JP2014123548A - スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】押圧部材と可動電極を接着した場合においても、所望のスイッチ操作感を得ることができるようにする。
【解決手段】回路基板上に実装されるケース２の凹部２ａ内には、複数の固定電極３ａ、３ｂ、および可動電極５が配置されている。可動電極５は、複数の固定電極３ａ、３ｂ同士を導通状態とする第１位置と、非導通状態とする第２位置との間で変位可能とされている。押圧部材６は、凹部２ａの少なくとも一部を覆うように延びており、外部からの押圧力によって可動電極５を第２位置から第１位置へ変位させる。押圧部材６は、一部が可動電極５と接着または溶着されるとともに、弾性変形可能な緩衝部６ｃを有している。緩衝部６ｃは、可動電極５が第２位置にあるとき、間隙を挟んで可動電極５に対向している。緩衝部６ｃは、可動電極５の第１位置への変位に伴い、少なくとも押圧部材６の延びる方向へ変形可能とされている。
【選択図】図４

Description

本発明は、各種小型電子機器に使用されるスイッチに関し、特に回路基板上に実装されるプッシュスイッチに関する。また本発明は、当該スイッチの製造方法に関する。

この種のスイッチにおいては、回路基板上に複数の固定電極および可動電極が配置されている。可動電極は、当該複数の固定電極同士を導通状態とする第１位置と、非導通状態とする第２位置との間で弾性変位可能とされており、通常時において第２位置にある可動電極に対向するように押圧部材が配置されている。外部からの押圧力により押圧部材が可動電極を第１位置へ変位させると、固定電極同士が導通状態とされる。押圧力が解除されると、可動電極が第２位置に弾性復帰して固定電極同士が非導通状態とされる（例えば特許文献１参照）。

特許第４４５７９１８号公報

この種のスイッチにおいては、外部からの押圧力による押圧部材の変形に対する可動電極の追随性を良くするために、可動電極と押圧部材の対向面が接着または溶着されている。しかしながら一方で、押圧力の印加によって押圧部材に生じた応力あるいは張力が、接着された可動電極の変形あるいは変位を妨げるように作用する。このため所望のスイッチ操作感が得られなくなってしまう。

よって本発明は、押圧部材と可動電極を接着した場合においても、所望のスイッチ操作感を得ることができる技術を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第１の態様は、スイッチであって、
回路基板上に実装され、凹部を有するケースと、
前記凹部内に配置された複数の固定電極と、
前記凹部内に配置され、前記複数の固定電極同士を導通状態とする第１位置と、非導通状態とする第２位置との間で変位可能とされている可動電極と、
前記凹部の少なくとも一部を覆うように延びており、外部からの押圧力によって前記可動電極を前記第２位置から前記第１位置へ変位させる押圧部材とを備え、
前記押圧部材は、一部が可動電極と接着または溶着されるとともに、弾性変形可能な緩衝部を有しており、
前記緩衝部は、前記可動電極が前記第２位置にあるとき、間隙を挟んで前記可動電極に対向しており、
前記緩衝部は、前記可動電極の前記第１位置への変位に伴い、少なくとも前記押圧部材の延びる方向へ変形可能とされている。

上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第２の態様は、スイッチであって、
回路基板と、
前記回路基板上に配置された複数の固定電極と、
前記複数の固定電極同士を導通状態とする第１位置と、非導通状態とする第２位置との間で変位可能とされている可動電極と、
前記複数の固定電極および前記可動電極を包囲するように、前記回路基板上に配置されたスペーサと、
前記スペーサ上に配置されて前記複数の固定電極および前記可動電極を覆うように延び、外部からの押圧力によって前記可動電極を前記第２位置から前記第１位置へ変位させる押圧部材とを備え、
前記押圧部材は、一部が可動電極と接着または溶着されるとともに、弾性変形可能な緩衝部を有しており、
前記緩衝部は、前記可動電極が前記第２位置にあるとき、間隙を挟んで前記可動電極に対向しており、
前記緩衝部は、前記可動電極の前記第１位置への変位に伴い、少なくとも前記押圧部材の延びる方向へ変形可能とされている。

外部からの押圧力によって可動電極が第２位置から第１位置へ変位される際に、可動電極の一部に接着または溶着されている押圧部材には張力が生ずる。しかしながら、上記のような構成によれば、当該張力は緩衝部の弾性変形により吸収されるため、可動電極の変位を妨げる抵抗としての当該張力の作用を可及的に抑制することができる。したがって、押圧部材と接着または溶着されることにより良好な可動電極の追随性を確保しうる構成でありながら、所望のスイッチ操作感を得ることができる。

前記緩衝部は、前記可動電極の前記第１位置への変位に伴い、前記可動電極から離れる向きに変形可能とされている構成としてもよい。

外部からの押圧力によって可動電極が第２位置から第１位置へ変位される際に、凹部内あるいは押圧部材と回路基板の間の空気が押圧部材の変位に対する抵抗として作用することがある。しかしながら、上記のような構成によれば、当該空気抵抗の作用で押圧部材の一部が可動電極から離れる向きに変形する。これにより空気の逃げ場が確保され、押圧部材の変位を妨げることがない。したがって押圧部材の操作性を損なうことなく、所望のスイッチ操作感を得ることができる。

前記緩衝部は、前記可動電極が前記第２位置にあるとき、前記可動電極に向かって湾曲した部分を有している構成としてもよい。

このような構成によれば、より大きな弾性変形量を確保できる。そのため、可動電極の変位に伴い発生する張力や、凹部内あるいは押圧部材と回路基板の間の空気により生ずる抵抗に対する緩衝性を向上させることができる。

本発明によれば、押圧部材と可動電極を接着した場合においても、所望のスイッチ操作感を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係るプッシュスイッチを示す外観斜視図である。 図１のプッシュスイッチの外観を示す５面図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は背面図、（ｅ）は右側面図である。 図１のプッシュスイッチの分解斜視図である。 図２の（ａ）における線ＩＶ−ＩＶに沿った断面を示すとともに、外部から押圧力を加えた場合の各部の変形を説明する図である。 本発明の第２の実施形態に係るプッシュスイッチにおいて、外部から押圧力を加えた場合の各部の変形を説明する図である。 押圧部材の変形例を示す斜視図である。 押圧部材の変形例を示す断面図である。

添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態について以下詳細に説明する。なお以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

本発明に係るスイッチの第１の実施形態として、プッシュスイッチ１の斜視図を図１に、５面図を図２に示す。図２において（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は背面図、（ｅ）は右側面図である。左側面から見た形状は右側面図に示したものと対称であるため、図示を省略している。

これらの図に示すように、プッシュスイッチ１は、回路基板上に実装される絶縁性樹脂製のケース２の上面に押圧部材６が設置された外観を呈している。

図３の分解斜視図に示すように、ケース２は、凹部２ａが開口した上面２ｂを有している。凹部２ａの底部における四隅には複数の第１固定電極３ａが配置されており、底部中央には複数の第２固定電極３ｂが配置されている。第１固定電極３ａおよび第２固定電極３ｂは、本発明における複数の固定電極として機能する。

第１固定電極３ａは、各々ケース２内において第１外部接続端子４ａと導通している。第２固定電極３ｂは、各々ケース２内において第２外部接続端子４ｂと導通している。第１外部接続端子４ａおよび第２外部接続端子４ｂは、各々回路基板の実装面上に形成された配線端子のランドに半田付けによって接続される。

ケース２の凹部２ａ内には可動電極５が収容されている。可動電極５は、弾性変形が可能なドーム形状の導電性部材である。図４の（ａ）において断面を示すように、可動電極５は、外縁部５ａが第１固定電極３ａと接触するように、かつ中央部５ｂが第２固定電極３ｂと間隙を介して対向するように、凹部２ａ内に配置されている。すなわち可動電極５は通常時（無負荷時）において上側に凸とされている。

押圧部材６は、凹部２ａを覆うようにケース２の上面２ｂ（図３参照）に接着または溶着されている。押圧部材６における中央部６ａは、予めエンボス加工されることでドーム状に形成されており、中央部６ａの下面は、可動電極５における中央部５ｂの上面と接着または溶着されている。これにより中央部６ａは、当該中央部６ａを取り囲む周辺部６ｂの上面よりも幾分上方に突出し、ドーム状の外観を呈している。

押圧部材６は、ポリイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、またはフッ素系樹脂のような熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を含有する材料からなる。これらの材料は耐熱性を有するため、プッシュスイッチ１を回路基板に実装する際の半田付けにリフロー処理を用いる場合に有用である。

図１から図３に示すように、押圧部材６の周辺部６ｂには、中央部６ａを包囲するように溝６ｃが形成されている。溝６ｃは、図４の（ａ）に断面を示すように、押圧部材６の周辺部６ｂの一部をエンボス加工にて可動電極５に向かって湾曲させることによって形成されている。

図示しないボタン等の操作に伴う押圧力によって、下方に位置する可動電極５の中央部５ｂが押圧部材６の中央部６ａを介して押圧される。可動電極５に加わる負荷が所定値を超えると、図４の（ｂ）に示すように、中央部５ｂがクリック感を伴って反転して下方に凸の状態になる。最終的には図４の（ｃ）に示すように、中央部５ｂが第２固定電極３ｂに接触する。

これに伴い、第１固定電極３ａと第２固定電極３ｂが可動電極５を介して導通状態となる。押圧力を解除すると、可動電極５の自己復元力（弾性）により中央部５ｂがクリック感を伴って元の状態（上方に凸の状態）に復帰し、第１固定電極３ａと第２固定電極３ｂの導通は解除される。したがって第１固定電極３ａおよび第２固定電極３ｂは、各々少なくとも一つ設けられていればよい。

すなわち可動電極５は、複数の固定電極３ａ、３ｂ同士を導通状態とする第１位置と、非導通状態とする第２位置との間で変位可能とされており、押圧部材６は、外部からの押圧力によって可動電極５を第２位置から第１位置へ変位させる。

図４の（ａ）に示すように、無負荷時すなわち可動電極５が第２位置にあるとき、溝部６ｃは、間隙を挟んで可動電極５に対向している。押圧部材６に押圧力が加えられ、可動電極５が第１位置へ向けて変位するのに伴い、可動電極５の中央部５ｂに接着または溶着されている押圧部材６には、張力が作用し始める。

本発明の緩衝部としての溝部６ｃは、当該張力を受けて弾性変形可能とされている。具体的には、図４の（ｂ）に示すように、溝部６ｃの幅が広がるように、換言すると押圧部材６の延びる方向に変形するように、変形可能とされている。

押圧部材６ｃに作用する張力は溝部６ｃの変形により吸収されるため、可動電極５の変位を妨げる抵抗としての当該張力の作用を可及的に抑制することができる。したがって、可動電極５と押圧部材６を接着することにより良好な追随性を確保しうる構成でありながら、所望のスイッチ操作感を得ることができる。

また図示しないボタン等の操作に伴って押圧部材６が下方へ押圧されると、ケース２の凹部２ａ内に存在する空気が、押圧部材６の操作に対する抵抗として作用する。特に凹部２ａの密閉性が高い場合、空気抵抗は無視できない程度のものとなる。

本実施形態においては、図４の（ｃ）に示すように、凹部２ａ内の空気による抵抗が押圧部材６に作用することにより、溝部６ｃが形成されている部分を含む押圧部材６の周辺部６ｂの一部が、ケース２の外側に向かって湾曲するように変形する。これにより凹部２ａ内の空気の逃げ場が確保され、押圧部材６の下方への変位を妨げることがない。

したがって防塵・防水性の要請から凹部２ａの密閉性を高めなければならない構成においても、押圧部材６の操作性を損なうことがなく、所望のスイッチ操作感を得ることができる。

次に図５を参照しつつ、本発明の第２の実施形態に係るプッシュスイッチ１Ａについて説明する。第１の実施形態に係るプッシュスイッチ１と実質的に同一の構成要素については、同一の参照番号を付与し、繰り返しとなる説明は割愛する。

本実施形態に係るプッシュスイッチ１Ａは、第１固定電極３ａと第２固定電極３ｂが、回路基板１０上に形成されている点において、第１の実施形態に係るプッシュスイッチ１と構成が異なる。回路基板１０上には、第１固定電極３ａと第２固定電極３ｂを包囲するようにスペーサ１２が設けられている。押圧部材６は、スペーサ１２上に接着あるいは溶着され、回路基板１０とともに可動電極５の操作空間１７を区画形成している。

図５の（ａ）に示すように、可動電極５は、外縁部５ａが第１固定電極３ａと接触するように、かつ中央部５ｂが第２固定電極３ｂと間隙を介して対向するように、回路基板１０上に配置されている。すなわち可動電極５は通常時（無負荷時）において上側に凸とされている。

図示しないボタン等の操作によって、押圧部材６が上方（外部）から押圧操作を受けると、図５の（ｂ）に示すように、可動電極５が下方に押し下げられ、第２固定電極３ｂに接触する。このとき可動電極５の中央部５ｂに接着または溶着されている押圧部材６には、張力が作用する。

当該張力は、溝部６ｃの弾性変形により吸収されるため、可動電極５の変位を妨げる抵抗としての当該張力の作用を可及的に抑制することができる。したがって、押圧部材６に接着または溶着されることにより良好な可動電極５の追随性を確保しうる構成でありながら、所望のスイッチ操作感を得ることができる。

本実施形態においては、押圧部材６、回路基板１０、およびスペーサ１２により可動電極５の操作空間１７を区画形成しているため、密閉性が高くなる傾向にある。したがって、可動電極５を回路基板１０に向かって変位させる際に、操作空間１７内に存在する空気が、押圧部材６の操作に対する抵抗として作用する。

この抵抗が押圧部材６に作用することにより、溝部６ｃが形成されている部分を含む押圧部材６の周辺部６ｂの一部が、ケース２の外側に向かって湾曲するように変形する。これにより操作空間１７内の空気の逃げ場が確保され、押圧部材６の下方の変位を妨げることがない。

したがって、操作空間１７の密閉性が高くなる傾向にある構造を有するプッシュスイッチ１Ａにおいても、押圧部材６の操作性を損なうことがなく、所望のスイッチ操作感を得ることができる。

上記の実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

押圧部材６の中央部６ａを包囲する溝部６ｃの数は、上記実施形態について示したように、必ずしも１つであることを要しない。スペースの許容範囲内において、上記の溝部６ｃを包囲する溝部を追加形成することにより、可動電極５の変位に伴って押圧部材６に作用する張力に対する緩衝力がさらに向上する。

また溝部６ｃの形状は、上記実施形態について示したように、必ずしも連続する環状であることを要しない。例えば、図６の（ａ）に示すように、複数の弧状の溝部６ｄ１〜６ｄ４を形成し、全体として中央部６ａを包囲している構成としてもよい。「全体として中央部６ａを包囲している」とは、中央部６ａの中心から見て、全周方向について溝部が形成されていない部分が存在しないことを意味する。

例えば図６の（ａ）に示す例では、内側に位置する溝部６ｄ１、６ｄ２の両端と、外側に位置する溝部６ｄ３、６ｄ４の両端は、中央部６ａの中心から径方向に延びる線Ｌ１、Ｌ２上に位置することにより、中央部６ａの中心から見て、全周方向について溝部が形成されていない部分が存在しない状態とされている。同図の構成よりも各溝部６ｄ１〜６ｄ４をそれぞれ周方向に延長し、中央部６ａの中心から見て、内側の溝部の一部と外側の溝部の一部がオーバーラップしている構成としてもよい。

また図６の（ｂ）に示すように、溝部６ｃの代わりにシボ加工を施すことにより、本発明の緩衝部を形成することもできる。具体的には、微小な円形の薄肉部６ｅが中央部６ａを包囲するように多数形成されることにより、当該部分が弾性変形可能とされる。

すなわち溝部６ｃ（または６ｄ１〜６ｄ４）は、必ずしも押圧部材６の一部を湾曲させることによって形成されることを要しない。押圧部材６の一部を薄肉にすることによって溝部６ｃ（または６ｄ１〜６ｄ４）を形成してもよい。しかしながら押圧部材６の一部を湾曲させて溝部６ｃを形成することで、より大きな弾性変形量を確保できる。そのため、可動電極５の変位に伴い発生する張力や、凹部２ａ（または操作空間１７）の空気抵抗に対する緩衝性を向上させることができる。

図７の（ａ）に示すプッシュスイッチ１Ｂのように、押圧部材６における中央部６ａの上面に押し子部材７を接着または溶着してもよい。押し子部材７は剛性を有する適宜の材料からなる。

また図７の（ｂ）に示すプッシュスイッチ１Ｃのように、押圧部材６における中央部６ａに押し子部６ｄを一体成型してもよい。押し子部６ｄは、周辺部６ｂよりも肉厚かつ剛性が高くなるように形成される。押し子部６ｄの下面は、可動電極５の上面に当接する。押し子部６ｄと可動電極５は、必要に応じて接着または溶着される。

押圧部材６の操作に伴い、凹部２ａ（または操作空間１７）内の空気が抵抗として押圧部材６に作用した場合に、必ずしも周辺部６ｂの一部がケース２の外側に向かって湾曲していることを要しない。当該部分が可動電極５から離れる向きに変形可能とされている限りにおいて、初期状態において周辺部６ｂが可動電極に向かって湾曲し、弾性変形後において平坦な形状となるように構成してもよい。

凹部２ａ（または操作空間１７）の空気の逃げ場を確保する必要性が低いのであれば、緩衝部として機能する押圧部材６の周辺部６ｂの一部を、必ずしも可動電極５から離れる向きに変形可能とすることを要しない。可動電極５の変位に伴って押圧部材６に作用する張力を吸収するために、少なくとも押圧部材６の延びる方向への弾性変形が可能とされていればよい。

可動電極５は、押圧部材６によって複数の固定電極同士を非導通状態とする位置から導通状態とする位置へ変位可能とされていれば、適宜の形状と構成を採ることができる。可動電極５の一部は押圧部材６と接着または溶着されているため、必ずしも弾性を備えている必要はない。

上記の説明における「上方」「下方」という表現は、図面を参照した説明において便宜上用いたに過ぎず、製品の使用時における方向を限定する意図ではない。「上方」および「下方」は、各々「回路基板から離間する方向」および「回路基板に接近する方向」と言い換えることができる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ：プッシュスイッチ、２：ケース、２ａ：凹部、３ａ：第１固定電極、３ｂ：第２固定電極、５：可動電極、５ｂ：可動電極の中央部、６：押圧部材、６ａ：押圧部材の中央部、６ｂ：押圧部材の周辺部、６ｃ、６ｄ１〜６ｄ４：溝部、６ｅ：薄肉部、１０：回路基板、１２：スペーサ

Claims (6)

1. 回路基板上に実装され、凹部を有するケースと、
   前記凹部内に配置された複数の固定電極と、
   前記凹部内に配置され、前記複数の固定電極同士を導通状態とする第１位置と、非導通状態とする第２位置との間で変位可能とされている可動電極と、
   前記凹部の少なくとも一部を覆うように延びており、外部からの押圧力によって前記可動電極を前記第２位置から前記第１位置へ変位させる押圧部材とを備え、
   前記押圧部材は、一部が可動電極と接着または溶着されるとともに、弾性変形可能な緩衝部を有しており、
   前記緩衝部は、前記可動電極が前記第２位置にあるとき、間隙を挟んで前記可動電極に対向しており、
   前記緩衝部は、前記可動電極の前記第１位置への変位に伴い、少なくとも前記押圧部材の延びる方向へ変形可能とされている、スイッチ。
2. 前記緩衝部は、前記可動電極の前記第１位置への変位に伴い、前記可動電極から離れる向きに変形可能とされている、請求項１に記載のスイッチ。
3. 前記緩衝部は、前記可動電極が前記第２位置にあるとき、前記可動電極に向かって湾曲した部分を有している、請求項１または２に記載のスイッチ。
4. 回路基板と、
   前記回路基板上に配置された複数の固定電極と、
   前記複数の固定電極同士を導通状態とする第１位置と、非導通状態とする第２位置との間で変位可能とされている可動電極と、
   前記複数の固定電極および前記可動電極を包囲するように、前記回路基板上に配置されたスペーサと、
   前記スペーサ上に配置されて前記複数の固定電極および前記可動電極を覆うように延び、外部からの押圧力によって前記可動電極を前記第２位置から前記第１位置へ変位させる押圧部材とを備え、
   前記押圧部材は、一部が可動電極と接着または溶着されるとともに、弾性変形可能な緩衝部を有しており、
   前記緩衝部は、前記可動電極が前記第２位置にあるとき、間隙を挟んで前記可動電極に対向しており、
   前記緩衝部は、前記可動電極の前記第１位置への変位に伴い、少なくとも前記押圧部材の延びる方向へ変形可能とされている、スイッチ。
5. 前記緩衝部は、前記可動電極の前記第１位置への変位に伴い、前記可動電極から離れる向きに変形可能とされている、請求項４に記載のスイッチ。
6. 前記緩衝部は、前記可動電極が前記第２位置にあるとき、前記可動電極に向かって湾曲した部分を有している、請求項４または５に記載のスイッチ。

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