JP5881804B2 - プッシュスイッチ - Google Patents

Description

本発明は、プッシュスイッチに関し、例えば、携帯電話機の操作ボタン等に好適なプッシュスイッチに関する。

携帯電話機等の電子機器では、小型化及び薄型化に伴って操作ボタンもサイズが小さく構成されてきた。従来、このような電子機器では、ドーム状のスイッチであるプッシュスイッチが多く採用されている。近年、スイッチサイズがさらに小型化及び薄型化されており、回路基板等の実装基板の側面に取り付けられる側面スイッチについても、スイッチの高さを低くするための検討がなされている。

例えば、特許文献１には、回路基板にスイッチケースの本体部の大きさに合わせたコ字状の切り欠き部を設け、回路基板の上方から操作部を前方に向け、本体部を切り欠き部に嵌め込んで装着するプッシュオンスイッチが記載されている。このプッシュオンスイッチは、スイッチの本体部を切り欠き部に落とし込むことで装着状態でのスイッチの薄型化を図っている。

特開２０１１−１５０８７０号公報

特許文献１に記載のプッシュオンスイッチでは、実装基板に切り込みを設けている。しかしながら、切り込みが設けられない場合もあり、切り込みを設けずに実装可能であり、且つ、薄型化も可能であるスイッチが要望されている。

また、特許文献１に記載のプッシュオンスイッチでは、各接点及び端子が絶縁樹脂でインサート成形されたスイッチケースを用いている。しかしながら、接点や端子となる金属部品を埋め込んで成形する方法では、スイッチ全体のさらなる小型化が困難であるという問題があった。

なお、薄型化の方法として、プッシュスイッチを実装したフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を実装基板の側面に貼り付ける方法も考えられるが、ＦＰＣの使用により部材コスト及び製造コストが増大してしまうという不都合があった。

本発明は、上記の不具合を解消するためのプッシュスイッチを提供することを目的とする。

本発明は、実装基板の切り込み不要で薄型化が可能なプッシュスイッチを提供することを目的とする。

本発明は、実装基板の切り込み不要で薄型化が可能であると共に、部材費及び製造コストの増大を抑えることができるプッシュスイッチを提供することを目的とする。

プッシュスイッチは、表面に配置された収納凹部を有する第１基板と、収納凹部内の略中央に設けられている中央接点と、収納凹部の周縁部に設けられている一対の周辺接点と、一対の周辺接点に架設され且つ押圧によって中央接点と接触する可動接点バネと、第１基板と電気的に接続された一対の接続パッドを有する第２基板を有し、第１基板と前記第２基板の断面がＬ字状となるように一体に形成されていることを特徴とする。

プッシュスイッチは、表面に収納凹部を有する第１基板と、前記収納凹部内の中央に設けられた中央接点及び該中央接点を挟んで前記収納凹部の内周縁側に設けられた一対の周辺接点と、一対の前記周辺接点に架設され押圧によって弾性反転して前記中央接点に接触する凸形のドーム状金属薄板である可動接点バネと、前記収納凹部の開口部を閉塞して前記第１基板に接着された可撓性の支持シートと、前記第１基板の裏面に側面が接着されて前記第１基板に対して直交すると共に両者で断面Ｌ字状となる第２基板とを備え、前記第１基板が、裏面に形成されていると共に表裏を貫通したスルーホールを介して対応する前記中央接点又は前記周辺接点に電気的に接続された一対の導電性の裏面パターンを有し、前記第２基板が、裏面に形成されていると共に少なくとも側面に形成された一対の導電性の接続パターンを介して対応する前記裏面パターンに電気的に接続された一対の電極パッドを有していることを特徴とする。

プッシュスイッチでは、第１基板は裏面に配置された一対の導電性の裏面パターンを有し、中央接点は一対の裏面パターンの内の１つと電気的に接続され、一対の周辺接点は一対の裏面パターンの内の他の１つと電気的に接続され、第２基板は第１基板の一対の裏面パターンと接続するために側面に配置された一対の導電性の接続パターン及び一対の導電性の接続パターンとそれぞれ電気的に接続された一対の接続パッドを有し、第１基板と第２基板は第１基板の裏面と第２基板の側面とが接着され、接着された状態で第１基板と第２基板の断面がＬ字状となるように一体に形成されて、実装基板の端部に配置されていることが好ましい。

プッシュスイッチでは、第１基板の裏面に側面が接着されて第１基板に対して直交すると共に両者で断面Ｌ字状となる第２基板を備え、第２基板が、裏面に形成されていると共に少なくとも側面に形成された一対の導電性の接続パターンを介して対応する裏面パターンに電気的に接続された一対の電極パッドを有しているので、通常のプリント基板（ＰＣＢ）で第１基板及び第２基板を構成することができ、薄型化し易いと共に低コスト化を図ることができる。すなわち、第１基板と第２基板とは、いずれも電気的接続をスルーホールと、導電性の裏面パターン及び接続パターンと電極パッドとで行っているため、従来のように金属部品をインサート成形で埋め込んで接続を行う場合よりも、量産性が高いと共に小型化及び薄型化が可能になる。また、ＦＰＣ等に比べて剛性が高く、スイッチ押し込み力に対して高い強度を有している。

プッシュスイッチでは、第１基板と前記第２基板の間に配置された基板接着シートを更に有し、基板接着シートは、第１基板の一対の裏面パターンと第２基板の一対の導電性の接続パターンとの接続部に対応して設けられた接続用開口部を有していることが好ましい。このプッシュスイッチでは、接続部の周りが基板接着シートにより密着状態となり、第１基板と第２基板との電気的接続部分においても防水性を得ることができる。

プッシュスイッチでは、第２基板上に接着され、第１基板の側面とその表面の高さとが面一となる厚さ調整用の板状スペーサを更に有することが好ましい。このプッシュスイッチでは、第２基板と板状スペーサとの厚みを変えることで、スイッチ高さを変えることができ、種々の高さ要求に対して容易に対応することができる。

プッシュスイッチでは、収納凹部の開口部を閉塞して第１基板に接着された可撓性の支持シートと、支持シートの表面かつ可動接点バネの頭頂部に設けられた突起部を更に有することが好ましい。このプッシュスイッチでは、常に中心を押すことができ、動作寿命が向上すると共に安定した操作感が得られる。また、側面スイッチとして、上面スイッチと同等のスペック（操作特性や動作寿命）を得ることが可能になる。

プッシュスイッチは、薄型化し易いと共に、安価なＰＣＢ等を利用でき低コスト化を図ることができる。また、実装基板の切り込みが不要であり、実装基板の設計やスイッチの配置等において高い自由度を得ることができると共に、部材費や製造コストを抑えることができる。

プッシュスイッチ１の斜視図である。 図１のＡＡ´断面図である。 （ａ）は第１基板２の表面図であり、（ｂ）は第１基板２の裏面図である。 （ａ）は第２基板７の表面図であり、（ｂ）は第２基板７の接着側の側面図であり、（ｃ）は第２基板７の裏面図である。 （ａ）は導体ペーストを塗布した絶縁性基板部９を示す裏面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。 （ａ）は基板接着シートを接着した絶縁性基板部９を示す裏面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。 （ａ）は第１基板２に第２基板７を接着した状態を示す裏面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。

以下図面を参照して、プッシュスイッチについて説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１はプッシュスイッチ１の斜視図であり、図２は図１のＡＡ´断面図である。

プッシュスイッチ１は、図１及び図２に示すように、実装基板Ｂの側端部に設置されるものである。プッシュスイッチ１は、表面に収納凹部２ａを有する第１基板２と、収納凹部２ａ内の中央に設けられた中央接点３及び中央接点３を挟んで収納凹部２ａの内周縁側に設けられた一対の周辺接点４とを有している。また、プッシュスイッチ１は、一対の周辺接点４に架設され押圧によって弾性反転して中央接点３に接触する凸形のドーム状金属薄板である可動接点バネ５と、収納凹部２ａの開口部を閉塞して第１基板２に接着された可撓性の支持シート６とを有している。さらに、プッシュスイッチ１は、第１基板２の裏面に側面が接着され且つ第１基板２に対して直交して配置される第２基板７と、第２基板７上に接着され且つ第１基板２の側面に表面が面一となる様に配置された厚さ調整用の板状スペーサ８とを有している。図２に記載される様に、第１基板２と第２基板７とは、両者で断面Ｌ字状となるように、実装基板Ｂの端部に配置されている。なお、図２において、実装基板Ｂの下端と第１基板２の下端の位置が同じとなっているが、実装基板Ｂとプッシュスイッチ１との位置関係は図２に記載の関係に限定されるものではない。

第１基板２は、樹脂板等で形成された絶縁性基板部９と、絶縁性基板部９の上面に貼り付けられ収納凹部２ａとなる円形孔又は略四角形孔が形成された凹部用接着シート１０とで構成されている。また、凹部用接着シート１０は、両面接着シートであり、凹部用接着シート１０の上に支持シート６が接着されている。

可動接点バネ５は、ステンレス等で形成され、下方に押圧されて所定の押圧力を超えると、節度感を伴って下方に向けて弾性反転する断面円弧状の２枚重ねの板バネである。

支持シート６は、凹部用接着シート１０上に収納凹部２ａを覆って貼り付けられている。支持シート６は、ポリイミドシート等の絶縁樹脂フィルムで形成された保護シートであって、防水シートとしても機能しており、収納凹部２ａ内を密封状態としている。また、支持シート６の表面で、可動接点バネ５の頭頂部には、ポリイミド樹脂等の硬質な樹脂で円板状に形成されたアクチュエータである突起部１１が設けられている。

板状スペーサ８は、ポリフタルアミド等の樹脂プレートで形成され、スペーサ用接着シート２５で第２基板７上に接着されている。

図３（ａ）は第１基板２の表面図であり、図３（ｂ）は第１基板２の裏面図である。なお、第１基板２の突起部１１側の面を表面とし、第１基板２の第２基板７側の面を裏面とする。

中央接点３及び周辺接点４は、図３（ａ）に示すように、収納凹部２ａの底面にパターン形成された銅箔等で形成されている。中央接点３は、収納凹部２ａの底面中央に略円形状に形成されている。また、一対の周辺接点４は、収納凹部２ａの底面周縁に中央接点３を中心とした対称位置に形成され、互いに端部で接続されて全体としてコ字状に形成されている。

図３（ｂ）に示すように、第１基板２の裏面には、導電性の裏面パターン１３Ａ、１３Ｂが形成されている。裏面パターン１３Ａ，１３Ｂは、銅箔等でパターン形成されている。スルーホール１２Ａは、第１基板２の表裏を貫通し、一端が中央接点３に接続され、他端が裏面パターン１３Ａに接続されている。また、スルーホール１２Ｂは、第１基板２の表裏を貫通し、一端が周辺接点４に接続され、他端が裏面パターン１３Ｂに接続されている。即ち、裏面パターン１３Ａは、スルーホール１２Ａを介して、表面の中央接点３と電気的に接続されている。また、裏面パターン１３Ｂは、スルーホール１２Ｂを介して、表面の一対の周辺接点４と電気的に接続されている。

図４（ａ）は第２基板７の表面図であり、図４（ｂ）は第２基板７の接着側（第１基板２側）の側面図であり、図４（ｃ）は第２基板７の裏面図（ｃ）である。なお、第２基板７の板状スペーサ８側の面を表面とし、第２基板７の実装基板Ｂ側の面を裏面とする。

第２基板７は、第１基板２の裏面パターン１３Ａ、１３Ｂに対応して、表面、裏面及び側面に形成された一対の導電性の接続パターン１４Ａ、１４Ｂを有している。また、第２基板７の表面には、接続パターン１４Ａ、１４Ｂとそれぞれ接続された一対の導電性の表面パターン１６Ａ、１６Ｂを有している。さらに、第２基板７の側面には、表面パターン１６Ａ、１６Ｂとそれぞれ接続された導電性の側面パターン１７Ａ、１７Ｂを有している。さらに、第２基板７の裏面には、側面パターン１７Ａ、１７Ｂとそれぞれ接続された一対の電極パッド１５Ａ、１５Ｂを有している。即ち、第２基板７の接続パターン１４Ａ、１４Ｂと電極パッド１５Ａ、１５Ｂとのそれぞれは、電気的に接続されるように構成されている。

図４（ａ）に示すように、第２基板７の表面には、接続パターン１４Ａ、１４Ｂ、側面パターン１７Ａ、１７Ｂ及び実装用パターン１８の上部を除いて表面パターン１６Ａ、１６Ｂを覆う表面レジスト２３がパターン形成されている。また、図４（ｃ）に示すように、第２基板７の裏面には、電極パッド１５、１５Ｂ及び実装用パッド１９を除いて接続パターン１４Ａ、１４Ｂの下部と電極パッド１５Ａ、１５Ｂ間及び実装用パッド１９間の裏面中央部とを覆う第２裏面レジスト２４がパターン形成されている。

なお、第２基板７は、側面パターン１７Ａ、１７Ｂと同じ側面に形成され且つ他と電気的に絶縁されている２つの実装用パターン１８と、裏面に形成され実装用パターン１８と接続されている２つの実装用パッド１９とを有している。実装用パッド１９は、電気的接続のためでなく、実装基板Ｂに実装する際の接着強度向上のために設けられている。したがって、実装用パッド１９の位置は、電極パッド１５Ａ、１５Ｂより、実装基板Ｂの端部側にあることが好ましい。

電極パッド１５Ａ、１５Ｂ、表面パターン１６Ａ、１６Ｂ及び実装用パッド１９は、銅箔等でパターン形成されている。また、接続パターン１４Ａ、１４Ｂは、側面に表裏にわたって形成された断面円弧状の溝にＣｕ粉末含有のエポキシ樹脂等である導電ペーストを埋め込んで形成されている。さらに、側面パターン１７Ａ、１７Ｂ及び実装用パターン１８は、側面に表裏にわたって形成された断面円弧状の溝に金属膜が成膜されて形成されている。

図５（ａ）は導体ペーストを塗布した絶縁性基板部９を示す裏面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の側面図である。

図５は、第１基板２の裏面において、絶縁性基板部９の裏面パターン１３Ａ上に導体ペースト２０Ａを塗布し、裏面パターン１３Ｂ上に導体ペースト２０Ｂを塗布した状態を示している。また、第１基板２の裏面には、図５に示すように、第２基板７の側面が接続される部分以外をスルーホール１２Ａ、１２Ｂと共に覆う第１裏面レジスト２２がパターン形成されている。

図６（ａ）は基板接着シートを接着した絶縁性基板部９を示す裏面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の側面図である。

図６は、第１基板２の裏面において、絶縁性基板部９の裏面パターン１３Ａ、１３Ｂ上に基板接着シート２１が接着された状態を示している。基板接着シート２１には、裏面パターン１３Ａ、１３Ｂと接続パターン１４Ａ、１４Ｂとの接続部に対応して空けられた一対の接続用孔２１ａを有している。また、基板接着シート２１は、両面接着シートである。

図７（ａ）は第１基板２に第２基板７を接着した状態を示す裏面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の側面図である。

第２基板７は、図７に示すように、基板接着シート２１を介して、第１基板２に接着されている。この時、裏面パターン１３Ａ、１３Ｂと接続パターン１４Ａ、１４Ｂとは、基板接着シートの接続用孔２１ａを介して、導体ペースト２０Ａ、２０Ｂによって電気的に接続される。

中央接点３は、スルーホール１２Ａを介して裏面パターン１３Ａと電気的に接続されている（図３参照）。また、裏面パターン１３Ａは、導体ペースト２０Ａを介して接続パターン１４Ａに接続され、さらに接続パターン１４Ａは表面パターン１６Ａ及び側面パターン１７Ａを介して電極パッド１５Ａに電気的に接続されている（図４〜図７参照）。周辺接点４は、スルーホール１２Ｂを介して裏面パターン１３Ｂと電気的に接続されている（図３参照）。また、裏面パターン１３Ｂは、導体ペースト２０Ｂを介して接続パターン１４Ｂに接続され、さらに接続パターン１４Ｂは表面パターン１６Ａ及び側面パターン１７Ａを介して電極パッド１５Ｂに電気的に接続されている（図４〜図７参照）。したがって、第１基板２及び第２基板７の断面がＬ字状となる状態では（図７（ｂ）参照）、中央接点３及び周辺接点４から、端子となる電極パッド１５Ａ、１５Ｂまで、スルーホール１２Ａ、１２Ｂと各パターンとによって、電気的導通が図られている。

上述した様に、プッシュスイッチ１では、第１基板２の裏面に側面が接着されて、第１基板２に対して直交するように配置される第２基板７を備えている。第１基板２に対して第２基板７が接着された状態では、両者の断面がＬ字状となるように、第１基板２及び第２基板７が一体に形成されている。また、第２基板７の側面に形成された一対の導電性の接続パターン１４Ａ、１４Ｂを介して、第１基板２の裏面パターン１３Ａ、１３Ｂと第２基板７の一対の電極パッド１５Ａ、１５Ｂが電気的に接続されている。上記の構成によって、通常のプリント基板（ＰＣＢ）で第１基板２及び第２基板７を構成することができ、薄型化し易いと共に低コスト化を図ることができる。

また、プッシュスイッチ１では、第１基板２と第２基板７との電気的接続は、スルーホール１２Ａ、１２Ｂ、裏面パターン１３Ａ、１３Ｂ、接続パターン１４Ａ、１４Ｂ、及び電極パッド１５Ａ、１５Ｂで行っている。したがって、上記の電気的接続方法は、従来のように金属部品をインサート成形で埋め込んで接続を行う場合よりも、量産性が高いと共に小型化及び薄型化が可能になる。また、上記の電気的接続方法は、ＦＰＣ等に比べて剛性が高く、スイッチ押し込み力に対して高い強度を有している。

また、プッシュスイッチ１では、第２基板７は、裏面パターン１３Ａ、１３Ｂと接続パターン１４、１４Ｂとの接続部に設けられ且つ接続用孔２１ａを有する基板接着シート２１を介して、第１基板２と接着されている。したがって、接続部の周りが基板接着シート２１により密着状態となり、第１基板２と第２基板７との電気的接続部分において、防水性を得ることができる。

また、プッシュスイッチ１は、第２基板７上に板状スペーサ８を有しているので、第２基板７及び／又は板状スペーサ８の厚さを変えることで、スイッチ高さを変えることができ、種々の高さ要求に対して容易に対応することができる。また、逆に、実装基板Ｂの厚さに拘わらず、スイッチ高さをほぼ所望の高さとすることもできる。いずれの場合でも、第１基板２の側面と板状スペーサ８の表面が面一となる様に配置されることが好ましい。

また、プッシュスイッチ１では、支持シート６の表面且つ可動接点バネ５の頭頂部に、突起部１１が設けられているので、常に可動接点バネ５の中心を押すことができ、動作寿命が向上すると共に安定した操作感が得られる。したがって、プッシュスイッチ１では、側面スイッチでありながら、上面スイッチと同等のスペック（操作特性や動作寿命）を得ることができる。なお、プッシュスイッチ１では、突起部１１の押圧方向Ｃにおいて、突起部１１の真横（図２）に、実装基板Ｂの一部が存在するように構成されているので、突起部１１を押圧する力を実装基板Ｂが支える構造となっている。したがって、プッシュスイッチ１では、安定した押圧感を得ることができる。

上述したプッシュスイッチ１では、絶縁性基板部９上に凹部用接着シート１０を貼り付けて、収納凹部２ａを形成している（図２参照）。しかしながら、凹部用接着シート１０を用いずに、絶縁性基板部９自体に円形状の穴部（収納凹部）を形成して、支持シート６を絶縁性基板部９の上面に接着剤等で直接貼り付けるように構成しても良い。

１ プッシュスイッチ
２ 第１基板
２ａ 収納凹部
３ 中央接点
４ 周辺接点
５ 可動接点バネ
６ 支持シート
７ 第２基板
８ 板状スペーサ
１１ 突起部
１２Ａ、１２Ｂ スルーホール
１３Ａ、１３Ｂ 裏面パターン
１４Ａ、１４Ｂ 接続パターン
１５Ａ、１５Ｂ 電極パッド
２１ 基板接着シート
２１ａ 接続用孔

Claims (4)

1. 切り込みを設けていない実装基板の側端部において実装基板の実装面に対して垂直に配置される表面、実装基板に実装するための実装面、前記表面と対向する裏面、及び側面を有する断面がＬ字状の基板と、
   前記表面に設けられた収納凹部と、
   前記収納凹部内の略中央に設けられている中央接点と、
   前記収納凹部の周縁部に設けられている一対の周辺接点と、
   前記一対の周辺接点に架設され、且つ押圧によって前記中央接点と接触する可動接点バネと、
   前記可動接点バネの頭頂部に設けられた突起部と、
   前記実装面に配置され実装基板と電気的に接続するための接続パッドと、を有し、
   前記Ｌ字状の基板の内側の垂直面となる前記裏面が実装基板の側端部に配置され、
   前記突起部の真横に実装基板の一部が存在して、前記突起部を押圧した力を実装基板が支えるように、前記基板の断面がＬ字状の内側の角部が実装基板の側端部に配置され、
   前記Ｌ字状の基板の表面側の下端が実装基板の下端と面一となるように配置される、
   ことを特徴とするプッシュスイッチ。
2. 前記基板は、実装基板の側端部に接着される前記裏面を含む第１の基板と、前記第１の基板に対して直交するように接続され且つ前記接続パッドを有する第２の基板を含む、請求項１に記載のプッシュスイッチ。
3. 前記中央接点及び前記周辺接点は前記第１の基板に設けられ、前記第１の基板と前記第２の基板が電気的に接続されることにより、前記中央接点及び前記周辺接点と前記接続パッドとが電気的に接続されている、請求項２に記載のプッシュスイッチ。
4. 前記第２基板上に接着され、前記第１基板の側面とその表面の高さとが面一となる厚さ調整用の板状のスペーサをさらに有する、請求項２又は３に記載のプッシュスイッチ。

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