JP2022045726A - キー構造体および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】キースイッチを基板の表面に実装しつつも、衝撃に強いキー構造体等を実現する。【解決手段】キー構造体（３０）は、電子機器の筐体の内部に配置された基板（４０）の表面に実装されるキースイッチ（３４、３５、３６）と、キースイッチを押圧するキートップ（３１、３３）と、変位したキートップに当接し、キートップのさらなる変位を制限するキーストッパ（３７）と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、キー構造体および電子機器に関する。

従来、押圧型のスイッチ構造であるキー構造体を電子機器に設けることが知られている。例えば、特許文献１には、電子機器の筐体内に配置されたキースイッチと、筐体に形成されたキー用貫通孔内に挿通されたキートップと、を備えるキー構造体が開示されている。

このようなキー構造体が、電子機器の基板の面に平行な方向に押圧されるように設けられる場合、キースイッチは、基板に形成された切欠部に嵌り込んだ状態で実装されることが一般的である。この場合、キートップがキースイッチに当たる際の衝撃を、切欠部の縁の部分にて吸収することができる。

特開２０１７－２０８１９９号公報

電子機器のレイアウトの変更に伴い、キー構造体を設ける位置が基板の面から離れる方向に変更された場合、キースイッチを基板の表面に実装することが考えられる。

しかしながら、キースイッチを何の工夫も行うことなく基板の表面に実装すると、キートップがキースイッチに当たる際の衝撃を、切欠部の縁の部分にて吸収することができない。そのため、この衝撃を直接受けることでキースイッチが破壊されたり、キースイッチと基板とを接続している半田が剥離して導通不良が生じたりする。

本発明の一態様は、キースイッチを基板の表面に実装しつつも、衝撃に強いキー構造体等を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るキー構造体は、電子機器の筐体の内部に配置された基板の表面に実装されるキースイッチと、前記筐体に形成されたキー用貫通孔に挿通され、前記筐体の外部側から内部側に向かって変位することにより、前記キースイッチを押圧するキートップと、前記変位した前記キートップに前記筐体の内部において当接し、前記キートップの前記外部側から前記内部側に向かうさらなる変位を制限するキーストッパと、を備える。

本発明の一態様によれば、キースイッチを基板の表面に実装しつつも、衝撃に強いキー構造体等を実現することができる。

本発明の実施形態１に係るスマートフォンの外観を示す正面図である。 本発明の実施形態１に係るキー構造体の分解斜視図である。 本発明の実施形態１に係るキーストッパの部分拡大図である。 本発明の実施形態１に係るキー構造体を左側から拡大して示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係るキー構造体の第２キートップおよび第３キースイッチの初期状態を示す正面図である。 本発明の実施形態１に係るキー構造体の第２キートップおよび第３キースイッチの変位制限状態を示す正面図である。 本発明の実施形態２に係るキー構造体の第３キースイッチと基板との接続構造を示す説明図である。 本発明の実施形態２に係るキー構造体のキーストッパと基板との接続構造を示す説明図である。

〔実施形態１〕
＜スマートフォンの構成＞
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るスマートフォン（電子機器）１の外観を示す正面図である。図１に示すように、スマートフォン１は、筐体１０と、表示部２０と、キー構造体３０と、を備える。以下の説明では、図１における紙面手前側を前側と称し、紙面奥側を後側と称する。

なお、以下に説明する実施形態では、本発明の実施形態に係るキー構造体３０が、スマートフォン１に設けられた例を説明する。しかしながら、キー構造体３０を適用することが可能な電子機器は、スマートフォン１に限定されない。電子機器として、例えば、携帯電話機、タブレット端末、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、パソコン、モバイルツール、電子辞書、電卓、およびゲーム機等を挙げることができる。また、キー構造体３０として、第１キートップ３１および第２キートップ３３を備える構成を例示するが、キートップを１つのみ備える構成であってもよい。

筐体１０は、略矩形板状の後壁（図示せず）と、後壁から前方に突出する上壁１１、下壁１２、左壁１３および右壁１４を備える。上壁１１、下壁１２、左壁１３および右壁１４の前端部には、表示部２０が取り付けられている。筐体１０の内部には、筐体１０の後壁と表示部２０との間に、後述する基板４０（図１には図示せず）が配置されている。

筐体１０の右壁１４には、左右方向に貫通する第１キー用貫通孔１４Ａおよび第２キー用貫通孔１４Ｃが形成されている。第１キー用貫通孔１４Ａおよび第２キー用貫通孔１４Ｃは、この順に上側から上下方向に並んでいる。また、第１キー用貫通孔１４Ａおよび第２キー用貫通孔１４Ｃは、筐体１０の後壁よりも表示部２０に近い位置に形成されている。表示部２０は、例えばタッチパネルを含む液晶画面またはＬＥＤ画面である。

キー構造体３０は、第１キートップ３１および第２キートップ３３を備える。言い換えると、キー構造体３０は、複数のキートップ３１、３３を備える。第１キートップ３１および第２キートップ３３は、スマートフォン１のサイドキーとして、筐体１０の右壁１４に設けられている。第１キートップ３１は、第２キートップ３３よりも上下方向に長く構成されている。第１キートップ３１および第２キートップ３３はそれぞれ、第１キー用貫通孔１４Ａおよび第２キー用貫通孔１４Ｃに挿通されている。そのため、第１キートップ３１および第２キートップ３３は、筐体１０の右壁１４を基準とすると、左側が筐体１０の内部側に対応し、右側が筐体１０の外部側に対応する。

＜キー構造体の構成＞
図２は、本実施形態に係るキー構造体３０の分解斜視図である。図２に示すように、キー構造体３０は、第１キートップ３１および第２キートップ３３の他に、第１キースイッチ３４、第２キースイッチ３５、第３キースイッチ３６およびキーストッパ３７を備える。そのため、キー構造体３０は、複数のキースイッチ３４、３５、３６を備える。第１キースイッチ３４、第２キースイッチ３５および第３キースイッチ３６は、この順に上側から上下方向に並んでいる。

第１キートップ３１は、第１キースイッチ３４が位置する左側へ突出する第１突出部３１１と、第２キースイッチ３５が位置する左側へ突出する第２突出部３１２と、を備える。第１突出部３１１は、第２突出部３１２よりも上側に位置している。第２キートップ３３は、第３キースイッチ３６が位置する左側へ突出する第３突出部３３１を備える。

第１キースイッチ３４、第２キースイッチ３５および第３キースイッチ３６は、基板４０の前側の表面に実装されている。第１キースイッチ３４、第２キースイッチ３５および第３キースイッチ３６は基板４０と例えば半田を用いて接続されている。基板４０には、第１キースイッチ３４、第２キースイッチ３５および第３キースイッチ３６の他にも、スマートフォン１を制御するための各種電子部品（図示せず）が実装されている。

第１キースイッチ３４は、右側へ突出する第１ボタン部３４１を備える。上下方向および前後方向における第１ボタン部３４１の位置は、第１突出部３１１の位置に対応している。つまり、第１キートップ３１が、右側から左側に向かって変位することにより、第１突出部３１１が第１ボタン部３４１を押圧するように、第１キートップ３１および第１キースイッチ３４は構成されている。

第２キースイッチ３５は、右側へ突出する第２ボタン部３５１を備える。上下方向および前後方向における第２ボタン部３５１の位置は、第２突出部３１２の位置に対応している。つまり、第１キートップ３１が、右側から左側に向かって変位することにより、第２突出部３１２が第２ボタン部３５１を押圧するように、第１キートップ３１および第２キースイッチ３５は構成されている。

第３キースイッチ３６は、右側へ突出する第３ボタン部３６１を備える。上下方向および前後方向における第３ボタン部３６１の位置は、第３突出部３３１の位置に対応している。つまり、第２キートップ３３が、右側から左側に向かって変位することにより、第３突出部３３１が第３ボタン部３６１を押圧するように、第２キートップ３３および第３キースイッチ３６は構成されている。

キーストッパ３７は、上下方向に延びる長尺状であり、基板４０の前側の表面に取り付けられている。本実施の形態では、キーストッパ３７は、第１キースイッチ３４、第２キースイッチ３５および第３キースイッチ３６ならびに第１キートップ３１および第２キートップ３３に対して共通に設けられている。なお、複数のキースイッチおよび複数のキートップに対してキーストッパ３７を共通に設ける構成は必須ではない。

キーストッパ３７には、前面から後面に貫通し、右側面が開放された第１開口部３７Ａ、第２開口部３７Ｂおよび第３開口部３７Ｃが形成されている。第１開口部３７Ａ、第２開口部３７Ｂおよび第３開口部３７Ｃは、この順に上から上下方向に位置している。第１キースイッチ３４は、第１ボタン部３４１を開放されている右側に向けて第１開口部３７Ａの内側に配置されている。第２キースイッチ３５は、第２ボタン部３５１を開放されている右側に向けて第２開口部３７Ｂの内側に配置されている。第３キースイッチ３６は、第３ボタン部３６１を開放されている右側に向けて第３開口部３７Ｃの内側に配置されている。

キーストッパ３７は、右側面に、第１当接部３７１、第２当接部３７２および第３当接部３７３を有している。第１当接部３７１は、第１キースイッチ３４を挟んで、上下方向（変位の方向および基板の法線方向と直交する方向）に沿った２箇所に配置されている。第２当接部３７２は、第２キースイッチ３５を挟んで、上下方向に沿った２箇所に配置されている。第３当接部３７３は、第３キースイッチ３６を挟んで、上下方向に沿った２箇所に配置されている。

第１当接部３７１は、右側から左側に向かって変位する第１キートップ３１の上部に当接することにより、第１キートップ３１の右側から左側に向かうさらなる変位を制限する。第２当接部３７２は、右側から左側に向かって変位する第１キートップ３１の下部に当接することにより、第１キートップ３１の右側から左側に向かうさらなる変位を制限する。第３当接部３７３は、右側から左側に向かって変位する第２キートップ３３に当接することにより、第２キートップ３３の右側から左側に向かうさらなる変位を制限する。

図３は、図２に示す領域Ａ１の拡大図である。図３に示すように、キーストッパ３７は、爪部３７４を備える。本実施形態では、基板４０のエッジと対応するキーストッパ３７の右側面に、基板４０の後側の面に係合する爪部３７４を備える。爪部３７４が、基板４０の後側の面に係合することにより、キーストッパ３７が基板４０に取り付けられる。

図４は、本実施形態に係るキー構造体３０のキーストッパ３７の要部を左側から拡大して示す斜視図である。図４に示すように、キーストッパ３７は、位置決めピン３７５を更に備える。本実施形態では、キーストッパ３７の左側面に位置決めピン３７５を備える。位置決めピン３７５が、基板４０に形成された位置決め孔４０Ａに挿通されることにより、キーストッパ３７は、基板４０に対して位置決めされる。なお、図４において第１キートップ３１は省略されている。

＜キー構造体の動作＞
図５は、本実施形態に係るキー構造体３０の第２キートップ３３および第３キースイッチ３６の初期状態を示す正面図である。また、図６は、本実施形態に係る第２キートップ３３および第３キースイッチ３６の変位制限状態を示す正面図である。なお、以下の説明では、例として、第２キートップ３３および第３キースイッチ３６を用いて、キー構造体３０の動作を説明する。しかし、第１キートップ３１および第１キースイッチ３４ならびに第１キートップ３１および第２キースイッチ３５についても、キー構造体３０の動作は同様である。また、変位状態とは換言すると、キートップの押下状態である。

図５に示すように、第２キートップ３３および第３キースイッチ３６の初期状態において、第２キートップ３３は、例えば弾性部材（図示せず）により右側に付勢されている。そのため、第２キートップ３３は、第３キースイッチ３６およびキーストッパ３７から右方向に離れている。

このとき、第２キートップ３３と上側の第３当接部３７３との間の距離ｄ１は、第２キートップ３３と下側の第３当接部３７３との間の距離ｄ２に等しい。また、第３突出部３３１と第３ボタン部３６１との間の距離ｄ３は、距離ｄ１よりも短い。距離ｄ１は、距離ｄ１と距離ｄ３との差（ｄ１－ｄ３）が、第３キースイッチ３６の推奨ストローク量の範囲内になるように設定される。ここで、推奨ストローク量とは、キースイッチ（例えば第３キースイッチ３６）を切替可能であり、かつキースイッチを故障させないストローク量を意味するものとする。

第２キートップ３３および第３キースイッチ３６の初期状態において、第２キートップ３３が左側（筐体１０の内側）へ押圧されると、第２キートップ３３が右側から左側に向かって変位することにより、第３突出部３３１が第３ボタン部３６１に当接する。この段階では、第２キートップ３３と第３当接部３７３とは離れている。また、第３キースイッチ３６のストローク量はゼロである。

そして、第２キートップ３３が右側から左側に向かって更に変位すると、図６に示すように、第３突出部３３１が第３ボタン部３６１を押圧するとともに、第３当接部３７３が第２キートップ３３に当接する。このとき、第３当接部３７３が第２キートップ３３に当接することにより、第３当接部３７３は、第２キートップ３３が右側から左側に向かって更に変位することを制限する。そのため、第２キートップ３３および第３キースイッチ３６は、変位制限状態となる。

第２キートップ３３および第３キースイッチ３６の変位制限状態において、第３キースイッチ３６のストローク量は、距離ｄ１と距離ｄ３との差（ｄ１－ｄ３）である。上述したように、距離ｄ１は、差（ｄ１－ｄ３）が、第３キースイッチ３６の推奨ストローク量の範囲内になるように設定されているので、変位制限状態における第３キースイッチ３６のストローク量は推奨ストローク量の範囲内となっている。したがって、第３キースイッチ３６を切り替え、かつ第３キースイッチ３６の故障を防ぐことができる。また、キーストッパ３７が設けられていない状態と比較して、第３キースイッチ３６を基板４０に接続している部分に掛かる負荷を低減し、半田等の剥離を低減し、導通不良を防ぐことができる。

また、第３当接部３７３は、第３キースイッチ３６を挟んで、上下方向に沿った２箇所に配置されている。したがって、例えば当接部が第３キースイッチ３６を挟んで前後方向に沿った２箇所に配置されている場合と比較して、キー構造体３０の前後方向の大きさを低減することができる。したがって、スマートフォン１を薄型化することができる。

また、キーストッパ３７は、第１キースイッチ３４、第２キースイッチ３５および第３キースイッチ３６ならびに第１キートップ３１および第２キートップ３３に対して共通に設けられている。したがって、キーストッパ３７が第１キートップ３１および第２キートップ３３等に対してそれぞれ独立に設けられる場合と比較して、キー構造体３０を組み立てるときの工程数を減少するとともに、組み立てを容易にすることができる。したがって、効率的に製造できるキー構造体３０を実現することができる。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図７は、本実施形態に係るキー構造体３０２の第３キースイッチ３６と基板４０との接続構造を示す説明図である。図８は、本実施形態に係るキー構造体３０２のキーストッパ３８と基板４０との接続構造を示す説明図である。図７および図８は、キー構造体３０２を正面側より見ている。図７および図８に示すように、実施形態２に係るキー構造体３０２では、キーストッパ３８は、第３キースイッチ３６の電極と基板４０の電極とを接続した接続部分５０に塗布された接着剤６０によって基板４０に固定されている。

具体的には、図７に示すように、第３キースイッチ３６の電極と基板４０の電極とを接続した接続部分５０には、接着剤６０が塗布されている。接続部分５０には、例えば半田を用いることができる。図７の例では、接続部分５０は、第３キースイッチ３６の右上、左上、右下および左下に計４箇所設けられているが、本発明はこれに限定されない。また、接着剤６０としては、任意の接着剤を使用することができ、例えば熱硬化性樹脂を使用することができる。

図８に示すように、キー構造体３０２が備えるキーストッパ３８には、第３開口部３８Ｃにおける右側部分に連続して塗布用開口部３８Ｄが、上下２箇所に形成されている。塗布用開口部３８Ｄは、第３開口部３８Ｃと同様に前面から後面に貫通して、接続部分５０の一部を前側へ露出するように形成されている。塗布用開口部３８Ｄから接着剤６０を流し込むことにより、接続部分５０に接着剤６０を塗布することができる。そして、キーストッパ３８は、前側より見て、接続部分５０に塗布された接着剤６０と一部が重畳するように構成されている。

このような構成とすることで、キーストッパ３８は、接続部分５０に塗布された接着剤６０によって基板４０に固定されている。キーストッパ３８は、任意の材料から製造してもよく、例えばポリカーボネートから製造することができる。ただし、接着剤６０として、熱硬化性樹脂を使用する場合、キーストッパ３８は、耐熱性材料により製造されることが好ましい。耐熱性材料の例としては、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）を挙げることができる。キーストッパ３８が耐熱性材料により製造される場合、熱硬化性樹脂である接着剤６０の熱硬化時に、キーストッパ３８が劣化または形状変化することを防ぐことができる。

上記の構成によれば、第３キースイッチ３６の電極と基板４０の電極とを接続した接続部分５０には、接着剤６０が塗布されているので、接続部分５０の強度を向上することができる。また、キーストッパ３８は、接続部分５０に塗布された接着剤６０によって、基板４０に固定されているので、キーストッパ３８を基板４０に固定するための工程を別途追加することなく、キーストッパ３８と基板４０との間のがたつきを防止することができる。そのため、第２キートップ３３（図７および図８には図示せず）が第３キースイッチ３６に当たる際の衝撃を、キーストッパ３８がより確実に吸収することができる。したがって、スマートフォン１の故障をより確実に防ぐことができる。

なお、図７および図８では、第３キースイッチ３６を図示して説明したが、第１キースイッチ３４および第２キースイッチ３５についても、第３キースイッチ３６と同様に、接着剤により固定されていてもよい。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係るキー構造体３０、３０２は、電子機器（スマートフォン１）の筐体１０の内部に配置された基板４０の表面に実装されるキースイッチ３４、３５、３６と、筐体１０に形成されたキー用貫通孔１４Ａ、１４Ｃに挿通され、筐体１０の外部側から内部側に向かって変位することにより、キースイッチ３４、３５、３６を押圧するキートップ３１、３３と、変位したキートップ３１、３３に筐体１０の内部において当接し、キートップ３１、３３の外部側から内部側に向かうさらなる変位を制限するキーストッパ３７、３８と、を備える。

上記の構成によれば、キーストッパ３７がキートップ３１、３３に当接し、キートップ３１、３３の外部側から内部側に向かうさらなる変位を制限する。そのため、キースイッチ３４、３５、３６の故障を防ぐことができる。また、キースイッチ３４、３５、３６を基板４０に接続している部分に掛かる負荷を低減することにより、半田等の剥離を低減し、導通不良を防ぐことができる。したがって、電子機器（スマートフォン１）の故障を防ぐことができる。

本発明の態様２に係るキー構造体３０、３０２は、上記の態様１において、キーストッパ３７、３８は、キートップ３１、３３に当接する当接部３７１、３７２、３７３を有し、当接部３７１、３７２、３７３は、キースイッチ３４、３５、３６を挟んで、変位の方向（左右方向）および基板の法線方向（前後方向）と直交する方向（上下方向）に沿った２箇所に配置されていてもよい。

上記の構成によれば、当接部３７１、３７２、３７３は、キースイッチ３４、３５、３６を挟んで、変位の方向（左右方向）および基板４０の法線方向（前後方向）と直交する方向（上下方向）に沿った２箇所に配置されている。したがって、例えば当接部がキースイッチ３４、３５、３６を挟んで前後方向に沿った２箇所に配置されている場合と比較して、基板４０の法線方向（前後方向）におけるキー構造体３０、３０２の大きさを低減することができる。したがって、電子機器（スマートフォン１）を薄型化することができる。

本発明の態様３に係るキー構造体３０、３０２は、上記の態様１または２において、キースイッチ３４、３５、３６およびキートップ３１、３３を複数備え、キーストッパ３７、３８は、複数のキースイッチ３４、３５、３６および複数のキートップ３１、３３に対して共通に設けられていてもよい。

上記の構成によれば、キーストッパ３７は、複数のキースイッチ３４、３５、３６および複数のキートップ３１、３３に対して共通に設けられている。したがって、キーストッパ３７が第１キートップ３１および第２キートップ３３等に対してそれぞれ独立に設けられる場合と比較して、キー構造体３０、３０２を組み立てるときの工程数を減少するとともに、組み立てを容易にすることができる。したがって、効率的に製造できるキー構造体３０、３０２を実現することができる。

本発明の態様４に係る電子機器（スマートフォン１）は、上記の態様１から３の何れか１項に記載のキー構造体３０、３０２を備えてもよい。上記の構成によれば、キー構造体３０、３０２を備える電子機器（スマートフォン１）を、具体的に実現することができる。

本発明の態様５に係る電子機器は、上記の態様４において、キースイッチ３４、３５、３６の電極と基板４０の電極とを接続した接続部分５０に接着剤６０が塗布されており、キーストッパ３７、３８は、接続部分５０に塗布された接着剤６０によって基板４０に固定されていてもよい。

上記の構成によれば、キースイッチ３４、３５、３６の電極と基板４０の電極とを接続した接続部分５０には、接着剤６０が塗布されているので、接続部分５０の強度を向上することができる。また、キーストッパ３８は、接続部分５０に塗布された接着剤６０によって、基板４０に固定されているので、キーストッパ３８を基板４０に固定するための工程を別途追加することなく、キーストッパ３８と基板４０との間のがたつきを防止することができる。そのため、キートップ３１、３３がキースイッチ３４、３５、３６に当たる際の衝撃を、キーストッパ３８がより確実に吸収することができる。したがって、電子機器（スマートフォン１）の故障をより確実に防ぐことができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１ スマートフォン（電子機器）
１０ 筐体
１４Ａ 第１キー用貫通孔
１４Ｃ 第２キー用貫通孔
３０、３０２ キー構造体
３１ 第１キートップ
３３ 第２キートップ
３４ 第１キースイッチ
３５ 第２キースイッチ
３６ 第３キースイッチ
３７、３８ キーストッパ
３７１ 第１当接部
３７２ 第２当接部
３７３ 第３当接部
４０ 基板
５０ 接続部分
６０ 接着剤

Claims (5)

1. 電子機器の筐体の内部に配置された基板の表面に実装されるキースイッチと、
   前記筐体に形成されたキー用貫通孔に挿通され、前記筐体の外部側から内部側に向かって変位することにより、前記キースイッチを押圧するキートップと、
   前記変位した前記キートップに前記筐体の内部において当接し、前記キートップの前記外部側から前記内部側に向かうさらなる変位を制限するキーストッパと、を備えるキー構造体。
2. 前記キーストッパは、前記キートップに当接する当接部を有し、
   前記当接部は、前記キースイッチを挟んで、前記変位の方向および基板の法線方向と直交する方向に沿った２箇所に配置されている請求項１に記載のキー構造体。
3. 前記キースイッチおよび前記キートップを複数備え、
   前記キーストッパは、複数の前記キースイッチおよび複数の前記キートップに対して共通に設けられている請求項１または２に記載のキー構造体。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載のキー構造体を備える電子機器。
5. 前記キースイッチの電極と前記基板の電極とを接続した接続部分に接着剤が塗布されており、
   前記キーストッパは、前記接続部分に塗布された接着剤によって前記基板に固定されている、請求項４に記載の電子機器。

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