JP2017079133A - プッシュスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】操作する人にとっての感触の良さと耐久性を確保しつつ操作に伴う音の発生を抑制したプッシュスイッチを提供する。
【解決手段】プッシュスイッチ（１）は、上面に複数の固定接点（１２，１４）が形成された基板（１０）と、基板の上方に配置され、操作者に押下されることにより反転する凸型の湾曲形状を有し、湾曲形状が反転し始めるときに操作荷重が極大値をとるとともに湾曲形状が反転し終えるときに操作荷重が極小値をとるクリック特性を有する第１の金属部材（６０）と、第１の金属部材の下方で基板上に載置され、第１の金属部材を介して押圧されることにより変形して複数の固定接点の間で導通を生じさせる凸型の湾曲形状を有し、クリック特性を有さない第２の金属部材（２０）と、第１および第２の金属部材の間に配置された緩衝部材（３０，４０）とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、プッシュスイッチに関する。

携帯電話などの移動体通信機器や、携帯型および車載用のオーディオ装置、デジタルカメラＶＴＲなどに使用されるボタンスイッチとして、プッシュスイッチが知られている。

図６は、特許文献１に記載されている押圧スイッチ１００の縦断面図である。押圧スイッチ１００は、ケース１０１、接触子１０２、弾性体１０３およびステム１０４を有する。ケース１０１は、内側底面に中央電極およびサイド電極が一体成形された第一開口部１０５、およびその周囲に複数の第二開口部１０６を有する。第一開口部１０５内のサイド電極上には、円環の内側に中央方向に延出した舌片を有する薄板金属の接触子１０２が載置される。接触子１０２の円環上には、ラバー（ゴム）などの弾性絶縁材料からなり、下方に開口した略円錐形状の弾性体１０３が載置される。さらにその上では、第一開口部１０５および第二開口部１０６を覆う平面状の天面と、その天面からほぼ垂直に突出し第二開口部１０６に挿入される複数の摺動突出部１０７とを有するステム１０４が、ケース１０１内に組み入れられている。ステム１０４の天面が押圧されると、弾性体１０３が変形し、その頂部が接触子１０２の舌片を押圧して、接触子１０２が中央電極に接触することにより、中央電極とサイド電極とが電気的に導通して、押圧スイッチ１００はＯＮになる。

押圧スイッチ１００のようにゴムバネを使用したスイッチは、耐久性が低く製品寿命が短いことから、金属バネを使用して耐久性と製品寿命を向上させたプッシュスイッチも知られている。しかしながら、可動接点として金属バネを使用したプッシュスイッチでは、押圧操作に伴い、金属性の撓み音（クリック音）や、可動接点と基板上の固定接点との接触音が発生し、これらの音が邪魔になることがある。そこで、これらの音を低減させるために、例えば特許文献２では、基板と、この基板上に形成される固定接点及びこの固定接点を覆うドームバネからなるキースイッチとを備えたキースイッチモジュールにおいて、固定接点上を覆うようにして異方性導電ゴムによる吸音部材を配置したものが提案されている。

また、特許文献３には、タクト板を第１、第２タクト板で形成し、キートップの押圧で第１タクト板を２段階に弾性変形させ、第１タクト板の中央部に形成された凸部を１段目の変形で第２タクト板に接触させて第１、第２端子間を接続し、２段目の変形で第２タクト板の中央部を第３端子の接触部に接触させて第１、第２、第３端子間を接続する２段動作プッシュスイッチが記載されている。２枚のバネ（タクト板）が上下に配置されたこうしたスイッチでは、上バネに対して下バネが緩衝体となるため、上バネ自体のクリック音やバネ同士および下バネと基板上の端子（接点）との衝突音はいくらか軽減される。

特開２０１１−１０８４２９号公報 特開２０１１−０４０３２０号公報 特開２００４−０３１１７１号公報

吸音部材として導電ゴムを用いたプッシュスイッチでは、寿命や導通の点で導電ゴムの信頼性に懸念があり、接着が難しいため製造工程も煩雑になり、スイッチ全体の厚さが大きくなるため小型化も難しいなどの問題がある。また、導電ゴムを用いると、金属バネの下にゴム体が来るため、操作する人にとっての感触（スイッチフィーリング）に影響があり、製品間での特性のバラつきが出やすいといった問題もある。

また、２枚の金属バネを用いた２段スイッチでは、バネ同士が金属であることから、衝突時に音が出ることには変わりがなく、上バネの支点も金属であるため振動が伝わりやすく、この点でも音が出やすい。また、緩衝体となる下バネ自身もクリック感触やストロークなどのスイッチ特性を有するため、この点でも余計に音が発生することになる。

そこで、本発明の目的は、操作する人にとっての感触の良さと耐久性を確保しつつ操作に伴う音の発生を抑制したプッシュスイッチを提供することである。

上面に複数の固定接点が形成された基板と、基板の上方に配置され、操作者に押下されることにより反転する凸型の湾曲形状を有し、湾曲形状が反転し始めるときに操作荷重が極大値をとるとともに湾曲形状が反転し終えるときに操作荷重が極小値をとるクリック特性を有する第１の金属部材と、第１の金属部材の下方で基板上に載置され、第１の金属部材を介して押圧されることにより変形して複数の固定接点の間で導通を生じさせる凸型の湾曲形状を有し、クリック特性を有さない第２の金属部材と、第１および第２の金属部材の間に配置された緩衝部材とを有するプッシュスイッチが提供される。

上記のプッシュスイッチでは、緩衝部材は、基板との間で複数の固定接点および第２の金属部材を密封するための防水シートであることが好ましい。
上記のプッシュスイッチは、第１の金属部材の周縁部を固定し、第１の金属部材が露出する開口部が上面に形成された固定部材をさらに有することが好ましい。

上記のプッシュスイッチによれば、操作する人にとっての感触の良さと耐久性を確保しつつ操作に伴う音の発生を抑制することができる。

プッシュスイッチ１の斜視図である。 プッシュスイッチ１の分解斜視図である。 プッシュスイッチ１の底面図である。 プッシュスイッチ１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 別のプッシュスイッチ１Ａの縦断面図である。 押圧スイッチ１００の縦断面図である。

以下、添付図面を参照して、プッシュスイッチについて詳細に説明する。ただし、本発明は図面または以下に記載される実施形態には限定されないことを理解されたい。

図１〜図４は、それぞれプッシュスイッチ１の斜視図、分解斜視図、底面図およびＩＶ−ＩＶ線断面図である。プッシュスイッチ１は、例えば携帯電話などの電気製品にて使用可能なタクトスイッチであり、スイッチの本体である導通部（接点部）２と、操作者が操作荷重を加えるときの感触を向上させるための押し感部３とで構成される。プッシュスイッチ１は、内部の金属バネと固定接点との間に緩衝部材を設けて、導通部２と押し感部３とを分離することにより、操作する人にとっての感触の良さと耐久性を確保しつつ、操作に伴う音の発生を低減させた静音スイッチである。

図２に示すように、導通部２は、基板１０、導通バネ２０、接着シート３０および防水シート４０を有する。

基板１０の上面には、複数の固定接点の一例として、中央接点１２と外側接点１４が形成される。中央接点１２は、例えば円形の上面を有する導体であり、基板１０の上面中央部に配置される。外側接点１４は、矩形の上面を有する２つの導体であり、中央接点１２を挟むように、基板１０の上面中央部に配置される。

図３に示すように、基板１０の裏面には、プッシュスイッチ１を外部機器と接続するための電極１３ａ，１３ｂ，１５ａ，１５ｂが形成される。電極１３ａ，１３ｂは、図示しない貫通電極および裏面配線を介して中央接点１２に電気的に接続される。電極１５ａ，１５ｂは、図示しない貫通電極および裏面配線を介して外側接点１４に電気的に接続される。また、基板１０の裏面には、絶縁性の合成樹脂で形成される絶縁シート材が配置される。

導通バネ２０は、第２の金属部材の一例であり、例えばステンレス鋼により構成される。導通バネ２０は、凸型の湾曲（アーチ）形状を有し、両端部が２つの外側接点１４の上にそれぞれ接触して固定され、中央接点１２を跨ぐように基板１０上に載置される。導通バネ２０は、押し感用バネ６０の下方に配置されており、押し感用バネ６０を介して操作荷重がかけられることで変形して、中央接点１２と外側接点１４との間で導通を生じさせる。また、導通バネ２０は、操作荷重がなくなるともとの形状に戻る。導通バネ２０は、操作する人にクリック感を与えないノンクリックバネである。

接着シート３０は、基板１０の上に、導通バネ２０と防水シート４０を基板１０上に固定するためのものであり、基板１０に合わせた大きさを有する。接着シート３０の中央部には矩形の開口部３１が形成されており、中央接点１２はこの中に位置する。導通バネ２０の両端部は、外側接点１４上において、接着シート３０により固定される。

防水シート４０は、基板１０との間で中央接点１２、外側接点１４および導通バネ２０を密封するためのシートであり、基板１０と同じ大きさを有し、接着シート３０の上に貼り付けられている。防水シート４０は、導通バネ２０と押し感用バネ６０の間に配置されて、導通バネ２０および押し感用バネ６０が発する音を低減させる緩衝部材として機能する。プッシュスイッチ１では、防水シート４０により導通部２が密閉されているため、防水および防塵の構造を有する。導通部２は、従来から量産されているプッシュスイッチと同じ基本構造を有するため、寿命や導通の点で信頼性が高い。

また、図２に示すように、導通部２の上に配置された押し感部３は、接着シート５０、押し感用バネ６０およびカバーシート７０を有する。

接着シート５０は、防水シート４０の上に押し感部３を固定するためのものであり、防水シート４０の上に配置されて、カバーシート７０を防水シート４０の上に固定する。接着シート５０は、基板１０に合わせた大きさを有し、その中央には、ほぼ円形の開口部５１が形成されている。

押し感用バネ６０は、第１の金属部材の一例であり、基板１０の上方において、防水シート４０の上に配置される。押し感用バネ６０は、図２および図４に示すように、凸型の湾曲（ドーム）形状を有し、接着シート５０の開口部５１内に配置される。押し感用バネ６０は、操作荷重がかけられて押下されると、ドーム形状の湾曲がつぶれるように変形し、その少なくとも一部の形状が反転して、下方の導通バネ２０を押下する。これにより、中央接点１２と外側接点１４が導通して、プッシュスイッチ１はＯＮになる。また、押し感用バネ６０は、操作荷重がなくなるともとのドーム形状に戻る。これにより、導通バネ２０を押下する力がなくなって、中央接点１２と外側接点１４が導通しなくなるため、プッシュスイッチ１はＯＦＦになる。押し感用バネ６０は、その中央部分だけが凹型に変形するものでもよいし、全体が凹型に変形するものでもよい。

カバーシート７０は、固定部材の一例であり、押し感用バネ６０が上に飛び出さないようにするために、接着シート５０の上側に貼り付けられて、押し感用バネ６０の周縁部を固定する。カバーシート７０の中央部には、接着シート５０の開口部５１よりも小さい円形の開口部７１が形成されている。押し感用バネ６０の上面の中央部は、開口部７１を介して露出している。図４に示すように、プッシュスイッチ１では、開口部７１の縁において、カバーシート７０が押し感用バネ６０の上面に接触しているため、押し感部３は防塵構造になっている。

プッシュスイッチ１では、押し感用バネ６０がクリックしたときに、導通バネ２０が押下されて導通が生じる。その際、押し感用バネ６０と基板１０の間にある防水シート４０と導通バネ２０が緩衝体となるので、ドーム状の金属バネが直接、基板１０の固定接点に当たる場合と比べて、当たる速度（衝撃）が抑えられる。また、導通バネ２０が中央接点１２に当たったときに音が生じるが、導通バネ２０は防水シート４０で覆われているので、音の響きがなくなり、音量が小さくなる。さらに、プッシュスイッチ１では、導通部２と押し感部３が分離され、柔らかい防水シート４０の上に押し感用バネ６０が配置されているので、押し感用バネ６０により生じる衝突音や振動は、防水シート４０などによって吸収されて、外部に伝わりにくくなる。これらのことから、プッシュスイッチ１では、内部の金属バネが押下されてクリック（反転）する際に生じる音や、金属バネが導通用の固定接点と接したときに生じる接触音が小さくなる。

また、プッシュスイッチ１では、導通部２と押し感部３を分離して、下側の導通部２を防水かつ防塵の構造にしているため、上側の押し感部３においてカバーシート７０に開口部７１を設けることができる。一般に、緩衝材が間に挟まれると、操作する人にとっては押し感が悪くなるおそれがあり、また、押し感用バネ６０の全面をシートで覆うと、シートに突っ張りが生じ、押し感用バネ６０の押し感を阻害するおそれがある。しかしながら、プッシュスイッチ１では、カバーシート７０の開口部７１によって押し感用バネ６０の上面が開放されており、カバーシート７０による押し感用バネ６０への抑圧が軽減されるため、良好なクリック感を出すことができ、押し感を確保することもできる。これにより、プッシュスイッチ１では、スイッチフィーリングの調整がしやすく、ストロークを伸ばしやすくなるなどの利点もある。

プッシュスイッチ１では、１段のスイッチであるが導通バネ２０と押し感用バネ６０の２つのバネが設けられており、導通バネ２０は導通用、押し感用バネ６０は押し感用というように目的が分かれている。このため、押し感用バネ６０にはクリック感（クリック特性）が必要だが、導通バネ２０にはクリック感がない方が好ましい。すなわち、押し感用バネ６０については、湾曲形状が反転し始めるときに操作荷重が極大値をとるとともに湾曲形状が反転し終えるときに操作荷重が極小値をとることが必要であるが、導通バネ２０については、こうした操作荷重の極大値と極小値はない方が好ましい。また、導通バネ２０は、操作荷重が低く、押したときの反発力が小さいことが好ましい。そうでないと、押し感用バネ６０で押し感があっても導通バネ２０が変形せず、導通が生じない場合があり、また、操作する人にとっては２段スイッチのように感じられてしまうため、不都合がある。

一般に、プッシュスイッチを押圧操作したときの感触のよさを示す指標として、クリック率が用いられる。クリック率は、プッシュスイッチを構成する凸型の可動部材（金属部材）に対して操作荷重を加える際に可動部材の湾曲が反転し始めるときの操作荷重の極大値と、そこからさらに操作荷重を加えて可動部材の湾曲が完全に反転するまでの操作荷重の減少量との比率である。クリック率が大きいプッシュスイッチほど、操作する人にとっては押圧操作したときに好ましい感触（クリック感）が得られる。

プッシュスイッチ１では、押し感用バネ６０のクリック率はなるべく高く、導通バネ２０のクリック率はなるべく低い方が好ましい。例えば、押し感用バネ６０のクリック率は３０〜４０％であり、導通バネ２０のクリック率は１〜５％であることが好ましい。

なお、カバーシート７０の開口部７１は円形でなくてもよく、例えば、開口部をクローバ型などにしてもよい。開口部の形状によっては、操作する人が押し感用バネ６０の上面を直接押下できないことがあるが、カバーシート７０に開口部が形成されていれば、カバーシート７０の全面が覆われている場合よりも良好な押し感が得られる。

図５は、別のプッシュスイッチ１Ａの断面図である。プッシュスイッチ１Ａは、プッシュスイッチ１における接着シート３０と防水シート４０に代えて、導通バネ２０の上部のみに配置されたプラスチックなどの緩衝材８０を有する点と、カバーシート７０の上面全体が防水シート９０で覆われている点のみが、プッシュスイッチ１とは異なる。プッシュスイッチ１Ａでも、導通バネ２０と押し感用バネ６０は直接接触せず、スイッチ内部は基板１０と最上層の防水シート９０により覆われているので、プッシュスイッチ１と同様に、低音化の効果が得られる。

なお、防水および防塵のためには、プッシュスイッチ１，１Ａのように、導通部２と押し感部３の間の全体または押し感部３の上部の全体を防水シート４０，９０で覆った方がよい。しかしながら、防水および防塵が必須でない用途では、防水シート４０，９０を設けず、導通バネ２０の上に単に緩衝材８０を挟むだけでもよい。

１，１Ａ プッシュスイッチ
２ 導通部
３ 押し感部
１０ 基板
１２ 中央接点
１４ 外側接点
２０ 導通バネ
３０ 接着シート
４０ 防水シート
５０ 接着シート
６０ 押し感用バネ
７０ カバーシート

Claims (3)

1. 上面に複数の固定接点が形成された基板と、
   前記基板の上方に配置され、操作者に押下されることにより反転する凸型の湾曲形状を有し、前記湾曲形状が反転し始めるときに操作荷重が極大値をとるとともに前記湾曲形状が反転し終えるときに操作荷重が極小値をとるクリック特性を有する第１の金属部材と、
   前記第１の金属部材の下方で前記基板上に載置され、前記第１の金属部材を介して押圧されることにより変形して前記複数の固定接点の間で導通を生じさせる凸型の湾曲形状を有し、前記クリック特性を有さない第２の金属部材と、
   前記第１および第２の金属部材の間に配置された緩衝部材と、
   を有することを特徴とするプッシュスイッチ。
2. 前記緩衝部材は、前記基板との間で前記複数の固定接点および前記第２の金属部材を密封するための防水シートである、請求項１に記載のプッシュスイッチ。
3. 前記第１の金属部材の周縁部を固定し、前記第１の金属部材が露出する開口部が上面に形成された固定部材をさらに有する、請求項１または２に記載のプッシュスイッチ。

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