JP4617988B2 - スイッチシート及び携帯端末 - Google Patents

Description

本発明は、基板のキー接点との物理的・電気的な接触を取るために用いられるメタルドームを有するスイッチシート及び携帯端末に関し、特に、ＥＭＣと放熱を同時に対策できるスイッチシート及び携帯端末に関する。

携帯電話機などの携帯端末は、ここ数年で、通信速度が上昇し、求められる機能が多様化し、電池の容量上昇に対する充電電流が増加している。これらの影響を受けて、携帯端末においては、基板に実装される無線パワーアンプＩＣ、充電ＩＣ、電源ＩＣなどのＩＣが発する熱量が増加している。

また、従来の携帯端末の押釦スイッチにおいて、光源を備えたプリント配線板上に、透光性のシリコーンゴム又は熱可塑性エラストマー製の作動部と非作動部とよりなるキーパッドを設置し、キーパッド上の作動部を除く非作動部上に、表面に非透光性皮膜を、裏面に導電性を有する光反射層を形成した絶縁性樹脂フィルムを敷設し、かつ導電性を有する光反射層をア−ス接続したものがある（特許文献１参照）。

実用新案登録第３０２４１２３号公報

各ＩＣについて熱効率の向上が努められているものの、求められるレベルにまで技術的に追いついてはいない。また、市場の要求等で携帯端末の薄型化が求められるため、ユーザーが触る部分により熱が伝わりやすくなってきていることが問題視されるようになった。この点について、ＰＬ法によって電子機器の表面温度規定に関して定められているため、これまで以上に発熱への対策が要求される。また、世界的に普及した携帯電話機では地域によって静電気の発生しやすさが異なるため、国によっては規格自体厳しい所も存在する。そして、前述のように携帯端末の薄型化が求められるため、ＥＭＣ（Electro-MagnetＩＣ Compatibility；電磁両立性）対策といった視点から見ても厳しい方向に進み、薄い平面で実装する対策が必要と考えられる。さらに、特許文献１に記載の押釦スイッチでは、耐静電破壊特性を持たせることが可能であるものの、シリコーンゴム又は熱可塑性エラストマー製のキーパッドとプリント配線板が接触する構成であるため、発熱への対策が十分であるとはいえない。

本発明の主な課題は、熱とＥＭＣの２つの問題を同時に解決できるようにすることである。

本発明の第１の視点においては、基板のキー接点との物理的・電気的な接触を取るために用いられるメタルドームを有するスイッチシートにおいて、基板のキー接点に対応する領域に穴部を有するとともに、シート状の熱伝導素材よりなり、かつ、電気的に導通しない熱伝導部材と、前記熱伝導部材の前記基板側とは反対側の面に形成された導電性被膜と、前記導電性被膜の前記熱伝導部材側とは反対側の面に形成されるとともに、前記熱伝導部材の前記穴部以外の領域に孔部を有する樹脂シートと、前記基板の前記キー接点のスイッチ要素を構成するとともに、前記熱伝導部材の前記穴部に収納されて取り付けられ、かつ、ドーム状に形成された金属よりなるメタルドームと、を備えることを特徴とする。

本発明の第２の視点においては、基板のキー接点との物理的・電気的な接触を取るために用いられるメタルドームを有するスイッチシートにおいて、樹脂シートと、前記樹脂シートの基板側の面のうち前記基板のキー接点に対応する領域以外の領域に形成されるとともに、ゲル状の熱伝導素材よりなり、かつ、電気的に導通しない熱伝導部材と、前記樹脂シートの前記基板側とは反対側の面に形成された導電性被膜と、前記基板の前記キー接点のスイッチ要素を構成するとともに、前記樹脂シートの基板側の面の前記基板の前記キー接点に対応する領域に取り付けられ、かつ、ドーム状に形成された金属よりなるメタルドームと、を備えることを特徴とする。

本発明の前記スイッチシートにおいて、前記熱伝導部材は、前記基板のグランド接点及び金属シールドの一方又は両方に接触し、前記導電性被膜は、前記基板の前記グランド接点及び前記金属シールドの一方又は両方に電気的に接続されるように構成されることがこのましい。

本発明の前記スイッチシートにおいて、前記基板の前記スイッチシート側とは反対側の面に折り返して、前記基板の金属シールド又はグランド接点と前記熱伝導部材を接触させ、かつ、前記金属シールド又は前記グランド接点と前記導電性被膜を電気的に接続させるための接続部を有することが好ましい。

本発明の前記スイッチシートにおいて、前記基板とフレキシブル基板を介して電気的に接続する第２の基板の金属シールド又はグランド接点と前記熱伝導部材を接触させ、かつ、前記第２の基板の前記金属シールド又は前記グランド接点と前記導電性被膜を電気的に接続させるとともに、前記フレキシブル基板に沿って配される第２の接続部を有することが好ましい。

本発明の前記スイッチシートにおいて、前記導電性被膜は、銀ペーストよりなることが好ましい。

本発明の第３の視点においては、前記スイッチシートが筐体内に実装された前記基板とキーシートの間に配されることを特徴とする。

本発明（請求項１−７）によれば、携帯電話機等の携帯端末に対してＥＭＣと放熱の２つを同時に対策できる。すなわち、外部からの静電気等の衝撃から内部基板を守り、さらに同時に基板に実装された部品から発生した熱を効率的に発散させることができる。この２つを結びつけた理由は熱にせよ静電気にせよどちらも広い基板内のグランドに落とすことで対策できるという共通点を持っているからである。

（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る携帯端末について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る携帯端末の構成を模式的に示した部分断面図である。図２は、本発明の実施形態１に係る携帯端末の基板の構成を模式的に示した平面図である。図３は、本発明の実施形態１に係る携帯端末の基板とスイッチシートの組立体の構成を模式的に示した平面図である。

携帯端末１は、携帯可能なコンピュータ機能を有する端末であり、放熱やＥＭＣ対策がＰＣのような大きな電子機器に比べて難しいもの、例えば、携帯電話機、ＰＨＳ、ＰＤＡ、ポータブルゲーム機等が挙げられる。携帯端末１は、基板１０と、スイッチシート２０と、キーシート３０と、筐体４０と、を有する。

基板１０は、筐体４０内に実装される配線基板である（図１、２参照）。基板１０は、キーシート３０側の面にキー接点１０ａ、グランド接点１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを有する。キー接点１０ａは、スイッチシート２０のメタルドーム２４と対応する位置に配設され、キーシート３０のキーボタン部３０ａの押下により対応するメタルドーム２４と接触可能である。グランド接点１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、レジスト処理されずに基板１０の表面上に露出された電極状の接点であり、グランドと接続されている。グランド接点１０ｂは、スイッチシート２０の熱伝導シート２１と接触するとともに、スイッチシート２０の導電性被膜２２と導電性テープ１４を介して電気的に接続する（図３参照）。グランド接点１０ｃは、スイッチシート２０の熱伝導シート２１と接触する（図１参照）。グランド接点１０ｄは、スイッチシート２０の接続部２０ｂにおける熱伝導シート２１と接触するとともに、スイッチシート２０の接続部２０ｂにおける導電性被膜２２と導電性テープ１５を介して電気的に接続する（図３参照）。基板１０には、キー接点１０ａと反対側の面にＩＣ１１、１２が実装されており、ＩＣ１１をシールドする金属シールド１３が実装されている（図１参照）。ＩＣ１１、１２として、例えば、発熱しやすい電源ＩＣ、充電ＩＣ、無線系のパワーアンプなどが挙げられる。金属シールド１３は、基板１０のグランドに接続されている。

スイッチシート２０は、基板１０のキー接点１０ａとの物理的・電気的な接触を取るために用いられるメタルドーム２４を有するシート状のスイッチ用部材である（図１参照）。スイッチシート２０は、筐体４０内であって基板１０のキー接点１０ａ側の面に取り付け（貼り付け）られる。スイッチシート２０は、熱伝導シート２１と、導電性被膜２２と、樹脂シート２３と、メタルドーム２４と、が一体化して構成される。スイッチシート２０は放熱対策機能とＥＭＣ対策機能を兼ね備える。スイッチシート２０は、基板１０のグランド接点１０ｂの近傍に、当該グランド接点１０ｂと熱伝導シート２１を接触させ、かつ、導電性テープ１４を介してグランド接点１０ｂと導電性被膜２２を接続するための接続部２０ａを有する（図３参照）。スイッチシート２０は、基板１０のグランド接点１０ｄの近傍に、当該グランド接点１０ｄと熱伝導シート２１を接触させ、かつ、導電性テープ１５を介してグランド接点１０ｄと導電性被膜２２を接続するための接続部２０ｂを有する（図３参照）。スイッチシート２０は、基板１０のキー接点１０ａが配された面の裏面側に折り返して、金属シールド１３と熱伝導シート２１を接触させ、かつ、導電性テープ（図示せず）を介して金属シールド（図１の１３）と導電性被膜２２を電気的に接続するための接続部２０ｃを有する（図３参照）。なお、スイッチシート２０は、接続部２０ａ、２０ｂ、２０ｃの領域において、樹脂シート（図１の２３）が形成されておらず、熱伝導シート２１と導電性被膜２２の二層構成である。

ここで、携帯電話機の場合、ＩＣ１１の強度向上や、ＩＣ１１が動作時に発生するノイズが無線のアンテナ感度に悪影響を及ぼすのを防止するために、図１のように金属シールド１３を実装することがよくある。基板１０のキー操作面は比較的グランド接続面が限られ狭い範囲でしかグランド接続できないのに対し、基板１０のキー操作面の裏面に配された金属シールド１３であれば比較的広くグランド接続することができるので、スイッチシート２０の接続部（図３の２０ｃ）によって金属シールド１３と導電性被膜２２を電気的に接続すればＥＭＣ対策として効果的である。

熱伝導シート２１は、パソコンのＣＰＵの放熱などで使われているシートであり、ＩＣのような発熱体からシートが受け取った熱を、例えばパソコンの場合であるとＣＰＵからヒートシンク側に効率よく受け渡すような働きをするシートである（図１参照）。熱伝導シート２１の素材には、適度な粘着性を有し、基板１０に貼り付き易く、電気的に導通しない薄い素材が用いられ、例えば、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、ニトリル−ブタジエン系ゴム、スチレン−ブタジエン系ゴム、ポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロール系樹脂、ＡＢＳ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、アクリル系樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂等を用いることができる。熱伝導シート２１は、基板１０のキー接点１０ａと対応する位置にメタルドーム２４を収容して取り付けるための複数の穴部２１ａを有する。穴部２１ａを有するのは、キーシート３０が数万回と押されるため、熱伝導シート２１はそこまで衝撃には強い製品ではないため破損するおそれが強いからである。

導電性被膜２２は、導電性の被膜であり、例えば、銀ペースト等を用いることができる（図１参照）。導電性被膜２２は、熱伝導シート２１の筐体４０側の面に形成（塗布）されている。導電性被膜２２は、導電性テープ１４、１５を介して基板１０のグランド接点１０ｂ、１０ｄと電気的に接続し、導電性テープ（図示せず）を介して金属シールド１３と電気的に接続する（図３参照）。導電性被膜２２は、導電性テープ１４、１５との接触面積が多くなるように、メッシュ状ではなく、平面状で形成されることが好ましい。導電性被膜２２は、外部から侵入してきた静電気を受けて、基板１０のグランド接点１０ｂ、１０ｄ、金属シールド１３を介してグランドに導く。

樹脂シート２３は、メタルドーム２４を固定するための樹脂よりなるシートであり、例えば、ビニールシートを用いることができる（図１参照）。樹脂シート２３は、熱伝導シート２１の穴部２１ａの近傍にて接着剤（図示せず）を介してメタルドーム２４を固定する。樹脂シート２３は、メタルドーム２４が存在しない領域において、複数の孔部２３ａが形成されている。孔部２３ａは、静電気を導電性被膜２２で捕らえるために意図的に設けたものである。

メタルドーム２４は、金属製のドーム状のスイッチである（図１参照）。メタルドーム２４は、熱伝導シート２１の各穴部２１ａに収容されて、接着剤（図示せず）によって熱伝導シート２１及び樹脂シート２３に取り付けられる。メタルドーム２４は、静電気対策のために、銀ペースト等の導電性被膜を形成（塗布）してもよい。この場合、コストの関係上、広い平面上に銀ペーストを塗るのではなく、メッシュ状に形成することが好ましい。

キーシート３０は、シートにキーボタン部３０ａが形成された部材である（図１参照）。キーシート３０のシート部分は筐体４０とスイッチシート２０の間に配され、キーボタン部３０ａは筐体４０の穴部４０ａから露出する。キーシート３０はゴムやプラスチックなどで構成される。キーシート３０の所定のキーボタン部３０ａを押下することで、対応するメタルドーム２４が潰れ、当該メタルドーム２４が対応する基板１０のキー接点１０ａと接触し、導通する。

次に、本発明の実施形態１に係る携帯端末のスイッチシートを用いてどのようにしてＥＭＣ対策と熱対策が行われているのかを説明する。

ＥＭＣ対策について説明する。例えば、図１の筐体４０の穴部４０ａなどから侵入した静電気は、孔部２３ａを通じて導電性被膜２２に捕らえられ、導電性被膜２２、導電性テープ１４、１５、グランド接点１０ｂ、１０ｄという経路を経てグランドに落ちる、あるいは、導電性被膜２２、導電性テープ（図示せず）、金属シールド１３という経路を経てグランドに落ちる。これにより、ＥＭＣに対応することができる。

熱対策について説明する。ＩＣ１１、１２の熱は、基板１０のキー接点１０ａ側の面に回りこむことがしばしばで、ユーザーが触るキー操作面に伝わりやすい環境にある。このキー操作面に伝わる熱は、熱伝導シート２１、グランド接点１０ｂ、１０ｃ、１０ｄという経路を経てグランドに伝わる、あるいは、熱伝導シート２１、金属シールド１３という経路を経てグランドに伝わる。なお、キー操作面に伝わる熱は、導電性被膜２２を介してグランドに伝わる。これにより、熱はグランドや金属シールド１３等に発散する。こうすることによって、熱源の裏側であるキー操作面が熱くなることを回避することができる。

実施形態１によれば、外部からの静電気等の電気的衝撃から基板を守り、同時に基板に実装された電子部品から発生した熱を効率的に発散させることができる。また、熱伝導シートに導電性被膜を形成することにより、導電性と熱伝導性を同時に有し、メタルドームを貼り付けるシートとして必要な特性、例えば、機械的特性を有するシートに用いられる導電性と熱伝導性を有する素材を新たに開発することなく、安価に実現できる。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る携帯端末について図面を用いて説明する。図４は、本発明の実施形態２に係る携帯端末の構成を模式的に示した部分断面図である。

実施形態２の携帯端末では、スイッチシート５０について、実施形態１の携帯端末の構成と異なる。その他は同様である。スイッチシート５０は、基板１０のキー接点１０ａとの物理的・電気的な接触を取るために用いられるメタルドーム５４を有するシート状のスイッチ用部材である。スイッチシート５０は、筐体４０内であって基板１０のキー接点１０ａ側の面に取り付け（貼り付け）られる。スイッチシート５０は、熱伝導ゲル５１と、樹脂シート５２と、導電性被膜５３と、メタルドーム５４と、が一体化して構成される。スイッチシート５０は放熱対策機能とＥＭＣ対策機能を兼ね備える。スイッチシート５０の基板１０への実装形態は、実施形態１と同様である。

熱伝導ゲル５１は、ゲル状の熱伝導素材よりなり、樹脂シート５２の接着剤として用いられる。熱伝導ゲル５１は、樹脂シート５２の基板１０側の面に形成されており、メタルドーム５４が配される領域には形成されていない。

樹脂シート５２は、メタルドーム５４を固定するための樹脂よりなるシートであり、例えば、ビニールシートを用いることができる。樹脂シート５２は、基板１０側の面に熱伝導ゲル５１が形成されており、基板１０のキー接点１０ａと対応する位置に接着剤（図示せず）を介してメタルドーム５４を固定されている。樹脂シート５２は、筐体４０側の面に導電性被膜５３が形成されている。樹脂シート５２は、実施形態１の樹脂シートの孔部（図１の２３ａ）のようなものはない。

導電性被膜５３は、導電性の被膜であり、例えば、銀ペースト等を用いることができる。導電性被膜５３は、樹脂シート５２の筐体４０側の面に形成（塗布）されている。導電性被膜５３は、導電性テープ（図示せず）を介して基板１０のグランド接点（図示せず；図２の１０ｂ、１０ｄと同様なもの）と電気的に接続し、導電性テープ（図示せず）を介して金属シールド１３と電気的に接続する。導電性被膜５３は、導電性テープとの接触面積が多くなるように、メッシュ状ではなく、平面状で形成されることが好ましい。導電性被膜５３は、外部から侵入してきた静電気を受けて、グランド接点、金属シールド１３を介してグランドに導く。

メタルドーム５４は、金属製のドーム状のスイッチである。メタルドーム５４は、樹脂シート５２の熱伝導ゲル５１が形成されていない部分に、接着剤（図示せず）によって取り付けられている。

実施形態２によれば、熱伝導ゲル５１の膜厚に応じて、メタルドーム５４を実施形態１のメタルドーム（図１の２４）よりも薄くすることができる。

（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３に係る携帯端末について図面を用いて説明する。図５は、本発明の実施形態３に係る携帯端末の上側基板、下側基板、及びスイッチシートの組立体の構成を模式的に示した平面図である。

実施形態３に係る携帯端末は、折畳型携帯電話機に適用したものである。実施形態３に係る携帯端末は、基本的な構成は実施形態１、２と同様であるが、スイッチシート７０の導電性被膜７１と上側基板６０のグランド接点６０ａ（金属シールド６２、６３でもよい）と電気的に接続するための接続部７０ｄを有する点が実施形態１、２のスイッチシートと異なる。接続部７０ｄは、上側基板６０と下側基板１０を電気的に接続するフレキシブル基板（図示せず）の形状に沿って形成することができる。接続部７０ｄにおける導電性被膜７１は上側基板６０のグランド接点６０ａと導電性テープ６５を介して電気的に接続される。なお、接続部７０ｄにおける熱伝導シート（図示せず）又は熱伝導ゲル（図示せず）は上側基板６０のグランド接点６０ａと接触させてもよい。

実施形態３によれば、上側基板６０下と側基板１０の間のグランド接続を強化することができ、フレキシブル基板から発生するデジタルノイズのシールド効果を持たせることもできる。

本発明の実施形態１に係る携帯端末の構成を模式的に示した部分断面図である。 本発明の実施形態１に係る携帯端末の基板の構成を模式的に示した平面図である。 本発明の実施形態１に係る携帯端末の基板とスイッチシートの組立体の構成を模式的に示した平面図である。 本発明の実施形態２に係る携帯端末の構成を模式的に示した部分断面図である。 本発明の実施形態３に係る携帯端末の上側基板、下側基板、及びスイッチシートの組立体の構成を模式的に示した平面図である。

符号の説明

１ 携帯端末
１０ 基板（下側基板）
１０ａ キー接点
１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ グランド接点
１１、１２ ＩＣ
１３ 金属シールド
１４、１５ 導電性テープ
２０ スイッチシート
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 接続部
２１ 熱伝導シート（熱伝導部材）
２１ａ 穴部
２２ 導電性被膜
２３ 樹脂シート
２３ａ 孔部
２４ メタルドーム
３０ キーシート
３０ａ キーボタン部
４０ 筐体
４０ａ 穴部
５０ スイッチシート
５１ 熱伝導ゲル（熱伝導部材）
５２ 樹脂シート
５３ 導電性被膜
５４ メタルドーム
６０ 上側基板
６０ａ グランド接点
６１ ＩＣ
６２、６３ 金属シールド
６４ カメラモジュール
６５ 導電性テープ
７０ スイッチシート
７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ 接続部
７１ 導電性被膜
７２ メタルドーム

Claims (7)

1. 基板のキー接点に対応する領域に穴部を有するとともに、シート状の熱伝導素材よりなり、かつ、電気的に導通しない熱伝導部材と、
   前記熱伝導部材の前記基板側とは反対側の面に形成された導電性被膜と、
   前記導電性被膜の前記熱伝導部材側とは反対側の面に形成されるとともに、前記熱伝導部材の前記穴部以外の領域に孔部を有する樹脂シートと、
   前記基板の前記キー接点のスイッチ要素を構成するとともに、前記熱伝導部材の前記穴部に収納されて取り付けられ、かつ、ドーム状に形成された金属よりなるメタルドームと、
   を備えることを特徴とするスイッチシート。
2. 樹脂シートと、
   前記樹脂シートの基板側の面のうち前記基板のキー接点に対応する領域以外の領域に形成されるとともに、ゲル状の熱伝導素材よりなり、かつ、電気的に導通しない熱伝導部材と、
   前記樹脂シートの前記基板側とは反対側の面に形成された導電性被膜と、
   前記基板の前記キー接点のスイッチ要素を構成するとともに、前記樹脂シートの基板側の面の前記基板の前記キー接点に対応する領域に取り付けられ、かつ、ドーム状に形成された金属よりなるメタルドームと、
   を備えることを特徴とするスイッチシート。
3. 前記熱伝導部材は、前記基板のグランド接点及び金属シールドの一方又は両方に接触し、
   前記導電性被膜は、前記基板の前記グランド接点及び前記金属シールドの一方又は両方に電気的に接続されるように構成されることを特徴とする１又は２記載のスイッチシート。
4. 前記基板の前記スイッチシート側とは反対側の面に折り返して、前記基板の金属シールド又はグランド接点と前記熱伝導部材を接触させ、かつ、前記金属シールド又は前記グランド接点と前記導電性被膜を電気的に接続させるための接続部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載のスイッチシート。
5. 前記基板とフレキシブル基板を介して電気的に接続する第２の基板の金属シールド又はグランド接点と前記熱伝導部材を接触させ、かつ、前記第２の基板の前記金属シールド又は前記グランド接点と前記導電性被膜を電気的に接続させるとともに、前記フレキシブル基板に沿って配される第２の接続部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載のスイッチシート。
6. 前記導電性被膜は、銀ペーストよりなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載のスイッチシート。
7. 請求項１乃至６のいずれか一に記載のスイッチシートが筐体内に実装された前記基板とキーシートの間に配されることを特徴とする携帯端末。

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