JP4326378B2

JP4326378B2 - 傾斜スイッチ及びその製造方法

Info

Publication number: JP4326378B2
Application number: JP2004075373A
Authority: JP
Inventors: 勇造柏木
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2024-03-16
Also published as: JP2005267918A

Description

本発明は、電子機器等の傾きを検出するために用いられる傾斜スイッチ及びその製造方法に関する。

従来、電子機器等の傾きを検出するために用いられている傾斜スイッチの中でも、特に代表的なものの構造は機械式の接触方式である（例えば、非特許文献１参照。）。２または４方向の傾斜検出が可能なタイプが多く、例えば４方向検出の傾斜スイッチの一例を図面により説明する。図８は従来の傾斜スイッチの平面図であり、図９は図８のＢ方向から見たこの傾斜スイッチの正面図である。

図８、図９において、３０は従来の傾斜スイッチである。５１は、ガラスエポキシ等の樹脂より成り、略立方体形状の内部空間５１ａを有する胴部であり、５２及び５３は胴部５１の上下面に接着または溶着などで接合した蓋体である。５４は胴部５１、蓋体５２及び５３より成るこの傾斜スイッチの筐体である。６１、６２、６３及び６４は各々独立して胴部５１にインサートモールドされたＳＵＳ、Ｃｕ等から成るリードフレームである。

リードフレーム６１、６２、６３及び６４の各々の一端は胴部５１内壁面５１ｂに露出する内部端子６１ａ、６２ａ、６３ａ及び６４ａとなっており、他端は筐体５４の底面近傍から両外側へ水平に張り出した外部端子６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ及び６４ｂとなっている。７１は筐体５４の内部空間５１ａに入っており、重力に応じて自在に移動できる導電体から成る導通ボールである。

この傾斜スイッチ３０を搭載した電子機器が傾いて、傾斜スイッチ３０が図Ａの矢印Ａ方向に大きく傾斜した場合には、導通ボール７１がＡ方向に転がって内部端子６１ａと６２ａとに同時に接触したところで落ち着く。そこで、外部端子６１ｂと６２ｂとを導通させるから、外部端子６１ｂ、６２ｂ間に接続された図示しないＡ方向検出スイッチが通電されてＯＮとなりＡ方向の傾斜を認識する。

また、この傾斜スイッチ３０が図８の矢印Ｂ方向に大きく傾斜した場合には、内部端子６２ａと６３ａとが導通することによって、外部端子６２ｂと６３とが導通する。そこで、外部端子６２ｂ、６３ｂ間に接続された図示しないＢ方向検出スイッチがＯＮとなってＢ方向の傾斜を認識する。以下同様にしてＣ方向、Ｄ方向の傾斜も認識できるので、この傾斜スイッチ３０によって矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４方向（実際は各方向に対して±４５°以内の方向）の傾斜を検出できる。

なお、傾斜スイッチ３０の蓋部材５２、５３の中央には導通ボール７１の直径より小さな凹部５２ａ、５３ａを有しており、僅かな傾斜では導通ボール７１が凹部に収まった状態から動かず、傾斜方向の過敏な検出をしない。また、この傾斜スイッチ３０は、ほぼ上下対称構造になっており、電子機器への搭載に当たっては表裏いずれにも使用できる。

アルプス電気株式会社「４方向傾斜センサ」１９９８年、カタログ、外形図

しかしながら、傾斜スイッチのタイプや大きさの違いによって、端子を構成するリードフレーム及び筐体の金型が必要になり、初期投資が大きく発生する。また、生産方式はリードフレームのため、単品若しくは順送工程の加工となり、生産能力に限界がある。

上記発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、金型の初期投資が削減でき、集合基板を用いた生産方式によりコストダウンが計れる傾斜スイッチ及びその製造法を提供することである。

上記目的を達成するための本発明の手段は、略立方体形状の樹脂からなる筐体には中央に空間部と、前記筐体の外側に露出する複数個の外部端子と、前記空間部の内壁に露出して前記外部端子の各々に導通する内部端子とを有するとともに、前記空間部には重力に従って自在に移動する導電体を収納してあり、前記筐体の傾斜に応じて前記導電体が隣り合う二つの前記内部端子間に跨って接触することにより、二つの前記内部端子に対応する二つの外部端子間を導通させることによって傾斜方向を検知するようにした傾斜スイッチにおいて、前記筐体は平面形状が略正方形状の両面プリント配線基板より成る胴部であってこの胴部の中央と各コーナーとに形成されたスルーホールを有する胴部と、この胴部と平面形状が同じで前記胴部の上下面に接合した両面プリント配線基板より成る両蓋体とで構成され、前記中央のスルーホール及び該スルーホールの口元周縁の電極面は前記筐体の外壁面に向かって前記中央のスルーホールから平面方向に突出する円筒状の切断部によって分割されて前記内部端子となっており、前記胴部及び前記蓋体のコーナーに形成されたスルーホールに導通する前記蓋体の電極面が前記外部端子となっていることを特徴とする。

また、前記胴部側面に前記内部端子と導通するダミー電極を設けたことを特徴とする。

また、前記胴部及び前記蓋体を構成する両面プリント配線基板の材質はガラエポ又はＢＴレジン又は紙フェノールのいずれかであることを特徴とする。

前記胴部と前記蓋体との間には前記胴部と同じ平面形状の異方性導電フィルムを狭持したことを特徴とする。

前記胴部と前記蓋体との間を異方性導電ペースト又は導電接着剤及び接着シートにより導通、接合させたことを特徴とする。

また、上記目的を達成するための本発明の他の手段は、平面形状が略正方形状の両面プリント配線基板より成る筐体は、中央とコーナーとにスルーホールを有する胴部と、該胴部と平面形状が同じで前記胴部の上下面に異方性導電フィルムを介して接合した蓋体とで構成され、前記中央スルーホール及び該スルーホールの口元周縁の電極面は、前記胴部の外壁面に向かって前記中央スルーホールから平面方向に突出する円筒状の切断部によって分割されて内部端子となっており、前記胴部及び前記蓋体のコーナーに形成されたスルーホールに導通する前記蓋体の電極面が外部端子となっており、前記中央スルーホールに重力に従って自在に移動する導電体を収納した傾斜スイッチの製造方法において、両面プリント配線基板に多数個の前記胴部に対応する中央スルーホールとコーナースルーホールとを配列した集合基板である集合胴部を形成する工程と、両面プリント配線基板に多数個の前記蓋体に対応するコーナースルーホールを配列した集合基板である集合蓋体を形成する工程と、異方性導電フィルムに多数個のコネクタを配列した集合基板である集合コネクタを形成する工程と、前記集合蓋体に前記集合コネクタを介して前記集合胴部を接合する工程と、前記中央スルーホールに前記導電体を収納してから前記集合コネクタを介して前記集合蓋体を接合して集合傾斜スイッチを形成する工程と、前記集合傾斜スイッチを切断して単体の傾斜スイッチを得る単体化工程とを有することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、略立方体形状の傾斜スイッチの筐体は平面形状が略正方形状の両面プリント配線基板より成り、中央と各コーナーとに形成されたスルーホールを有する胴部と、該胴部と平面形状が同じで前記胴部の上下面に接合した両蓋体とで構成され、前記中央のスルーホール及び該スルーホールの口元周縁の電極面は前記筐体の外壁面に向かって前記中央のスルーホールから平面方向に突出する円筒状の切断部によって分割されて前記内部端子となっており、前記胴部及び前記蓋体のコーナーに形成されたスルーホールに導通する前記蓋体の電極面を外部端子としたので、金型の初期投資をなくすことができる傾斜スイッチが得られた。

また、傾斜方向の検出は、４方向並びに任意の２方向の検出も同じ形式の傾斜スイッチで可能である。

集合基板工法で製造できるために、加工工数の削減ができ、傾斜スイッチのコストダウンが図れる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態である傾斜スイッチの平面図、図２は図１のＸ−Ｘ矢視断面図、図３はこの傾斜スイッチの分解組立斜視図である。

まず、本発明の実施の形態である傾斜スイッチの構成について説明する。図１〜図３において、１０は矢印Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの４方向への傾斜を検出する略立方体形状の傾斜スイッチを示している。１はガラエポ又はＢＴレジン又は紙フェノール樹脂等の両面プリント回路基板から成る略正方形の胴部を示しており、胴部１の中央にはスルーホール１ｂを有し、スルーホール１ｂの内面と口元の電極面とは矢印Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ方向へ円筒形状に突出した切断部１ｃによって４分割されており、内部空間１ａが形成されている。

スルーホール１ｂの電極面は４分割されてそれぞれスルーホール１ｂと導通する内部端子１ｄ、１ｅ、１ｆ及び１ｇとなっている。胴部１の隣り合う側面のつなぎ部にはスルーホール１ｈ、１ｊ、１ｋ及び１ｍが形成されており、前面にはスルーホール１ｑ、１ｒが形成されている。スルーホール１ｋは内部端子１ｆと導通している。スルーホール１ｈは内部端子１ｄ及びスルーホール１ｑと、スルーホール１ｋは内部端子１ｆと導通している。胴部１の配線パターンは表裏で逆パターンになっており、スルーホール１ｍは内部端子１ｇ及びスルーホール１ｒと導通しており、スルーホール１ｊは内部端子1ｅと導通している。

２は胴部１と同じ平面形状を有して胴部１上方を覆う両面プリント回路基板から成る蓋体であり、３は同じく下方を覆う蓋体２と対称形状の蓋体である。蓋体２及び蓋体３にはそれぞれ胴部１側の中央に凹部２ａ及び３ａを有する。蓋体２及び蓋体３の４隅にはスルーホール２ｄ及び３ｄ、２ｅ及び３ｅ、２ｆ及び３ｆ及び２ｇ及び３ｇが形成されている。スルーホール３ｅと３ｇとを導通する配線パターンが凹部３ａで分割されて、配線パターン３ｂと３ｃとになっている。蓋体２にも同様な配線が成されている。蓋体２と蓋体３との胴部１と反対側の面の４隅には各々のスルーホールと導通する外部端子が形成されている。

４は胴部１と蓋体２並びに胴部１と蓋体３の間に狭持された厚み方向のみ導通する異方性導電フィルム（ＡＣＦ）から成るコネクタであり、胴部１の平面形状と同じように中央にスルーホール１ｂとほぼ同径の中心穴４ａ、４隅に逃げ部４ｂを有する。５はこれら胴部１、蓋体２、蓋体３、コネクタ４を積層して接合した筐体である。６は内部空間１ａ内に収納され重力に応じて自在に移動する導電体である導通ボールである。ここで、コネクタ４は異方性導電フィルムの代わりに異方性導電ペースト（ＡＣＰ）を用いてもよく、また胴部１と蓋体２及び蓋体３との接合は接着剤又は接着シートを用いて行い、導通は４隅の電極面において銀ペースト等の導電性接着剤を用いて行ってもよい。

従って、内部端子１ｄはコネクタ４を経てスルーホール２ｄ及びその外部端子に導通している。また、内部端子１ｅはコネクタ４を経て配線パターン３ｂを経由してスルーホール３ｅ、１ｊ、２ｅ及びその外部端子に導通している。内部端子１ｆはコネクタ４を経てスルーホール２ｆ及びその外部端子に導通している。また、内部端子１ｇはコネクタ４を経て配線パターン３ｃを経由してスルーホール３ｇ、１ｍ、２ｇ及びその外部端子に導通している。

次に、傾斜スイッチ１０の動作について説明する。電子機器のマザーボードへ蓋体３の端子部を半田付けすることによって配設した傾斜スイッチ１０が、図５に示すように、矢印Ａ±４５°以内の方向に大きく傾くと、導通ボール６は凹部３ａから外れて重力にしたがって転がり、内部端子１ｄと１ｅとに跨って接触したところで停止する。内部端子１ｄはスルーホール３ｄの外部端子へ導通しており、また、端子部１ｅはスルーホール３ｅの外部端子へ導通している。従って、スルーホール３ｄと３ｅ間に接続した図示しないＡ方向検出スイッチがＯＮとなり、Ａ方向への傾斜を検出することができる。

また、傾斜スイッチ１０を図１の矢印Ｂ±４５°以内の方向に大きく傾けると、導通ボール６は内部端子１ｅと１ｆとに、跨って接触したところで停止する。内部端子１ｆはスルーホール３ｆへ導通している。従って、スルーホール３ｅと３ｆ間に接続した図示しないＢ方向検出スイッチがＯＮとなり、Ｂ方向への傾斜を検出することができる。

同様にして、傾斜スイッチ１０がＣ方向へ傾斜すると、導通ボール６の移動によりスルーホール３ｆと３ｇ間に接続した図示しないＣ方向検出スイッチがＯＮとなり、Ｃ方向への傾斜を検出するできる。また、Ｄ方向への傾斜は、スルーホール３ｇと３ｄ間に接続した図示しないＤ方向検出スイッチがＯＮとなり、Ｄ方向への傾斜を検出することができるになる。各方向への傾斜が僅かの場合には、導通ボール６が凹部３ａに係合して移動しないため、何れの方向の検出スイッチもＯＦＦのままである。この場合、配線パターン３ｂと３ｃと（従って、スルーホール３ｅと３ｇと）が導通する。

なお、蓋体２の胴部１側の面には蓋体３と同様な配線パターンが形成されているので、傾斜スイッチ１０をマザーボードに蓋体２の方を下にして配設しても、全く同様に各方向の傾斜を検出することができる。さらに、側面スルーホール１ｑ及び１ｒはそれぞれ内部端子１ｄ及び１ｆと導通するダミー電極であり、これらを用いて傾斜スイッチ１０の側面実装をすることができる。

次に、傾斜スイッチ１０の製造方法について説明する。図５は集合胴部の部分平面図である。図５において、１１は胴部１を多数個配列した集合基板である集合胴部である。まず、集合胴部１１を製造するには両面プリント回路基板にＮＣ加工機によって中央スルーホール１ｂ、１ｑ及び１ｒ、並びにコーナースルーホール１ｈ、１ｊ、１ｋ及び１ｍを形成する。

次に、これらのスルーホール１ｂ、１ｈ、１ｊ、１ｋ、１ｍ、１ｑ及び１ｒの壁面に無電解Ｃｕメッキを付け易くするための触媒を塗布する。その上で、スルーホール１ｂの壁面の一部にＮＣ加工機によって切断部１ｃを形成して一旦塗布した触媒の一部を除去して空間部１ａを形成する。

次に、集合基板に無電解Ｃｕメッキを施し、更に電解Ｎｉメッキ、Ａｕメッキ等を施し、不要部をエッチングにより除去して、集合基板両面に各スルーホールに接続する端子部を形成する。こうして集合胴部１１ができる。２１は、後工程で集合胴部１１から胴部１を単個に切り離すための切断線であるが、便宜上ここに図示した。

図６は集合蓋体の部分平面図である。図６において、１２は蓋体２及び３を多数個取りするための集合基板である集合蓋体である。集合蓋体１２は両面プリント回路基板から集合胴部１１の場合と同様に、スルーホール及び配線パターン及び電極面を形成する。

図７は集合コネクタの部分平面図である。図７において、１４はコネクタ４及び３を多数個取りするための集合基板である集合蓋体である。集合蓋体１４は、コネクタ材料である異方性導電フィルムからコネクタ４を形成するための中央穴４ａ及び４隅の逃げ部４ｂをプレス抜きして形成する。

各集合基板を製造した後に、傾斜スイッチ１０を組み立てる。集合蓋体１２に集合コネクタ１４を積層し、集合コネクタ１４の逃げ部４ｂに接着剤を塗布して、更に集合胴部１１を積層し、対向する電極面同士を接合する。次に、集合胴部１１の内部空間１ａに導通ボール６を収納してから、集合胴部１１の上に集合コネクタ１４を積層して、逃げ部４ｂに接着剤を塗布して、集合蓋体１２を積層して、対向する電極面同士を接合する。以上の集合基板を接合して集合基板状態の傾斜スイッチ１０を形成する。最後に、これをダイシング等により切断線２１に沿って切り離し、単個の傾斜スイッチ１０を得る。

本実施の形態の効果について説明する。胴部１、蓋体２、３を両面プリント回路基板で形成できるので、金型の初期投資をなくすことができる。また、集合基板方式により多数個同時の製造ができるため、加工工数が削減でき傾斜スイッチ１０のコストダウンが図れる。傾斜スイッチ１０は上下対称に形成されているので、マザーボードへの表面実装ができ、上下を判別する必要もない。傾斜方向の検出は、矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４方向並びに任意の２方向の検出も同じ形式の傾斜スイッチ１０で可能である。

なお、以上説明した実施の形態では、導通ボール６が１つの大きなボールとなっているが、本発明はこれを複数の小径導通ボールに置き換えたものもでもよく、また、水銀等の液体金属や砂鉄等の金属粉末に置き換えたものでも成り立つ。

本発明は電子機器等の方向を容易に検知するための傾斜スイッチに適用される。

本発明の実施の形態である６方向傾斜スイッチの平面図である。本発明の実施の形態である傾斜スイッチの中央縦断面図である。本発明の実施の形態である傾斜スイッチの分解組立斜視図である。本発明の実施の形態である傾斜スイッチの動作説明をする断面図である。本発明の実施の形態である傾斜スイッチを製造する集合胴部の部分平面図である。本発明の実施の形態である傾斜スイッチを製造する集合蓋体の部分平面図である。本発明の実施の形態である傾斜スイッチを製造する集合コネクタの部分平面図である。従来の４方向傾斜スイッチの平面図である。従来の４方向傾斜スイッチの正面図である。

符号の説明

１胴部
２、３蓋体
４コネクタ
５筐体
６導通ボール
１ａ内部空間
１ｂ、１ｈ、１ｊ、１ｋ、１ｍ、１ｑ、１ｒ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇスルーホール
１ｃ切断部
１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ内部端子
１０傾斜スイッチ
１１集合胴部
１２集合蓋体
１４集合コネクタ

Claims

略立方体形状の樹脂からなる筐体には中央に空間部と、前記筐体の外側に露出する複数個の外部端子と、前記空間部の内壁に露出して前記外部端子の各々に導通する内部端子とを有するとともに、前記空間部には重力に従って自在に移動する導電体を収納してあり、前記筐体の傾斜に応じて前記導電体が隣り合う二つの前記内部端子間に跨って接触することにより、二つの前記内部端子に対応する二つの外部端子間を導通させることによって傾斜方向を検知するようにした傾斜スイッチにおいて、前記筐体は平面形状が略正方形状の両面プリント配線基板より成る胴部であってこの胴部の中央と各コーナーとに形成されたスルーホールを有する胴部と、この胴部と平面形状が同じで前記胴部の上下面に接合した両面プリント配線基板より成る両蓋体とで構成され、前記中央のスルーホール及び該スルーホールの口元周縁の電極面は前記筐体の外壁面に向かって前記中央のスルーホールから平面方向に突出する円筒状の切断部によって分割されて前記内部端子となっており、前記胴部及び前記蓋体のコーナーに形成されたスルーホールに導通する前記蓋体の電極面が前記外部端子となっていることを特徴とする傾斜スイッチ。
前記胴部側面に前記内部端子と導通するダミー電極を設けたことを特徴とする請求項１記載の傾斜スイッチ。
前記胴部及び前記蓋体を構成する両面プリント配線基板の材質はガラエポ又はＢＴレジン又は紙フェノールのいずれかであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の傾斜スイッチ。
前記胴部と前記蓋体との間には前記胴部と同じ平面形状の異方性導電フィルムを狭持したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の傾斜スイッチ。
前記胴部と前記蓋体との間を異方性導電ペースト又は導電接着剤及び接着シートにより導通、接合させたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の傾斜スイッチ。
平面形状が略正方形状の両面プリント配線基板より成る筐体は、中央とコーナーとにスルーホールを有する胴部と、該胴部と平面形状が同じで前記胴部の上下面に異方性導電フィルムを介して接合した蓋体とで構成され、前記中央スルーホール及び該スルーホールの口元周縁の電極面は、前記胴部の外壁面に向かって前記中央スルーホールから平面方向に突出する円筒状の切断部によって分割されて内部端子となっており、前記胴部及び前記蓋体のコーナーに形成されたスルーホールに導通する前記蓋体の電極面が外部端子となっており、前記中央スルーホールに重力に従って自在に移動する導電体を収納した傾斜スイッチの製造方法において、両面プリント配線基板に多数個の前記胴部に対応する中央スルーホールとコーナースルーホールとを配列した集合基板である集合胴部を形成する工程と、両面プリント配線基板に多数個の前記蓋体に対応するコーナースルーホールを配列した集合基板である集合蓋体を形成する工程と、異方性導電フィルムに多数個のコネクタを配列した集合基板である集合コネクタを形成する工程と、前記集合蓋体に前記集合コネクタを介して前記集合胴部を接合する工程と、前記中央スルーホールに前記導電体を収納してから前記集合コネクタを介して前記集合蓋体を接合して集合傾斜スイッチを形成する工程と、前記集合傾斜スイッチを切断して単体の傾斜スイッチを得る単体化工程とを有することを特徴とする傾斜スイッチの製造方法。