JP4141574B2 - ポインティングスティック用厚膜回路基板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポインティングスティック用厚膜回路基板に係り、特にノートパソコン等において表示画面上のカーソルの位置を移動させたり、各種の制御動作を行なわせるポインティングスティックに用いて好適な厚膜回路基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポインティングスティックは、ノートパソコンやゲーム機等の情報処理機器に信号入力装置として用いられる部品であり、棒状のスティックを、ｘ，ｙ方向又はｚ方向に指で押圧することにより、信号の入力が行える。ノートパソコン等においては、マウスを移動したり、そのボタンをクリックする代わりに、ポインティングスティックを操作することにより、同様の信号入力動作が行える。又、ゲーム機等においては、ジョイスティックとして表示画面の操作にポインティングスティックが古くから採用されている。
【０００３】
このようなポインティングスティックは、従来、図３に示すような構造のものが一般的であった（例えば、特開平１０−２２２２９５号公報参照）。即ち、細長い柱状体１０の下部に厚膜又は薄膜の抵抗体１２がその四面に形成され、柱状体１０の基部が印刷配線板等の孔部に接着剤等により固定され、その抵抗体の電極が印刷配線板１１に接続される。印刷配線板１１は、抵抗体１２をブリッジ回路として接続し、抵抗値が変化すると、これに対応した出力が取り出される。柱状体１０の下部に設けられた抵抗体１２は、ストレーンゲージと同様に動作し、柱状体が曲げられた方向に圧縮力が生じ、抵抗値が低下し、柱状体が引っ張られた方向に、引張力が作用し抵抗値が上昇する。従って、柱状体の４面に抵抗体を配置することにより、柱状体に作用するｘ＋，ｘ−，ｙ＋，ｙ−の４方向の押圧力の信号を検出することができる。又、柱状体の頭部を下方向に押すことにより柱状体の各面の抵抗体１２に等しく圧縮力が作用し、これにより各抵抗体の抵抗値が一様に低下する。従って、原理的にはｚ方向の歪みの検出が可能であり、これをマウスのクリック動作と同様に利用することも可能である。
【０００４】
しかしながら上述のポインティングスティックは、以下に述べるような問題点がある。第１に、上述したようにポインティングスティックの頭部を下方に押すことによりｚ方向の押圧力の検出が原理的には可能である。しかしながら、ｚ方向には柱状体に撓み力が発生しないため、抵抗体に係る圧縮力又は引張力は、ｘ，ｙ方向のポインティングスティックの動作と比較して、信号出力が極めて微弱である。
【０００５】
第２に、図３に示すポインティングスティックは、耐久性に問題がある。即ち、柱状体１０が印刷配線板１１を貫通して設けられており、抵抗体の電極が印刷配線板にハンダ付け等により固定されている。しかしながら、スティックである柱状体１０は、可動部分であるため、フレキシブル基板等を用いても機械的に損傷し易い。
第３に、同様な理由により、その製造工程が煩雑であり、製造コストの低減が難しい。即ち、柱状体の四面に抵抗体を形成するため、各抵抗体を一面毎に製作せねばならず、厚膜で作る場合には一面毎にスクリーン印刷を行わねばならず、その作業が極めて煩雑である。
【０００６】
このような問題点に鑑みて、平板状の弾性板の中央に操作部を設け、その周辺に抵抗検出素子を配設し、弾性板の周囲を４個所で固定したポインティングデバイスが提案されている（例えば特開平７−１７４６４６号公報）。係るポインティングデバイスによれば、弾性板中央の操作部に押圧力を印加することにより、弾性板が変形し、抵抗検出素子に抵抗値変化が生じ、この出力を演算出力することにより、操作部の押圧力の方向と大きさを検出することができる。
しかしながら、係るポインティングデバイスにおいても、例えばガラスホーロー被覆を設けた弾性板上に配設された抵抗検出素子とこの出力を取り出す外部回路との配線接続が必要であり、ポインティングデバイス自体の製造は必ずしも容易なものでなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情に鑑みて為されたもので、ｘ，ｙ方向と同様にｚ方向の検出が確実且つ容易に行え、耐久性が高く、又、その製造コストを低減することができるポインティングスティック用厚膜回路基板を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、八角形又は円形のセラミック基板に、該基板の中心から四方に放射状に配置された４個の厚膜抵抗体と、該抵抗体に接続する厚膜導電層からなる配線と、前記基板の外周部に軸対称に配置された前記配線に接続する少なくとも８個の電極ランドとを備え、前記抵抗体を隣接した２個所の電極ランドと基板中心との中間に両電極ランドから等距離で配置したことを特徴とするポインティングスティック用厚膜回路基板である。
【０００９】
上記本発明によれば、厚膜素子が配置された基板の中央部に柱状体を固着し、基板の周辺部の電極ランド部をハンダ付けにより印刷配線板に固定することで、ポインティングスティックを構成することができる。この電極ランド部の印刷配線板へのハンダ接続を、ある程度の厚みを持たせることにより、基板の裏面側に印刷配線板の表面との間に撓むための空隙を持たせることができる。従って、肉薄のセラミック基板が、その周辺部で、印刷配線板へのハンダ付により支点として強固に支持され、基板中央部に固着された柱状体に押圧力を加えることで、容易に変位する（撓む）ことができる。このため、柱状体をｘ，ｙ，ｚ方向に押圧することで、てこの原理により基板に配置された抵抗に大きな圧縮力及び引張力を作用させ、これによりｘ，ｙ，ｚ方向に高い検出感度が得られる。又、セラミック基板の外周部の８個所以上の電極ランドがハンダ付けにより印刷配線板に強固に固定され、柱状部に加わる押圧力でセラミック基板が撓むので、柱状体の押圧力がハンダ付け部に分散して印加されることにより、高い耐久性と安定性が得られる。特に、抵抗体が隣接した２個所の電極ランドと基板中心との中間に配置されたことから、基板中心の柱状体に印加される押圧力がバランスよく分散して基板外周部のハンダ接続部に作用する。従って、基板は２個所の電極ランドのハンダ接続部が支点として基板中心の押圧力により撓むので、その中間に配置された抵抗体に安定した圧縮力又は引張力を作用させることができる。
【００１０】
又、前記基板の中央部には、開口を設け、該開口にスティックとなる柱状体を嵌着可能とすることが好ましい。これによりスティックとなる柱状体の基板中央部への位置合せ、及び装着が容易となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１乃至２を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態のポインティングスティック用厚膜回路基板の抵抗体等の配置を示す。
【００１２】
八角形の肉薄のアルミナ等のセラミック基板２１には、該基板の中心と外周部の間に４個のＲｕＯ_２からなる厚膜抵抗体２２が配置されており、この抵抗体２２はＡｇＰｄからなる厚膜導電層２３により配線接続され、その外周部には印刷配線板等の外部回路に接続する電極ランド２４が設けられている。ここで、抵抗体２２は前記基板の中央部から四方向に等距離に放射状に配置されている。この実施例においては、基板は八角形であり、その周辺部の８個所に電極ランド２４を図示するように軸対称に配置し、抵抗体２２を隣接した２個所の電極ランドと基板中心の中間に両電極ランドから等距離で配置した構成となっている。抵抗体２２及び導電層２３は、電極ランド２４を除いてエポキシ樹脂等の保護層２５により被覆され保護されている。
【００１３】
基板の中央部には、開口２６を設け、該開口にスティックとなる柱状体を嵌着可能とすることが好ましい。尚、図示のセラミック基板は八角形であるが、六角形以上の多角形又は円形であってもよい。又、電極ランドは８個所以上設けることが好ましい。これにより基板の外周部をハンダ接続部により多数の接続点で固定することができ、後述するように柱状部に作用する押圧力を分散して支持することができる。
【００１４】
図２は、この厚膜回路基板を用いたポインティングスティックの構成例を示す。
セラミック基板２１の中央部に柱状体３０が設けられ、その基部に台座３０ａが設けられている。そして、台座３０ａと、柱状体３０とはアルミナ等のセラミック材により一体成型され、セラミック基板２１の中央部に接着等により固着されている。台座３０ａの下端面中央部に凸状部３０ｂを設け、セラミック基板２１の中央部に設けた開口２６に嵌着するようにしてもよい。これにより、柱状体３０を容易にセラミック基板の中心に位置合わせして固着することができる。尚、柱状体３０は、セラミック材に限らず、合成樹脂材等を用いてもよい。
【００１５】
このセラミック基板２１は、その周辺の電極ランド２４がハンダ３２により、印刷配線板３１のランド部に接続固定される。そして、基板２１の周辺部には８個所に亘って電極ランド２７が設けられ、それぞれの電極ランドが等しい高さとなるようにハンダ３２により印刷配線板３１に固定される。ハンダ付部分の厚さｔはこの実施例においては０．１ｍｍ程度であり、抵抗体が配置された基板２１の裏面側は印刷配線板との間に撓み可能な空隙３３が存在している。
【００１６】
印刷配線板３１は、基板２１のランド部２４に接続したブリッジ型の出力回路（図示しない）を内蔵し、フラットケーブル等を介して外部に信号が出力される。抵抗体２２は、引張力が働き伸びると抵抗値が上がり、圧縮力が働き縮むと抵抗値が下がる特性を有している。抵抗体が伸縮することによりブリッジ回路のバランスが崩れ、電位差が生じる。この電位差はある範囲では直線的に変化し、この電位差を増幅することによって柱状体への押圧力の変化を信号出力することができる。
【００１７】
抵抗体２２は導電層２３により接続され、外周部には図示するように８個所に電極ランド２４が設けられている。基板を最も歪ませ大きな出力を得るためには、電極ランド（支点形成部）２４と基板の中心との距離が長ければそれだけ基板が歪みやすくなり、出力が大きくなる。セラミック基板２１の中心と外周部の略中間に抵抗体２２を配置することにより、柱状体に加える押圧力でハンダ接続部３２を支点としてセラミック基板２１が撓み、この歪みが抵抗体部分に直接伝わり、これにより抵抗体２２をブリッジ型に結線した出力回路から大きな出力が得られる。そして、基板２１はその外周部が多数のハンダ接続部３２により支持されているので、基板中心の柱状部から加えられる押圧力が分散してバランスよく個々の支点となる接続部に作用する。このため、個々の接続部に作用する押圧力は僅かなものとなり、これにより安定した支点としての機能を果たすことができる。
【００１８】
このような一定の高さの支点の形成は、表面実装部品のハンダ付技術を用いることにより容易に行え、ハンダ接続部３２で一定高さの支点と強固な接続端子としての固定とを同時に達成することができる。そして本実施例の場合は８点の支持で基板２１を保持するので、高さのバランスがよく取れ、接合強度的にも強い構造が得られる。この基板の印刷配線板へのハンダによる接続は、基板の裏面側を面実装部品として扱えるため、印刷配線板上にクリームハンダの印刷を行い、そして基板を搭載し、リフローすることにより、均一なハンダ高さと強固なハンダ接続が得られる。この際、支点の高さはハンダ印刷量及びリフロー条件で容易に調整が可能である。
【００１９】
上述したポインティングスティックの構造によれば、歪みの発生部分がセラミック基板の内部にあり、外周部のハンダ接続部分がセラミック基板の支持部（固定部）として働くので、抵抗体及び配線接続部分での疲労という問題がなく、耐久性の高い構造とすることができる。又、抵抗体は樹脂等の保護層により被覆されているので、その損傷が防止される。
【００２０】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、ｘ，ｙ方向のみならずｚ方向への柱状体の押圧力の印加に対しても十分な出力が得られ、特性のばらつきが少なく、耐久性が高く、且つ低コストで製造可能なポインティングスティックを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のポインティングスティック用厚膜回路基板の平面図である。
【図２】上記厚膜回路基板を用いたポインティングスティックの構成例を示す図である。
【図３】従来のポインティングスティックの要部を示す図である。
【符号の説明】
２１ 基板
２２ 抵抗体
２３ 電極配線
２４ 電極ランド部
２５ 樹脂膜
２６ 開口
３０ 柱状体
３０ａ 台座
３０ｂ 凸状部
３１ 印刷配線板
３２ ハンダ接続部
３３ 空隙

Claims (2)

1. 八角形又は円形のセラミック基板に、該基板の中心から四方に放射状に配置された４個の厚膜抵抗体と、該抵抗体に接続する厚膜導電層からなる配線と、前記基板の外周部に軸対称に配置された前記配線に接続する少なくとも８個の電極ランドとを備え、前記抵抗体を隣接した２個所の電極ランドと基板中心との中間に両電極ランドから等距離で配置したことを特徴とするポインティングスティック用厚膜回路基板。
2. 前記基板の中央部には、開口を設け、該開口にスティックとなる柱状体を嵌着可能とした請求項１に記載のポインティングスティック用厚膜回路基板。

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