JP2020080205A - スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作音を抑制することができると共に、操作感触の良いスイッチ装置を提供する。【解決手段】絶縁基板４０と、スペーサ層３０と、固定接点２３を有するフィルム基板２０と、可動接点１１を有して固定接点２３を覆うように配設されたドーム状のクリックばね１０と、を備えたスイッチ装置１００であって、固定接点２３は、フィルム基板２０の上側の面の中央に形成された中央固定接点２３ａと、中央固定接点２３ａの周辺に形成された周辺固定接点２３ｂと、から成り、スペーサ層３０は、弾性を有する第１層３１と第２層３２とから成り、第１層３１は、中央固定接点２３ａの形成されたフィルム基板２０の領域の下側の面と絶縁基板４０との間に設けられていると共に、第２層３２は、周辺固定接点２３ｂの形成されたフィルム基板２０の領域の下側の面と絶縁基板４０との間に設けられており、第２層３２の弾性率が第１層３１の弾性率よりも大きい。【選択図】図３

Description

本発明は、スイッチ装置に関し、特に操作音を抑制したスイッチ装置に関する。

従来から、回路基板上に中央固定接点と周辺固定接点とを有した固定接点を設け、この固定接点に対応する位置にドーム状の反転型の可動接点が配設されたスイッチ装置が存在する。このような従来のスイッチ装置として、下記の特許文献１に記載の接点板９００が知られている。図９を用いて接点板９００について説明する。

接点板９００は、図９に示すように、回路基板９０３と、回路基板９０３の表面に形成された中央固定接点９０４ａ及びこの中央固定接点９０４ａの周辺に形成された周辺固定接点９０４ｂから成る導電性の固定接点９０４と、フィルム状の絶縁材からなる絶縁シート９０５と、同じくフィルム状の絶縁材からなるスペーサ９０６と、金属薄板でドーム状に形成された可動接点９０１と、で構成されている。

可動接点９０１は、ドーム部が中央固定接点９０４ａと離間した状態で対峙され、スカート部の外周端部が、周辺固定接点９０４ｂと常時接触された状態となっている。可動接点９０１には、ドーム部の頂部の内面側である接点部に複数の突状の突起部９０１ｇが点在して形成されている。このような構成によって、良好なクリック感触を得ることができる。

しかし、このような構成のスイッチ装置においては、操作時の可動接点と中央固定接点とが接触する際に衝撃音が発生する傾向があった。特に、このような反転型の接点板９００では、押圧された時、反転前までは抵抗荷重が上昇し、反転した瞬間に急激に荷重が軽くなるために、直後に接点同士が接触する際の衝撃音が大きくなってしまうという問題があった。

この問題を解決するために、固定接点の下側と回路基板との間に吸音材を入れるようにしたスイッチ装置の構造が特許文献２に開示されている。図８を用いて、特許文献２に記載のキースイッチモジュール８００について説明する。

キースイッチモジュール８００は、図８に示すように、基板８２２の裏面側に吸音部材８２７を配設したものである。この吸音部材８２７は、シリコン、ウレタン、アクリル等の弾性を有した樹脂材、絶縁性の弾性ゴム、発泡材などが使用される。このような吸音部材８２７の表面に、固定接点８２４及び回路電極８２３の形成されたＦＰＣ等の薄い基板８２２を載置し、固定接点８２４の上方にドームバネ８２５が配置される。また、このドームバネ８２５は、シート材８２６によって基板８２２に固定される。

このような構成によって、ドームバネ８２５が固定接点８２４に接触したときに生ずる操作音を低減化させることができる。

特開平２００２−２１６５８０号公報 特開平２０１１−０４０３２０号公報

しかしながら、キースイッチモジュール８００のようなスイッチ装置では、吸音部材８２７がドームバネ８２５の中央側接点部と周辺側接点部とに亘って配置されている。そのため、押し込み時に周辺側接点部が沈み込み、ドームばね全体が沈みながら可動接点となるドームばね中央部が反転するため、良好なクリック感が得られない。また、押し込んだ時に中央側接点部と同時に周辺側接点部も沈み込むために、中央側接点部の押込み力が逃げたり、ドームばね全体が傾いたりすることがあり、安定した電気的接触が得られず、操作感触が悪くなるという問題があった。

本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、操作音を抑制することができると共に、操作感触の良いスイッチ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明のスイッチ装置は、絶縁基板と、前記絶縁基板の上側の面に配設されたスペーサ層と、前記スペーサ層の上側に配設された固定接点を有するフィルム基板と、可動接点を有して前記固定接点を覆うように配設されたドーム状のクリックばねと、を備えたスイッチ装置であって、前記固定接点は、前記フィルム基板の上側の面の中央に形成された中央固定接点と、前記中央固定接点の周辺に形成された周辺固定接点と、から成り、前記スペーサ層は、弾性を有する第１層と第２層とから成り、前記第１層は、前記中央固定接点の形成された前記フィルム基板の領域の下側の面と前記絶縁基板との間に設けられていると共に、前記第２層は、前記周辺固定接点の形成された前記フィルム基板の領域の下側の面と前記絶縁基板との間に設けられており、前記第２層の弾性率が前記第１層の弾性率よりも大きい、という特徴を有する。

このように構成されたスイッチ装置は、弾性を有するスペーサ層の第１層を、可動接点が接触する中央固定接点の形成されたフィルム基板の領域の下側に設けたので、押圧操作時における操作音を抑制することができる。また、スペーサ層の第２層の弾性率を第１層の弾性率よりも大きくしたので、周辺固定接点の形成されたフィルム基板の領域の操作時の変形を少なくすることができる。そのため、中央固定接点の形成された領域で可動接点の中央側接点部が安定して押し込まれ、良好なクリック感を得ることができる。その結果、操作感触の良いスイッチ装置とすることができる。

また、上記の構成において、前記第１層はゴムシートから成り、前記第２層はプラスティックシートから成る、という特徴を有する。

このように構成されたスイッチ装置は、スペーサ層の第１層としてゴムシートを用い、第２層としてプラスティックシートを用いたので、スペーサ層の第２層の弾性率を第１層の弾性率よりも大きくすることが容易にできる。

また、上記の構成において、前記第１層の高さは、前記第２層の高さよりも低い、 という特徴を有する。

このように構成されたスイッチ装置は、スペーサ層の第１層の高さを第２層の高さよりも低くしたので、フィルム基板と第１層との間に空間領域を設けることができる。その結果、操作時のストロークを長くすることができるので、より操作感触の良いスイッチ装置とすることができる。

本発明のスイッチ装置は、弾性を有するスペーサ層の第１層を、可動接点が接触する中央固定接点の形成されたフィルム基板の領域の下側に設けたので、押圧操作時における操作音を抑制することができる。また、スペーサ層の第２層の弾性率を第１層の弾性率よりも大きくしたので、周辺固定接点の形成されたフィルム基板の領域の操作時の変形を少なくすることができる。そのため、中央固定接点の形成された領域で可動接点の中央側接点部が安定して押し込まれ、良好なクリック感を得ることができる。その結果、操作感触の良いスイッチ装置とすることができる。

本発明の実施形態におけるスイッチ装置の外観を示す斜視図である。 スイッチ装置の平面図である。 スイッチ装置の押圧操作前の拡大断面図である。 固定接点の構造を示す模式図である。 スイッチ装置の押圧操作後の拡大断面図である。 本発明の変形例におけるスイッチ装置の押圧操作前の拡大断面図である。 本発明の変形例におけるスイッチ装置の押圧操作後の拡大断面図である。 従来例に係るスイッチ装置の構成を示す断面図である。 従来例に係るスイッチ装置の構成を示す断面図である。

［実施形態］
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態であるスイッチ装置１００は、パソコン等のタッチパッドに主に使用されるものである。本発明のスイッチ装置の用途については、以下説明する実施形態に限定されるものではなく適宜変更が可能である。尚、本明細書では、各図面に対する説明の中で便宜上、右側、左側、後側、前側、上側、下側と記載している場合があるが、これらは、それぞれ各図面内で＋Ｘ側、−Ｘ側、＋Ｙ側、−Ｙ側、＋Ｚ側、−Ｚ側を示すものであり、製品の設置方向や使用時の方向をこれらに限定するものではない。

最初に、図１乃至図５を参照して、スイッチ装置１００の構成及び動作について説明する。図１は、本発明の実施形態におけるスイッチ装置１００の外観を示す斜視図であり、図２は、スイッチ装置１００の平面図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ線から見たスイッチ装置１００の押圧操作前の拡大断面図であり、図４は、固定接点２３の構造を示す模式図であり、図５は、図２のＡ−Ａ線から見たスイッチ装置１００の押圧操作後の拡大断面図である。

図１に示すように、スイッチ装置１００は、絶縁基板４０と、この絶縁基板４０の上側の面に配設されたスペーサ層３０と、このスペーサ層３０の上側の面に配設されたフィルム基板２０と、このフィルム基板２０の上側の面に配設されたドーム状のクリックばね１０と、を備えて構成されている。

図１乃至図３に示すように、クリックばね１０の上側及びフィルム基板２０の上側には、クリックばね１０を固定するためのシート部材１７が被覆されている。このシート部材１７は、裏面全体に粘着剤（図示せず）が一様に塗布され、クリックばね１０を粘着保持させて、フィルム基板２０に密着させるようにしてクリックばね１０を被覆している。また、シート部材１７上のクリックばね１０が存在する箇所の中央部には、突起部１５が取り付けられている。突起部１５は、クリックばね１０を安定して押圧するために設けられている。スイッチ装置１００の操作は、突起部１５を押圧操作し、クリックばね１０を変形させることによって行われる。

絶縁基板４０は、エポキシ樹脂やフェノール樹脂などの積層板で形成されており、スイッチ装置１００が内蔵されたパソコン等の筐体内に取り付けられる。

フィルム基板２０は、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate：ポリエチレンテレフタレート）やポリイミド（Polyimide）等の合成樹脂から成るＦＰＣ（Flexible Printed Circuits：フレキシブルプリント基板）である。フィルム基板２０は、全体が平面視で略長方形形状をしているが、その長手方向の辺の中央部から右方向に接点取り出し部２５が延在している。接点取り出し部２５は、その先がスイッチ装置１００の内蔵されたパソコン等の内部の回路に接続され、スイッチ装置１００の出力信号を出力する働きを有している。

フィルム基板２０の上側の面には、図３に示すように、固定接点２３が設けられている。固定接点２３は、フィルム基板２０の上側の面の中央に形成された中央固定接点２３ａと、中央固定接点２３ａの周辺に形成された周辺固定接点２３ｂと、から成る。中央固定接点２３ａと周辺固定接点２３ｂとは、銅箔等の導電性の金属で形成されている。

図４に示すように、中央固定接点２３ａは、平面視略円形状をしていると共に、その一部に中央固定接点取り出しパターン２５ａが接続されている。また、周辺固定接点２３ｂは、中央固定接点２３ａの周囲を取り囲むような平面視略円環状をしていると共に、その一部に周辺固定接点取り出しパターン２５ｂが接続されている。中央固定接点取り出しパターン２５ａ及び周辺固定接点取り出しパターン２５ｂは、図１及び図２に示した接点取り出し部２５にも延長して形成されており、スイッチ装置１００の出力信号を取り出すことができる。固定接点２３のパターンは、この例に限らず、中央固定接点２５ａ及び周辺固定接点２５ｂのそれぞれに接続された取り出しパターンにより出力信号が取り出せるパターンであれば、他の形状であっても良い。

クリックばね１０は、弾性を有すると共に導電性を有する薄い金属部材によって形成され、図３に示すように、所定の傾斜を有するドーム状となっている。また、クリックばね１０は、可動接点１１を有して固定接点２３を覆うようにフィルム基板２０の上側の面に配設されている。可動接点１１は、上側の中央側に位置する中央側接点部１１ａと、下側の周辺側に位置する周辺側接点部１１ｂと、から成る。

可動接点１１の中央側接点部１１ａがフィルム基板２０上の中央固定接点２３ａに対向する位置にあるため、中央側接点部１１ａと中央固定接点２３ａとの間には、空間領域１９が存在する。また、周辺側接点部１１ｂは、フィルム基板２０上の周辺固定接点２３ｂに対向する位置にあると共に、周辺側接点部１１ｂと周辺固定接点２３ｂとは、常に接触するように設定されている。

スペーサ層３０は、絶縁基板４０とフィルム基板２０との間に配設されている。スペーサ層３０は、弾性を有する第１層３１と第２層３２とから成り、第１層３１は、前述したフィルム基板２０の中央固定接点２３ａの形成された領域の下側の面と絶縁基板４０との間に配置されていると共に、第２層３２は、フィルム基板２０の周辺固定接点２３ｂの形成された領域の下側の面と絶縁基板４０との間に配置されている。

スペーサ層３０と絶縁基板４０とは、両面接着テープ５０によって互いに接着され、固定されている。同様に、スペーサ層３０のうち第２層３２とフィルム基板２０も、両面接着テープ５０によって互いに接着され、固定されている。また、前述したクリックばね１０とフィルム基板２０とも、両面接着テープ５０によって互いに接着され、固定されている。そのため、クリックばね１０から絶縁基板４０までが一体となって構成されている。尚、スペーサ層３０のうち第１層３１は、フィルム基板２０に接着されていなくても良いし、両面接着テープ５０によって接着されていても良い。

スペーサ層３０の第１層３１は、エラストマー等の弾性を有するゴムシートから成り、第２層３２は、ＰＥＴ等の合成樹脂で形成されたプラスティックシートから成る。従って、第２層３２の弾性率は、第１層３１の弾性率よりも大きい。言い換えれば、第２層３２は第１層３１よりも硬く設定されている。尚、第１層３１の高さと第２層３２の高さとは同一である。

前述したように、スイッチ装置１００の操作は、図３に示す突起部１５を押圧操作することによって行われる。突起部１５を押圧すると、可動接点１１の中央側接点部１１ａが反転すると共に、空間領域１９を下方向に移動し、図５に示すように、フィルム基板２０上の中央固定接点２３ａに接触する。前述したように、可動接点１１の周辺側接点部１１ｂは固定接点２３の周辺固定接点２３ｂに常に接触している。従って、中央固定接点２３ａと周辺固定接点２３ｂとが導通し、スイッチ装置１００がオンとなる。

この時、フィルム基板２０の中央固定接点２３ａが形成された領域の下側の面が、スペーサ層３０の第１層３１の上側の面に接していると共に、クリックばね１０に加えられた押圧力は、スペーサ層３０の第１層３１にも下方向に加わっている。

この時、スペーサ層３０の第２層３２の弾性率が第１層３１の弾性率よりも大きく設定されているため、図５に示すように、クリックばね１０における可動接点１１の周辺側接点部１１ｂは、下方向に沈み込むことはなく、逆に可動接点１１の中央側接点部１１ａは、スペーサ層３０の第１層３１の下側方向に、ある程度の距離だけ沈み込むことになる。その結果、スペーサ層３０の第１層３１が吸音材として働き、スイッチ装置１００がオンとなるときに発生する操作音を抑制することができる。

また、クリックばね１０における可動接点１１の周辺側接点部１１ｂが下方向に沈み込まないので、フィルム基板２０の周辺固定接点２３ｂの形成された領域の下側における操作時の変形を少なくすることができる。そのため、中央固定接点２３ａの形成された領域で可動接点１１の中央側接点部１１ａが安定して押し込まれ、良好なクリック感を得ることができる。

［実施形態の変形例］
次に、図１、図２、図６及び図７を参照して、スイッチ装置１００の変形例であるスイッチ装置１１０の構成及び動作について説明する。図１は、スイッチ装置１１０の外観を示す斜視図であり、図２は、スイッチ装置１１０の平面図である。また、図６は、図２のＡ−Ａ線から見たスイッチ装置１１０の押圧操作前の拡大断面図であり、図７は、図２のＡ−Ａ線から見たスイッチ装置１１０の押圧操作後の拡大断面図である。尚、スイッチ装置１００とスイッチ装置１１０との相違点は、スイッチ装置１１０のスペーサ層３５の構造が、スイッチ装置１００のスペーサ層３０の構造とは異なることだけである。従って、スペーサ層３５の構造以外については、その説明を一部省略する。

図１及び図２に示すように、スイッチ装置１１０は、スイッチ装置１００と同様に、絶縁基板４０と、この絶縁基板４０の上側の面に配設されたスペーサ層３５と、このスペーサ層３５の上側の面に配設されたフィルム基板２０と、このフィルム基板２０の上側の面に配設されたクリックばね１０と、を備えて構成されている。

図６に示すように、スペーサ層３５は、絶縁基板４０とフィルム基板２０との間に配設されている。スペーサ層３５は、弾性を有する第１層３６と第２層３７とから成り、第１層３６は、前述したフィルム基板２０の中央固定接点２３ａの形成された領域の下側の面と絶縁基板４０との間に設けられていると共に、第２層３７は、フィルム基板２０の周辺固定接点２３ｂの形成された領域の下側の面と絶縁基板４０との間に設けられている。

スペーサ層３５と絶縁基板４０とは、両面接着テープ５０によって互いに接着され、固定されている。同様に、スペーサ層３５のうち、第２層３７とフィルム基板２０とも、両面接着テープ５０によって互いに接着され、固定されている。

スイッチ装置１００と同様に、スペーサ層３５の第１層３６は、エラストマー等の弾性を有するゴムシートから成り、第２層３７は、ＰＥＴ等の合成樹脂で形成されたプラスティックシートから成る。従って、第２層３７の弾性率は、第１層３６の弾性率よりも大きい。即ち、第２層３７は第１層３６よりも硬く設定されている。

スペーサ層３５の第１層３６の上下方向の高さＨ１は、スイッチ装置１００の場合と異なり、第２層３７の上下方向の高さＨ２よりも低く設定されている。そのため、第１層３６の上側の面とフィルム基板２０の下側の面との間には、（Ｈ２−Ｈ１）の高さに両面接着テープ５０の厚さ分を足した高さの空間領域３９が形成される。

スイッチ装置１００の場合と同様に、スイッチ装置１１０の操作は、図６に示す突起部１５を押圧操作することによって行われる。突起部１５を押圧すると、可動接点１１の中央側接点部１１ａが反転すると共に、空間領域３９を下方向に移動し、フィルム基板２０上の中央固定接点２３ａに接触する。前述したように、可動接点１１の周辺側接点部１１ｂは固定接点２３の周辺固定接点２３ｂに常に接触している。従って、中央固定接点２３ａと周辺固定接点２３ｂとが導通し、スイッチ装置１１０がオンとなる。

この時、フィルム基板２０の中央固定接点２３ａの形成された領域の下側の面には、クリックばね１０に加えられた押圧力が、下方向に加わっている。

第１層３６の上側の面とフィルム基板２０の下側の面との間には、図６に示した少なくとも（Ｈ２−Ｈ１）の高さの空間領域３９が形成されているので、可動接点１１の中央側接点部１１ａは、更に空間領域３９を下方向に移動し、図７に示すように、フィルム基板２０の下側の面が第１層３６の上側の面と接触する。従って、この時の操作ストロークは、スイッチ装置１００の場合の操作ストロークよりも、少なくとも（Ｈ２−Ｈ１）の高さ分だけ長くなる。

また、この空間領域３９の上部のフィルム基板２０が、強く張られた状態でスペーサ層３５の第２層３７に接着される構成とすれば、中央側接点部１１ａが押し込まれた際にこの空間領域３９内でフィルム基板２０の張力が働き、オンとなる時の衝撃を和らげることができる。その結果、操作音を抑制することができる。

この時、スイッチ装置１００の場合と同様に、スペーサ層３５の第２層３７の弾性率が第１層３６の弾性率よりも大きく設定されているため、クリックばね１０における可動接点１１の周辺側接点部１１ｂは、下方向に沈み込むことはなく、逆に可動接点１１の中央側接点部１１ａは、スペーサ層３５の第１層３６の下側方向に、スイッチ装置１００の場合よりも深く沈み込むことになる。その結果、スペーサ層３５の第１層３６が吸音材として働き、スイッチ装置１１０がオンとなるときに発生する操作音を、より抑制することができる。

また、クリックばね１０における可動接点１１の周辺側接点部１１ｂが下方向に沈み込まないので、フィルム基板２０の周辺固定接点２３ｂの形成された領域の下側における操作時の変形を少なくすることができる。更に、上述したように、操作時のストロークをより長くすることができる。そのため、中央固定接点２３ａの形成された領域で可動接点１１の中央側接点部１１ａが安定して押し込まれ、より良好なクリック感を得ることができる。

以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。

スイッチ装置１００は、弾性を有するスペーサ層３０の第１層３１を、可動接点１１が接触する中央固定接点２３ａの形成されたフィルム基板２０の領域の下側に設けたので、押圧操作時における操作音を抑制することができる。また、スペーサ層３０の第２層３２の弾性率を第１層３１の弾性率よりも大きくしたので、周辺固定接点２３ｂの形成されたフィルム基板２０の領域の操作時の変形を少なくすることができる。そのため、中央固定接点２３ａの形成された領域で可動接点１１の中央側接点部１１ａが安定して押し込まれ、良好なクリック感を得ることができる。その結果、操作感触の良いスイッチ装置１００とすることができる。

また、スペーサ層３０の第１層３１としてゴムシートを用い、第２層３２としてプラスティックシートを用いたので、スペーサ層３０の第２層３２の弾性率を第１層３１の弾性率よりも大きくすることが容易にできる。

また、スイッチ装置１１０は、スペーサ層３５の第１層３６の高さＨ１を第２層３７の高さＨ２よりも低くしたので、フィルム基板２０と第１層３６との間に空間領域３９を設けることができる。その結果、操作時のストロークを長くすることができるので、より操作感触の良いスイッチ装置１１０とすることができる。

以上説明したように、本発明のスイッチ装置は、弾性を有するスペーサ層の第１層を、可動接点が接触する中央固定接点の形成されたフィルム基板の領域の下側に設けたので、押圧操作時における操作音を抑制することができる。また、スペーサ層の第２層の弾性率を第１層の弾性率よりも大きくしたので、周辺固定接点の形成されたフィルム基板の領域の操作時の変形を少なくすることができる。そのため、中央固定接点の形成された領域で可動接点の中央側接点部が安定して押し込まれ、良好なクリック感を得ることができる。その結果、操作感触の良いスイッチ装置とすることができる。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。

１０ クリックばね
１１ 可動接点
１１ａ 中央側接点部
１１ｂ 周辺側接点部
１５ 突起部
１７ シート部材
１９ 空間領域
２０ フィルム基板
２３ 固定接点
２３ａ 中央固定接点
２３ｂ 周辺固定接点
２５ 接点取り出し部
２５ａ 中央固定接点取り出しパターン
２５ｂ 周辺固定接点取り出しパターン
３０ スペーサ層
３１ 第１層
３２ 第２層
３５ スペーサ層
３６ 第１層
３７ 第２層
３９ 空間領域
４０ 絶縁基板
５０ 両面接着テープ
１００ スイッチ装置
１１０ スイッチ装置
Ｈ１ 高さ
Ｈ２ 高さ

Claims (3)

1. 絶縁基板と、前記絶縁基板の上側の面に配設されたスペーサ層と、前記スペーサ層の上側に配設された固定接点を有するフィルム基板と、可動接点を有して前記固定接点を覆うように配設されたドーム状のクリックばねと、を備えたスイッチ装置であって、
   前記固定接点は、前記フィルム基板の上側の面の中央に形成された中央固定接点と、前記中央固定接点の周辺に形成された周辺固定接点と、から成り、
   前記スペーサ層は、弾性を有する第１層と第２層とから成り、
   前記第１層は、前記中央固定接点の形成された前記フィルム基板の領域の下側の面と前記絶縁基板との間に設けられていると共に、
   前記第２層は、前記周辺固定接点の形成された前記フィルム基板の領域の下側の面と前記絶縁基板との間に設けられており、
   前記第２層の弾性率が前記第１層の弾性率よりも大きい、
   ことを特徴とするスイッチ装置。
2. 前記第１層はゴムシートから成り、前記第２層はプラスティックシートから成る、
   ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 前記第１層の高さは、前記第２層の高さよりも低い、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスイッチ装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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