JP2018045760A - 押しボタンスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】リフロー半田付けの際に、筐体の変形と、筐体内部の導体接触部分へのフラックスの流入を抑えた押しボタンスイッチを提供する。【解決手段】押しボタンスイッチは、筐体と、可動導体を備えている。筐体は、基台１８と、蓋体を備えている。基台１８は、基材２２と、第一めっき層２４と、第二めっき層２６を備えている。第一めっき層２４は、基材２２の少なくとも上面２２Ｕの一部に形成されている。第二めっき層２６は、第一めっき層２４と隔てて、基材２２の少なくとも上面２２Ｕの一部に形成されている。可動導体は、第一めっき層２４と絶縁し、第二めっき層２６と導通するように筐体の内部に設けられている。可動導体は、押されたときに第一めっき層２４と接触点で接触する。基台１８は、筐体の内部と外部を通気する通気路と、通気路の途中であって、接触点より外側に設けられたフラックス溜め溝を備えている。【選択図】図４

Description

本発明は、携帯電話機や小型ゲーム機等の携帯端末装置などに使用される押しボタンスイッチに関するものである。

携帯端末装置などに使用される操作スイッチとして、押しボタンスイッチがよく知られている。押しボタンスイッチの筐体から露出したリードフレームの端部を、回路基板の金属配線部に半田付けすることによって、押しボタンスイッチが回路基板に実装される。押しボタンスイッチの筐体を構成する基台は、金属板であるリードフレームを金型内に挿入し、このリードフレームの周囲に溶融した樹脂を注入して、リードフレームと樹脂基材を一体成形するインサート成形によって作製されていた（特許文献１）。

平板ではないリードフレームを備える基台をインサート成形する場合、リードフレームが金型内で浮き上がらないように、ピンでリードフレームを金型に押しつけている。したがって、インサート成形で押しボタンスイッチ用の基台を作製すると、樹脂基材にこのピンの穴が残ってしまう。さらに、インサート成形で押しボタンスイッチ用の基台を作製すると、樹脂基材とリードフレームの境界に隙間が生じてしまう。このため、半田付けによって回路基板に押しボタンスイッチを実装したときに、この穴の周辺やこの隙間からフラックスが流入して、スイッチバネとリードフレームの接触部分を覆ってしまい、スイッチの電気的な接触不良を引き起こすおそれがある。

３Ｄ−ＭＩＤ（Ｔｈｒｅｅ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｍｏｌｄｅｄ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｄｅｖｉｃｅ：三次元成形回路部品）法によって押しボタンスイッチ用の基台を作製すれば、樹脂基材に押しつけピンの穴が残らない上、樹脂基材と金属配線の境界に隙間が生じない。しかしながら、３Ｄ−ＭＩＤ法で作製した基台を使用した押しボタンスイッチの筐体内部は気密性があるため、押しボタンスイッチをリフロー半田付けで回路基板に実装するとき、筐体内部の空気が膨張して、筐体が変形するおそれがある。

特開２００７−２１３８８０号公報

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、リフロー半田付けの際に、筐体の変形と、筐体内部の導体接触部分へのフラックスの流入を抑えた押しボタンスイッチを提供することを目的とする。

本発明の押しボタンスイッチは、樹脂製の基材、基材の少なくとも上面の一部に形成された第一めっき層、および第一めっき層と隔てて、基材の少なくとも上面の一部に形成された第二めっき層を備える基台と、基台の上方に設けられた蓋体とを備える筐体と、第一めっき層と絶縁し、第二めっき層と導通するように筐体の内部に設けられ、押されたときに第一めっき層と接触点で接触する可動導体とを有し、基台が、筐体の内部と外部を通気する通気路と、通気路の途中であって、接触点より外側に設けられたフラックス溜め溝とを備えている。

本発明の押しボタンスイッチにおいて、基材の上面の中央に凹部が設けられており、凹部に可動導体が設けられていてもよい。本発明の押しボタンスイッチにおいて、基材が、上面の周縁に、高縁部と、高縁部の上面より低く、凹部の底面より高い上面を備える第一低縁部と第二低縁部を備え、第一めっき層と第二めっき層の少なくとも一方と、高縁部との間に隙間ができるように、第一低縁部の上面に第一めっき層が、第二低縁部の上面に第二めっき層がそれぞれ設けられており、隙間が通気路の少なくとも一部であることが好ましい。

本発明の押しボタンスイッチにおいて、フラックス溜め溝が、第一低縁部と第二低縁部の少なくとも一方に設けられていることが好ましい。本発明の押しボタンスイッチにおいて、隙間が、高縁部の側面と、第一めっき層と第二めっき層の少なくとも一方の側面との間で形成されていることが好ましい。本発明の押しボタンスイッチにおいて、隙間の幅が２０〜１００μｍであってもよい。本発明の押しボタンスイッチにおいて、基材が、複数の突起を下面に備えていてもよい。

本発明の押しボタンスイッチは通気路を備えるので、リフロー半田付けの際に、内部の空気が膨張して筐体を変形するのを抑えられる。また、本発明の押しボタンスイッチは、導体接触部分の外側にフラックス溜り溝を備えるので、リフロー半田付けの際にフラックスが筐体内部に流入しても、フラックスが導体接触部分まで到達するのを抑えられる。

本発明の第一実施形態の押しボタンスイッチを示し、（ａ）が上方からの斜視図、（ｂ）が下方からの斜視図。 本発明の第一実施形態の押しボタンスイッチの分解図。 本発明の第一実施形態の押しボタンスイッチの長手方向の中央断面図。 本発明の第一実施形態の押しボタンスイッチの基台の上方からの斜視図。 図４の部分拡大断面図。 本発明の第二実施形態の押しボタンスイッチを示し、（ａ）が上方からの斜視図、（ｂ）が下方からの斜視図。 本発明の第二実施形態の押しボタンスイッチの分解図。 本発明の第二実施形態の変形例の押しボタンスイッチの分解図。

以下、本発明の押しボタンスイッチについて、図面を参照しながら実施形態に基づいて説明する。なお、図面は、押しボタンスイッチと押しボタンスイッチを構成する部材を模式的に表したものであり、これらの実物の寸法および寸法比は、図面上の寸法および寸法比と必ずしも一致していない。また、特にことわらない限り、本明細書では便宜上、図３に示す押しボタンスイッチの向きを基準に「上」および「下」などの方向を表す。なお、２つの数値の間に「〜」を用いて数値範囲を表す場合、これら２つの数値も範囲に含まれる。また、重複説明は適宜省略し、同一部材には同一符号を付与することがある。

（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態に係る押しボタンスイッチ１０を示し、図１（ａ）は上方からの斜視図で、図１（ｂ）は下方からの斜視図である。図２は、押しボタンスイッチ１０の分解図である。図３は、押しボタンスイッチ１０の上面の中心から長手下方に垂直に切断したときの断面図である。押しボタンスイッチ１０は、筐体１２と、可動導体であるタクトバネ１４と、ボタン１６とを備えている。筐体１２は、基台１８と、蓋体であるカバーシート２０とを備えている。

図４は、基台１８の上方からの斜視図である。図５は、図４の点線で囲まれた部分を、基材２２の側面２２Ｓａと平行に基台１８を切断したときの断面とともに示している。基台１８は、樹脂製の基材２２と、第一めっき層２４と、第二めっき層２６と、筐体１２の内部と外部を通気する通気路３０と、通気路３０の途中であって、スイッチの電気的接触点の外側に設けられたフラックス溜め溝３２とを備えている。基台１８に通気路３０を設けることによって、押しボタンスイッチ１０をリフロー半田付けで回路基板に実装するとき、筐体１２の内部で膨張した空気が通気路３０を通って筐体１２の外部に排出される。このため、膨張空気によってカバーシート２０が剥がれたり、筐体１２が反り上がるのをほぼ防げる。

基台１８は、例えば３Ｄ−ＭＩＤ法によって作製される。すなわち、基材２２が熱可塑性樹脂の射出成形によって製造され、第一めっき層２４と第二めっき層２６は、以下のようにして基材２２の表面に形成される。まず、第一めっき層２４と第二めっき層２６を形成したい基材２２の表面部分に、レーザー光を照射する。基材２２のレーザー光が照射された部分は、活性化されて金属核が形成される。つぎに、例えば、無電解銅浴に基材２２を浸して、レーザー光が照射された基材２２の表面部分に銅を析出させる。なお、電解銅メッキで配線を厚付けする場合もある。そして、フラッシュめっき加工処理によって、銅表面にニッケル、金等のめっきを施す。

このように、基台１８に設けられる導体層が、インサート成形によって樹脂と一体化されたリードフレームではなくめっき層であるため、導体層と基材に隙間ができない。このため、押しボタンスイッチ１０をリフロー半田付けで回路基板に実装するとき、導体層と基材の間から筐体１２の内部にフラックスが流入しない。万が一、通気路３０から筐体１２の内部にフラックスが流入しても、通気路３０の途中であって、スイッチの電気的接触点の外側に設けられたフラックス溜め溝３２に流入したフラックスが溜まるので、筐体１２の内部の中央付近にある電気的接触点までフラックスが到達しない。

第一めっき層２４は、少なくとも基材２２の上面２２Ｕの一部に形成されている。また、第二めっき層２６は、第一めっき層２４と隔てて、すなわち第一めっき層２４と絶縁するように、少なくとも基材２２の上面２２Ｕの一部に形成されている。本実施形態では、第一めっき層２４と第二めっき層２６が、基材２２の側面２２Ｓａ，２２Ｓｂの一部と、下面２２Ｌの一部にも形成されている。

基材２２の上面２２Ｕの中央には、凹部２２Ｒが設けられている。基材２２に凹部２２Ｒを設けることによって、タクトバネ１４を凹部２２Ｒに収納でき、押しボタンスイッチ１０の薄型化が図れる。なお、基材２２に凹部２２Ｒを設けることによって、通気路３０から筐体１２の内部にフラックスが流入した場合、周囲より低い凹部２２Ｒにフラックスが流れやすくなるが、通気路３０の途中であって、スイッチの電気的接触点の外側に設けられたフラックス溜め溝３２にフラックスが溜まるので、凹部２２Ｒの中央付近にある電気的接触点までフラックスが到達しない。

第一めっき層２４と第二めっき層２６は、凹部２２Ｒの底２２ＲＢにも形成されている。ただし、凹部２２Ｒの底２２ＲＢは二段になっており、低い段の上面２２ＲＢａに第一めっき層２４が、高い段の上面２２ＲＢｂに第二めっき層２６がそれぞれ形成されている。基材２２の上面２２Ｕの周縁２２ＵＥには、高縁部２２ＵＥａと、第一低縁部２２ＵＥｂと、第二低縁部２２ＵＥｃとが形成されている。第一低縁部２２ＵＥｂと第二低縁部２２ＵＥｃの上面は、凹部２２Ｒの底面、すなわち凹部２２Ｒの底２２ＲＢの低い段の上面２２ＲＢａより高い。

第一めっき層２４は、第一低縁部２２ＵＥｂの上面にも形成されている。また、第二めっき層２６は、第二低縁部２２ＵＥｃの上面にも形成されている。そして、第一めっき層２４と第二めっき層２６の少なくとも一方と、高縁部２２ＵＥａとの間に隙間が形成されている。本実施形態では、第一めっき層２４と第二めっき層２６の双方と、高縁部２２ＵＥａとの間に隙間が形成されている。この隙間は、高縁部２２ＵＥａの側面と第一めっき層２４の側面の隙間、および高縁部２２ＵＥａの側面と第二めっき層２６の側面の隙間でもある。この隙間は、幅が２０〜１００μｍで、筐体１２の内部と外部を通気する通気路３０の少なくとも一部となっている。本実施形態では、基材２２に設けた導体層がめっき層であるため、高縁部２２ＵＥａと第一めっき層２４および第二めっき層２６との間に、このような微細な幅の隙間が設けられる。

フラックス溜め溝３２は、第一低縁部２２ＵＥｂと第二低縁部２２ＵＥｃの少なくとも一方に設けられている。本実施形態では、第一低縁部２２ＵＥｂと第二低縁部２２ＵＥｃの双方に、フラックス溜め溝３２が２つずつ設けられている。フラックス溜め溝３２が第一低縁部２２ＵＥｂと第二低縁部２２ＵＥｃに設けられているため、筐体１２の内部に流入したフラックスが、フラックス溜め溝３２に導入される。また、フラックス溜め溝３２の開口が、凹部２２Ｒの底面より高く、第一低縁部２２ＵＥｂと第二低縁部２２ＵＥｃの上面と同じ高さであるため、筐体１２の内部に流入したフラックスが、フラックス凹部２２Ｒの底面にほとんど到達しない。

通気路３０は、図２および図５に示すように、基材２２の側面２２Ｓａの開口から、高縁部２２ＵＥａの側面、第一めっき層２４の側面、接着シート３４の下面、および第一低縁部２２ＵＥｂの上面によって囲まれた空間を経て、フラックス溜め溝３２で合流し、高縁部２２ＵＥａの側面、第一めっき層２４の側面、接着シート３４の下面、および第一低縁部２２ＵＥｂの上面によって囲まれた空間をさらに経て、凹部２２Ｒにつながっている。

タクトバネ１４は、ドーム形状を有する金属薄板である。本実施形態では、３枚のタクトバネ１４を重ねて使用している。タクトバネ１４は、筐体１２の内部である凹部２２Ｒに設けられている。具体的には、タクトバネ１４の両端が、凹部２２Ｒの底２２ＲＢの高い段の上面２２ＲＢｂの上に置かれている。このとき、タクトバネ１４の一端１４ａは、凹部２２Ｒの底２２ＲＢの低い段の上面２２ＲＢａに形成された第一めっき層２４と隔てて、すなわち第一めっき層２４と絶縁するように置かれている。一方、タクトバネ１４の他端１４ｂは、凹部２２Ｒの底２２ＲＢの高い段の上面２２ＲＢｂに形成された第二めっき層２６の上面に接触するように、すなわち第二めっき層２６と導通するように置かれている。

そして、タクトバネ１４の中央部が上方から押されたときに、タクトバネ１４の中央部は窪んで、第一めっき層２４の円形部分２４Ｃと接触点で接触する。このとき、第一めっき層２４と第二めっき層２６は、タクトバネ１４を介して導通する。本実施形態では、カバーシート２０のボタン１６を覆っている部分を指で押すと、ボタン１６を介してタクトバネ１４が押される。なお、ボタン１６を設けず、タクトバネ１４がカバーシート２０で直接覆われていてもよい。

一方、タクトバネ１４の中央部が上方から押されていないとき、例えば、カバーシート２０を押している指をカバーシート２０から離したとき、タクトバネ１４はドーム形状に復元して、第一めっき層２４と第二めっき層２６が絶縁される。こうして、第一めっき層２４と第二めっき層２６が絶縁状態から導通状態に切り換わることによって、押しボタンスイッチ１０が押されたことを認識して、回路基板が作動する。つまり、押しボタンスイッチ１０が押されたことに対応して、回路基板上のＣＰＵが所定のプログラムを実行する。なお、タクトバネ１４の材質、形状、厚さ、および数量等は、タクトバネ１４が可動部材として機能する限り特に制限がない。カバーシート２０は、樹脂やゴム等の絶縁体から構成されている。カバーシート２０は、接着シート３４を介して、基台１８の上方に接着されている。

押しボタンスイッチ１０は、回路基板の金属配線部に半田付けすることによって回路基板に実装される。すなわち、半田粉末とフラックスを含有する半田ペーストが金属配線の所定部分に印刷された回路基板を用意し、半田ペースト上に押しボタンスイッチ１０を置く。そして、回路基板を加熱して半田粉末を溶かした後、冷却して押しボタンスイッチ１０を回路基板に搭載する。この加熱工程で、押しボタンスイッチ１０が、例えば約８０℃になったときに、筐体１２の内部の空気が通気路３０を経由して外部に排出される（図５の破線矢印参照）。さらに高温に加熱した後、冷却工程で押しボタンスイッチ１０が、例えば約１５０℃になったときに、通気路３０から筐体１２の内部にフラックスが流入する可能性があるが、フラックス溜め溝３２に流入したフラックスが溜まるので、フラックスが凹部２２Ｒまで到達しない。

（第二実施形態）
図６は、本発明の第二実施形態に係る押しボタンスイッチ４０を示し、図６（ａ）は上方からの斜視図で、図６（ｂ）は下方からの斜視図である。図７は、押しボタンスイッチ４０の分解図である。第一実施形態の押しボタンスイッチ１０の基材２２と異なり、本実施形態の押しボタンスイッチ４０の基材４２は、２つの突起４４，４４を下面４２Ｌに備えている。押しボタンスイッチ４０のその他の構成部材は、押しボタンスイッチ１０の構成部材と同じである。このように、押しボタンスイッチ４０の底面に複数の突起が設けられているので、押しボタンスイッチ４０を回路基板に位置精度よく実装できる。そして、押しボタンスイッチ１０と同様に、リフロー半田付けのとき、タクトバネ１４と第一めっき層２４の接触点までフラックスが流入することはほぼない。

図８は、第二実施形態の応用例の押しボタンスイッチ５０の分解図である。押しボタンスイッチ５０の基材５２の上面には、タクトバネ１４を収納する凹部が設けられていない。このため、基台５４と、カバーシート２０の間には、中央にタクトバネ１４を収納する穴が形成された中間シート５６が設けられている。基台５４と中間シート５６は、中間シート５６の下面に設けられた接着層を介して接着され、中間シート５６とカバーシート２０は、中間シート５６の上面に設けられた接着層を介して接着されている。基台５４と、中間シート５６と、カバーシート２０によって、筐体５８が構成されている。なお、押しボタンスイッチ４０において、タクトバネ１４の数量を増やした場合に、カバーシート２０と基台４６の間に、中間シート５６を設けてもよい。

１０ 押しボタンスイッチ
１２ 筐体
１４ タクトバネ
１４ａ 一端
１４ｂ 他端
１６ ボタン
１８ 基台
２０ カバーシート
２２ 基材
２２Ｕ 上面
２２ＵＥ 周縁
２２ＵＥａ 高縁部
２２ＵＥｂ 第一低縁部
２２ＵＥｃ 第二低縁部
２２Ｓａ，２２Ｓｂ 側面
２２Ｌ 下面
２２Ｒ 凹部
２２ＲＢ 底
２２ＲＢａ 低い段の上面
２２ＲＢｂ 高い段の上面
２４ 第一めっき層
２４Ｃ 円形部分
２６ 第二めっき層
３０ 通気路
３２ フラックス溜め溝
３４ 接着シート
４０ 押しボタンスイッチ
４２ 基材
４２Ｌ 下面
４４ 突起
４６ 基台
５０ 押しボタンスイッチ
５２ 基材
５４ 基台
５６ 中間シート
５８ 筐体

Claims (7)

1. 樹脂製の基材、前記基材の少なくとも上面の一部に形成された第一めっき層、および前記第一めっき層と隔てて、前記基材の少なくとも上面の一部に形成された第二めっき層を備える基台と、前記基台の上方に設けられた蓋体と、を備える筐体と、
   前記第一めっき層と絶縁し、前記第二めっき層と導通するように前記筐体の内部に設けられ、押されたときに前記第一めっき層と接触点で接触する可動導体と、
   を有する押しボタンスイッチであって、
   前記基台が、前記筐体の内部と外部を通気する通気路と、前記通気路の途中であって、前記接触点より外側に設けられたフラックス溜め溝とを備える押しボタンスイッチ。
2. 請求項１において、
   前記基材の上面の中央に凹部が設けられており、
   前記凹部に前記可動導体が設けられている押しボタンスイッチ。
3. 請求項２において、
   前記基材が、上面の周縁に、高縁部と、前記高縁部の上面より低く、前記凹部の底面より高い上面を備える第一低縁部と第二低縁部を備え、
   前記第一めっき層と前記第二めっき層の少なくとも一方と、前記高縁部との間に隙間ができるように、前記第一低縁部の上面に前記第一めっき層が、前記第二低縁部の上面に前記第二めっき層がそれぞれ設けられており、
   前記隙間が前記通気路の少なくとも一部である押しボタンスイッチ。
4. 請求項３において、
   前記フラックス溜め溝が、前記第一低縁部と前記第二低縁部の少なくとも一方に設けられている押しボタンスイッチ。
5. 請求項３または４において、
   前記隙間が、前記高縁部の側面と、前記第一めっき層と前記第二めっき層の少なくとも一方の側面との間で形成されている押しボタンスイッチ。
6. 請求項５において、
   前記隙間の幅が２０〜１００μｍである押しボタンスイッチ。
7. 請求項１から６のいずれかにおいて、
   前記基材が、複数の突起を下面に備える押しボタンスイッチ。

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