JP4141575B2

JP4141575B2 - ポインティング装置

Info

Publication number: JP4141575B2
Application number: JP07663699A
Authority: JP
Inventors: 文明唐沢; 悦生大場
Original assignee: エランテックデバイシーズコーポレイション
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2019-03-19
Also published as: JP2000267803A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポインティング装置に係り、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うのに好適なポインティング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポインティング装置は、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、ポインティング装置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装置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装置は、従来、図５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、細長い角柱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、角柱１０の基部が印刷配線板１１の孔部に接着剤等により固定され、その抵抗体がハンダ付けによりブリッジ回路として印刷配線板１１に接続される。角柱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、角柱が曲げられた方向に圧縮力が生じ、抵抗値が下がり、角柱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、角柱の４面に抵抗体を配置することにより、角柱に作用する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、角柱の頭部を下方向に押すことにより角柱の各面の抵抗体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装置は、ｚ方向には角柱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装置の動作と比較して、信号出力が極めて微弱である。
また、角柱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の配線部にハンダ付けにより固定されているので、角柱１０に加えられる押圧力が直接ハンダ付け部分に加えられる。従って、角柱１０に繰り返し押圧力が加えられることにより、ハンダ付け部分の劣化が次第に起こり、やがてその外力に耐えきれずに、ポストが抜け落ちてしまうことがある。即ち、耐久性に問題があった。又、抵抗体部が印刷配線板の開口に挿入して使用されるため、機械的に損傷し易いという問題があった。
更に、角柱の四面に抵抗体を形成するため、各抵抗体を一面毎に厚膜で作る場合には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。このため、製造コストの低減が難しいという問題があった。
【０００５】
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装置が提案されている（例えば特開平７−１７４６４６号公報）。係るポインティング装置によれば、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装置においても、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、ポインティング装置自体の製造は必ずしも容易なものでなかった。また、検出感度も必ずしも十分なものではなかった。
【０００６】
【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、検出感度を大きくすることができ、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装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、外周部に電極ランド部を備え、中央部にポストを備え、外周部と中央部の中間に前記ポストを中心として放射状に４個の抵抗体を備えた肉薄の多角形又は円形セラミック基板と、該基板を搭載する基台とからなり、前記基板の外周部の電極ランドは前記基台にハンダ付けにより該基台と電気的に接続すると共に固着され、前記基板と基台の間には該ハンダ付けによる空隙が設けられ、前記ポストの押圧に伴い前記基板がその外周部のハンダ付け部分を支点として撓み、前記抵抗体に歪みが生じ前記ポストの押圧を検出するポインティング装置であって、前記ポストはその下端部に前記基板に接触する肉厚の台座部を備え、前記ポストの押圧に伴い前記台座部が踏み込む基板の裏面側に前記抵抗体を配置し、前記抵抗体は、前記台座の外周方向に対称にトリミングされ、未トリミング部分が前記台座が踏み込む位置の近傍の裏面側に配置されていることを特徴とするポインティング装置である。
【０００８】
上記本発明によれば、中央部にポストを備えた肉薄の基板が、その中心と外周辺の中間に抵抗体を備え、又基板の周辺部に電極ランド部を備え、この電極ランド部が基台（例えば、印刷配線板）のランド部にハンダ付けにより接続固定される。このハンダ接続を、ある程度の厚みを持たせることにより、基板の裏面側に基台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、肉薄の基板が、その周辺が基台表面へのハンダ付けにより支点として強固に支持され、基板の抵抗体が配置された部分はポストに押圧力を加えることで容易に変形させる（撓ませる）ことができる。特にポストの肉厚の台座部が踏み込む位置に抵抗体が配置されているので、台座部の縁部で肉厚の基板が屈曲し、その屈曲部に配置された抵抗体に大きな圧縮力及び引張力を作用させることができる。これによりｘ，ｙ，ｚ方向に高い検出感度が得られる。また、上記本発明によれば、ポストのｘ，ｙ，ｚ方向への動きに対して、最も変化の大きい部分に、抵抗体の内の最も感度の高い未トリミング部分を配置することができる。そして、各抵抗体はトリミングされているので、その抵抗値を揃えることができ、トリミングは台座の外周方向に対称にトリミングされているので、検出出力を各方向について揃えることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記基板は八角形であり、その外周部に８個の電極ランドを備えたことを特徴とするポインティング装置である。これにより、基板はその外周部の８個所に配置されたランド部が基台に対してハンダ接続により、電気的に接続されると共に機械的に支持される。８個所の電極ランド部はポストに印加される押圧力を分散してバランスよく支持することができる。これにより、高い耐久性及び動作の安定性が得られる。そして、基板の電極ランド部を基台（例えば印刷配線板）にハンダ接続により、均一な高さに固定することは、表面実装技術により容易であり、係るポインティング装置の構造は、現状の成熟した厚膜技術の利用が可能であり、簡単に且つ低い製造コストで精度よく製造することが可能となる。
【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乃至図４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装置の立面図を示し、図２は、基板の裏面側の構造を示す図であり、基板の裏面側の抵抗体及び配線電極の配置等が示されている。
【００１２】
八角形の肉薄のアルミナ基板２１の表面側には、その中央部にポスト３０が設けられている。ポスト３０はその下端に肉厚の台座部３０ａを備え、その下端面が基板２１の中央部に接着剤により固着されている。尚、ポスト３０は、角柱でも、円柱でもよいが、台座部３０ａは矩形であることが好ましい。基板２１の裏面側には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はブリッジ回路として接続可能にＡｇＰｄ厚膜導電層２３により配線接続され、その周辺には印刷配線板に接続する電極ランド２４が設けられている。基板裏面側は電極ランド２４を除いて、保護膜で被覆され（図示せず）、抵抗体２２及び導電層２３が保護されている。
【００１３】
抵抗体２２は厚膜導電層２３により接続され、基板の中心と外周部の中間の台座部の縁部３０ｂを跨ぐ位置に配置される。即ち、ポストに押圧力を印加すると、ポストの下端の肉厚の台座部３０ａが踏み込む位置３０ｂの基板の裏面側に抵抗体２２が配置される。図３は、抵抗体のトリミングパターンの配置を示す。図示するように抵抗体２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、台座部が踏み込む位置３０ｂの裏面側の近傍にその中心部が位置するように配置されている。そして、トリミングパターンＬは、その抵抗体の中心位置の左右対称に配置されるようにトリミングされる。従って、未トリミング部分が抵抗体の略中心部に位置する。これにより、抵抗体として最も抵抗値の変化に大きな影響を及ぼす未トリミング部を、基板の圧縮又は引っ張り応力の作用により最も変化の大きい部分に配置することができる。そして、ポストが配置される中心位置Ｃに対して、トリミングが左右対称になされるので、斜行を拾わずに、ｘ，ｙ，ｚ方向の応力に対して均等な出力を取り出すことができる。
【００１４】
外周部には図示するように８個所に電極ランド２４が、基板の中心から放射状に設けられている。この電極ランド２４は、ハンダ接続により基台（印刷配線板）３１に固定され、基板裏面は印刷配線板表面から浮いた状態となる。即ち、基板２１の周辺部には８個所に亘って電極ランド２４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接続部３２により印刷配線板の配線ランド部に固定されている。ハンダ接続部の厚さ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３１の表面側との間に撓み可能な空隙３３が存在している。
【００１５】
印刷配線板３１は、そのランド部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（図示しない）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２２が伸縮することにより抵抗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ポストへの押圧力の変化を信号出力することができる。
【００１６】
図４（ａ）は、ポスト３０にｘ方向の押圧力を加えた場合を示す。基板２１は台座３０ａの縁部３０ｂで屈曲し、抵抗体２２ａには大きな圧縮力が作用し、抵抗体２２ｂには大きな引張力が作用する。同様に、図４（ｂ）は、ポスト３０にｚ方向の押圧力を加えた場合を示す。基板２１は台座３０ａの両縁部３０ｂで屈曲し、抵抗体２２ａ及び抵抗体２２ｂの双方に等しい引張力が作用する。
【００１７】
このように基板の外周部を一定の高さのハンダ接続部３２で支持することにより、このハンダ接続部３２が支点となり、基板中央部のポスト３０にｘ，ｙ，ｚ方向の押圧力を加えることにより、基板の中央部と外周部の略中間の台座部３０ａが踏み込む位置に設けられた抵抗体２２に大きな圧縮力又は引張力を作用させることができる。従って、これによりｘ，ｙ，ｚ方向にポスト３０を押圧することで生じる抵抗体２２の抵抗値の変化を良好な感度で検知することが可能となる。
【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け技術を用いることにより容易に行え、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】
この実施例においては、八角形の基板を用い、８個所の電極ランド部を設ける例について説明したが、円形の基板を用い、８個所以上の電極ランド部を設け、基台に対して基板をハンダ接続で支持するようにしてもよい。これにより、ポストに印加される押圧力を更に分散させることができ、ポインティング装置としての安定性及び耐久性を更に高めることができる。
【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方向へのポストの押圧力の印加に対しても十分な出力が得られ、安定性及び耐久性が高く、且つ低コストで製造可能なポインティング装置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装置の正面図である。
【図２】図１の基板裏面の抵抗体及び電極配線の配置を示す図である。
【図３】図２に示す抵抗体のトリミングパターンの配置を示す図である。
【図４】図１のポインティング装置の動作を示す図であり、（ａ）はｘ方向に押圧力を加えた場合を示し、（ｂ）はｚ方向に押圧力を加えた場合を示す。
【図５】従来のポインティング装置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（厚膜導電層）
２４電極ランド部
３０ポスト
３０ａ台座部
３０ｂ台座縁部
３１印刷配線板（基台）
３２ハンダ接続部
３３空隙

Claims

外周部に電極ランド部を備え、中央部にポストを備え、外周部と中央部の中間に前記ポストを中心として放射状に４個の抵抗体を備えた肉薄の多角形又は円形セラミック基板と、該基板を搭載する基台とからなり、前記基板の外周部の電極ランドは前記基台にハンダ付けにより該基台と電気的に接続すると共に固着され、前記基板と基台の間には該ハンダ付けによる空隙が設けられ、前記ポストの押圧に伴い前記基板がその外周部のハンダ付け部分を支点として撓み、前記抵抗体に歪みが生じ前記ポストの押圧を検出するポインティング装置であって、
前記ポストはその下端部に前記基板に接触する肉厚の台座部を備え、前記ポストの押圧に伴い前記台座部が踏み込む基板の裏面側に前記抵抗体を配置し、前記抵抗体は、前記台座の外周方向に対称にトリミングされ、未トリミング部分が前記台座が踏み込む位置の近傍の裏面側に配置されていることを特徴とするポインティング装置。
前記基板は八角形であり、その外周部に８個の電極ランドを備えたことを特徴とする請求項１に記載のポインティング装置。