WO2018235426A1 - クリックばね付きシート、クリックばね付きシートの製造方法、およびスイッチ装置 - Google Patents

クリックばね付きシート、クリックばね付きシートの製造方法、およびスイッチ装置 Download PDF

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WO2018235426A1
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WO
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click spring
sheet
sheet member
contact surface
click
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PCT/JP2018/016630
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English (en)
French (fr)
Inventor
杉浦 琢郎
尭之 伊藤
佐藤 貴之
五音 石森
Original Assignee
アルプス電気株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H11/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/02Details
    • H01H13/26Snap-action arrangements depending upon deformation of elastic members
    • H01H13/48Snap-action arrangements depending upon deformation of elastic members using buckling of disc springs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H5/00Snap-action arrangements, i.e. in which during a single opening operation or a single closing operation energy is first stored and then released to produce or assist the contact movement
    • H01H5/04Energy stored by deformation of elastic members
    • H01H5/30Energy stored by deformation of elastic members by buckling of disc springs

Definitions

  • the present invention relates to a click spring-loaded seat, a method of manufacturing a click spring-loaded seat, and a switch device.
  • a switch device using a sheet with a click spring is known as a switch device used for various electronic devices and the like.
  • the switch device using the sheet with the click spring can provide the user with a click operation feeling when performing the switch operation by the click spring attached to the back surface of the film-like sheet member.
  • a click spring-loaded sheet there is one in which a pusher member is provided on the surface of a sheet member.
  • a pressing force transmitting member for transmitting pressing force to the click spring is provided on the surface of the sheet member.
  • a technique for fixing a sheet member and a pressing force transmitting member by welding the overlapping portion by applying a laser or applying an ultrasonic wave to the overlapping portion with the pressing force transmitting member. .
  • the sheet with click spring is provided at a position facing the top of the click spring on a sheet member, a click spring provided on one side of the sheet member, and the other side of the sheet member.
  • a presser member, and the contact surface of the presser member with the sheet member is a welded portion welded with a weld portion provided along the outer peripheral edge of the contact surface And a non-welded part provided in a region surrounded by the welded part.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the click spring-attached sheet shown in FIG. It is sectional drawing which shows the switch apparatus provided with the sheet
  • FIG. 1 is a plan view showing a click spring-attached sheet 100 according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the click spring sheet 100 shown in FIG.
  • the sheet 100 with a click spring shown in FIGS. 1 and 2 constitutes the switch device 10 (see FIG. 3) together with the circuit substrate 120 by being bonded to the circuit substrate 120 (see FIG. 3). Is a member that functions as an operation unit of
  • the click-spring sheet 100 includes a sheet member 102, a click spring 104, a pusher member 106, and a spacer 108.
  • the sheet member 102 is a transparent and thin film-like member.
  • the sheet member 102 is flexible.
  • a resin material such as PET (polyethylene terephtalate) is used.
  • PET polyethylene terephtalate
  • the sheet member 102 has a rectangular shape whose corners are chamfered as a shape in plan view, but the shape of the sheet member 102 is not limited thereto.
  • the click spring 104 is a thin plate provided on the back surface 102B of the sheet member 102 (the surface on the Z-axis negative side in the figure, an example of the “other surface” described in the claims) and the center of the sheet member 102. It is a member.
  • the click spring 104 is attached to the back surface 102B of the sheet member 102 by an adhesive.
  • the click spring 104 has a so-called dome shape that is convexly curved toward the surface side (the Z axis positive side in the drawing).
  • the click spring 104 has a spring property so that when the pressing force is applied from the surface side, it is deformed in a concave shape, and when released from the pressing force, it returns to the original convex shape by a repulsive force.
  • the click spring 104 for example, a conductive metal material is used.
  • the click spring 104 has an elliptical shape as viewed in plan, but the shape of the click spring 104 is not limited to this.
  • the presser member 106 is a surface 102A of the sheet member 102 (a surface on the Z axis positive side in the figure, an example of "one surface” described in the claims) and a center of the sheet member 102 (the back surface 102B of the sheet member 102). Is a convex member provided at the position facing the top of the click spring 104).
  • the presser member 106 is welded to the surface 102A of the sheet member 102 by laser welding.
  • the presser member 106 and the sheet member 102 are welded by laser welding, it is not limited to laser welding, and may be, for example, ultrasonic welding or heat press. However, the use of laser welding is more preferable in that the position of the welded portion can be easily adjusted.
  • a resin material such as PET is used.
  • the presser member 106 has a circular shape as viewed in plan, but the shape of the presser member 106 is not limited to this.
  • the spacer 108 is a thin film-like member provided on the back surface 102 B of the sheet member 102 so as to surround the click spring 104.
  • the spacer 108 is flexible.
  • the spacer 108 is attached to the back surface 102B of the sheet member 102 by an adhesive.
  • a resin material such as PET is used for the spacer 108.
  • the spacer 108 is a member for raising the sheet member 102 when the click spring-attached sheet 100 is bonded to the substrate, and securing a space 100 A which is a movable region of the click spring 104.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the switch device 10 provided with the click spring-attached sheet 100 according to an embodiment.
  • the switch device 10 illustrated in FIG. 3 is a device used for various electronic devices (for example, a smartphone, a tablet terminal, and the like). As shown in FIG. 3, the switch device 10 is configured to include the click spring sheet 100 shown in FIGS. 1 and 2 and the circuit board 120.
  • the circuit board 120 includes a base 122, a first fixed contact 124, and a second fixed contact 126.
  • the substrate 122 is a plate-like member.
  • a material such as a phenol resin, an epoxy resin, a glass substrate or the like is used.
  • the first fixed contact 124 and the second fixed contact 126 are thin film members formed on the surface of the substrate 122 (the surface facing the click spring sheet 100, the surface on the Z axis positive side in the figure). is there.
  • a metallic material having conductivity is used for the first fixed contact 124 and the second fixed contact 126.
  • the click-spring sheet 100 and the circuit board 120 are bonded to each other to form a laminated structure, thereby forming the switch device 10.
  • the click-springd sheet 100 is attached to the surface of the circuit board 120 (base material 122) with an adhesive at the bottom portion of the spacer 108.
  • the edge of the click spring 104 always contacts the second fixed contact 126.
  • the center position of the click spring 104 is aligned with the center position of the first fixed contact 124.
  • the click spring 104 when the pressing member 106 is pressed and the pressing force is applied to the click spring 104, the click spring 104 is deformed in a concave shape, and the central portion of the click spring 104 is Contacts the fixed contact 124 of the As a result, the first fixed contact 124 and the second fixed contact 126 are electrically connected via the click spring 104.
  • the switch device 10 can reliably transmit the pressing force to the click spring 104 by the pusher member 106, and can obtain a good click operation feeling by the click spring 104.
  • the presser member 106 is laser welded to the sheet member 102, the bonding strength with the sheet member 102 is relatively high, and the dropout due to peeling or the like can be suppressed.
  • the click spring 104 returns to the original convex shape, and the center portion of the click spring 104 The contact to the fixed contact 124 of 1 is released. Thereby, the first fixed contact 124 and the second fixed contact 126 are in a non-conductive state.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of the joint between the pusher member 106 and the sheet member 102 in the click spring-attached sheet 100 according to an embodiment.
  • FIG. 4A is a partially enlarged cross-sectional view of the joint between the presser member 106 and the sheet member 102.
  • FIG. 4B is a partially enlarged rear view of the joint between the pusher member 106 and the sheet member 102.
  • the contact surface 106A of the presser member 106 with the sheet member 102 has a circular shape, and is configured to have a weld portion 106A-1 and a non-weld portion 106A-2.
  • the welded portion 106A-1 is a portion laser welded to the sheet member 102.
  • the non-welded portion 106A-2 is a portion which is not laser welded to the sheet member 102.
  • the welded portion 106A-1 is a portion provided along the outer peripheral edge of the contact surface 106A.
  • the non-welded portion 106A-2 is a portion provided in the area surrounded by the welded portion 106A-1.
  • the welded portion 106A-1 is formed along the entire outer peripheral edge of the contact surface 106A and is formed on the outer peripheral edge of the contact surface 106A. Further, in the example shown in FIG. 4, the non-welded portion 106A-2 is all in the region surrounded by the welded portion 106A-1 in the contact surface 106A, that is, there is no laser welded portion.
  • an annular recessed portion 102B-1 is formed along the welded portion 106A-1 by thermal contraction when the welded portion 106A-1 is laser welded.
  • a convex portion 102B-2 having a frusto-conical shape is formed in the area surrounded by the recess 102B-1. That is, the substantially circular surface on the Z direction negative side of the convex portion 102B-2 is positioned such that the outer peripheral edge portion is closer to the central portion of the click spring 104 than the outer peripheral edge portion of the pusher member 106.
  • Diameter of pusher member 106 1.5 mm Thickness of pusher member 106: 188 ⁇ m Diameter of center line of recessed portion 102B-1: 1.28 mm Depth of depression 102B-1: 10 ⁇ m
  • FIG. 5 is a flow chart showing the procedure of a method of manufacturing the click spring-attached sheet 100 according to one embodiment.
  • the pusher member 106 is disposed on the surface 102A of the sheet member 102 and at the center of the sheet member 102, and laser light is irradiated from the sheet member 102 side to the bonding portion between the pusher member 106 and the sheet member 102.
  • the presser member 106 is laser welded to the sheet member 102 (step S501: welding step).
  • the sheet member 102 is laser welded along the entire periphery along the outer peripheral edge of the contact surface 106A of the presser member 106.
  • annular recessed portion 102B-1 is formed, and a convex having a truncated cone shape in a region surrounded by the recessed portion 102B-1.
  • the ring-shaped portion 102B-2 is formed.
  • Step S502 First sticking step
  • the click spring 104 is attached to the back surface 102B of the sheet member 102 with an adhesive or the like (for example, an adhesive layer formed over the entire surface of the back surface 102B).
  • the center of the click spring 104 is made to coincide with the center of the sheet member 102. That is, the center (the top) of the click spring 104 is aligned with the center of the pusher member 106.
  • Step S503 second sticking process
  • the spacer 108 is attached to the back surface 102B of the sheet member 102 with an adhesive or the like (for example, an adhesive layer formed over the entire surface of the back surface 102B).
  • an adhesive or the like for example, an adhesive layer formed over the entire surface of the back surface 102B.
  • the shape of the outer peripheral edge portion of the spacer 108 is the same as the shape of the outer peripheral edge portion of the sheet member 102 (a rectangular shape whose corners are chamfered). For this reason, in this process, both are pasted together so that the perimeter edge of spacer 108 and the perimeter edge of sheet member 102 may mutually be in agreement.
  • the attachment of the spacer 108 may be performed before the laser welding of the presser member 106 and may be performed before attaching the click spring 104.
  • the operation force of the switch operation was measured for each of the switch device 10 of the embodiment and the switch device 20 as a comparative example.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a switch device 20 of a conventional configuration.
  • the switch device 20 is configured to include a click spring sheet 600 and a circuit board 620.
  • the click-spring sheet 600 includes a sheet member 602, a click spring 604, a pusher member 606, and a spacer 608.
  • the circuit board 620 includes a base 622, a first fixed contact 624, and a second fixed contact 626.
  • the configurations of the click-spring sheet 600 and the circuit board 620 are almost the same as the configurations of the click-spring sheet 100 and the circuit board 120 of the embodiment.
  • the click-springd sheet 600 differs from the click-springd sheet 100 of the embodiment in the laser welding method of the presser member 606 with respect to the sheet member 602.
  • FIG. 7 is a partially enlarged cross-sectional view of the joint between the presser member 606 and the sheet member 602 in the click spring-loaded sheet 600 of the conventional configuration.
  • the presser member 606 is laser-welded to the surface 602 A of the sheet member 602.
  • the sheet member 602 is laser-welded over the entire contact surface 606A of the pusher member 606 with the sheet member 602.
  • the entire back surface 602B of the sheet member 602 is entirely wrinkled over the entire surface overlapping with the contact surface 606A by heat contraction when laser welding the entire surface of the contact surface 606A.
  • a recessed portion 602B-1 having a shape is formed.
  • FIG. 8 is a diagram showing an operation of the switch device 10 according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing the operation of the switch device 20 of the conventional configuration.
  • FIGS. 8A and 9A show a case where the pusher member 106 or 606 is pressed by the test piece 800 without tilting the test piece 800 with respect to the center of the click spring 104 or 604. In this case, in either of the switch devices 10 and 20, as shown by arrow A in FIG. 8A and arrow C in FIG. 9A, the centers of the click springs 104 and 604 are pushed by the pusher member 106. A certain operating force can be obtained.
  • FIGS. 8B and 9B the case where the probe 800 is tilted with respect to the centers of the click springs 104 and 604 and the pusher members 106 and 606 are pressed by the probe 800 is shown.
  • the measuring element 800 is lowered at the Y-axis negative side, when the measuring element 800 is moved downward, the Y-axis negative side of the pusher members 106 and 606 first comes into contact first. , 606 are pressed in the state of being inclined in the same direction as the probe 800. Therefore, the click spring 104, 604 is pushed near the edge on the Y axis negative side of the pusher member 106, 606, which is a position away from the center of the click spring 104, 604.
  • the click spring 604 is pushed by the outer peripheral edge portion of the pusher member 606. That is, as shown by arrow D in FIG. 9B, a position relatively away from the center of the click spring 104 is pushed by the outer peripheral edge portion of the pusher member 606.
  • the reduction in actuation force is relatively large.
  • the center of the click spring 104 is closer than the outer peripheral edge of the pusher member 106.
  • the click spring 104 is pushed by the outer peripheral edge portion of the convex portion 102B-2 located close to That is, as shown by arrow B in FIG. 8B, a position relatively close to the center of the click spring 104 is pushed by the convex portion 102B-2 (see FIG. 4) formed on the back surface 102B of the sheet member 102.
  • the reduction in actuation force from when the probe 800 is not tilted can be made relatively small.
  • FIG. 10 is a graph showing the measurement results of the operating force of each of the switch device 10 according to one embodiment and the switch device 20 of the conventional configuration.
  • the operating force is measured by the measuring element 800 while changing the inclination of the measuring element 800 for each of the switch device 10 and the switch device 20 by the measurement method described with reference to FIGS. 8 and 9.
  • FIG. 10 shows the measurement results of each of the switch device 10 and the switch device 20.
  • the operating force obtained when the inclination of the measuring element 800 is 0 ° is “100%”. As shown in FIG.
  • the contact surface 106A of the pusher member 106 with the sheet member 102 is welded, and the outside of the contact surface 106A is A welding portion 106A-1 provided along the peripheral edge portion and a non-welding portion 106A-2 provided in a region surrounded by the welding portion 106A-1 which is a non-welded portion are respectively provided.
  • the recessed portion 102B- due to heat contraction at the time of laser welding in the portion overlapping the welded portion 106A-1 on the back surface 102B of the sheet member 102.
  • the convex portion 102B-2 can be formed in the portion overlapping the non-welded portion 106A-2. That is, without the need for special processing such as changing the shape of the presser member 106, the laser irradiation position was controlled at the time of laser welding, so that it was surrounded by the welded portion 106A-1 on the back surface 102B of the sheet member 102.
  • the convex portion 102B-2 can be formed in the region. Further, even if the pressing member 106 is pressed obliquely by the convex portion 102B-2, the position relatively close to the center of the click spring 104 can be pressed, so that the reduction of the operating force is suppressed. can do. Therefore, according to the seat 100 with a click spring and the switch device 10 according to an embodiment, it is possible to suppress the variation in the operating force of the switch operation without increasing the manufacturing cost.
  • the welded portion 106A-1 extends over the entire periphery along the outer peripheral edge of the contact surface 106A at the contact surface 106A of the presser member 106. It is formed. In the contact surface 106A of the presser member 106, there is no laser-welded portion in the region surrounded by the weld portion 106A-1. Further, the contact surface 106A of the presser member 106 has a circular shape. Thereby, according to the click spring-equipped sheet 100 and the switch device 10 according to an embodiment, the pusher member 106 is relatively close to the center of the click spring 104 even when the pusher member 106 is pressed from any direction. Since the position can be pressed, it is possible to suppress the decrease in the operating force.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a modified example of the switch device 10 provided with the click spring-attached sheet 100 according to the embodiment.
  • the switch device 10 ′ shown in FIG. 11 is a modification of the switch device 10 shown in FIG.
  • the switch device 10 ′ is configured to include a click-spring sheet 100 ′ and a circuit board 120 ′.
  • the click-spring sheet 100 ′ has a plurality of sets of the click spring 104 and the pusher member 106 in one sheet member 102.
  • the contact surface 106A of the presser member 106 with the sheet member 102 is formed along the entire outer peripheral edge of the contact surface 106A, as shown in FIG.
  • a welded portion 106A-1 and a non-welded portion 106A-2 formed in a region surrounded by the welded portion 106A-1 are provided.
  • the circuit board 120 ′ has a plurality of sets of the first fixed contact 124 and the second fixed contact 126 on one base material 122.
  • the edge of the click spring 104 keeps the second fixed contact 126 always in contact with the edge of the click spring 104, and the first fixed contact 124 has its center position. Is aligned with the center position of the click spring 104.
  • the switch device 10 ′ configured in this way has two switch units, and each switch unit has the same configuration as the switch device 10. Therefore, according to the switch device 10 ′, it is possible to suppress the variation of the operating force when performing the switch operation in each of the two switch units.
  • the welded portion 106A-1 is formed along the entire outer peripheral edge of the contact surface 106A along the outer peripheral edge thereof. Not limited to this.
  • the welded portion 106A-1 may be formed slightly inside the outer peripheral edge of the contact surface 106A along the outer peripheral edge.
  • the welded portion 106A-1 may be intermittently formed along the outer peripheral edge portion of the contact surface 106A.
  • the contact surface 106A of the presser member 106 does not have the laser-welded portion in the region surrounded by the weld portion 106A-1, but the present invention is not limited thereto. That is, the laser welded portion may be provided in the region surrounded by the welded portion 106A-1.
  • the contact surface 106A of the presser member 106 has a circular shape, but the present invention is not limited to this. That is, the contact surface 106A of the presser member 106 may have a shape other than a circular shape (for example, an elliptical shape, a polygonal shape, etc.).
  • the click-spring sheet 100 includes the spacer 108, but the present invention is not limited to this. That is, the click-springd sheet 100 may be able to be directly attached to the surface of the base 122 without the spacer 108.
  • the base material 122 of the circuit board 120 is used as an example of the “base material” described in the claims, but the present invention is not limited to this. That is, as long as the "substrate” to which the click spring-loaded sheet 100 is attached has at least a first fixed contact and a second fixed contact on the surface facing the click spring 104, any component It may be
  • the “substrate” to which the click-spring-attached sheet 100 is attached may be a member constituting the inner bottom surface of the container-like housing whose upper portion is open. In this case, the click spring sheet 100 may be attached to the top of the housing to close the opening at the top of the housing.
  • Switch device 100 Seat with click spring 100A Space 102 Seat member 102A Surface (one side) 102B back side (other side) 104 Click spring 106 Pusher member 106A Contact surface 106A-1 Welded part 106A-2 Non-welded part 108 Spacer 120 Circuit board 122 Base material 124 1st fixed contact 126 2nd fixed contact

Abstract

クリックばね付きシートは、シート部材と、前記シート部材の一方の面に設けられたクリックばねと、前記シート部材の他方の面において、前記クリックばねの頂部と対向する位置に設けられた押し子部材と、を備え、前記押し子部材における前記シート部材との接触面は、溶着された部分であり、当該接触面の外周縁部に沿って設けられた溶着部と、溶着されていない部分であり、前記溶着部に囲まれた領域内に設けられた非溶着部とを、それぞれ有する。

Description

クリックばね付きシート、クリックばね付きシートの製造方法、およびスイッチ装置
 本発明は、クリックばね付きシート、クリックばね付きシートの製造方法、およびスイッチ装置に関する。
 従来、各種電子機器等に用いられるスイッチ装置として、クリックばね付きシートを用いたスイッチ装置が知られている。このクリックばね付きシートを用いたスイッチ装置は、フィルム状のシート部材の裏面に貼り付けられたクリックばねにより、スイッチ操作を行う際に、ユーザにクリック操作感を与えることができるようになっている。このようなクリックばね付きシートを用いたスイッチ装置の中には、シート部材の表面に押し子部材が設けられたものがある。
 例えば、下記特許文献1には、クリックばね付きシートを用いたスイッチ装置において、シート部材の表面に、クリックばねへの押圧力を伝達する押圧力伝達部材(押し子部材)を設け、シート部材と押圧力伝達部材との重ね合わせ部に、レーザを照射、あるいは超音波を印加させることにより、当該重ね合わせ部を溶着させて、シート部材と押圧力伝達部材とを固定する技術が開示されている。
特開2006-344511号公報
 しかしながら、従来、押し子部材を備えるクリックばね付きシートを用いたスイッチ装置において、クリックばねの中心に対して、押し子部材が斜めに押下された場合、押し子部材の外周縁部でクリックばねを押すこととなるため、クリックばねが中心から離れた位置で押圧されることとなり、スイッチ操作の作動力にばらつきが生じてしまっていた。そこで、このような事象の発生を抑制する方法として、押し子部材の形状を変更する等の方法が考えられるが、この場合、スイッチ装置の製造コストが増加してしまう虞がある。このようなことから、押し子部材を備えるクリックばね付きシートを用いたスイッチ装置において、製造コストを増加させることなく、スイッチ操作の作動力のばらつきを抑制できるようにすることが求められている。
 一実施形態のクリックばね付きシートは、シート部材と、前記シート部材の一方の面に設けられたクリックばねと、前記シート部材の他方の面において、前記クリックばねの頂部と対向する位置に設けられた押し子部材と、を備え、前記押し子部材における前記シート部材との接触面は、溶着された部分であり、当該接触面の外周縁部に沿って設けられた溶着部と、溶着されていない部分であり、前記溶着部に囲まれた領域内に設けられた非溶着部とを、それぞれ有する。
 一実施形態によれば、押し子部材を備えるクリックばね付きシートを用いたスイッチ装置において、製造コストを増加させることなく、スイッチ操作の作動力のばらつきを抑制することができる。
一実施形態に係るクリックばね付きシートを示す平面図である。 図1に示すクリックばね付きシートのA-A断面図である。 一実施形態に係るクリックばね付きシートを備えたスイッチ装置を示す断面図である。 一実施形態に係るクリックばね付きシートにおける、押し子部材およびシート部材の接合部の一部拡大断面図である。 一実施形態に係るクリックばね付きシートにおける、押し子部材およびシート部材の接合部の一部拡大背面図である。 一実施形態に係るクリックばね付きシートの製造方法の手順を示すフローチャートである。 従来の構成のスイッチ装置を示す断面図である。 従来の構成のクリックばね付きシートにおける、押し子部材およびシート部材の接合部の一部拡大断面図である。 一実施形態に係るスイッチ装置の動作を示す図である。 一実施形態に係るスイッチ装置の動作を示す図である。 従来の構成のスイッチ装置の動作を示す図である。 従来の構成のスイッチ装置の動作を示す図である。 一実施形態に係るスイッチ装置および従来の構成のスイッチ装置の各々の作動力の測定結果を示すグラフである。 一実施形態に係るクリックばね付きシートを備えたスイッチ装置の変形例を示す断面図である。
 以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。
 (クリックばね付きシート100の構成)
 図1は、一実施形態に係るクリックばね付きシート100を示す平面図である。図2は、図1に示すクリックばね付きシート100のA-A断面図である。図1および図2に示すクリックばね付きシート100は、回路基板120(図3参照)に貼り合されることにより、回路基板120とともにスイッチ装置10(図3参照)を構成し、当該スイッチ装置10の操作部として機能する部材である。
 図1および図2に示すように、クリックばね付きシート100は、シート部材102、クリックばね104、押し子部材106、およびスペーサ108を備えて構成されている。
 シート部材102は、透明且つ薄いフィルム状の部材である。シート部材102は、フレキシブルである。シート部材102には、例えば、PET(Polyethylene Terephthalate)等の樹脂素材が用いられる。図1に示す例では、シート部材102は、平面視したときの形状として、角が面取り加工された矩形状を有しているが、シート部材102の形状はこれに限らない。
 クリックばね104は、シート部材102の裏面102B(図中Z軸負側の面、特許請求の範囲に記載の「他方の面」の一例)且つシート部材102の中央に設けられた、薄板状の部材である。クリックばね104は、粘着剤によって、シート部材102の裏面102Bに貼り付けられている。クリックばね104は、表面側(図中Z軸正側)に向かって凸状に湾曲している、いわゆるドーム状をなしている。クリックばね104は、ばね性を有しており、表面側から押圧力が加えられたときに、凹状に変形し、押圧力から解放されたときに、反発力によって元の凸状に戻るようになっている。クリックばね104には、例えば、導電性を有する金属素材が用いられる。図1に示す例では、クリックばね104は、平面視したときの形状として、楕円形状を有しているが、クリックばね104の形状はこれに限らない。
 押し子部材106は、シート部材102の表面102A(図中Z軸正側の面、特許請求の範囲に記載の「一方の面」の一例)且つシート部材102の中央(シート部材102の裏面102Bに設けられたクリックばね104の頂部と対向する位置)に設けられた、凸状の部材である。押し子部材106は、レーザ溶着によって、シート部材102の表面102Aに溶着されている。図1に示す例では、押し子部材106とシート部材102とはレーザ溶着によって溶着されているが、レーザ溶着に限定するものではなく、例えば、超音波溶着や熱プレスなどであっても良い。但し、レーザ溶着を用いることにより、溶着部の位置の調整を容易に行うことができるという点で、より好ましい。押し子部材106には、例えば、PET等の樹脂素材が用いられる。図1に示す例では、押し子部材106は、平面視したときの形状として、円形状を有しているが、押し子部材106の形状はこれに限らない。
 スペーサ108は、クリックばね104の周囲を取り囲むようにシート部材102の裏面102Bに設けられた、薄いフィルム状の部材である。スペーサ108は、フレキシブルである。スペーサ108は、粘着剤によって、シート部材102の裏面102Bに貼り付けられている。スペーサ108には、例えば、PET等の樹脂素材が用いられる。スペーサ108は、クリックばね付きシート100が基板に貼り合されたときに、シート部材102をかさ上げして、クリックばね104の可動領域となる空間100Aを確保するための部材である。
 (スイッチ装置10の構成)
 図3は、一実施形態に係るクリックばね付きシート100を備えたスイッチ装置10を示す断面図である。図3に示すスイッチ装置10は、各種電子機器(例えば、スマートフォン、タブレット端末等)に用いられる装置である。図3に示すように、スイッチ装置10は、図1および図2に示したクリックばね付きシート100と、回路基板120とを備えて構成されている。
 回路基板120は、基材122、第1の固定接点124、および第2の固定接点126を備えている。基材122は、板状の部材である。基材122には、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ガラス基板等の素材が用いられる。第1の固定接点124および第2の固定接点126は、基材122の表面(クリックばね付きシート100と対向する面、図中Z軸正側の面)に形成されている薄膜状の部材である。第1の固定接点124および第2の固定接点126には、例えば、導電性を有する金属素材が用いられる。
 図3に示すように、クリックばね付きシート100および回路基板120は、互いに貼り合されて積層構造をなすことによって、スイッチ装置10を形成する。具体的には、クリックばね付きシート100は、スペーサ108の底面部分において、粘着剤によって、回路基板120(基材122)の表面に貼り付けられる。このとき、クリックばね104の縁部は、第2の固定接点126に常に接触した状態となる。また、クリックばね104の中心位置は、第1の固定接点124の中心位置に位置合わせされた状態となる。
 このように構成されたスイッチ装置10は、押し子部材106が押下されて、その押圧力がクリックばね104に加わると、クリックばね104が凹状に変形して、クリックばね104の中心部が第1の固定接点124に接触する。これにより、第1の固定接点124と第2の固定接点126との間が、クリックばね104を介して導通状態となる。
 このとき、スイッチ装置10は、押し子部材106によって、クリックばね104に押圧力を確実に伝達できるとともに、クリックばね104によって、良好なクリック操作感を得ることができるようになっている。特に、押し子部材106は、シート部材102にレーザ溶着されているため、シート部材102との接合強度が比較的高く、剥離などによる脱落を抑制できるものとなっている。
 一方、スイッチ装置10は、押し子部材106が押下されなくなって、クリックばね104が押圧力から解放されると、クリックばね104が元の凸状に復帰して、クリックばね104の中心部の第1の固定接点124への接触が解除される。これにより、第1の固定接点124と第2の固定接点126との間が、非導通状態となる。
 (押し子部材106およびシート部材102の接合部の構成)
 図4は、一実施形態に係るクリックばね付きシート100における、押し子部材106およびシート部材102の接合部の一部拡大図である。図4Aは、押し子部材106およびシート部材102の接合部の一部拡大断面図である。図4Bは、押し子部材106およびシート部材102の接合部の一部拡大背面図である。
 図4に示すように、押し子部材106におけるシート部材102との接触面106Aは、円形状を有しており、溶着部106A-1および非溶着部106A-2を有して構成されている。溶着部106A-1は、シート部材102に対してレーザ溶着されている部分である。非溶着部106A-2は、シート部材102に対してレーザ溶着されていない部分である。
 接触面106Aにおいて、溶着部106A-1は、当該接触面106Aの外周縁部に沿って設けられた部分である。一方、非溶着部106A-2は、溶着部106A-1に囲まれた領域内に設けられた部分である。
 図4に示す例では、溶着部106A-1は、接触面106Aの外周縁部に沿って全周に亘って形成されており、且つ、接触面106Aの外周縁部に形成されている。また、図4に示す例では、接触面106Aにおいて、溶着部106A-1に囲まれた領域内は、全て非溶着部106A-2となっており、すなわち、レーザ溶着された部分を有しない。
 シート部材102の裏面102Bには、溶着部106A-1をレーザ溶着したときの熱収縮により、溶着部106A-1に沿って、環状の窪み部102B-1が形成されている。これにより、シート部材102の裏面102Bにおいて、窪み部102B-1に囲まれた領域には、円錐台形状を有する凸状部102B-2が形成されている。すなわち、凸状部102B-2のZ方向負側の略円形の面は、その外周縁部が押し子部材106の外周縁部よりもクリックばね104の中心部に近い位置となる。
 参考までに、押し子部材106および窪み部102B-1のサイズの一例について、以下に示す。
 押し子部材106の直径:1.5mm
 押し子部材106の厚さ:188μm
 窪み部102B-1の中心線の直径:1.28mm
 窪み部102B-1の深さ:10μm
 (クリックばね付きシート100の製造方法)
 図5は、一実施形態に係るクリックばね付きシート100の製造方法の手順を示すフローチャートである。
 まず、シート部材102の表面102A且つシート部材102の中央に、押し子部材106を配置し、押し子部材106とシート部材102との接合部に対し、シート部材102側からレーザ光を照射することにより、押し子部材106をシート部材102にレーザ溶着する(ステップS501:溶着工程)。ここでは、押し子部材106の接触面106Aの外周縁部に沿って全周に亘って、シート部材102をレーザ溶着する。これにより、図4に示すように、シート部材102の裏面102Bにおいて、環状の窪み部102B-1が形成されるとともに、当該窪み部102B-1に囲まれた領域に、円錐台形状を有する凸状部102B-2が形成される。
 (ステップS502:第1の貼付工程)
 次に、シート部材102の裏面102Bに、粘着剤等(例えば、裏面102Bの全面に亘って形成された粘着層)により、クリックばね104を貼り付ける。このとき、クリックばね104の中心が、シート部材102の中心と一致するようにする。すなわち、クリックばね104の中心(頂部)が押し子部材106の中心と一致するようにする。
 (ステップS503:第2の貼付工程)
 次に、シート部材102の裏面102Bに、粘着剤等(例えば、裏面102Bの全面に亘って形成された粘着層)により、スペーサ108を貼り付ける。ここで、スペーサ108の外周縁部の形状は、シート部材102の外周縁部の形状(角が面取り加工された矩形状)と同一である。このため、本工程では、スペーサ108の外周縁部とシート部材102の外周縁部とが互いに一致するように、両者を貼り合せる。
 上記ステップS501~S503により、図1~図4に示すクリックばね付きシート100が製造されることとなる。
 なお、各工程の実施順序は、上記した順序に限らない。例えば、スペーサ108の貼り付けは、押し子部材106をレーザ溶着する前に行われてもよく、クリックばね104を貼り付ける前に行われてもよい。
 以下、図面を参照して、一実施例について説明する。本実施例では、実施形態のスイッチ装置10と、比較例としてのスイッチ装置20とを用いて、それぞれについて、スイッチ操作の作動力を測定した。
 (スイッチ装置20の構成)
 図6は、従来の構成のスイッチ装置20を示す断面図である。図6に示すように、スイッチ装置20は、クリックばね付きシート600と、回路基板620とを備えて構成されている。クリックばね付きシート600は、シート部材602、クリックばね604、押し子部材606、およびスペーサ608を備えて構成されている。回路基板620は、基材622、第1の固定接点624、および第2の固定接点626を備えている。
 このように、クリックばね付きシート600および回路基板620の構成は、実施形態のクリックばね付きシート100および回路基板120の構成と、殆ど同様である。但し、図7で説明するように、クリックばね付きシート600は、シート部材602に対する押し子部材606のレーザ溶着方法が、実施形態のクリックばね付きシート100と異なる。
 (クリックばね付きシート600の構成)
 図7は、従来の構成のクリックばね付きシート600における、押し子部材606およびシート部材602の接合部の一部拡大断面図である。図7に示すように、クリックばね付きシート600において、シート部材602の表面602Aには、押し子部材606がレーザ溶着されている。ここで、クリックばね付きシート600では、実施形態のクリックばね付きシート100と異なり、押し子部材606におけるシート部材602との接触面606Aの全面に亘って、シート部材602がレーザ溶着されている。これにより、図7に示すように、シート部材602の裏面602Bには、接触面606Aの全面をレーザ溶着したときの熱収縮により、接触面606Aと重なる部分の全面に亘って、全体的に椀形状を有する窪み部602B-1が形成されている。
 (スイッチ装置10およびスイッチ装置20の動作)
 図8は、一実施形態に係るスイッチ装置10の動作を示す図である。図9は、従来の構成のスイッチ装置20の動作を示す図である。図8Aおよび図9Aでは、クリックばね104,604の中心に対して、測定子800を傾けずに、当該測定子800によって押し子部材106,606を押下した場合について示している。この場合、スイッチ装置10,20のいずれにおいても、図8A中矢印Aおよび図9A中矢印Cが示すように、押し子部材106によって、クリックばね104,604の中心が押されることとなるため、一定の作動力を得ることができる。
 一方、図8Bおよび図9Bでは、クリックばね104,604の中心に対して、測定子800を傾けて、当該測定子800によって押し子部材106,606を押下した場合について示している。
 この場合、測定子800はY軸負側が低くなっているため、測定子800を下方へ移動させると、先ず始めに押し子部材106,606のY軸負側に接触するため、押し子部材106,606は測定子800と同じ方向に傾いた状態で押下される。そのため、クリックばね104,604の中心から離れた位置である押し子部材106,606のY軸負側の縁部付近でクリックばね104,604を押すこととなる。
 このとき、従来のスイッチ装置20では、押し子部材606の外周縁部でクリックばね604を押すことになる。すなわち、図9B中矢印Dが示すように、押し子部材606の外周縁部によって、クリックばね104の中心から比較的離れた位置が押されることとなるため、測定子800を傾けない場合からの作動力の減少が、比較的大きくなる。
 一方、一実施形態に係るスイッチ装置10では、押し子部材106の外周縁部に沿って窪み部102B-1が設けられているため、押し子部材106の外周縁部よりもクリックばね104の中心に近い位置にある凸状部102B-2の外周縁部でクリックばね104を押すことになる。すなわち、図8B中矢印Bが示すように、シート部材102の裏面102Bに形成されている凸状部102B-2(図4参照)によって、クリックばね104の中心に比較的近い位置が押されることとなるため、測定子800を傾けない場合からの作動力の減少を、比較的小さくすることができる。
 (作動力の測定結果)
 図10は、一実施形態に係るスイッチ装置10および従来の構成のスイッチ装置20の各々の作動力の測定結果を示すグラフである。ここでは、図8および図9で説明した測定方法により、スイッチ装置10およびスイッチ装置20のそれぞれについて、測定子800の傾きを変化させつつ、測定子800によって作動力を測定した。図10は、スイッチ装置10およびスイッチ装置20の各々の測定結果を示すものである。なお、図10では、測定子800の傾きを0°とした場合に得られる作動力を「100%」としている。図10に示すように、スイッチ装置10は、測定子800の傾きを0°以外とした場合、スイッチ装置20と比較して、作動力の減少が抑制されたものとなっている。図8で説明したように、スイッチ装置10では、シート部材102の裏面102Bに形成されている凸状部102B-2(図4参照)によって、クリックばね104の中心に比較的近い位置が押されるからである。
 以上説明したように、一実施形態に係るクリックばね付きシート100およびスイッチ装置10は、押し子部材106におけるシート部材102との接触面106Aが、溶着された部分であり、当該接触面106Aの外周縁部に沿って設けられた溶着部106A-1と、溶着されていない部分であり、溶着部106A-1に囲まれた領域内に設けられた非溶着部106A-2とを、それぞれ有する。これにより、一実施形態に係るクリックばね付きシート100およびスイッチ装置10によれば、シート部材102の裏面102Bにおいて、溶着部106A-1と重なる部分に、レーザ溶着時の熱収縮による窪み部102B-1を形成し、その結果、非溶着部106A-2と重なる部分に、凸状部102B-2を形成することができる。すなわち、押し子部材106の形状を変更する等の特別な加工を必要とすることなく、レーザ溶着時のレーザ照射位置の制御により、シート部材102の裏面102Bにおける溶着部106A-1に囲まれた領域内に、凸状部102B-2を形成することができる。そして、凸状部102B-2により、押し子部材106が斜めに押下された場合であっても、クリックばね104の中心に比較的近い位置を押圧することができるため、作動力の低下を抑制することができる。したがって、一実施形態に係るクリックばね付きシート100およびスイッチ装置10によれば、製造コストを増加させることなく、スイッチ操作の作動力のばらつきを抑制することができる。
 特に、一実施形態に係るクリックばね付きシート100およびスイッチ装置10は、押し子部材106の接触面106Aにおいて、溶着部106A-1は、当該接触面106Aの外周縁部に沿って全周に亘って形成されている。また、押し子部材106の接触面106Aにおいて、溶着部106A-1に囲まれた領域内には、レーザ溶着された部分を有しない。また、押し子部材106の接触面106Aは、円形状を有する。これにより、一実施形態に係るクリックばね付きシート100およびスイッチ装置10によれば、押し子部材106が斜めのいずれの方向から押下された場合であっても、クリックばね104の中心に比較的近い位置を押圧することができるため、作動力の低下を抑制することができる。
 (変形例)
 図11は、一実施形態に係るクリックばね付きシート100を備えたスイッチ装置10の変形例を示す断面図である。図11に示すスイッチ装置10'は、図3に示すスイッチ装置10の変形例である。このスイッチ装置10'は、クリックばね付きシート100'および回路基板120'を備えて構成されている。
 クリックばね付きシート100'は、1枚のシート部材102に、クリックばね104と押し子部材106との組を複数有している。複数の組の各々において、押し子部材106におけるシート部材102との接触面106Aは、図4に示したように、当該接触面106Aの外周縁部に沿って全周に亘って形成されている溶着部106A-1と、溶着部106A-1に囲まれた領域内に形成されている非溶着部106A-2とを、それぞれ有する。
 回路基板120'は、1枚の基材122に、第1の固定接点124と第2の固定接点126との組を複数有している。複数の組の各々において、クリックばね104の縁部は、第2の固定接点126は、クリックばね104の縁部に常に接触した状態となっており、第1の固定接点124は、その中心位置が、クリックばね104の中心位置に位置合わせされた状態となっている。
 このように構成されたスイッチ装置10'は、2つのスイッチ部を有したものとなり、各スイッチ部は、スイッチ装置10と同様の構成を有するものとなる。したがって、スイッチ装置10'によれば、2つのスイッチ部の各々において、スイッチ操作を行う際の作動力のばらつきを抑制することができる。
 以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。
 例えば、上記実施形態では、押し子部材106の接触面106Aにおいて、当該接触面106Aの外周縁部に沿って、当該外周縁部の全周に亘って溶着部106A-1が形成されているが、これに限らない。例えば、溶着部106A-1は、接触面106Aの外周縁部に沿って、当該外周縁部より僅かに内側に形成されてもよい。また、例えば、溶着部106A-1は、接触面106Aの外周縁部に沿って、間欠的に形成されてもよい。
 また、例えば、上記実施形態では、押し子部材106の接触面106Aにおいて、溶着部106A-1に囲まれた領域内には、レーザ溶着された部分を有しないが、これに限らない。すなわち、溶着部106A-1に囲まれた領域内に、レーザ溶着された部分を有していてもよい。
 また、例えば、上記実施形態では、押し子部材106の接触面106Aは、円形状を有するが、これに限らない。すなわち、押し子部材106の接触面106Aは、円形状以外の形状(例えば、楕円形状、多角形状等)であってもよい。
 また、例えば、上記実施形態では、クリックばね付きシート100は、スペーサ108を備えているが、これに限らない。すなわち、クリックばね付きシート100は、スペーサ108を介さずに、基材122の表面に直接的に貼り付けることが可能であってもよい。
 また、例えば、上記実施形態では、特許請求の範囲に記載の「基材」の一例として、回路基板120の基材122を用いているが、これに限らない。すなわち、クリックばね付きシート100が貼り付けられる「基材」は、少なくとも、クリックばね104と対向する表面上に、第1の固定接点および第2の固定接点を有するものであれば、如何なる構成部材であってもよい。例えば、クリックばね付きシート100が貼り付けられる「基材」は、上部が開口した容器状の筐体の内部底面を構成する部材であってもよい。この場合、クリックばね付きシート100が筐体の上部に貼り付けられることにより、筐体の上部の開口が閉塞されるように構成してもよい。
 本国際出願は、2017年6月19日に出願した日本国特許出願第2017-119905号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。
 10 スイッチ装置
 100 クリックばね付きシート
 100A 空間
 102 シート部材
 102A 表面(一方の面)
 102B 裏面(他方の面)
 104 クリックばね
 106 押し子部材
 106A 接触面
 106A-1 溶着部
 106A-2 非溶着部
 108 スペーサ
 120 回路基板
 122 基材
 124 第1の固定接点
 126 第2の固定接点

Claims (9)

  1.  シート部材と、
     前記シート部材の一方の面に設けられたクリックばねと、
     前記シート部材の他方の面において、前記クリックばねの頂部と対向する位置に設けられた押し子部材と、
     を備え、
     前記押し子部材における前記シート部材との接触面は、
     溶着された部分であり、当該接触面の外周縁部に沿って設けられた溶着部と、溶着されていない部分であり、前記溶着部に囲まれた領域内に設けられた非溶着部とを、それぞれ有する
     ことを特徴とするクリックばね付きシート。
  2.  前記接触面において、前記溶着部は、当該接触面の外周縁部に沿って全周に亘って形成されている
     ことを特徴とする請求項1に記載のクリックばね付きシート。
  3.  前記接触面において、前記溶着部は、当該接触面の外周縁部に形成されている
     ことを特徴とする請求項1または2に記載のクリックばね付きシート。
  4.  前記接触面において、前記溶着部に囲まれた領域内には、溶着された部分を有しない
     ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のクリックばね付きシート。
  5.  前記接触面は、円形状を有する
     ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のクリックばね付きシート。
  6.  1枚の前記シート部材に、前記クリックばねと前記押し子部材との組を複数有し、
     前記複数の組の各々において、
     前記押し子部材における前記シート部材との接触面は、
     溶着された部分であり、当該接触面の外周縁部に沿って設けられた溶着部と、溶着されていない部分であり、前記溶着部に囲まれた領域内に設けられた非溶着部とを、それぞれ有する
     ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のクリックばね付きシート。
  7.  前記溶着は、レーザ溶着である
     ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のクリックばね付きシート。
  8.  シート部材と、
     前記シート部材の一方の面に設けられたクリックばねと、
     前記シート部材の他方の面において、前記クリックばねの頂部と対向する位置に設けられた押し子部材と、
     を備えたクリックばね付きシートの製造方法であって、
     前記押し子部材における前記シート部材との接触面に、溶着された部分であり、当該接触面の外周縁部に沿って設けられた溶着部と、溶着されていない部分であり、前記溶着部に囲まれた領域内に設けられた非溶着部とがそれぞれ形成されるように、前記シート部材に前記押し子部材を溶着する溶着工程
     を含むことを特徴とする、クリックばね付きシートの製造方法。
  9.  請求項1から7のいずれか一項に記載のクリックばね付きシートと、
     前記クリックばね付きシートの前記一方の面に貼り合され、前記クリックばねと対向する表面上に、第1の固定接点および第2の固定接点を有し、前記クリックばねが押圧されて変形し、前記クリックばねが第1の固定接点および第2の固定接点の双方に接触することによって、前記第1の固定接点および前記第2の固定接点が互いに導通する基材と、
     を備えることを特徴とするスイッチ装置。
PCT/JP2018/016630 2017-06-19 2018-04-24 クリックばね付きシート、クリックばね付きシートの製造方法、およびスイッチ装置 WO2018235426A1 (ja)

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