JP2013225426A - 基板のスイッチ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易且つ少ない部品点数で構成され、安価であるとともに好適な操作感覚が得られる基板のスイッチ構造の提供。
【解決手段】下端部にフランジ状の支持基部５が一体に形成され、上端部にキートップ部６を一体に支持させてなる弾性的に屈曲可能な弾性支持部７を有する弾性操作体８と、キートップ部６の下面部に形成された導電性材からなる可動接点部９と、弾性操作体８に支持基部５の上面及び周面を覆うように被せられ、且つ配線基板１の表面部に取り付け可能な取付用カバー１０とを備え、取付用カバー１０を介して弾性操作体８が可動接点部９と固定接点２，３とが互いに接離可能に対向する配置に配線基板１に固定されるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器の操作系に使用される押圧式の基板のスイッチ構造に関する。

従来の各種電子機器の操作系に用いられる押圧式の基板のスイッチ構造には、シート状のシリコンラバーに複数のラバーコンタクトを一体に備えたラバーコンタクトシートをプリント配線基板上に載置させたもの（例えば、特許文献１を参照）や、ラバースプリングを内蔵した押圧式スイッチを使用したもの（例えば、特許文献２を参照）が知られている。

ラバーコンタクトシートを使用した基板のスイッチ構造では、ラバーコンタクトを押し下げた際、ラバーコンタクトを構成するスカート状の弾性支持部が押圧により屈曲して反転することにより、操作時にクリック感が得られるとともに、その頂部下面に配置された導電性材からなる可動接点が基板表面に形成された複数の固定接点パターンと接触し、可動接点を介して固定接点パターン間が閉鎖され、押圧が解除されると弾性支持部が弾性復帰し、可動接点が固定接点パターンより離脱することにより固定接点パターン間が開放されるようになっている。

一方、押圧式スイッチは、上面に開口した収容部を有する絶縁性合成樹脂製のハウジングと、インサート成形により各固定接点が収容部の内底部に露出するようにハウジングに組み込まれた複数の固定接点端子と、収容部内に収容された屈曲可能なラバースプリングと、ハウジングに移動可能に支持され、ラバースプリングをハウジング内に保持するキーステムとを備え、各固定接点端子がそれぞれはんだ付けにより接続パターンに接続されるようになっている。

この押圧式スイッチを使用した基板のスイッチ構造では、キーステムを押圧することに連動してラバースプリングを構成するスカート状の弾性支持部がハウジング内で屈曲して反転することにより、クリック感が得られるとともに、ラバースプリング頂部の下方に配置された導電性材からなる可動接点がラバースプリングに押されて収容部内底部に露出した各固定接点と接触して可動接点を介して固定接点間を導通させ、それにより接続パターン間で回路を閉鎖し、押圧を解除すると弾性支持部が弾性復帰して可動接点が固定接点より離脱し、それにより接続パターン間で回路が開放されるようになっている。

特開平１１−３９９９３号公報 特開２００２−９３２７２号公報

しかしながら、上述の如き従来の押圧式スイッチを使用した基板のスイッチ構造では、押圧式スイッチの構造上、不可欠な部品の数が多く、また、各部品の生産においてそれぞれプレス成形、射出成形等の各加工工程を経た上でそれを組み立てる為に工数及び製造コストが嵩むという問題があった。

更には、固定接点端子をプリント配線基板の接続パターンにはんだ付けにより接続させることから、フラックスによる接触不良を生じる虞があり、また、環境への影響を鑑みてはんだ使用量が低減されることが好ましい。

また、プリント配線基板に形成される接続パターンの配置や形状は、押圧式スイッチの端子配置や形状の影響が大きく設計の自由度が低いという問題もあった。

一方、ラバーコンタクトシートを使用した基板のスイッチ構造においては、ラバーコンタクトシートが弾性を有する材料をもって一体に形成され、各ラバーコンタクトが弾性を有するラバーシートに支持された状態で屈曲する構造であるため、クリック感に乏しい場合があるという問題があった。

更には、一つの電子機器の操作系でラバーコンタクトシートを使用した基板のスイッチ構造と押圧式スイッチを使用した基板のスイッチ構造とを併用した場合、クリック感等の操作感覚が基板のスイッチ構造毎に異なり、操作者に違和感を生じさせる虞があった。

本発明は、このような従来の問題に鑑み、簡易且つ少ない部品点数で構成され、安価であるとともに好適な操作感覚が得られる基板のスイッチ構造の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項1に記載の発明の特徴は、配線基板の表面部に形成された固定接点間を開閉させるための基板のスイッチ構造であって、下端部にフランジ状の支持基部が一体に形成され、上端部にキートップ部を一体に支持させてなる弾性的に屈曲可能な弾性支持部を有する弾性操作体と、前記キートップ部の下面部に形成された導電性材からなる可動接点部と、前記弾性操作体に前記支持基部の上面及び周面を覆うように被せられ、且つ前記配線基板の表面部に取り付け可能な取付用カバーとを備え、該取付用カバーを介して前記弾性操作体が前記可動接点部と前記固定接点とが互いに接離可能に対向する配置に前記配線基板に固定され、前記キートップ部を押圧することにより前記弾性支持部が弾性的に屈曲して前記可動接点部が前記固定接点と接触するようにしたことにある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記取付用カバーは、下縁より下向きに突出した係合片を備え、該係合片が前記配線基板の板厚方向に貫通した貫通孔に挿入され前記貫通孔の内縁部と互いに係合するようにしたことにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項２の構成に加え、前記係合片は、外側面に複数の係合突起が挿入方向に並べて形成されてなることにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、請求項１、２又は３の何れかの構成に加え、前記支持基部の下縁部に、前記取付カバーの内側縁より内向き突出した保持用突起と係合する係合凹部が形成されたことにある。

請求項５に記載の発明の特徴は、請求項１〜３又は４の何れかの構成に加え、前記支持基部の厚みを前記取付用カバーの内側面高さより厚く形成したことにある。

本発明に係る基板のスイッチ構造は、上述したように、配線基板の表面部に形成された固定接点間を開閉させるための基板のスイッチ構造であって、下端部にフランジ状の支持基部が一体に形成され、上端部にキートップ部を一体に支持させてなる弾性的に屈曲可能な弾性支持部を有する弾性操作体と、前記キートップ部の下面部に形成された導電性材からなる可動接点部と、前記弾性操作体に前記支持基部の上面及び周面を覆うように被せられ、且つ前記配線基板の表面部に取り付け可能な取付用カバーとを備え、該取付用カバーを介して前記弾性操作体が前記可動接点部と前記固定接点とが互いに接離可能に対向する配置に前記配線基板に固定され、前記キートップ部を押圧することにより前記弾性支持部が弾性的に屈曲して前記可動接点部が前記固定接点と接触するようにしたことにより、従来の押圧式スイッチを使用した基板のスイッチ構造に比べて、部品点数の削減及び部品製造における工数削減を図ることができ、コストの低減が可能となる。

また、本発明において、前記取付用カバーは、下縁より下向きに突出した係合片を備え、該係合片が前記配線基板の板厚方向に貫通した貫通孔に挿入され前記貫通孔の内縁部と互いに係合するようにしたことにより、取付用カバーを配線基板に容易且つ確実に取り付けることができ、更には、基板への接続にはんだが不要なのではんだ使用量の低減を図れるとともに、フラックスによる接触不良が発生しない。

更に本発明において、前記係合片は、外側面に複数の係合突起が挿入方向に並べて形成されてなることにより、厚みの異なる複数種類の配線基板に対応させることができる。

また、本発明において、前記支持基部の下縁部に、前記取付カバーの内側縁より内向き突出した保持用突起と係合する係合凹部が形成されたことにより、弾性操作体と取付用カバーとを予め組み込んでスイッチユニット化することができ、このスイッチユニットの状態で出荷し、組立て現場にてこのスイッチユニットを配線基板の所定の位置にワンタッチで取り付けることにより容易に基板のスイッチ構造を形成することができる。

更にまた、本発明において、前記支持基部の厚みを前記取付用カバーの内側面高さより厚く形成したことにより、配線基板と取付用カバーとに挟まれて支持基部がパッキンとして機能し、スイッチ構造の防塵・防水処理ができる。

本発明に係る基板のスイッチ構造の一例を示す縦断面図である。 同上の他の方向から見た縦断面図である。 同上の分解斜視図である。 同上の弾性操作体を示す正面図、（ｂ）は同底面図、（ｃ）は同縦断面図である。 （ａ）は同上の取付け用カバーを示す平面図、（ｂ）は同ａ−ａ線断面図、（ｃ）は同ｂ−ｂ線断面図である。 スイッチ構造の動作状態を示す縦断面図である。

次に、本発明に係る基板のスイッチ構造の実施の態様を図１〜図６に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１は配線基板である。

配線基板１は、表面部にプリント配線された複数の固定接点２，３、例えば、図３に示すように、円形状の内側固定接点２と、内側固定接点２の外側に配置されたＣ字状の外側固定接点３とが互いに絶縁された状態に形成され、内外両固定接点２，３間をスイッチ構造４により開閉するようになっている。

この基板のスイッチ構造４は、下端部にフランジ状の支持基部５が一体に形成され、上端部にキートップ部６を一体に支持させてなる弾性的に屈曲可能な弾性支持部７を有する弾性操作体８と、キートップ部６の下面部に形成された導電性材からなる可動接点部９と、弾性操作体８に支持基部５の上面及び周面を覆うように被せられ、且つ配線基板１の表面部に取り付け可能な取付用カバー１０とを備え、取付用カバー１０を介して弾性操作体８を配線基板１に固定し、可動接点部９を固定接点２，３と接離可能に対向するように配置することにより形成されている。

弾性操作体８は、図４に示すように、シリコンゴム等の弾性を有する素材をもって形成され、弾性的に屈曲可能な弾性支持部７と、弾性支持部７の上端部に支持させたキートップ部６と、弾性支持部７の下端外縁より外向きに張り出したフランジ状の支持基部５とを一体に備えている。

弾性支持部７は、上方に向けて縮径する薄肉のテーパ円筒状に形成され、その上端縁にキートップ部６の外周部が一体に支持されている。

キートップ部６は、中心軸を上下方向に向けた円柱状のキートップ操作部１１と、キートップ操作部１１の下面より同軸配置に下向きに突出した円柱状の接点保持部１２とを備え、キートップ操作部１１の下端外縁が弾性支持部７の上端に固定され、弾性支持部７内に接点保持部１２が下向きに突出した状態で弾性支持部７に支持されている。

接点保持部１２の下面部には、カーボンや金メッキ等からなる導電性の可動接点部９が一体的に形成され、可動接点部９は、外側固定接点２，３の外径と同径の円形薄膜状に形成され、両固定接点２，３を跨いで接触可能な形状となっている。

支持基部５は、弾性支持部７の下端外縁より外向きに張り出した矩形フランジ状に形成され、一定の厚みｔを有している。

また、支持基部５の外側下縁部には、下面及び側面に開口した凹み状の係合凹部１３，１３が形成されている。

取付用カバー１０は、中央に突出孔１４が形成された平板状の天板部１５と、天板部１５の周縁より下向きに立ち上げた形状の前後左右の周壁部１６，１７，１８，１９とを備え、下面に開口した矩形箱状に絶縁性合成樹脂をもって形成され、突出孔１４を通してキートップ部６及び弾性支持部７を上面より上向きに突出させた状態で支持基部５の上面及び周面を覆うように弾性操作体８に被せられるようになっている。

周壁部１６，１７，１８，１９は、その内側面高さｈが支持基部５の厚みｔより短く形成され、取付用カバー１０を弾性操作体８に被せた際に、支持基部５の下面部が取付用カバー１０の下面よりやや突出した状態になる。

また、この取付用カバー１０は、互いに対向する左右の周壁部１８，１９の中央部下縁より下向きに突出した係合片２０を備え、この係合片２０を配線基板１の板厚方向に貫通した貫通孔２２に挿入し、貫通孔２２の内縁又は開口内縁部と互いに係合させることにより配線基板１の表面部にワンタッチで取り付けられるようになっている。

この係合片２０は、下端部外側に外向きに突出した係合突起２１が形成され、この係合突起２１の係止面部２１ａが配線基板１の裏面の貫通孔２２開口縁部に係合することにより取付用カバー１０が下面を当接させた状態で配線基板１に固定されるようになっている。

尚、係合片２０は、上述の実施例の他、外側面に複数の係合突起が挿入方向に鋸刃状に並べて形成され、係合突起が貫通孔の内縁部に係合されるようにした構造のものであってもよく、この場合、厚みの異なる複数種類の配線基板に対応させることができる。

このように取付用カバー１０が配線基板１に取り付けられることにより、支持基部５が固定接点２，３の外側で天板部１５と配線基板１とに挟持され、支持基部５が基板厚み方向で圧縮されてパッキンとして機能し、弾性操作体８の内側、即ちスイッチ構造４が防水・防塵されている。

また、取付用カバー１０には、他方の互いに対向する周壁部１６，１７の下内側縁部に内向きに突出した保持用突起２３を備え、この保持用突起２３が支持基部５に形成された係合凹部１３，１３内に嵌め込まれて互いに係合することにより、弾性操作体８を取付用カバー１０に組み込んだ状態に保持できるようになっている。

従って、図３に示すように、弾性操作体８と取付用カバー１０とを予め組み込んでスイッチユニット２４とすることができ、スイッチユニット２４の状態で出荷し、組立て現場にてこのスイッチユニット２４を配線基板１の所定の位置にワンタッチで取り付けることにより容易にスイッチ構造４を配線基板１上に形成することができるようになっている。

このように構成された基板のスイッチ構造４では、図６に示すように、キートップ部６を下向きに押圧することにより弾性支持部７が弾性的に屈曲して反転し、それに伴ってキートップ部６が押し下げられて可動接点部９が両固定接点２，３と接触し、可動接点部９を介して両固定接点２，３が導通される。

その際、支持基部５が取付用カバー１０によりその周面部が周壁部１６〜１９に当て止めされた状態、且つ、配線基板表面に押し付けられた状態で配線基板１に固定されていることにより、弾性支持部７は、支持基部５に反力をとって基板表面に対する鉛直方向及び水平方向の変形に対抗するようになっている。

そして、キートップ部６に作用させる押圧力が所定の押圧力を超えると弾性支持部７が耐えられずに屈曲して反転し、良好なクリック感が得られるとともに、キートップ部６が所定の位置、即ち、可動接点部９が両固定接点２，３と接触する位置まで押し下げられるようになっている。

そして、キートップ部６に作用する押圧力を除去すると、弾性支持部７が支持基部５に反力をとって弾性復帰して元の形状に復元され、それに伴いキートップ部６が押上げられて可動接点部９が両固定接点２，３より離脱するようになっている。

また、このように構成されたスイッチ構造４では、弾性操作体８が取付用カバー１０を介して配線基板１に取り付ける構造であるので、部品点数及びその加工工数を従来の押圧式スイッチを使用したスイッチ構造に比べて少なくでき、コストの低減を図ることができる。

また、取付けや接続にはんだを使用しないので、はんだ使用量の削減効果が得られるとともに、フラックスによる接触不良が発生することもない。

尚、配線基板１の表面部に形成される固定接点の数、形状又は配置は、上述した実施例に拘泥されず、自由に設計することが可能である。

また、上述の実施例では、弾性操作体８と取付用カバー１０とを組み合わせてスイッチユニット２４とし、そのスイッチユニット２４を配線基板１に取り付けることによりスイッチ構造４を形成した例について説明したが、出荷時において弾性操作体８と取付用カバー１０とを別々にしておき、組み立て現場において、配線基板１、弾性操作体８及び取付用カバー１０を組み合せるようにしてもよい。

１ 配線基板
２ 内側固定接点
３ 外側固定接点
４ 基板のスイッチ構造
５ 支持基部
６ キートップ部
７ 弾性支持部
８ 弾性操作体
９ 可動接点部
１０ 取付用カバー
１１ キートップ操作部
１２ 接点保持部
１３ 係合凹部
１４ 突出孔
１５ 天板部
１６〜１９ 周壁部
２０ 係合片
２１ 係合突起
２２ 貫通孔
２３ 保持用突起
２４ スイッチユニット

Claims (5)

1. 配線基板の表面部に形成された固定接点間を開閉させるための基板のスイッチ構造であって、
   下端部にフランジ状の支持基部が一体に形成され、上端部にキートップ部を一体に支持させてなる弾性的に屈曲可能な弾性支持部を有する弾性操作体と、前記キートップ部の下面部に形成された導電性材からなる可動接点部と、前記弾性操作体に前記支持基部の上面及び周面を覆うように被せられ、且つ前記配線基板の表面部に取り付け可能な取付用カバーとを備え、
   該取付用カバーを介して前記弾性操作体が前記可動接点部と前記固定接点とが互いに接離可能に対向する配置に前記配線基板に固定され、前記キートップ部を押圧することにより前記弾性支持部が弾性的に屈曲して前記可動接点部が前記固定接点と接触するようにしたことを特徴としてなる基板のスイッチ構造。
2. 前記取付用カバーは、下縁より下向きに突出した係合片を備え、該係合片が前記配線基板の板厚方向に貫通した貫通孔に挿入され前記貫通孔の内縁部と互いに係合するようにした請求項１に記載の基板のスイッチ構造。
3. 前記係合片は、外側面に複数の係合突起が挿入方向に並べて形成されてなる請求項２に記載の基板のスイッチ構造。
4. 前記支持基部の下縁部に、前記取付カバーの内側縁より内向き突出した保持用突起と係合する係合凹部が形成された請求項１、２又は３に記載の基板のスイッチ構造。
5. 前記支持基部の厚みを前記取付用カバーの内側面高さより厚く形成した請求項１〜３又は４に記載の基板のスイッチ構造。

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