JP5447344B2

JP5447344B2 - スイッチ

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Publication number: JP5447344B2
Application number: JP2010253223A
Authority: JP
Inventors: 秀武菊池; 喬河村
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2030-11-11
Also published as: US8723065B2; US20120118720A1; CN102543527B; EP2453457A1; CN102543527A; JP2012104416A

Description

本発明は、各種電子機器に使用されるスイッチを回路基板上に実装する際にはんだ付けに供される端子の構造に関し、特にプッシュスイッチの端子構造に関する。

携帯電話等の各種小型の電子機器に用いられるプッシュスイッチが例えば特許文献１に開示されている。

図１３にこのような従来のプッシュスイッチを示す。このプッシュスイッチ１００は、スイッチケース１１１と、第１固定電極１１２と、一対の第２固定電極１１３と、可動電極１１４と、カバーシート１１５とを備えている。

スイッチケース１１１は、上面が開口した箱型形状を呈し、絶縁性樹脂から成る。第１固定電極１１２は、開口部の内底面の中央に固定されている。一対の第２固定電極１１３は、第１固定電極１１２を挟んで互いに対向する位置に固定されている。

可動電極１１４は上方に膨出したドーム状の中央部１１４Ａを備え、該中央部１１４Ａの下面が第１固定電極１１２に間隔をあけて対峙するように、かつ縁部１１４Ｂが第２固定電極１１３と接触するようにスイッチケース１１１に収容されている。

カバーシート１１５は可撓性を有する方形状の絶縁性フィルムから成り、スイッチケース１１１の開口部を覆うようにスイッチケースの１１１の上面に装着されている。

カバーシート１１５が上方から押圧操作されると、下方に位置する可動電極１１４の中央部１１４Ａがカバーシート１１５を介して押圧される。操作力が所定値を超えると中央部１１４Ａが節度感を伴って反転（下方に膨出）し、中央部１１４Ａの下面が第１固定電極１１２に接触する。これに伴って第１固定電極１１２と第２固定電極１１３が可動電極１１４を介して導通する（スイッチオン状態）。一方その操作力を除くと、可動電極１１４の自己復元力により中央部１１４Ａが節度感を伴って元の状態（上方に膨出）に戻り、第１固定電極１１２と第２固定電極１１３の導通は解除される（スイッチオフ状態）。

図１４に示すように、第１固定電極１１２と第２固定電極１１３からの延設部分の先端は上方に折り曲げられて端子部１１２Ａ、１１３Ａを形成している。この端子部がスイッチケース１１１の外側面１１１Ａに露出し、外部接続用の端子として使用される。

特許４４５７９１８号公報

通常プッシュスイッチを回路基板上に実装して周辺回路との接続を行なうにあたっては、回路基板上に形成されたランド上に端子部を配置し、はんだにより両者を導通させると共にプッシュスイッチを回路基板上に固定する。その際、端子部とランドの良好な導通状態を維持し、且つある程度の固定強度を確保するために、端子部とランドとの導通を得るのに最低限必要な量よりも多くのはんだが使用される。ここで余剰なはんだが端子部とランドの間に留まると、端子部が押し上げられてプッシュスイッチが回路基板から持ち上がった状態（浮き上がり）となる。この状態でプッシュスイッチが押圧操作されると、浮き上がり部分に応力が集中して破損が生ずる虞がある。

このような事態を避けるため、図１３に示すように、回路基板上に設けられるランド１１６をプッシュスイッチ１００の外方まで延長して余剰はんだ１１７の退避先として機能させている。図１５には外方に延長されたランド１１６が余剰はんだ１１７を受け入れ、フィレットが形成されている様子を示している。

一方、プッシュスイッチ１００の実装面積は、ランド１１６を含めた面積として定義される。上述した理由によりランド１１６をプッシュスイッチ１００の外縁よりも更に外側へ延長する必要があるため、実装面積はプッシュスイッチ１００自体の面積よりも大きくなることが避けられない。このことは近年求められている機器の小型化を妨げる要因となる。

また図１４に示す第１固定電極１１２、第２固定電極１１３、および端子１１２Ａ、１１３Ａを形成するためには、平板状の導電部材を所定の外郭形状に打ち抜いた後、端子１１２Ａ、１１３Ａを上方に折り曲げる工程が必要であり、成形金型が複雑となって製造コストを上昇させる要因となる。

したがって本発明の目的は、製造コストを上昇させることなく実装面積の縮小が可能であるスイッチを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明によれば以下に列挙するものが提供される。

（１）：回路基板上に実装されるスイッチであって、
前記スイッチが前記回路基板上に実装される際に該回路基板に接触する第１の面と、該第１の面が該回路基板に接触した際に間隙を介して該回路基板と対向する第２の面とを有する絶縁性のケースと、
前記ケースに収容された複数の固定電極と、
前記ケースに収容され、前記複数の固定電極を導通状態とする第１位置と非導通状態とする第２位置との間で可動とされた可動電極とを備え、
前記複数の固定電極の各々は、
前記可動電極と接触可能な接触端子と、
前記第２の面において露出し、前記スイッチが前記回路基板に実装される際に該回路基板上に設けられた配線端子のランドにはんだ付けされる外部接続端子とを有し、
前記外部接続端子は、
前記ランドと対向する第１部分と、
前記第１部分に連続し、前記第１部分よりも大きな面積を有する第２部分とを有することを特徴とするスイッチ。

（２）：前記複数の固定電極の少なくとも一つにおいて、前記外部接続端子の前記第１部分は、前記ケースの前記第２の面より突出した第３部分を有することを特徴とする（１）に記載のスイッチ。

（３）：前記外部接続端子の先端部は、前記ケースの側面において露出し、且つ該ケースの最外縁の内側に位置していることを特徴とする（１）または（２）に記載のスイッチ。

（４）前記可動電極の可動方向は、前記ケースの前記第１の面の法線方向であることを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載のスイッチ。

スイッチの外部接続端子と配線端子のランドとの良好な導通状態を維持し、且つある程度の固定強度を確保するために、外部接続端子とランドとの導通を得るのに最低限必要な量よりも多くのはんだが通常使用される。上記（１）の構成によれば、回路基板に対向する面に露出した外部接続端子には配線端子に対向する第１部分よりも大きな面積を有する第２部分が確保されているため、余ったはんだは第２部分に流入した後に凝固する。したがって、余ったはんだの退避先として機能させるべく配線端子をケースの外側にまで延長する必要がなく、スイッチの実装面積がスイッチ自体の面積を超えることがない。これにより機器の小型化に伴って要請されている実装面積の縮小に寄与することができる。

また、低背化の要請に伴って外部接続端子と配線端子の間隙はできる限り小さくすることが求められる。上記の構成によれば広面積の第２部分へ余ったはんだを確実に退避させることができるため、スイッチの固定強度を十分に確保可能な量のはんだを使用しながら、余剰はんだによるケースの回路基板からの浮き上がりを防止できる。

上記（２）の構成によれば、はんだは第３部分を経由して円滑に第２部分へと導かれる。これによりはんだ付け作業をより効率的かつ確実に遂行することが可能である。

上記（３）の構成によれば、はんだの余剰分がケースの外側に至ることがなく、スイッチの実装面積がスイッチ自体の面積を上回る事態を回避することができる。

いわゆるプッシュスイッチの場合、余剰はんだによるケースの回路基板からの浮き上がりが生じていると押圧操作力によりケースや接続部の破損が生じやすい。上記（４）の構成によれば、前述のように浮き上がりを防止できるため、そのような事態を回避し得る。

本発明の第１実施形態に係るプッシュスイッチの外観を示す斜視図である。第１実施形態に係るプッシュスイッチの外観を示す４面図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は右側面図である。第１実施形態に係るプッシュスイッチの分解斜視図である。図２の（Ａ）における線ＩＶ−ＩＶに沿ったプッシュスイッチの断面図である。図２の（Ａ）における線Ｖ−Ｖに沿ったプッシュスイッチの断面図である。第１実施形態に係るプッシュスイッチにおける第１固定電極および第２固定電極の全体構成を示す斜視図である。第１実施形態に係るプッシュスイッチを回路基板上に実装した状態を示す線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。第１実施形態に係るプッシュスイッチの第１変形例を示す底面図である。第１実施形態に係るプッシュスイッチの第２変形例を示す底面図である。本発明の第２実施形態に係るプッシュスイッチの外観を示す４面図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は右側面図である。図１０の（Ａ）における線ＸＩ−ＸＩに沿ったプッシュスイッチの断面図である。第２実施形態に係るプッシュスイッチを回路基板上に実装した状態を示す線ＸＩ−ＸＩに沿った断面図である。従来のプッシュスイッチを示す分解斜視図である。従来のプッシュスイッチにおける第１固定電極および第２固定電極の全体構成を示す斜視図である。従来のプッシュスイッチを回路基板上に実装した状態を模式的に示す部分拡大図である。

添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態について以下詳細に説明する。

図１〜６に示すように、本発明の第１実施形態に係るプッシュスイッチ１は、スイッチケース２と、第１固定電極３と、第２固定電極４と、可動電極５と、カバーシート６とを備えている。

スイッチケース２は、凹部２ａが開口した上面２ｂを有する箱型の絶縁性樹脂から成る。第１固定電極３は、凹部２ａ内に露出して可動電極５の中央部５ａと接触可能な接触端子３ａと、スイッチケース２の少なくとも回路基板の実装面に対向する側に露出して該実装面上に形成された配線端子のランドと接続される外部接続端子３ｂとを備えている。第２固定電極４は、凹部２ａ内に露出して可動電極５の縁部５ｂと接触する一対の接触端子４ａと、スイッチケース２の少なくとも回路基板の実装面に対向する側に露出して該実装面上に形成された配線端子のランドと接続される外部接続端子４ｂとを備えている。接触端子３ａは凹部２ａの内底面の中央に固定されている。一対の接触端子４ａは、接触端子３ａを挟んで互いに対向する位置に固定されている。

可動電極５は弾性変形が可能な導電性部材である。可動電極５は上方に膨出したドーム状の中央部５ａを備え、該中央部５ａの下面が接触端子３ａに間隔をあけて対峙するように、かつ縁部５ｂが一対の接触端子４ａと接触するように凹部２ａに収容されている。なお接触端子４ａは少なくとも一つ設けられていればよい。

カバーシート６は可撓性を有する略方形状の絶縁性フィルムから成り、凹部２ａを覆うようにスイッチケース２の上面２ｂに装着されている。これにより凹部２ａに外部から埃や水分等が侵入することを防止し、第１固定電極３、第２固定電極４および可動電極５の腐食を防止している。絶縁性フィルムの材料としてはポリイミド等の樹脂が例示され得る。

カバーシート６が上方から押圧操作されると、下方に位置する可動電極５の中央部５ａがカバーシート６を介して押圧される。操作力が所定値を超えると中央部５ａが節度感を伴って反転（下方に膨出）し、中央部５ａの下面が接触端子３ａに接触する。これに伴って第１固定電極３と第２固定電極４が可動電極５を介して導通する（スイッチオン状態）。一方その操作力を除くと、可動電極５の自己復元力（弾性）により中央部５ａが節度感を伴って元の状態（上方に膨出）に戻り、第１固定電極３と第２固定電極４の導通は解除される（スイッチオフ状態）。

スイッチケース２の回路基板の実装面に対向する側は、底面２ｃ（第１の面）と、外部接続端子３ｂ、４ｂが露出する端子露出面２ｆ（第２の面）を含んでいる。図２の（Ａ）および（Ｄ）より明らかなように、外部接続端子３ｂ、４ｂと端子露出面２ｆとは略面一とされている。底面２ｃと端子露出面２ｆの間には段差が設けられており、底面２ｃが回路基板に接触するようにスイッチケース２を回路基板上に載置すると、端子露出面２ｆすなわち外部接続端子３ｂ、４ｂは間隙を介して回路基板に対向する。

本実施形態のプッシュスイッチ１は、図７に示すように回路基板７上に実装される。回路基板７の実装面には配線端子のランド８が形成されており、はんだ付けにより外部接続端子３ｂ、４ｂと電気的に接続される。同図では外部接続端子３ｂのみ図示しているが、外部接続端子４ｂについても同様である。

図２の（Ｃ）に示すように、外部接続端子３ｂ、４ｂの下面はランド対向部３ｃ、４ｃ（第１部分）と、はんだ退避部３ｄ、４ｄ（第２部分）を含んでいる。ランド対向部３ｃ、４ｃとはんだ退避部３ｄ、４ｄは物理的・物性的に連続しており、両者の間に明確な境界は存在しない。ここではランド対向部３ｃ、４ｃを回路基板７のランド８に対向する、すなわちランド８と同面積を有する部位と定義し、外部接続端子３ｂ、４ｂがスイッチケース２の端子露出面２ｆに露出している部分のうち、ランド対向部３ｃ、４ｃ以外の部分をはんだ退避部３ｄ、４ｄと定義する。はんだ退避部３ｄ、４ｄはランド対向部３ｃ、４ｃよりも大きな面積を有する部位を備えている。

ここでプッシュスイッチ１の外部接続端子３ｂ、４ｂと配線端子のランド８との良好な導通状態を維持し、且つある程度の固定強度を確保するために、外部接続端子３ｂ、４ｂとランド８との導通を得るのに最低限必要な量よりも多くのはんだ９が使用される。本実施形態の外部接続端子３ｂ、４ｂの下面にはランド対向部３ｃ、４ｃよりも大きな面積を有するはんだ退避部３ｄ、４ｄが確保されているため、はんだ９の余剰分はこの部分に流入した後に凝固する。

図７に示す状態では、ランド８の右側（外部接続端子３ｂ、４ｂの先端側、スイッチケース２の外側）にも余ったはんだ９が退避しているが、より広いはんだ退避部３ｄ、４ｄが存在するランド８の左側（スイッチケース２の内側）へ向かってより多く流れる。

したがって本実施形態の構成によれば、余ったはんだの退避先として機能させるべくランド８をスイッチケース２の外側にまで延長する必要がなく、プッシュスイッチ１の実装面積がプッシュスイッチ１自体の面積を超えることがない。これにより機器の小型化に伴って要請されている実装面積の縮小に寄与することができる。

また低背化の要請に伴って外部接続端子３ｂ、４ｂとランド８の間隙はできる限り小さくすることが求められる。本実施形態の構成によれば広面積のはんだ退避部３ｄ、４ｄへ余ったはんだ９を確実に退避させることができるため、プッシュスイッチ１の固定強度を十分に確保可能な量のはんだ９を使用しながら、余剰はんだによるスイッチケース２の回路基板７からの浮き上がり、およびこれに伴う押圧操作時におけるプッシュスイッチ１の破損を防止できる。

スイッチケース２は第１固定電極３および第２固定電極４と共にインサート成形され、接触端子３ａ、４ａと外部接続端子３ｂ、４ｂを各々接続する延設部分はスイッチケース２内に埋設される。本実施形態では外部接続端子３ｂ、４ｂの先端部はスイッチケース２の側面２ｄから露出しているが、これらはインサート成形の際に金型内へフープ供給するために用いた製品同士の連結部を切断した痕跡である。図１〜５より明らかなように、当該先端部はスイッチケース２の最外縁２ｅよりも内側に位置している。したがってはんだ９の余剰分がスイッチケース２の外側に至ることがなく、プッシュスイッチ１の実装面積がプッシュスイッチ１自体の面積を上回る事態を回避することができる。

更に、第１固定電極３および第２固定電極４は、従来のプッシュスイッチ１００の第１固定電極１１２および第２固定電極１１３のように複雑な折り曲げ加工を行なうための金型を必要としないため、製造コストの上昇を回避できる。

なおランド対向部３ｃ、４ｃの位置は、実装される回路基板７におけるランド８の配置に応じ、外部接触端子３ｂ、４ｂのスイッチケース２の端子接触面２ｆにおいて露出している部位の範囲内において適宜変更可能である。例えば図８に示す第１変形例のプッシュスイッチ１ａにおいては、外部接触端子３ｂ、４ｂの延設方向中央部がランド対向部３ｃ、４ｃとされ、それらの左右両側がそれぞれはんだ退避部３ｄ、４ｄとされている。ランド８とランド対向部３ｃ、４ｃとの接続に用いられるはんだ９の余剰分は、左右両側のはんだ退避部３ｄ、４ｄへと流れた後に凝固する。

スイッチケース２の端子露出面２ｆの形状は製品の仕様に応じて適宜変更可能である。例えば図９に示す第２変形例のプッシュスイッチ１ｂにおいては、外部接続端子３ｂ、４ｂの延設方向中央部が底面２ｃから延長された被覆部２ｇにより覆われる構成とされている。本実施形態では、被覆部２ｇに覆われている部分において外部接続端子３ｂ、４ｂは各々連続しているが、回路の仕様等に応じて被覆部２ｇの箇所で分断されていてもよい。

図８および９を参照して説明したように、仕様により異なるはんだ９の使用量に鑑みて余剰はんだの退避先として十分な面積が確保できていれば、はんだ退避部３ｄ、４ｄの配置や形状は図１〜７に示した例に限定されるものではない。

次に図１０〜１２を用いて本発明の第２実施形態に係るプッシュスイッチ１１について説明する。第１実施形態と実質的に同一の構造あるいは機能を有する要素には同一の参照番号を付与し、繰り返しとなる説明は省略する。

本実施形態では、ランド対向部３ｃ、４ｃの一部が下方すなわちランド側へ膨出した膨出部３ｅ、４ｅ（第３部分）とされている点が第１実施形態と異なる。この膨出部３ｅ、４ｅは、第１固定電極３および第２固定電極４の形成工程において、例えば接触端子部３ａ、４ａと同時に絞り加工を施すことにより形成可能である。

図１２に示すように、膨出部３ｅ、４ｅは端子露出面２ｆより突出しているため、はんだ９のはんだ退避部３ｄ、４ｄへの流入を補助してはんだ付け作業をより効率的かつ確実に遂行することが可能である。

ランド対向部３ｃ、４ｃすなわち膨出部３ｅ、４ｅの位置およびはんだ退避部３ｄ、４ｄの位置は図１０〜１２に示した例に限定されるものではない。仕様により異なるランド８の位置やはんだ９の使用量に鑑みて、余剰はんだの退避先として十分な面積が確保できていれば、ランド対向部３ｃ、４ｃすなわち膨出部３ｅ、４ｅの位置およびはんだ退避部３ｄ、４ｄは図８および９で例示したように適宜変更可能である。

本実施形態では膨出部３ｅ、４ｅはドーム状に形成されているが、端子露出面２ｆから突出していれば形状や寸法は適宜選択可能である。また全てのランド対向部３ｃ、４ｃのうち、膨出部３ｅ、４ｅを設けたものと設けないものが混在していてもよい。

上記の実施形態は本発明の理解を容易にするための例示であって、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において改変され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれ得ることは勿論である。

上記の実施形態では本発明をプッシュスイッチに適用した例を説明したが、スイッチケースの底面側における端子の配置や構造が同様であれば、スライドスイッチにも本発明を適用可能である。

１プッシュスイッチ
２スイッチケース
２ｃ底面（第１の面）
２ｆ端子露出面（第２の面）
３第１固定電極
３ｂ外部接続端子
３ｃランド対向部（第１部分）
３ｄはんだ退避部（第２部分）
３ｅ膨出部（第３部分）
４第２固定電極
４ｂ外部接続端子
４ｃランド対向部（第１部分）
４ｄはんだ退避部（第２部分）
４ｅ膨出部（第３部分）
５可動電極
６カバーシート
７回路基板
８ランド
９はんだ

Claims

回路基板上に実装されるスイッチであって、
前記スイッチが前記回路基板上に実装される際に該回路基板に接触する第１の面と、該第１の面が該回路基板に接触した際に間隙を介して該回路基板と対向する第２の面と、互いに反対側を向く第３の面および第４の面とを有する絶縁性のケースと、
前記ケースに収容された複数の固定電極と、
前記ケースに収容され、前記複数の固定電極を第１状態とする第１位置と、第２状態とする第２位置との間で可動とされた可動電極とを備え、
前記複数の固定電極の各々は、
前記可動電極と接触可能な接触端子と、
前記スイッチが前記回路基板に実装される際に該回路基板上に設けられた配線端子のランドにはんだ付けされる外部接続端子とを有し、
前記第２の面は、前記第３の面に連続する第１端部、および前記第４の面に連続する第２端部を有しており、
前記外部接続端子は、前記第２の面の中央部よりも前記第１端部側から前記第２の面の中央部よりも前記第２端部側まで連続して露出する部分を有しており、
前記外部接続端子の長手方向両端部は、前記第２の面と平行に延びていることを特徴とするスイッチ。
前記複数の固定電極の少なくとも一つにおいて、前記外部接続端子は、前記ケースの前記第２の面より突出した部分を有することを特徴とする請求項１に記載のスイッチ。
前記外部接続端子は、前記ケースの前記第３の面と前記第４の面において露出する部分を有しており、且つ前記第３の面と前記第４の面は、該ケースの最外縁の内側に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチ。
前記第１状態は導通状態であり、前記第２状態は非導通状態である、請求項１から３のいずれか一項に記載のスイッチ。
前記スイッチはプッシュスイッチである、請求項１から４のいずれか一項に記載のスイッチ。
前記スイッチは、スライドスイッチである、請求項１から４のいずれか一項に記載のスイッチ。