JP4101813B2

JP4101813B2 - Switch device

Info

Publication number: JP4101813B2
Application number: JP2005050833A
Authority: JP
Inventors: 公之森田; 繁樹長谷川
Original assignee: Fujisoku Corp
Current assignee: Fujisoku Corp
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2025-02-25
Also published as: JP2006236825A

Description

本発明は、例えばロータリースイッチやデュアル・インライン・パッケージ（ＤＩＰ）ロータリースイッチ等のスイッチ装置に関する。 The present invention relates to a switch device such as a rotary switch or a dual in-line package (DIP) rotary switch.

近年、電子機器の小型化に伴い、電子機器に装着されるスイッチも非常に小型化されている。具体的にはスイッチハウジングの一片の長さは、例えば１０ｍｍ程度、高さは４ｍｍ程度とされている。このため、スイッチを構成する複数の部品、例えば固定接点、複数の可動接点を有する可動接片、及び可動接点を駆動するロータ等も小型化されている。これらの部品は、ハウジング内に収容され、スイッチが構成される（例えば特許文献１参照）。ハウジングの構成としては、基板、カバーとも樹脂材に形成された構成（例えば特許文献２参照）、或いは、樹脂製の基板に金属製のカバーを取着した構成（例えば特許文献３参照）がある。 In recent years, with the miniaturization of electronic devices, switches mounted on the electronic devices have also been miniaturized. Specifically, the length of one piece of the switch housing is, for example, about 10 mm and the height is about 4 mm. For this reason, a plurality of parts constituting the switch, for example, a fixed contact, a movable contact piece having a plurality of movable contacts, a rotor for driving the movable contacts, and the like are also downsized. These components are housed in a housing to form a switch (see, for example, Patent Document 1). The structure of the housing includes a structure in which both the substrate and the cover are formed of a resin material (see, for example, Patent Document 2), or a structure in which a metal cover is attached to a resin substrate (see, for example, Patent Document 3). .

また、この種の超小型スイッチは、一般にサーフェスマウントと称し、半田が印刷された印刷基板の表面に配置され、この状態において、半田をリフローすることにより、印刷基板に対して電気的、機械的に接続される。
実開平５−２５６３６号公報特開平１１−３０６９１５号公報特開２００３−８４９１６号公報 In addition, this type of micro switch is generally referred to as a surface mount, and is disposed on the surface of a printed circuit board on which solder is printed. In this state, the solder is reflowed to electrically and mechanically affect the printed circuit board. Connected to.
Japanese Utility Model Publication No. 5-25636 JP-A-11-306915 JP 2003-84916 A

ところで、近時、電子装置の鉛フリー化に伴い、半田のリフロー温度が現行のほぼ２３０℃から２６０℃へ３０℃程度上昇した。上記のように、スイッチのハウジングを構成する基板やカバーは、樹脂により形成されているが、この温度上昇に伴い、既存の樹脂では対応することが困難となってきている。特に、カバーは、半田をフローする際、変形して両面が盛り上がる傾向がある。この原因は、カバーを構成する樹脂材が高温により軟化し、さらに、ハウジング内の気体の膨張やばね材の圧力などによりカバーを変形させるためである。このようにカバーが変形した場合、スイッチ内部の部品相互間の間隙が大きくなってがたつきが発生したり、接点の圧力が低下したりするなど、スイッチの正常な機能を維持することが困難となる。 By the way, recently, with the lead-free of electronic devices, the reflow temperature of solder has increased from about 230 ° C. to 260 ° C. by about 30 ° C. As described above, the substrate and the cover constituting the switch housing are made of resin, but with this temperature rise, it has become difficult to cope with existing resins. In particular, the cover tends to be deformed and bulge on both sides when the solder flows. This is because the resin material constituting the cover is softened due to high temperature, and further, the cover is deformed by expansion of gas in the housing, pressure of the spring material, or the like. When the cover is deformed in this way, it is difficult to maintain the normal function of the switch, such as the gap between the parts inside the switch becoming large and rattling occurs, or the contact pressure decreases. It becomes.

そこで、耐熱性が優れた例えば液晶ポリマー（ＬＣＰ）等のスーパー・エンジニアリング・プラスチック（スーパー・エンプラ）をカバーの材料として使用することが検討されている。しかし、ＬＣＰ等の耐熱性の高い材料は、カバーの材料として不向きである。すなわち、一般に、カバーは超音波溶着により基板に固定されるが、耐熱性の高い材料は、超音波により十分溶融されない。このため、必要な溶着強度を得ることが困難である。しかも、ＬＣＰは高価であるという問題を有している。 Therefore, the use of a super engineering plastic (super engineering plastic) such as a liquid crystal polymer (LCP) having excellent heat resistance as a material for the cover has been studied. However, a material having high heat resistance such as LCP is not suitable as a cover material. That is, in general, the cover is fixed to the substrate by ultrasonic welding, but a material having high heat resistance is not sufficiently melted by ultrasonic waves. For this reason, it is difficult to obtain the necessary welding strength. Moreover, LCP has a problem that it is expensive.

本発明は、上記課題を解決するものであり、半田リフローの高温に耐えることが可能であり、しかも超音波溶着により十分な溶着強度を得ることが可能なスイッチ装置を提供しようとするものである。 The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and to provide a switch device that can withstand the high temperature of solder reflow and that can obtain sufficient welding strength by ultrasonic welding. .

本発明のスイッチ装置の態様は、内部にスイッチ機構が収容される基板と、前記基板に超音波溶着により溶着され、前記スイッチ機構を操作する操作子が挿入される開口部を有する樹脂製のカバーと、前記カバーと一体的で、前記開口部の周囲に形成された金属板とを具備することを特徴とする。 Embodiment of the switch device of the present invention includes a substrate switch system inside is accommodated, is welded by ultrasonic welding to said substrate, a resin that having a opening operation element for operating the switch mechanism is inserted And a metal plate that is integral with the cover and that is formed around the opening .

本発明によれば、半田リフローの高温に耐えることが可能であり、しかも超音波溶着により十分な溶着強度を得ることが可能なスイッチ装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the switch apparatus which can endure the high temperature of solder reflow and can obtain sufficient welding intensity | strength by ultrasonic welding can be provided.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図２は、本発明の実施形態に係るスイッチ装置２１を示している。この実施形態は本発明を例えばＤＩＰロータリースイッチに適用した場合を示している。図２において、スイッチ装置２１は、基板２２、複数の端子２３、可動接片２４、スペーサ２５、ロータ２６、Ｏリング２７、ばね材２８、カバー２９により形成されている。基板２２とカバー２９はハウジング３０を構成し、このハウジング３０の内に可動接片２４、スペーサ２５、ロータ２６、Ｏリング２７、ばね材２８が順次収容される。ハウジング３０の一辺の長さは、約１０ｍｍ、高さは約２ｍｍである。 FIG. 2 shows a switch device 21 according to an embodiment of the present invention. This embodiment shows a case where the present invention is applied to, for example, a DIP rotary switch. In FIG. 2, the switch device 21 is formed by a substrate 22, a plurality of terminals 23, a movable contact piece 24, a spacer 25, a rotor 26, an O-ring 27, a spring material 28, and a cover 29. The substrate 22 and the cover 29 constitute a housing 30, and the movable contact piece 24, the spacer 25, the rotor 26, the O-ring 27, and the spring material 28 are sequentially accommodated in the housing 30. The length of one side of the housing 30 is about 10 mm, and the height is about 2 mm.

基板２２は、矩形状の収容部２２ａを有しており、この収容部２２ａの底部に複数の端子２３が取着されている。各端子２３の収容部２２ａ内の端部には固定接点２３ａがそれぞれ形成されている。 The board | substrate 22 has the rectangular shaped accommodating part 22a, and the several terminal 23 is attached to the bottom part of this accommodating part 22a. A fixed contact 23a is formed at the end of each terminal 23 in the accommodating portion 22a.

可動接片２４は、導電性金属により構成され、矩形状の枠体２４ａに複数の可動接点２４ｂが一体的に形成されている。すなわち、各可動接点２４ｂの一端は枠体２４に接続され、他端が自由に動作する接点として形成されている。各可動接点２４ｂの中央部には、突起２４ｃが形成されている。この突起２４ｃにロータ２６の底面に形成された第１のカム２６ａが当接することにより、可動接点２４ｂが下方に押圧され、対応する固定接点２３ａに接触される。さらに、枠体２４の４辺は、収容部２２ａの底部方向に折り曲げられ折曲部２４ｄが形成されている。このため、可動接片２４の剛性が向上されている。 The movable contact piece 24 is made of a conductive metal, and a plurality of movable contact points 24b are integrally formed on a rectangular frame 24a. That is, one end of each movable contact 24b is connected to the frame 24, and the other end is formed as a contact that freely moves. A protrusion 24c is formed at the center of each movable contact 24b. When the first cam 26a formed on the bottom surface of the rotor 26 comes into contact with the protrusion 24c, the movable contact 24b is pressed downward and brought into contact with the corresponding fixed contact 23a. Furthermore, the four sides of the frame body 24 are bent toward the bottom of the housing portion 22a to form a bent portion 24d. For this reason, the rigidity of the movable contact piece 24 is improved.

可動接片２４の上に設けられる矩形状のスペーサ２５は、例えばステンレススチールにより形成され、弾性を有している。スペーサ２５は、可動接点２４ｂの突起２４ｃに対応した複数の開口部２５ａを有しており、スペーサ２５を可動接片２４の上に載置した状態において、可動接点２４ｂの各突起２４ｃが開口部２５ａから突出する。さらに、スペーサ２５の四隅には、可動接片２４方向に突出した突部２５ｂが形成されている。スペーサ２５は、スイッチ装置が組み立てられた状態において、その中央部がロータ２６により可動接片２４の中央部方向に押圧され、各突部２４ｂが可動接片２３の四隅を押圧する。このため、可動接片２４が仮に変形している場合においてもスペーサにより変形が修正される。 The rectangular spacer 25 provided on the movable contact piece 24 is made of, for example, stainless steel and has elasticity. The spacer 25 has a plurality of openings 25a corresponding to the protrusions 24c of the movable contact 24b. When the spacer 25 is placed on the movable contact piece 24, each protrusion 24c of the movable contact 24b has an opening. Projects from 25a. Furthermore, protrusions 25 b protruding in the direction of the movable contact piece 24 are formed at the four corners of the spacer 25. In the state in which the switch device is assembled, the central portion of the spacer 25 is pressed by the rotor 26 toward the central portion of the movable contact piece 24, and the protrusions 24 b press the four corners of the movable contact piece 23. For this reason, even when the movable contact piece 24 is deformed, the deformation is corrected by the spacer.

ロータ２６は、その底面に形成された第１のカム２６ａと、上面に形成された操作子２６ｂと、操作子２６ａの周囲に形成された第２のカム２６ｃと、第２のカム２６ｃと操作子２６ａの間に形成されたリング状の溝部２６ｄとを有している。操作子２６ｂは、カバー２９の開口部２９ａに挿入され、操作子２６ｂの操作に応じてロータ２６が回転される。第１のカム２６ａは、前記可動接点２４ｂの突起２４ｃに当接してロータ２６の回転位置に応じて所定のスイッチ状態を設定する。第２のカム２６ｃは、ロータ２６の回転ステップに対応して等間隔に形成されており、リング状のばね材２８に形成された突部２８ａに係合される。このため、ロータ２６の回転位置がばね材２８により規制される。 The rotor 26 is operated with a first cam 26a formed on the bottom surface thereof, an operation element 26b formed on the upper surface, a second cam 26c formed around the operation element 26a, and a second cam 26c. And a ring-shaped groove 26d formed between the cores 26a. The operating element 26b is inserted into the opening 29a of the cover 29, and the rotor 26 is rotated according to the operation of the operating element 26b. The first cam 26 a contacts the protrusion 24 c of the movable contact 24 b and sets a predetermined switch state according to the rotational position of the rotor 26. The second cams 26 c are formed at equal intervals corresponding to the rotation step of the rotor 26, and are engaged with protrusions 28 a formed on the ring-shaped spring material 28. For this reason, the rotational position of the rotor 26 is regulated by the spring material 28.

Ｏリング２７は、例えばゴム材により形成され、ロータ２６の溝部２６ｄに収容される。このＯリング２７は、スイッチ装置が組み立てられた状態において、カバー２９の裏面に当接する。このため、操作子２６ｂとカバー２９の開口部２９ａとの間隙が閉塞され、ハウジング内への塵埃の侵入が防止される。 The O-ring 27 is formed of, for example, a rubber material and is accommodated in the groove portion 26d of the rotor 26. The O-ring 27 comes into contact with the back surface of the cover 29 in a state where the switch device is assembled. For this reason, the gap between the operating element 26b and the opening 29a of the cover 29 is closed, and dust can be prevented from entering the housing.

ばね材２８は、係合部２８ｂを有し、この係合部２８ｂは、基板２２の収容部２２ａ内に形成された図示せぬ係合部に係合される。このため、ばね材２８はロータ２８に対して回転しないように固定されている。ばね材２８は、スイッチ装置が組み立てられた状態において、前述したように突部２８ａがロータ２６の第２のカム２６ｃに係合される。この状態においてロータ２６がばね材２８の弾性に抗して回転された場合、第２のカム２６ｃが突部２８ａを超え、クリックが発生する。 The spring material 28 has an engaging portion 28 b, and this engaging portion 28 b is engaged with an engaging portion (not shown) formed in the accommodating portion 22 a of the substrate 22. For this reason, the spring material 28 is fixed so as not to rotate with respect to the rotor 28. As described above, the spring member 28 is engaged with the second cam 26c of the rotor 26 in a state where the switch device is assembled. In this state, when the rotor 26 is rotated against the elasticity of the spring material 28, the second cam 26c exceeds the protrusion 28a and a click occurs.

上記のように、基板２２の収容部２２ａ内に可動接片２４、スペーサ２５、ロータ２６、Ｏリング２７、ばね材２８が順次収容された後、カバー２９が基板２２に装着され、カバー２９と基板２２が例えば超音波溶着技術を用いて接着される。 As described above, after the movable contact piece 24, the spacer 25, the rotor 26, the O-ring 27, and the spring material 28 are sequentially accommodated in the accommodating portion 22a of the substrate 22, the cover 29 is attached to the substrate 22, The substrate 22 is bonded using, for example, an ultrasonic welding technique.

図１（ａ）（ｂ）は、本実施形態に係るカバー２９の構成を具体的に示している。カバー２９は、例えばポニ・フェニレン・サルファイト（ＰＰＳ）、ポリアミド樹脂、ポリ・ブチレン・テレフタレート（ＰＢＴ）等により形成されている。カバー２９を構成する樹脂材は、スーパー・エンプラに比べて耐熱性は低いが、超音波溶着において、十分な溶着強度を得ることが可能な材料であればよい。このカバー２９の内部で、前記開口部２９ａの周囲に金属板３２が例えばインサート成型により形成されている。金属板３２としては、例えば黄銅、ステンレススチール、スチール等を用いることができる。また、金属板３２の厚みは例えば０．２ｍｍである。金属板３２は、カバー２９の内部に完全にインサートする必要はなく、カバー２９の表面に露出して形成することも可能である。このような構成のカバー２９は、基板２２に装着された状態において、超音波溶着される。 1A and 1B specifically show the configuration of the cover 29 according to the present embodiment. The cover 29 is made of, for example, Poni phenylene sulfite (PPS), polyamide resin, polybutylene terephthalate (PBT), or the like. The resin material constituting the cover 29 has lower heat resistance than that of the super engineering plastic, but may be any material that can obtain a sufficient welding strength in ultrasonic welding. Inside the cover 29, a metal plate 32 is formed around the opening 29a by, for example, insert molding. As the metal plate 32, for example, brass, stainless steel, steel, or the like can be used. Moreover, the thickness of the metal plate 32 is 0.2 mm, for example. The metal plate 32 does not need to be completely inserted into the cover 29 and can be formed to be exposed on the surface of the cover 29. The cover 29 having such a configuration is ultrasonically welded in a state where the cover 29 is mounted on the substrate 22.

上記実施形態によれば、カバー２９を超音波溶着において、十分な溶着強度を得ることが可能な材料により構成している。このため、カバー２９を超音波溶着により基板２２に十分な強度により溶着することができる。しかも、カバー２９内に補強材としての金属板３２を設けているため、半田をリフローする際の高温状態においても、カバー２９の変形を防止することができる。このため、部品のがたつきの発生を防止できるとともに、接点の圧力を十分に保持でき、スイッチの信頼性を向上することができる。 According to the embodiment, the cover 29 is made of a material capable of obtaining sufficient welding strength in ultrasonic welding. For this reason, the cover 29 can be welded to the substrate 22 with sufficient strength by ultrasonic welding. In addition, since the metal plate 32 as a reinforcing material is provided in the cover 29, the deformation of the cover 29 can be prevented even in a high temperature state when the solder is reflowed. For this reason, it is possible to prevent the occurrence of rattling of the components, and to sufficiently maintain the pressure of the contacts, thereby improving the reliability of the switch.

また、高価なスーパー・エンプラを使用する必要がないため、製造価格の高騰を抑制することが可能である。 Further, since it is not necessary to use an expensive super engineering plastic, it is possible to suppress an increase in manufacturing price.

なお、上記実施形態は、本発明をＤＩＰロータリースイッチに適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、本発明をその他のスイッチ装置に適用することも可能である。 In addition, although the said embodiment demonstrated the case where this invention was applied to a DIP rotary switch, it is not limited to this, It is also possible to apply this invention to another switch apparatus.

図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るカバーを示す平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の１ｂ−１ｂ線に沿った断面図。Fig.1 (a) is a top view which shows the cover based on Embodiment of this invention, FIG.1 (b) is sectional drawing along the 1b-1b line | wire of Fig.1 (a). 本発明の実施形態に係るスイッチ装置を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the switch apparatus which concerns on embodiment of this invention.

Explanation of symbols

２１…スイッチ装置、２２…基板、２２ａ…収容部、２３…端子、２３ａ…固定接点、２４…可動接片、２４ａ…枠体、２４ｂ…可動接点、２４ｄ…折曲部、２５…スペーサ、２５ｂ…突部、２６…ロータ、２６ａ…第１のカム、２６ｂ…操作子、２９…カバー、３０…ハウジング、３２…金属板。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Switch apparatus, 22 ... Board | substrate, 22a ... Accommodating part, 23 ... Terminal, 23a ... Fixed contact, 24 ... Movable contact piece, 24a ... Frame, 24b ... Movable contact, 24d ... Bending part, 25 ... Spacer, 25b ... Projection, 26 ... Rotor, 26a ... First cam, 26b ... Operator, 29 ... Cover, 30 ... Housing, 32 ... Metal plate.

Claims

A substrate in which the switch mechanism is housed, and
Is welded by ultrasonic welding to said substrate, and resin cover that having a opening operation element for operating the switch mechanism is inserted,
A switch device comprising: a metal plate that is integral with the cover and formed around the opening .

The switch device according to claim 1, wherein the metal plate is provided in the cover by insert molding.