JP3994723B2 - ポインティングスティック - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ポインティングスティックに関するもので、特に、ポインティングスティックの耐久性および製造容易性を向上させるための改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポインティングスティックは、ポインティングデバイスの１種であり、ディスプレイ上に文字や画像を表示するパーソナルコンピュータやビデオゲーム機などの情報処理機器等に適用され、ディスプレイ上にてカーソル等の位置決めおよび動作を制御するために用いられている。
【０００３】
この発明にとって興味ある従来のポインティングスティックとして、特開２０００−２５９３４１号公報に記載されたものがある。この従来のポインティングスティックについて、図９および図１０を参照して説明する。
【０００４】
図９は、ポインティングスティック１の断面を概略的に示す正面図である。ポインティングスティック１は、大きくとらえると、基板２と操作部３と基台４とを備えている。図１０は、基板２の下面を示している。
【０００５】
操作部３は、基板２の上面の中央部から突出するように設けられる。また、基台４は、基板２の下面に対して所定の隙間５を隔てて対向するように配置される。
【０００６】
基板２の下面上に、操作部３を中心として等間隔に配置された４個の抵抗体６が形成される。また、基板２の下面上であって、外周部には、各抵抗体６の各端部にそれぞれ電気的に接続される複数個の外部電極７が設けられる。また、各抵抗体６の各端部と各外部電極７とを電気的に接続するための配線導体膜８が、基板２の下面上に形成される。
【０００７】
基台４には、各外部電極７にそれぞれ電気的に接続される複数個の導電ランド（図示せず。）が設けられている。これら導電ランドと外部電極７とは、半田９によって半田付けされるが、この半田９によって、基板２と基台４との間の前述した隙間５が形成される。
【０００８】
このようなポインティングスティック１において、力点となる操作部３に傾倒操作を与えると、外部電極７のいずれかが支点となりながら、操作部３と基板２との交点部が作用点となり、隙間５の存在のために撓み可能とされている基板２が変形する。このとき、抵抗体６のいずれかが変形して歪みが生じる。この歪みが生じた抵抗体６は、その抵抗値を変化させる。
【０００９】
このようなポインティングスティック１は、４個の抵抗体６によってブリッジ回路を構成するように、外部電極７を介して配線されている。ブリッジ回路の所定の２端子間に電圧を印加しておけば、歪みが生じた抵抗体６の抵抗値変化を他の２端子間の電圧変化として検出することができる。したがって、これらの電圧を比較演算処理すれば、操作部３への傾倒操作の方向および強さを電気信号として取り出すことができ、ポインティングスティック１をポインティングデバイスとして機能させることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のポインティングスティック１においては、半田９によって、外部電極７と基台４上の導電ランドとの電気的接続を達成するとともに、隙間５を確保するようにし、さらに、基板２と基台４との間の機械的固定を達成している。
【００１１】
しかしながら、外部電極７は、基板２の下面側にのみ形成されるにすぎないので、半田９は、図９に示すように、基板２の下面と基台４との間にしか付与されない。
【００１２】
したがって、半田９による半田付け強度が比較的低く、操作部３に対する操作を繰り返したとき、この半田付け部分の強度劣化が次第に生じ、やがて、外力に耐え切れず、基板２が基台４から外れてしまうことがある。
【００１３】
また、半田９による半田付け部分は、基板２の上面側からはほとんど観察できない。他方、この半田付け部分は、基板２の側方からは観察可能であるものの、十分な観察を行なえるとは必ずしも言えない。このようなことから、半田９による半田付け状態が、ポインティングスティック１の機能上、適正であるか否かを外観から判別することが困難である。
【００１４】
また、基板２と基台４との間の隙間５を、半田９によって確保するようにしているので、半田９の厚みを比較的厚くかつできるだけ一定にすることが重要である。そのため、半田９を形成するための半田付与量を良好な精度をもってコントロールする必要があるが、このようなコントロールは必ずしも容易ではない。
【００１５】
そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し得るポインティングスティックを提供しようとすることである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、その上に複数個の抵抗体が形成され、かつ外周部に各抵抗体の各端部にそれぞれ電気的に接続される複数個の外部電極が設けられる、基板と、基板の上面の一部から突出するように設けられる、操作部と、基板の下面に対して所定の隙間を隔てて対向するように配置され、かつ各外部電極にそれぞれ電気的に接続される複数個の導電ランドを有する、基台とを備える、ポインティングスティックに向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、次のような構成を備えることを特徴としている。
【００２５】
すなわち、外部電極は、基板の少なくとも下面側から側面側にわたって延びるように設けられるとともに、外部電極と導電ランドとの電気的接続の少なくとも一部は、外部電極の側面部と導電ランドとを連結する半田フィレットによって達成され、さらに、前述した隙間には、弾性体が配置されることを特徴としている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係るポインティングスティックの種々の実施形態について図１〜図８を参照しながら説明するが、この発明の本質的特徴は図５に示されている。しかしながら、この図５は、本質的特徴のみを図示しているにすぎず、この本質的特徴を備えるポインティングスティックの全体の構成および変形例をより良く理解するためには、参考例となる実施形態を示す他の図面およびこれらを参照しての説明も必要である。
図１は、この発明の第１の参考例としてのポインティングスティック１１を示す正面図である。ポインティングスティック１１は、従来のポインティングスティック１の場合と同様、大きくとらえると、基板１２と操作部１３と基台１４とを備えている。
【００２７】
図２は、基板１２の下面を示し、図３は、基板１２および操作部１３を断面で概略的に示す正面図である。
【００２８】
操作部１３は、基板１２の上面の一部から、好ましくは上面の中央部から突出するように設けられる。基板１２と操作部１３とは、たとえば接着剤により互いに固着される。
【００２９】
基板１２は、この参考例では、正方形の板状をなしていて、たとえば、アルミナのようなセラミックから構成される。操作部１３は、たとえば、アルミナのようなセラミック、金属または樹脂などから構成される。なお、このポインティングスティック１１は、たとえばパーソナルコンピュータなどの機器に搭載するにあたって、リフロー半田付けが適用され、それに応じた耐熱性が要求される場合には、基板１２および操作部１３は、ともにアルミナのようなセラミックから構成されることが好ましい。
【００３０】
基台１４は、基板１２の下面に対して所定の隙間１５を隔てて対向するように配置される。
【００３１】
基板１２の下面上には、複数個、たとえば４個の抵抗体１６、１７、１８および１９が形成される。これら抵抗体１６〜１９は、操作部１３を中心として９０度の角度間隔をもって配置される。この参考例では、基板１２の対角線方向に、抵抗体１６および１８が対向し、かつ抵抗体１７および１９が対向するように配置されている。
【００３２】
また、抵抗体１６〜１９の各々の中心位置は、操作部１３の外周面の延長面上に位置することが好ましい。これによって、操作部１３に操作を与えたとき、抵抗体１６〜１９に最も大きい歪みを与えることができるからである。
【００３３】
抵抗体１６〜１９は、厚膜印刷技術により形成されるもので、その材料として、サーメットタイプの抵抗体ペーストまたはカーボンペーストが用いられる。これら抵抗体１６〜１９は、そこに歪みが生じたとき、その抵抗値を変化させることができる。
【００３４】
基板１２の外周部には、複数個の外部電極２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６および２７が設けられる。これら外部電極２０〜２７は、基板１２の外周部において、ほぼ等間隔に配置されている。
【００３５】
外部電極２０〜２７は、所定の厚みを有する金属板から構成され、その表面には、必要に応じて、錫または金などのめっき処理が施されている。これら外部電極２０〜２７を構成する金属板は、たとえば、０．１ｍｍ程度またはそれ以上の厚みを有していることが好ましい。
【００３６】
外部電極２０〜２７は、基板１２の下面側から側面側を通って上面側にまで延びるように設けられ、したがって、外部電極２０〜２７を構成する金属板は、図３によく示されているように、Ｕ字状に折り曲げられた形状を有している。また、この参考例では、外部電極２０〜２７の各々を構成する金属板は、互いに同じ形状を有している。
【００３７】
外部電極２０〜２７は、抵抗体１６〜１９の各々の各端部にそれぞれ電気的に接続されるものである。これらの接続のために、基板１２の下面上には、厚膜印刷技術によって形成された複数個の配線導体膜２８〜３５が設けられる。
【００３８】
より詳細には、配線導体膜２８は、抵抗体１６の一方端と外部電極２０とを接続し、配線導体膜２９は、抵抗体１６の他方端と外部電極２１とを接続し、配線導体膜３０は、抵抗体１７の一方端と外部電極２２とを接続し、配線導体膜３１は、抵抗体１７の他方端と外部電極２３とを接続し、配線導体膜３２は、抵抗体１８の一方端と外部電極２４とを接続し、配線導体膜３３は、抵抗体１８の他方端と外部電極２５とを接続し、配線導体膜３４は、抵抗体１９の一方端と外部電極２６とを接続し、配線導体膜３５は、抵抗体１９の他方端と外部電極２７とを接続している。
【００３９】
上述した抵抗体１６〜１９の各々と関連の配線導体膜２８〜３５の各々との接続状態からわかるように、抵抗体１６〜１９の各々の、関連の配線導体膜２８〜３５の各々に対する各接続端部間を結ぶ線は、基板１２の中心すなわち操作部１３の中心から放射方向に延びるようにされている。
【００４０】
なお、抵抗体１６〜１９の、配線導体膜２８〜３５を介しての外部電極２０〜２７への接続態様は、図１０に示した従来例のように、２個の抵抗体の各一方端を共通に配線導体膜によって接続しながら１個の外部電極によって引き出すように変更されてもよい。
【００４１】
外部電極２０〜２７は、それぞれ、配線導体膜２８〜３５に対して、半田付け、溶接または溶着等の方法を用いて接合されることにより、電気的に接続されるとともに、機械的に固定される。
【００４２】
上述した電気的接続および機械的固定をより信頼性の高いものとするため、図２において外部電極２０〜２７の各々の領域内に破線で図示するように、配線導体膜２８〜３５は、外部電極２０〜２７の各々を構成する金属板と基板１２との間にまで延びるように形成されることが好ましい。なお、このような配線導体膜２８〜３５の各々の終端は、基板１２の下面上に位置していても、側面上に位置していても、あるいは上面上に位置していてもよい。
【００４３】
外部電極２０〜２７を基板１２に取り付けるにあたっては、通常、外部電極２０〜２７の各々の上面部の内側に接着剤を塗布し、その状態で、外部電極２０〜２７を基板１２の外周部に嵌め込み、それによって、外部電極２０〜２７と基板１２とを仮固定しておき、次いで、外部電極２０〜２７の各々と配線導体膜２８〜３５の各々とを、半田付け、溶接または溶着等の方法を用いて接合することが行なわれる。
【００４４】
基板１２は、そこに設けられた外部電極２０〜２７の各々が基台１４上に設けられた複数個の導電ランド（図示せず。）の各々に半田付けされることによって、基台１４に固定される。このとき、前述したように、基板１２の下面と基台１４との間には、所定の隙間１５が形成される。
【００４５】
より詳細には、外部電極２０〜２７の各々を構成する金属板の厚みによって、隙間１５が規定された状態で、外部電極２０〜２７の各々と基台１４上の導電ランドの各々とが、半田３６によって半田付けされる。このとき、外部電極２０〜２７の各々は、基板１２の側面側にまで延びるように設けられているので、外部電極２０〜２７の各々の側面部と導電ランドとを連結するように、半田フィレット３７が形成される。したがって、外部電極２０〜２７と導電ランドとの間での半田付けの強度を高めることができ、また、半田付け状態の適否を外観から容易に観察することができる。
【００４６】
次に、以上説明したようなポインティングスティック１１の操作方法および動作について説明する。
【００４７】
力点となる操作部１３に傾倒動作を与えると、外部電極２０〜２７のいずれかが支点となりながら、操作部１３と基板１２との交点部が作用点となり、隙間１５の存在のために撓み可能とされている基板１２が変形する。
【００４８】
この基板１２の変形に応じて、抵抗体１６〜１９のいずれかが変形して歪みが生じる。そして、抵抗体１６〜１９のうち、歪みが生じたものは、その抵抗値を変化させる。抵抗体１６〜１９のいずれが変形するかについては、操作部１３への傾倒操作の方向による。
【００４９】
たとえば、操作部１３に対する傾倒操作を抵抗体１６側に向けて行なうと、抵抗体１６が凸面となり、これに対向する抵抗体１８が凹面となるように変形する。この変形によって、抵抗体１６の抵抗値は大きくなるように変化し、他方、抵抗体１８の抵抗値は小さくなるように変化する。このとき、残りの抵抗体１７および１９については、それらを流れる電流方向に対してねじれ応力が加えられるだけであるので、無視できる程度の抵抗値変化しか生じない。
【００５０】
このようなポインティングスティック１１は、４個の抵抗体１６〜１９によってブリッジ回路を構成するように、外部電極２０〜２７を介して配線されている。基台１４を、たとえば印刷配線板によって構成することにより、基台１４によって、上述のような配線を実現することができる。ブリッジ回路の所定の２端子間に電圧を印加しておけば、上述のように、歪みが生じた抵抗体１６および１８の抵抗値変化を他の２端子間の電圧変化として検出することができる。
【００５１】
したがって、これらの電圧を比較演算処理すれば、操作部１３が抵抗体１６側に向けて傾倒操作されたことおよびその強さを電気信号として取り出すことができ、このポインティングスティック１１をポインティングデバイスとして機能させることができる。
【００５２】
操作部１３を他の方向に向けて傾倒操作した場合にも、同様の原理に従って、その傾倒操作の方向および強さを電気信号として取り出すことができる。
【００５３】
図４は、この発明の第２の参考例によるポインティングスティック１１ａを示す、図１に相当する図である。図４において、図１に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５４】
図４に示したポインティングスティック１１ａにおいては、外部電極２０〜２７の各々の下面部と基台１４との間に間隔が置かれ、外部電極２０〜２７の各々と基台１４上の導電ランドの各々との電気的接続の一部が、外部電極２０〜２７の各々の下面部と導電ランドの各々との間に付与される半田３６によって達成されていることを特徴としている。
【００５５】
したがって、図４に示したポインティングスティック１１ａでは、基板１２の下面と基台１４との間の隙間１５の一部が、外部電極２２〜２７の各々を構成する金属板の厚みによって規定されることになる。
【００５６】
図５は、この発明の一実施形態によるポインティングスティック１１ｂを断面で概略的に示す正面図である。図５において、前述した図１ないし図３に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５７】
図５に示したポインティングスティック１１ｂにおいては、基板１２の下面と基台１４との間の隙間１５に、弾性体３８が配置されていることを特徴としている。弾性体３８は、好ましくは、基板１２の下面上に取り付けられている。
【００５８】
弾性体３８は、基板１２の撓みを阻害しない程度の軟らかさをもった材料から構成される。
【００５９】
上述のように、弾性体３８を基板１２の下面上に取り付けることによって、基板１２を基台１４に半田付けする際、両者の間の隙間１５を確保することができる。したがって、外部電極２０〜２７の下面部と基台１４上の導電ランドとの間に付与される半田３６の厚みをコントロールすることが容易になる。
【００６０】
なお、図５に示した実施形態のように、弾性体３８を配置する構成は、図１ないし図３を参照して説明した第１の参考例によるポインティングスティック１１において採用されてもよい。
【００６１】
図６は、この発明の第３の参考例によるポインティングスティック１１ｃを断面で概略的に示す正面図である。図７は、図６に示したポインティングスティック１１ｃに備える基板１２ａの下面を示している。図６および図７において、前述した図１ないし図３に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６２】
第３の参考例では、図７によく示されているように、外部電極２０〜２７の各々の特に下面部が、配線導体膜２８〜３５の各々の端部より小さくされていることを特徴としている。なお、外部電極２０〜２７の各々の下面部の形状が、図２に示したものとは異なるが、これは本質的な相違ではない。
【００６３】
この第３の参考例によれば、外部電極２２および２５ならびに配線導体膜３０および３３について図示される図６からわかるように、外部電極２０〜２７の各々と基台１４上の導電ランドの各々との電気的接続のための半田３６の一部が、配線導体膜２８〜３５の各々と導電ランドの各々との間にも付与される。
【００６４】
したがって、半田３６は、外部電極２０〜２７の各々ならびに配線導体膜２８〜３５の各々と導電ランドの各々との間での電気的接続および機械的固定を果たすばかりでなく、外部電極２０〜２７の各々と配線導体膜２８〜３５の各々との間での電気的接続および機械的固定を果たすようにも作用する。
【００６５】
なお、第３の参考例では、図６からわかるように、外部電極２０〜２７の各々の下面部と基台１４との間に間隔が置かれ、この間隔部分にも半田３６が付与されているが、この第３の参考例を、前述した第１の参考例の場合と同様、外部電極２０〜２７の各々の下面部と基台１４との間に間隔が設けられない形態に変更することも可能である。
【００６６】
図８は、この発明の第４の参考例によるポインティングスティックに備える基板１２および操作部１３を断面で概略的に示す正面図である。
【００６７】
図８には、第１の参考例における外部電極２０〜２７のうち、外部電極２２および２５に各々対応する外部電極２２ａおよび２５ａが図示されている。
【００６８】
他の外部電極についても同様であるが、図示された外部電極２２ａおよび２５ａについて説明すると、この第４の参考例では、外部電極２２ａおよび２５ａは、基板１２の上面側にまで延びず、基板１２の下面側から側面側にまで延びるように設けられていることを特徴としている。そのため、外部電極２２ａおよび２５ａの各々を構成する金属板は、基板１２の下面側から側面側にまで延びるようにＬ字状に折り曲げられた形状を有している。
【００６９】
これら外部電極２２ａおよび２５ａを含む外部電極は、前述した参考例の場合と同様、図８では図示しない配線導体膜２８〜３５に対して、半田付け、溶接または溶着等によって電気的に接続されかつ機械的に固定される。
【００７０】
なお、図８では、基台１４について図示していないが、この基台１４に対する基板１２の取付け状態については、図１に示した態様、図４に示した態様、図５に示した態様および図６に示した態様のいずれを採用してもよい。
【００７１】
以上、この発明を、図示したいくつかの参考例および実施形態に関連して説明したが、この発明の範囲内において、その他、種々の変形例が可能である。
【００７２】
たとえば、基板１２または１２ａは、図２または図７に示すように、その平面形状が実質的に正方形であったが、他の角形であっても、あるいは円形であってもよい。
【００７３】
また、抵抗体１６〜１９は、基板１２または１２ａの下面上に形成されたが、これに代えて、基板１２または１２ａの上面上に形成されてもよい。この場合、必要に応じて、配線導体膜２８〜３５を基板１２または１２ａの上面上に形成したり、あるいは、基板１２または１２ａを貫通するスルーホール接続を適用したりするなどの変更が加えられる。
【００７４】
また、前述した参考例では、４個の抵抗体１６〜１９が基板１２または１２ａ上に形成されたが、抵抗体の数は必要に応じて任意に変更することができる。たとえば、基板のＸ方向およびＹ方向の各々について１個ずつ、すなわち単に２個の抵抗体のみが設けられても、さらに、４個を超える数の抵抗体が設けられてもよい。
【００７５】
また、前述した参考例では、外部電極２０〜２７または２２ａおよび２５ａとして、金属板から構成されるものを示したが、厚膜印刷技術によって形成された厚膜から構成されてもよい。この場合、外部電極の厚みによって基板と基台との間の隙間の少なくとも一部を規定することを望むならば、外部電極を構成する厚膜の厚みは、たとえば０．１ｍｍ程度またはそれ以上とされることが好ましい。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、基板の外周部に設けられる外部電極が、基板の少なくとも下面側から側面側にわたって延びるように設けられ、外部電極と基台上の導電ランドとの電気的接続の少なくとも一部が、外部電極の側面部と導電ランドとを連結する半田フィレットによって達成されるので、次のような効果が奏される。
【００７７】
まず、基板と基台との間の半田付けの強度を高めることができる。したがって、操作部に対する傾倒操作の繰り返しによっても、半田付け部分の劣化が生じにくく、基板が基台から外れるような不都合が生じにくく、ポインティングスティックの耐久性を向上させることができる。
【００７８】
また、半田フィレットによる半田付け部分は、外観から容易に観察することができる。したがって、半田付け状態の適否を判別することが容易となり、ポインティングスティックを高い信頼性をもって供給することができる。
【００８５】
また、この発明によれば、基板の下面と基台との隙間に、弾性体が配置されるので、この弾性体によって、基板の下面と基台との間の隙間を確保することができる。したがって、外部電極の厚みが比較的薄い場合であっても、上述の隙間を確実に形成しながら、外部電極と導電ランドとの間の半田付けを達成することができ、あるいは、外部電極の下面部と導電ランドとの間にも所定の厚みをもって半田を付与することが容易になる。また、弾性体は、基板と基台との間の隙間を外部雰囲気に対して遮断する効果を有しているので、基板の下面上に抵抗体や配線導体膜が形成される場合には、これら抵抗体や配線導体膜の汚染または劣化等を防止する効果も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の参考例によるポインティングスティック１１を示す正面図である。
【図２】 図１に示した基板１２の下面図である。
【図３】 図１に示した基板１２および操作部１３を断面で概略的に示す正面図である。
【図４】 この発明の第２の参考例によるポインティングスティック１１ａを示す正面図である。
【図５】 この発明の一実施形態によるポインティングスティック１１ｂを断面で概略的に示す正面図である。
【図６】 この発明の第３の参考例によるポインティングスティック１１ｃを断面で概略的に示す正面図である。
【図７】 図６に示した基板１２ａの下面図である。
【図８】 この発明の第４の参考例によるポインティングスティックに備える基板１２および操作部１３を断面で概略的に示す正面図である。
【図９】 この発明にとって興味ある従来のポインティングスティック１を断面で概略的に示す正面図である。
【図１０】 図９に示した基板２の下面図である。
【符号の説明】
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ ポインティングスティック
１２，１２ａ 基板
１３ 操作部
１４ 基台
１５ 隙間
１６〜１９ 抵抗体
２０〜２７，２２ａ，２５ａ 外部電極
２８〜３５ 配線導体膜
３６ 半田
３７ 半田フィレット
３８ 弾性体

Claims (1)

1. その上に複数個の抵抗体が形成され、かつ外周部に各前記抵抗体の各端部にそれぞれ電気的に接続される複数個の外部電極が設けられる、基板と、
   前記基板の上面の一部から突出するように設けられる、操作部と、
   前記基板の下面に対して所定の隙間を隔てて対向するように配置され、かつ各前記外部電極にそれぞれ電気的に接続される複数個の導電ランドを有する、基台と
   を備え、
   前記外部電極は、前記基板の少なくとも下面側から側面側にわたって延びるように設けられるとともに、前記外部電極と前記導電ランドとの電気的接続の少なくとも一部は、前記外部電極の側面部と前記導電ランドとを連結する半田フィレットによって達成され、さらに、前記隙間には、弾性体が配置される、ポインティングスティック。

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