JP2750485B2 - 照光式スイツチ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、携帯電話や小型ＶＴＲ
カメラ等の小型機器の操作スイツチに使用される照光式
スイツチ装置に関し、特に表面実装が可能な小型の照光
式スイツチ装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】

（従来例１）図１１の如く、従来例１の照光式スイツチ
装置は、下部にリードフレーム１をインサート成形した
樹脂部２があり、その上面に、バネ式等の図示しないス
イツチ接点と、これを指で押してオンオフ切換する押材
３と、オン表示用ＬＥＤ部４と、オフ表示用ＬＥＤ部５
とを組み込んでいる。

【０００３】（従来例２）従来例２の照光式スイツチ装
置は、図１２の如く、従来例１のものと同機能を有し、
スイツチ接点を指でオンオフ切換する押材３が透光性と
され、その内側に、オン表示用ＬＥＤ部およびオフ表示
用ＬＥＤ部が収納されている。この両ＬＥＤ部は、色彩
を換えることでオンオフを識別する。

【０００４】（従来例３）従来の小型機器の操作パネル
に使われる照光式メンブレンスイツチ装置を図１３に示
す。これは、基板６の上に導電パターン７を形成し、ス
イツチ部８、ＬＥＤ部９を組み込んだ上、透光性フイル
ム１０で閉じた構造を持つもので、スペーサ８ａにて離
間された第一接点８ｂと第二接点８ｃが、外力を受けて
接触した場合に、スイツチ部８がオン状態となり、ＬＥ
Ｄ部９が発光する。主として、製品の高さ寸法の問題で
従来例１の照光式スイツチ装置が使用できない等、薄型
化が要求される携帯機器に使用される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】

（１）従来例１，２では、リードフレーム１、樹脂部
２、スイツチ接点、押材３および一対の表示用ＬＥＤ部
４，５を要するため、部品点数が多くなり、部品材料
費、組立加工費等がコスト高となる。

【０００６】（２）従来例３では、高さ寸法を１ｍｍ前
後まで薄くすることが可能となる。しかし、通常はＬＥ
Ｄ部９とスイツチ部８が別エリアとなつており、スイツ
チ部８そのものが光らないため、スイツチ操作時の視認
性がわるい。

【０００７】なお、従来例３の改良提案例として、図１
４の如く、スイツチ部８の下にＬＥＤ部９を組み込む構
造（従来例４）も考案されている（実開平１−１１３９
３０号参照）。この場合、上述の視認性は改善される
が、多層構造となり、製品の厚みが増大し、また、製造
工程が増えることから製造コストも増大する。

【０００８】（３）従来例３，４共通の課題として、機
器の操作パネルのスイツチ部８およびＬＥＤ部９のデザ
インにあわせて、メンブレンスイツチパネルの基板６、
スペーサ８ａ、フイルム１０を夫々専用の金型、治工具
等で製作しなければならなかつた。すなわち、機器の操
作パネルのデザインが変更されるごとに、前述の金型、
治工具の製作が必要となる。したがつて、多品種少量生
産には向かなく、労働集約型の製品とならざるを得な
い。

【０００９】（４）従来例１〜４共通の課題として、ス
イツチ部８の接点の金属摩耗、腐食による作動不良があ
つた。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑み、スイツチ操作
時の視認性がよく、部品点数および製造コストを軽減
し、多品種少量生産に適した照光式スイツチ装置の提供
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明請求項１による課
題解決手段は、図１〜１０の如く、電気的接点１１のオ
ンオフ切換を指等の対象物Ｘにて行い、オンオフ切換表
示を表示用発光素子１２，１３で発光して行う照光式ス
イツチ装置において、前記電気的接点１１は、成形品と
してのパツケージ２１上の検知用発光素子２２と、該検
知用発光素子２２からの光が前記対象物Ｘで反射された
か否かを検知する受光素子２３とを有せしめられて、該
受光素子２３での検知の有無で電気的にオンオフ切換す
るものであつて、前記成形品としてのパツケージ２１
は、電気回路としての立体配線部４１，４２，４３，４
４が化学めつき等の方法で形成（ＭＩＤ法）されたもの
である。

【００１２】本発明請求項２による課題解決手段は、請
求項１記載の照光式スイツチ装置において、前記パツケ
ージ２１の表示用発光素子１２，１３を搭載する表示用
凹部３３，３４は、検知用発光素子２２を搭載する発光
側搭載用凹部３１および受光素子２３を搭載する受光側
搭載用凹部３２の近傍に配され、前記受光素子２３の光
電変換周波数領域は、前記表示用発光素子１２，１３の
発光周波数領域と異なるよう設定されたものである。

【００１３】

【作用】上記請求項１による課題解決手段において、ス
イッチ装置の電気的接点１１を、検知用発光素子２２と
受光素子２３で構成しているので、パツケージ２１をＭ
ＩＤ法で形成でき、各部品を可能な限り一体化できる。
そうすると、構造の簡略化、小型薄型化、低コスト化が
可能となる。

【００１４】請求項２では、スイツチのオンオフ切換を
する際、検知用発光素子２２や受光素子２３が表示用発
光素子１２，１３の近傍にあるため、対象物Ｘで触れる
位置の視認性がよくなり、オンオフ作業が容易となる。

【００１５】この場合、受光素子２３の光電変換周波数
領域を、表示用発光素子１２，１３の発光周波数領域と
異なるよう設定しているため、対象物Ｘを所定の位置に
近付けて検知用発光素子２２からの光を反射させない限
り、表示用発光素子１２，１３の光が受光素子２３に反
射したり、その他の外乱光が入光しても、受光素子２３
は誤動作しない。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す照光式スイツ
チ装置の平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図
１のＢ−Ｂ断面図、図４は図１のＣ−Ｃ断面図、図５は
照光式スイツチ装置の底面図、図６は対象物非検知状態
の照光式スイツチ装置の斜視図、図７は対象物非検知状
態の照光式スイツチ装置の内部回路図、図８は対象物検
知状態の照光式スイツチ装置の斜視図、図９は対象物検
知状態の照光式スイツチ装置の内部回路図、図１０は立
体配線された基板状態のパツケージを示す平面図であ
る。なお、図１中、各凹部内の透光性封止樹脂は、便宜
上省略している。

【００１７】図示の如く、本実施例の照光式スイツチ装
置は、例えば携帯電話や小型ＶＴＲカメラ等の小型機器
の操作スイツチに使用されるもので、電気的接点１１の
オンオフ切換を指等の対象物Ｘにて行い、オンオフ切換
表示をオン表示用発光素子１２およびオフ表示用発光素
子１３で択一的に発光して行うもので、そのパツケージ
２１として、リードフレームを用いずに、小型、薄型の
一体化した部品を得るためのＭｏｌｄｅｄ Ｉｎｔｅｒ
ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ法（以下、ＭＩＤ
法と称す）を用いたものである。ここで、ＭＩＤ法と
は、射出成形または押出し成形によつて得られた成形品
に化学めつき等の方法で電気回路を形成したものであ
る。

【００１８】前記電気的接点１１は、パツケージ２１上
の検知用発光素子２２と、該検知用発光素子２２からの
光が前記対象物Ｘで反射されたか否かを検知する受光素
子２３とを有せしめられて、該受光素子２３での検知の
有無で電気的にオンオフ切換する。

【００１９】前記ＭＩＤ法によるパツケージ２１は、図
１０の如く、耐熱性液晶ポリマーやポリフエニレンサル
フアイド（ＰＰＳ）等の電気的絶縁性を有する遮光性樹
脂が使用され、一枚の有機樹脂基板に数百個のデバイス
が規則正しく配列されるよう金型成形され、後に、図１
〜５に示すようなデバイスにダイシング分割される。該
パツケージ２１の上面の各デバイス領域には、図１〜４
の如く、前記検知用発光素子２２を搭載するための発光
素子搭載用凹部３１と、前記受光素子２３を搭載するた
めの受光素子搭載用凹部３２と、前記オン表示用発光素
子１２を搭載するためのオン表示用凹部３３と、前記オ
フ表示用発光素子１３を搭載するためのオフ表示用凹部
３４とが形成されている。

【００２０】該各凹部３１，３２，３３，３４は逆台錐
形とされ、各凹部３１，３２，３３，３４の壁面は、受
光素子２３へのクロストークを防止するための遮光壁と
される。

【００２１】前記発光素子搭載用凹部３１には、めつき
にて立体的に発光側立体配線部４１が設けられている。
該発光側立体配線部４１には、前記検知用発光素子２２
が上向きに搭載される。

【００２２】前記受光素子搭載用凹部３２には、めつき
にて立体的に受光側立体配線部４２が設けられている。
該受光側立体配線部４２には、前記受光素子２３が上向
きに搭載される。

【００２３】前記オン表示用凹部３３には、めつきにて
立体的にオン表示用立体配線部４３が設けられている。
該オン表示用立体配線部４３には、前記オン表示用発光
素子１２が上向きに搭載される。該オン表示用凹部３３
は、オン切換時の視認性をよくするため、前記両搭載用
凹部３１，３２の近傍に隣接される。

【００２４】前記オフ表示用凹部３４には、めつきにて
立体的にオフ表示用立体配線部４４が設けられている。
該オフ表示用立体配線部４４には、前記オフ表示用発光
素子１３が上向きに搭載される。該オフ表示用凹部３４
は、オフ切換時の視認性をよくするため、前記両搭載用
凹部３１，３２の近傍に隣接し、かつ前記オン表示用凹
部３３の逆側に配される。

【００２５】ここで、前記各立体配線部４１，４２，４
３，４４は、各凹部３１，３２，３３，３４の底面から
側面、頂面およびスルーホール４５を介して、図５の如
く、パツケージ２１の裏面電極４１ａ，４２ａ，４３
ａ，４４ａにまで引きまわしされている。

【００２６】なお、前記立体配線部４１，４２，４３，
４４は、各発光素子１２，１３，２２および受光素子２
３を搭載するためのみならず、発光素子１２，１３，２
２からの照射光や受光素子２３への入射光を凹部３１，
３２，３３，３４の傾斜壁面で反射させることにより光
指向特性を高める機能を有する。

【００２７】前記検知用発光素子２２は、赤外線発光ダ
イオード（ＩＲＬＥＤ）が用いられ、その発光信号は、
受光素子２３の誤動作を防止するため、パルス駆動され
ている。

【００２８】前記受光素子２３は、フオトトランジスタ
（ＰＴ）が用いられ、その光電変換周波数領域は、封止
樹脂４７に可視光カツト樹脂を使用することで、前記検
知用発光素子２２からの赤外光に限定されたものであ
る。該受光素子２３は、出力側が図示しない外部回路に
接続される。該外部回路は、受光素子２３が検知用発光
素子２２からの所定のパルス光を受けたときのみ駆動す
るよう構成される。

【００２９】前記オン表示用発光素子１２は、図示しな
い外部回路にて、スイツチがオン状態のときにのみ発光
するよう接続される。

【００３０】前記オフ表示用発光素子１３は、前記図示
しない外部回路にて、スイツチがオフ状態のときのみ発
光するよう接続される。

【００３１】なお、図１〜４中、４６はボンデイングワ
イヤ、４７は各凹部３１〜３４に充填されるシリコン樹
脂やエポキシ樹脂等の透光性封止樹脂である。なお、オ
ン表示用凹部３３に、充填する封止樹脂４７と、オフ表
示用凹部３４に充填する封止樹脂４７とは、赤と緑等に
色彩を変えておくのが望ましい。また、図１０中、４８
はダイシングラインである。

【００３２】上記の照光式スイツチ装置は、以下のよう
に製造される。

【００３３】まず、多数のめつきグレードのパツケージ
２１を、複数デバイス分並置して一体的に成形する。こ
の際、各デバイス領域の上面に搭載用凹部３１，３２お
よび表示用凹部３３，３４を形成する。そして、図１０
の如く、各凹部３１〜３４に金または銀めつき処理を行
い立体配線部４１〜４４を形成する。この立体配線部４
１〜４４は、パツケージ２１内のスルーホールを介し
て、パツケージ２１の裏面に引きまわししておく。

【００３４】次に、検知用発光素子２２、受光素子２３
および一対の表示用発光素子をパツケージ２１に搭載
し、ボンデイングワイヤ４６を用いてボンデイング結線
し、その上を透光性封止樹脂４７で封止する。

【００３５】その後、ダイシングソーで切断してチツプ
化し、図１〜５に示す照光式スイツチ装置を形成する。

【００３６】このように、ＭＩＤ法、すなわちリードフ
レームを用いない樹脂成型物に必要な金属層を形成させ
て、表示用発光素子と電気的接点の夫々の機能部を一体
化したスイッチ装置を製作することが可能となるため、
図１１〜１４の従来の製品群に比較して、次の１）〜
３）の利点がある。

【００３７】１）ＭＩＤ法を用い、リードフレームを用
いない樹脂一体構造を有するため、部品点数を低減で
き、コスト削減を果たせる。また製品高さも１ｍｍ程度
が可能で、従来の２．５ｍｍに比べて５０％以下とな
る。

【００３８】２）スイツチ部とＬＥＤ部が一体化し、か
つ薄型化が可能であるので薄型操作パネルを製作する
際、メンブレンスイッチなど特殊な構造は不要で、チッ
プマウントを経てリフローするといつた一般的な表面実
装方式を用いることが可能となる。

【００３９】３）電気的接点として、金属接点を用いず
に、検知用発光素子と受光素子を用いるため、物理的な
接点不良は生じることがなく、信頼性が良くなる。ま
た、受発光によるスイッチ機能であるので、構造が単純
で、１）で述べた小型、薄型化に貢献している。

【００４０】これらのことから、照光式スイツチ装置を
可能な限り一体化でき、構造の簡略化、小型薄型化、低
コスト化が可能となる。

【００４１】また、リードフレームとパツケージのモー
ルド樹脂との間の熱膨張係数の差による剥離等の問題も
なく、半田リフロー時の耐熱性の向上、および熱衝撃に
対しても品質の向上が図り得る。

【００４２】さらに、従来のようにリードピンを外部に
突出させなくてもよいので、リードピンの外力による変
形を防止し得る。

【００４３】また、使用時においては、検知用発光素子
２２は常に発光させておく。

【００４４】通常は、図６の如く、照光式スイツチ装置
の近辺に対象物Ｘはないため、検知用発光素子２２およ
び受光素子２３はオープン状態である。そうすると、受
光素子２３は検知用発光素子２２からの光を受けないた
め、光電変換せず、図示しない外部回路には電流を供給
しない。また、図７の如く、外部回路での制御により、
オン表示用発光素子１２は発光せず、オフ表示用発光素
子１３は発光状態とされる。

【００４５】次に、図８の如く、指などの対象物Ｘが接
近すると、その対象物Ｘからの反射により、検知用発光
素子２２の赤外光が受光素子２３に入射し、外部回路が
接続されて電流が流れる。この時、外部回路の制御によ
り、図９の如く、オン表示用発光素子１２は発光する。

【００４６】ここで、対象物Ｘ以外の何らかの物体が、
照光式スイツチ装置の近傍に近付くことがある。そうす
ると、操作者の意思に反して、照光式スイツチ装置に勝
手に電流が流れ、外部回路が誤動作するおそれがある。

【００４７】このような不都合を最小限に押えるため、
本実施例では、検知用発光素子２２からの光が受光素子
２３に反射するための限られた位置に物体が近付いたと
きのみ、受光素子２３が光電変換するよう構成してい
る。

【００４８】すなわち、何らかの物体が、検知用発光素
子２２以外、すなわちいずれかの表示用発光素子１２，
１３の近傍に近付き、表示用発光素子１２，１３からの
光が近付いた物体で反射され、受光素子２３に入光する
ことがあつても、受光素子２３の光電変換周波数領域
を、表示用発光素子１２，１３の発光周波数領域と異な
るよう設定し、あるいは、検知用発光素子２２からの光
信号をパルス駆動させているので、検知用発光素子２２
からの光が入光しない限り、表示用発光素子１２，１３
からの光が幾ら入光しても、受光素子２３は光電変換し
ない。もちろん、その他の外乱光が入光したときも同様
である。これにより、照光式スイツチ装置の信頼性を大
幅に向上させ得る。

【００４９】さらに、素子１２，１３，２２，２３の光
は、各凹部３１，３２，３３，３４の傾斜面に配された
立体配線部４１，４２，４３，４４にて反射させること
ができ、光指向性を高めて、光学的結合特性やオンオフ
表示能力を著しく向上させることができる。

【００５０】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。

【００５１】例えば、上記実施例では、表示用発光素子
として、オン用とオフ用の一対の発光素子１２，１３を
設け、夫々対応する凹部３３，３４も別々に形成してい
たが、オン用またはオフ用の表示用発光素子および凹部
を夫々単一に設けてもよく、あるいは、オン用とオフ用
の発光素子１２，１３自体の光の色彩を互いに違えて識
別力を持たせ、これらを単一の凹部内に近接して搭載し
てもよい。この場合、凹部内の立体配線部の形状を工夫
して、両者間の絶縁を行う。この各表示用凹部３３，３
４の位置は、デザイン上で任意に設定すればよい。

【００５２】また、表示用発光素子１２，１３の発光周
波数領域と、受光素子２３の光電変換周波数領域とを異
ならせ、なおかつ、パルス駆動で同期させている限り、
両者間で光が直射されても不都合がない。このため、例
えば、上記実施例に代えて、表示用凹部３３，３４と受
光側搭載用凹部３２とを連続して形成しても、誤動作等
の心配がない。もちろん、発光側搭載用凹部３１を表示
用凹部３３，３４に連続形成してもよい。ただし、この
場合でも、検知用発光素子２２からの直射光を受光素子
２３に照射させないようにするため、発光側搭載用凹部
３１と受光側搭載用凹部３２は別々に形成しておく。

【００５３】さらに、上記実施例では、各立体配線部４
１〜４４をめつき法にて形成していたが、金属蒸着等の
他の方法で形成してもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明請
求項１によると、次の効果がある。

【００５５】１）ＭＩＤ法のような射出成形立体配線部
品技術を用いることで、検知用発光素子、受光素子、表
示用発光素子を一体化したパツケージに組み込むことが
可能となり、パツケージの絶縁材料の使用効率を高め
て、照光式スイツチ装置の小型化薄型化、低コスト化が
可能となる。また、従来のメンブレンのように複雑な構
造は不要となり、基板の上に各素子を直接面実装できる
ため操作パネルの設計短縮、コスト低減が可能となる。

【００５６】２）検知用発光素子、受光素子の組み合わ
せで電気的接点を構成しているので、物理的な接点がな
くなり、高信頼性が得られる。同時に、端子部の腐食、
摩耗による接点不具合を防止でき、製品寿命を長くでき
る。

【００５７】３）電気的接点部と同一部品内に表示用発
光素子を有するので、スイッチの動作の視認性が良好と
なる。

【００５８】請求項２によると、スイツチのオンオフ切
換をする際、検知用発光素子や受光素子が表示用発光素
子の近傍にあるため、対象物で触れる位置の視認性がよ
くなり、オンオフ作業が容易となる。

【００５９】この場合、受光素子の光電変換周波数領域
を、表示用発光素子の発光周波数領域と異なるよう設定
し、検知用発光素子からの変調光のみに受光素子が反応
するようにすれば、対象物を検知用発光素子に近付け
て、検知用発光素子からの光を対象物で反射させない限
り、受光素子は光電変換しない。したがつて、何らかの
物体が照光式スイツチ装置に近付いて表示用発光素子か
らの光が受光素子に入射したり、その他の外乱光が入光
しても、受光素子の誤動作を防止できるといつた優れた
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す照光式スイツチ装置の
平面図

【図２】図１のＡ−Ａ断面図

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図

【図４】図１のＣ−Ｃ断面図

【図５】照光式スイツチ装置の底面図

【図６】対象物非検知状態の照光式スイツチ装置の斜視
図

【図７】対象物非検知状態の照光式スイツチ装置の内部
回路図

【図８】対象物検知状態の照光式スイツチ装置の斜視図

【図９】対象物検知状態の照光式スイツチ装置の内部回
路図

【図１０】立体配線された基板状態のパツケージを示す
平面図

【図１１】従来例１の照光式スイツチ装置であり、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図

【図１２】従来例２の照光式スイツチ装置であり、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図

【図１３】従来例３の照光式スイツチ装置の断面図

【図１４】従来例４の照光式スイツチ装置の断面図

【符号の説明】

１１ 電気的接点 １２，１３ 表示用発光素子 ２１ パツケージ ２２ 検知用発光素子 ２３ 受光素子 ３１ 発光素子搭載用凹部 ３２ 受光素子搭載用凹部 ３３，３４ 表示用凹部 ４１ 発光側立体配線部 ４２ 受光側立体配線部 ４３，４４ 表示用立体配線部 Ｘ 対象物

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気的接点のオンオフ切換を指等の対象
   物にて行い、オンオフ切換表示を表示用発光素子で発光
   して行う照光式スイツチ装置において、 前記電気的接点は、パツケージ上の検知用発光素子と、
   該検知用発光素子からの光が前記対象物で反射されたか
   否かを検知する受光素子とを有せしめられて、該受光素
   子での検知の有無で電気的にオンオフ切換するものであ
   つて、 パツケージの上面に、 前記検知用発光素子を搭載するための発光素子搭載用凹
   部と、 前記受光素子を搭載するための受光素子搭載用凹部と、 前記表示用発光素子を搭載するための表示用凹部とが形
   成され、 前記発光素子搭載用凹部に、立体的に薄膜状の発光側立
   体配線部が設けられ、 該発光側立体配線部に前記検知用発光素子が搭載され、 前記受光素子搭載用凹部に、立体的に薄膜状の受光側立
   体配線部が設けられ、 該受光側立体配線部に前記受光素子が搭載され、 前記表示用凹部に、立体的に薄膜状の表示用立体配線部
   が設けられ、 該表示用立体配線部に前記表示用発光素子が搭載された
   ことを特徴とする照光式スイツチ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の照光式スイツチ装置にお
   いて、表示用凹部は、両搭載用凹部の近傍に配され、受
   光素子の光電変換周波数領域は、表示用発光素子の発光
   周波数領域と異なるよう設定されたことを特徴とする照
   光式スイツチ装置。