Ｂに対応する第一外側固定接点１８Ａと、第二外側固定接点１８Ｂが配され、さらに、中央導電層２４Ｃに対応する中央固定接点１９が配されていて、３者は各々電気的に独立している点が従来のものと異なる。

そして、当該可動接点付きシートは、中央導電層２４Ｃ下面が配線基板１７の中央固定接点１９と対向すると共に、外側導電層２４Ｂの両端がそれぞれ第一外側固定接点１８Ａと第二外側固定接点１８Ｂに、３０〜５０μｍ程度の隙間を空けて対向する位置関係で、下面に形成された粘着剤２６によって、配線基板１７上に貼り合わせられている。ここで、配線基板１７は、当該可動接点付きシートが貼り合わされている配線基板１７上面位置に対して、第一外側固定接点１８Ａや第二外側固定接点１８Ｂ、中央固定接点１９の上面位置が高いもので図示されているが、これらの上面位置を揃えたものとすれば、上述した外側導電層２４Ｂと、対応する第一外側固定接点１８Ａと第二外側固定接点１８Ｂとの隙間設定を、可動接点付きシートのみで適宜設定することができ好ましい。

そして、当該可動接点付きシートはその貼着状態において、中央に配置されている金属ドーム１３Ａの上面視周囲部に点在して構成された、支柱部絶縁層２３Ｄ、２５Ｄや支柱部導電層２４Ｄが円柱状の支柱部として機能している。つまり、支柱部の下面が配線基板１７上面に当接して支持することで、可動接点付きシート外周の貼着箇所から離れて中央位置に形成されている導電層２４が過度に下方に撓むことを防ぎ、当該導電層２４下面が不用意に、配線基板１７上に配された第一外側固定接点１８Ａなどの固定接点と接触することを防いでいる。

次にその動作について説明する。ベースシート１１の上面から金属ドーム１３の中央位置を押圧すると、当該押圧力は金属ドーム１３の外周下端を通じて、下方に位置するフィルム導電部２１に伝達され、フィルム導電部２１の外側導電層２４Ｂに対応する範囲が僅かに下方に向かって凹状に撓む。つまり、金属ドーム１３は元の形状のまま、フィルム導電部２１は、押された金属ドーム１３全体に応じた範囲が下方に移動する。この撓み量が所定の値を超えると、図７に示すように、下面の外側導電層２４Ｂが配線基板１７に配された第一外側固定接点１８Ａと第二外側固定接点１８Ｂにそれぞれ接触する。これにより第一外側固定接点１８Ａと第二外側固定接点１８Ｂ間が導通して、１段階目のスイッチがオン状態となる。このときに、外側導電層２４Ｂのみが第一外側固定接点１８Ａと第二外側固定接点１８Ｂに接触状態になるように、中央導電層２４Ｃは外側導電層２４Ｂよりも高い位置に設定しておくことは重要である。

さらに、この押圧力を大きくしていき、所定の押圧力を超えると、外側導電層２４Ｂの第一外側固定接点１８Ａ、第二外側固定接点１８Ｂへの接触状態を維持しつつ、金属ドーム１３のドーム状の中央部分がクリック感を伴って弾性反転し、その中央部分下面が、中央導電層２４Ｃ上面位置に対応するカバーシート２２上面を押圧する。当該箇所を押圧されたフィルム導電部２１は図８に示すように、フィルム導電部２１の中央導電層２４Ｃに対応する範囲が僅かに下方に向かって凹状に撓んで下面の中央導電層２４Ｃが配線基板１７に配された中央固定接点１９に接触する。これにより、中央固定接点１９と、第一外側固定接点１８Ａと、第二外側固定接点１８Ｂの３者が導通して２段階目のスイッチがオン状態となる。なお、金属ドーム１３が弾性反転するときの押圧力は、１段階目のスイッチがオン状態になるときの押圧力よりも十分に大きいものに設定されている。なお、当該構成では、金属ドーム１３全体に応じた範囲が下方に移動する構成であるため、２段階目の状態であっても、外側導電層２４Ｂと第一外側固定接点１８Ａ、第二外側固定接点１８Ｂとの安定した接触状態は容易に維持されたものとなる。

次に、押圧力を小さくしていくと、金属ドーム１３はクリック感を伴って元の上方凸形の形状に弾性復帰することによって、中央導電層２４Ｃと中央固定接点１９が絶縁状態となり、２段階目のスイッチがオフ状態となる。さらに押圧力を小さくしていくと、外側導電層２４Ｂと第一外側固定接点１８Ａと第二外側固定接点１８Ｂが絶縁状態となり、１段階目のスイッチがオフ状態となる。

以上のように、当該可動接点付きシートは、２段階のスイッチ動作をする構成のものになっている。なお、上記には１段階目のスイッチと２段階目のスイッチが順にオン状態となり、そして順にオフ状態となることを説明したが、金属ドーム１３が弾性反転しない程度の押圧力で操作することで、１段階目のスイッチのみをオン・オフ操作することもできる。

ここに、中央の金属ドーム１３Ａを押圧すると、当該位置のフィルム導電部だけでなく、その周囲も下方に撓もうとするが、金属ドーム１３Ａの上面視周囲部に点在して構成された円柱状の支柱部によって、当該撓みを防止でき、不用意なスイッチングを抑制することができる。なお、支柱部の外形は円柱状のみに限定されることはない。

そして、上述した可動接点付きシートの用途としては、例えば電子機器の表示画面上に地図が表示されている場合などに、使用者が上記１段階目のスイッチのオン動作によって、画面に表示されているポインターを上下左右の任意の方向に動かして、表示画面内の所定の箇所にポインターを合わせることに使用される。また、使用者が当該スイッチに更なる押圧力を加えることで２段階目スイッチがオン動作した場合には、表示画面が当該スイッチの配置側で表示画面内に表示されていない箇所の地図情報が所定量移動されて、表示画面内の表示状態がそれにすばやく切り換わるなどという使用例などがあげられる。さらには、使用者が例えば上方向及び右方向に対応するスイッチの中間方向、つまり斜め右上方向位置に押圧力を加えると、上方向と右方向に対応する両方の１段階目のスイッチがオン状態となり、上記カーソルを斜め右上に進行させることなどもできる。以上により操作性が向上した電子機器を実現することができる。

なお、使用用途は上述した内容に限定されることはない。

なお、１段階目のスイッチオン状態の検出を無効などと判定し、２段階目のスイッチオンのみで電子機器が動作する仕様の使い方としてもよく、特に当該構成のものは、押圧操作時の１段階目のスイッチ動作において、得られる操作感触が少ないもののため、使用者にとっては従来の１段階のスイッチのものと比べて、殆ど違和感を感じることなく操作できるものに構成できる。

なお、操作時のストローク量の調整も容易にすることができる。例えば絶縁層２４の厚さ寸法をより厚いもので構成したり、厚さ寸法はそのままで、印刷形成などの回数を増やすことで、貼り付け実装したときに、配線基板１７の第一外側固定接点１８Ａなどの接点と、導電層２４との間隔を大きいものにでき、操作時のストローク量を適宜設定することもできる。

なお、以上には中央に配置した金属ドーム１３に対して上面視で十字状になるように四方に金属ドーム１３を配置したものについて説明したが、金属ドーム１３の数量や配置位置に制限は無く、１キーのみとしたものや、複数の金属ドーム１３を配置して構成したものでもよく、さらには当該実施の形態のもののような十字形状、つまり四角形形状から、多角形の対角線上に配置したものや、テンキーのように略長方形に略格子状に配列させたものなどとしてもよい。

また、以上に説明した可動接点付きシートの一部範囲を、従来の可動接点付きシート構造にしたものとしてもよい。これであれば、特定の箇所のみが２段階スイッチのもので、上記一部範囲の部分が１段階スイッチのものに同時に構成でき電子機器の組み立て工数の削減などに寄与できる。

また、金属ドームの形状においても、小判形状のものを用いれば、金属ドームの配列間隔を小さいものにでき、小型化に優位なものとなるが、上面視円形形状のものや長方形形状のもので構成してもよく、さらには、それらを組み合わせたもので構成してもよく、特に制限はない。

なお、フィルム導電部の外側導電層２４Ｂなどの導電層２４の形状においても制限は無く、当該実施の形態のものは、金属ドーム１３の上面視外周よりも僅かに大きい形状としたが、少なくとも１段目スイッチが構成できる形状であればよい。例えば、対応する固定接点に接触するように金属ドーム１３よりも幅細な短冊状のものなどとしてもよい。

以上には金属ドームは、ドーム状に形成された弾性薄板金属製のもので説明したが、少なくとも反転動作及び反転復帰動作をするものであればよく、材料などは特に限定されることは無い。例えば従来の可動接点３や、反転動作及び弾性復帰をするドーム状に形成された薄板上の樹脂や、弾性ゴムなどで構成されてもよい。

また、貼り付け実装される配線基板１７においても、本実施の形態のものは、金属ドーム１３の配置位置毎に中央固定接点１９を一つのみ設けた構成として、第一外側固定接点１８Ａや、第二外側固定接点１８Ｂとの電気的接触により２段階目のスイッチがオン状態となる構成としたが、例えば一対の接点を櫛歯形状に構成したものでもよく、これであれば、フィルム導電部２１の中央導電層２４Ｃと外側導電層２４Ｂとを電気的に独立した構成のものとしてもよい。

さらに、支柱部の構成についても独立した円柱状のものだけではなく、金属ドームの外周に亘って環状のものとしてもよく、フィルム導電部の撓みを防止できる構成であればその形状や数量に制限は無い。また、支柱部の構造についても、絶縁層２３、２５や導電層２４を積層状態に印刷形成すれば、製造工程を増やすことなく簡素にできてよいが、特に制限は無い。

本発明による可動接点付きシートは、シート構造でありながら、２段階のスイッチの切り替えが可能な構成になされた可動接点付きシートを提供できるという有利な効果を有し、各種電子機器の操作部等に有用である。

１１ ベースシート
１１Ａ、１４Ｃ、２６ 粘着剤
１３ 金属ドーム
１４ スペーサシート
１４Ａ 金属ドーム収容孔
１４Ｂ 溝部
１７ 配線基板
１８Ａ 第一外側固定接点
１８Ｂ 第二外側固定接点
１９ 中央固定接点
２１ フィルム導電部
２２ カバーシート
２３、２５ 絶縁層
２３Ａ、２５Ａ 外周絶縁層
２３Ｂ 島状絶縁層
２３Ｃ 中央孔
２３Ｄ、２５Ｄ 支柱部絶縁層
２４ 導電層
２４Ｂ 外側導電層
２４Ｃ 中央導電層
２４Ｄ 支柱部導電層

Claims (2)

1. 可撓性を有した絶縁フィルム製のベースシートと、上方凸形のドーム形状で、上記ベースシートの下面に保持された金属ドームと、上記ベースシートの下面に重なった、上記金属ドームを収容する位置に金属ドーム収容孔を備えたスペーサシートと、上記金属ドームの下方に重なって配され、下面に導電層が形成された可撓性を有したフィルム導電部と、を有し、上記導電層は、上記金属ドームの中央と外周下端にそれぞれ対応する位置範囲に形成された中央導電層と外側導電層とからなり、かつ上記中央導電層と上記外側導電層とが電気的導通状態であると共に、上記中央導電層の下面高さ位置が上記外側導電層の下面よりも高い位置に設定されている可動接点付きシート。
2. 複数の金属ドームを有したものとされ、上記フィルム導電部の下面側に、上記金属ドーム間に応じた位置を支えるための支柱部を配置したものとしていることを特徴とする請求項１記載の可動接点付きシート。

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