JPWO2016059872A1 - スイッチおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

外部からの溶剤浸入をより確実に防止するスイッチおよびその製造方法を提供する。スイッチは、インサート成型により複数の固定接点と一体的に成型された第１の成型樹脂と、第１の成型樹脂の上部に配置され、複数の固定接点同士を接離させる可動部材と、インサート成型の際に複数の固定接点を支持したピンにより形成された第１の成型樹脂の貫通孔を塞ぐように成型された第２の成型樹脂とを有する。

Description

本発明は、スイッチおよびその製造方法に関する。

図９は、携帯電話やオーディオ装置などの電子機器に広く用いられているプッシュスイッチ１００の模式的な縦断面図である。プッシュスイッチ１００は、中央接点１１２、外側接点１１４、ケース１２０、タクトバネ１６０、押下部材１７０および保護シート１８０を有する。中央接点１１２と外側接点１１４は金属板で構成され、ケース１２０の内側の表面上に露出した状態で固定される。ケース１２０は樹脂成型により構成され、内側に、タクトバネ１６０を収納する凹部１２５を有する。タクトバネ１６０は、凸型のドーム形状の金属薄板であり、その端部が外側接点１１４に接するように凹部１２５内に配置される。押下部材１７０は、タクトバネ１６０と保護シート１８０の間に配置され、プッシュスイッチ１００に加えられた操作荷重をタクトバネ１６０に伝達する。保護シート１８０は可とう性の絶縁樹脂シートで構成され、その端部がケース１２０の上面端部に接着されてタクトバネ１６０と押下部材１７０を凹部１２５内に封入する。

プッシュスイッチ１００が保護シート１８０の上から押下されると、その操作荷重によりタクトバネ１６０のドーム形状が反転する。これにより、中央接点１１２と外側接点１１４が導通して、スイッチがＯＮになる。また、操作荷重がなくなると、タクトバネ１６０のドーム形状が復元され、中央接点１１２と外側接点１１４が導通しなくなって、スイッチがＯＦＦになる。

プッシュスイッチ１００の製造時には、例えば特許文献１に記載されているように、まず、インサート成型によりケース１２０が中央接点１１２および外側接点１１４と一体に成型される。そして、その後で、タクトバネ１６０、押下部材１７０および保護シート１８０が取り付けられる。インサート成型では、ケース１２０の形状に合わせた金型２００から上方に突出するピン２１０により、中央接点１１２および外側接点１１４となる金属板（リードフレーム）が下側から支持され、ピン２１０と図示しない上側のピンとの間に金属板が挟まれて固定された上で、金型２００内に樹脂が注入される。こうして金属板と一体に成型されたケース１２０では、ピン２１０に対応する箇所（エジェクタピン跡）が貫通孔１２１となり、ここから金属板が露出する。

特開２０１３−１９１４８２号公報

ケース１２０に貫通孔１２１が形成されていると、インサート成型の後に行われるリフロー半田実装で使用されるフラックスまたはフラックスを除去するために使用される洗浄液などの溶剤３００が、図１０に示すように、貫通孔１２１から金属板と成型樹脂の界面に入り込むことがある。すると、例えばフラックスは絶縁物なので、フラックスが付着した部分は導通しなくなり、接点不良が発生し得る。また、フラックスがパターン表面に析出した場合には、腐食が発生する可能性もある。

こうした溶剤の浸入を防ぐためには、例えば特許文献１に記載されているように、ケース１２０の底面を粘着性の絶縁シートで被覆することが考えられる。しかしながら、この場合には、成型樹脂と絶縁シートが粘着剤で固定されるため、溶剤への耐性が弱く、依然として金属板と成型樹脂の界面から溶剤が浸入する可能性が残る。また、シートによる被覆では、リフロー半田実装の際、貫通孔１２１内の空気が膨張して、絶縁シートが膨らむため、製品の平坦度が損なわれ、実装不良が引き起こされる可能性もある。

そこで、本発明は、本構成を有しない場合と比較して、外部からの溶剤浸入をより確実に防止するスイッチおよびその製造方法を提供することを目的とする。

インサート成型により複数の固定接点と一体的に成型された第１の成型樹脂と、第１の成型樹脂の上部に配置され、複数の固定接点同士を接離させる可動部材と、インサート成型の際に複数の固定接点を支持したピンにより形成された第１の成型樹脂の貫通孔を塞ぐように成型された第２の成型樹脂とを有するスイッチが提供される。
第２の成型樹脂は、第１の成型樹脂の下方から貫通孔を塞ぐとともに、第１の成型樹脂の側面を被覆することで、第１の成型樹脂と協働して可動部材を内部に収納するケースを形成することが好ましい。
ケースの側面には第１の成型樹脂と第２の成型樹脂との境界線がないことが好ましい。

また、インサート成型により複数の固定接点と一体的に第１の成型樹脂を成型する工程と、複数の固定接点同士を接離させる可動部材を第１の成型樹脂の上部に配置する工程と、インサート成型の際に複数の固定接点を支持したピンにより形成された第１の成型樹脂の貫通孔を塞ぐように第２の成型樹脂を成型する工程とを有するスイッチの製造方法が提供される。

上記のスイッチおよびその製造方法によれば、本構成を有しない場合と比較して、外部からの溶剤浸入をより確実に防止することが可能になる。

プッシュスイッチ１の上面斜視図である。 プッシュスイッチ１の下面斜視図である。 プッシュスイッチ１の分解斜視図である。 プッシュスイッチ１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 プッシュスイッチ２の上面斜視図である。 プッシュスイッチ２の下面斜視図である。 プッシュスイッチ２の分解斜視図である。 プッシュスイッチ２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 プッシュスイッチ１００の模式的な縦断面図である。 ケース１２０の貫通孔１２１からの溶剤３００の浸入を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、スイッチおよびその製造方法について説明する。ただし、本発明は図面または以下に記載される実施形態には限定されないことを理解されたい。

図１〜図４は、それぞれ、プッシュスイッチ１の上面斜視図、下面斜視図、分解斜視図および図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。プッシュスイッチ１は、主要な構成要素として、リードフレーム１０、第１の成型樹脂２０、第２の成型樹脂３０、タクトバネ６０、押下部材７０および保護シート８０を有する。プッシュスイッチ１は、操作箇所に押下部材７０による突起部が付いたタクトスイッチであり、例えば、平面が３ｍｍ×２ｍｍ、高さが１ｍｍの大きさを有する。

リードフレーム１０は、図３に示すように、中央接点１２および電極１３に相当する部分を含む金属板と、外側接点１４および電極１５に相当する部分を含む金属板により構成される。中央接点１２は、第１の成型樹脂２０の凹部２５内の中央に固定される円板状の金属片である。一方、外側接点１４は、中央接点１２を囲むように、凹部２５内における第１の成型樹脂２０の内壁に沿って、第１の成型樹脂２０内に固定される略コの字型の金属片である。中央接点１２と外側接点１４は、複数の固定接点の一例であり、タクトバネ６０によって互いに導通または非導通の状態になる。図１〜図３に示すように、中央接点１２は、プッシュスイッチ１の側面から外側に突出する矩形の金属片である電極１３に接続されるとともに、外側接点１４は、その反対側の側面から外側に突出する矩形の金属片である電極１５に接続される。電極１３，１５を介してプッシュスイッチ１は外部機器に接続される。

第１の成型樹脂２０は、図３および図４に示すように、中央にタクトバネ６０が収納される略矩形の凹部２５を有し、凹部２５の底面上に中央接点１２と外側接点１４が露出するように、インサート成型により成型される。第１の成型樹脂２０の底面は、凹部２５の四隅と中央に対応する位置に、インサート成型の際に金型のピンにより形成された計５個の円形の貫通孔２１を有する。このうち、図３には２個の、図４には中央の１個の貫通孔２１が示されている。また、第１の成型樹脂２０の底面は、インサート成型されたときの金型の形状により、凹部２５の各辺の中央に対応する位置に、計４個の円柱状の突出部２２を有する。このうち、図３には１個の、図４には２個の突出部２２が示されている。

第２の成型樹脂３０は、第１の成型樹脂２０がインサート成型されたときにリードフレーム１０を支持したピンにより形成された第１の成型樹脂２０の貫通孔２１を塞ぐように成型される。すなわち、第２の成型樹脂３０は、第１の成型樹脂２０が成型された後で、第１の成型樹脂２０の下部に第１の成型樹脂２０と同じ樹脂を流し込んで、貫通孔２１を埋めるように成型される。第２の成型樹脂３０は、図３に示すように、第１の成型樹脂２０の貫通孔２１の位置に合わせて、上方に突出し、貫通孔２１を塞ぐ５個の円柱状の突出部３１を有する。また、第２の成型樹脂３０は、第１の成型樹脂２０の突出部２２の位置に合わせて、突出部２２が嵌る４個の円形の貫通孔３２を有する。

第２の成型樹脂３０は、第１の成型樹脂２０の下部に嵌められることで、第１の成型樹脂２０と協働して、タクトバネ６０を内部に収納するケースを形成する。プッシュスイッチ１では、図１、図２および図４に示すように、そのケースの四方の側面および底面に、第１の成型樹脂２０と第２の成型樹脂３０との樹脂境界Ｓが形成される。

タクトバネ６０は、図３および図４に示すように、円形で凸型のドーム形状を有する金属薄板であり、その端部が外側接点１４に接するように、第１の成型樹脂２０の上部（凹部２５の底面上）に配置される。タクトバネ６０は、可動部材の一例であり、操作荷重が加えられることにより変形して、中央接点１２と外側接点１４を接離させる。すなわち、タクトバネ６０は、操作荷重がかけられて押下されると、ドーム形状の湾曲がつぶれるように変形し、その少なくとも中央部分が反転して中央接点１２に接触する。これにより、中央接点１２と外側接点１４が導通して、スイッチがＯＮになる。また、タクトバネ６０は、操作荷重がなくなると、もとのドーム形状が復元される。これにより、中央接点１２と外側接点１４が導通しなくなって、スイッチがＯＦＦになる。タクトバネ６０は、その中央部分だけが凹型に変形するものでもよいし、全体が凹型に変形するものでもよい。

押下部材７０は、タクトバネ６０を押下するための樹脂製の部材（アクチュエータ）であり、図４に示すように、タクトバネ６０と保護シート８０の間に配置され、これらによって固定（挟持）される。押下部材７０は、図示しない押し子が押下されたときに、その押し込む力（操作荷重）をタクトバネ６０に伝達するように機能する。

保護シート８０は、可とう性の絶縁樹脂シートであり、その端部が第１の成型樹脂２０の上面端部に接着されて凹部２５を覆う。保護シート８０は、第１の成型樹脂２０および第２の成型樹脂３０とともに、タクトバネ６０と押下部材７０を凹部２５内に封入（密封）する。

第２の成型樹脂３０が第１の成型樹脂２０の下部に嵌められることで、第１の成型樹脂２０の貫通孔２１はすべて塞がれ、プッシュスイッチ１の底面は平坦な面となる。これにより、例えばインサート成型の後に行われるリフロー半田実装の際に、インサート成型のピン跡による貫通孔２１からフラックスなどの溶剤がプッシュスイッチ１の内部に浸入することが防止される。

図５〜図８は、それぞれ、プッシュスイッチ２の上面斜視図、下面斜視図、分解斜視図および図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。プッシュスイッチ２は、主要な構成要素として、リードフレーム１０、第１の成型樹脂４０、第２の成型樹脂５０、タクトバネ６０、押下部材７０および保護シート８０を有する。プッシュスイッチ２は、第１の成型樹脂４０と第２の成型樹脂５０の形状のみがプッシュスイッチ１とは異なる。そこで、以下では、プッシュスイッチ２について、第１の成型樹脂４０と第２の成型樹脂５０を中心に説明し、それ以外の構成要素については重複する説明を省略する。

上記の通り、プッシュスイッチ１では、そのケースの四方の側面に、第１の成型樹脂２０と第２の成型樹脂３０との樹脂境界Ｓが形成される。第１の成型樹脂２０と第２の成型樹脂３０は同じ樹脂であるため密着性はよいが、プッシュスイッチ１の操作時に垂直方向に操作荷重（応力）が加えられると、特にケース側面の樹脂境界Ｓにおいて、応力の影響によりクラック（剥離）が発生する可能性がある。そこで、プッシュスイッチ２では、第１の成型樹脂４０の側面を第２の成型樹脂５０により被覆することで、ケース側面の樹脂境界をなくし、応力への耐性を強化する。

第１の成型樹脂４０は、図７および図８に示すように、中央にタクトバネ６０が収納される略矩形の凹部４５を有し、凹部４５の底面上に中央接点１２と外側接点１４が露出するように、インサート成型により成型される。第１の成型樹脂４０の底面は、凹部４５の四隅と中央に対応する位置に、インサート成型の際に金型のピンにより形成された計５個の円形の貫通孔４１を有する。このうち、図７には４個の、図８には中央の１個の貫通孔４１が示されている。また、第１の成型樹脂４０の底面は、インサート成型されたときの金型の形状により、凹部４５の各辺の中央に対応する位置に、計４個の円柱状の突出部４２を有する。このうち、図７には１個の、図８には２個の突出部４２が示されている。さらに、プッシュスイッチ２では、第１の成型樹脂４０の上面は、凹部４５の外側における四隅に、第２の成型樹脂５０に接合されるための、計４個の円柱状の樹脂ボス４３を有する。

第２の成型樹脂５０は、第１の成型樹脂４０がインサート成型されたときにリードフレーム１０を支持したピンにより形成された第１の成型樹脂４０の貫通孔４１を塞ぐとともに、第１の成型樹脂４０の四方の側面を被覆するように成型される。すなわち、第２の成型樹脂５０は、第１の成型樹脂４０が成型された後で、第１の成型樹脂４０の下部および側方に第１の成型樹脂４０と同じ樹脂を流し込んで、貫通孔４１を埋め、かつプッシュスイッチ２の四方の側壁を形成するように成型される。

第２の成型樹脂５０は、図７に示すように、第１の成型樹脂４０の貫通孔４１の位置に合わせて、上方に突出し、貫通孔４１を塞ぐ５個の円柱状の突出部５１を有する。また、第２の成型樹脂５０は、第１の成型樹脂４０の突出部４２の位置に合わせて、突出部４２が嵌る４個の円形の貫通孔５２を有する。突出部５１と貫通孔５２は、第１の成型樹脂４０の凹部４５に対応する第２の成型樹脂５０の凹部５５内に形成される。さらに、プッシュスイッチ２では、第２の成型樹脂５０の上面は、凹部５５の外側における四隅に、第１の成型樹脂４０の樹脂ボス４３が嵌る計４個の円形の貫通孔５３を有する。なお、図５では貫通孔５３に嵌められた樹脂ボス４３が保護シート８０により覆われた状態を示しているが、樹脂ボス４３の上面は保護シート８０で覆われていなくてもよい。

第２の成型樹脂５０は、第１の成型樹脂４０を包み込むように成型されることで、第１の成型樹脂４０と協働して、タクトバネ６０を内部に収納するケースを形成する。プッシュスイッチ２では、図５、図６および図８に示すように、そのケースの上面と底面のみに第１の成型樹脂４０と第２の成型樹脂５０との樹脂境界Ｓが形成されており、ケースの四方の側面には樹脂境界は形成されていない。

樹脂境界には、例えば熱による収縮および膨張により微妙な隙間ができることがあるが、プッシュスイッチ２では、ケース側面に樹脂境界Ｓがないため、ケース側面からの溶剤などの浸入が防止される。したがって、プッシュスイッチ２では、プッシュスイッチ１よりもさらに確実に、例えばリフロー半田実装時にフラックスがケース内部に浸入することが防止される。また、ケース側面に樹脂境界がないことで、プッシュスイッチ２では、プッシュスイッチ１よりも樹脂境界からリードフレーム１０までの距離が長くなるので、仮に浸入があったとしても、浸入した溶剤などがリードフレーム１０まで到達しにくくなる。さらに、プッシュスイッチ２では、第１の成型樹脂４０を包み込むように第２の成型樹脂５０が成型されているため、プッシュスイッチ１よりも垂直方向の応力に対しても強い構造となり、応力による樹脂界面Ｓでのクラックの発生も抑制される。

なお、可動部材は必ずしも凸型のドーム形状のバネでなくてもよい。また、固定接点の形状および配置も、可動接点に応じて適宜変更可能であり、上記したものには限定されない。また、上記した第１の成型樹脂２０，４０および第２の成型樹脂３０，５０の構成は、例えば２段階以上の状態が切り換えられる多段のプッシュスイッチにも適用可能であり、さらに、縦方向に押下されるプッシュスイッチに限らず、例えば横方向に操作されるスライド式のスイッチにも適用可能である。

Claims (4)

1. インサート成型により複数の固定接点と一体的に成型された第１の成型樹脂と、
   前記第１の成型樹脂の上部に配置され、前記複数の固定接点同士を接離させる可動部材と、
   前記インサート成型の際に前記複数の固定接点を支持したピンにより形成された前記第１の成型樹脂の貫通孔を塞ぐように成型された第２の成型樹脂と、
   を有することを特徴とするスイッチ。
2. 前記第２の成型樹脂は、前記第１の成型樹脂の下方から前記貫通孔を塞ぐとともに、前記第１の成型樹脂の側面を被覆することで、前記第１の成型樹脂と協働して前記可動部材を内部に収納するケースを形成する、請求項１に記載のスイッチ。
3. 前記ケースの側面には前記第１の成型樹脂と前記第２の成型樹脂との境界線がない、請求項２に記載のスイッチ。
4. インサート成型により複数の固定接点と一体的に第１の成型樹脂を成型する工程と、
   前記複数の固定接点同士を接離させる可動部材を前記第１の成型樹脂の上部に配置する工程と、
   前記インサート成型の際に前記複数の固定接点を支持したピンにより形成された前記第１の成型樹脂の貫通孔を塞ぐように第２の成型樹脂を成型する工程と、
   を有することを特徴とするスイッチの製造方法。

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