(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板１２と、
上記絶縁基板１２にインサートモールドされた打抜きされた下部メタル回路シート１４と、
上記絶縁基板１２の上に配置された打抜きされた上部メタルシート１６とを備え、
上記打抜きされた下部メタル回路シート１４は、複数のスイッチ接点２２と、この複数のスイッチ接点２２をほぼ包囲しかつ離間している周囲接点１８と、各スイッチ接点２２から周囲接点１８を越えて突出する複数のリード２４および周囲接点１８から突出するリード２６とで構成されており、
上記スイッチ接点２２の各々は上記絶縁基板１２の上面４０に形成された複数の皿穴状の円形領域３８内の開口３２を通して露出していると共に、上記周囲接点１８の部分１８ａは絶縁基板１２の上面４０に形成された開口３４を通して露出しており、
そして、上記打抜きされた上部メタルシート１６は、上記スイッチ接点２２の各々に離間して整列する複数のエンボス処理のメタルドーム４４と、この複数のメタルドーム４４をほぼ包囲している周囲フレーム４２と、メタルドーム４４と周囲フレーム４２を電気的に接続している、メタルドーム４４および周囲フレーム４２に一体のウエブ部分４６とで構成されており、
上記周囲フレーム４２は、上記絶縁基板１２の開口３４の部分で、該部分に露出している上記周囲接点１８の部分１８ａと係合しており、
上記エンボス処理のメタルドーム４４の選択された１つを押圧すると、そのメタルドーム４４が対応するスイッチ接点２２に係合して、該スイッチ接点２２と周囲接点１８を通る回路を閉じることを特徴とする電気スイッチ。
【請求項２】
上記下部メタル回路シート１４のリード２４、２６は、絶縁基板１２の縁３０を越えて突出している請求項１に記載の電気スイッチ。
【請求項３】
上記絶縁基板１２は、上記下部メタル回路シート１４の周囲接点１８の穴２８及び上記打抜きされた上部メタルシート１６の周囲フレーム４２の穴４８を通して延びる複数の一体的なペグ３６を備え、これらのペグ３６は、周囲接点１８が周囲フレーム４２に係合する状態で上記打抜きされた上部メタルシート１６及び絶縁基板１２を互いに保持するよう変形される請求項１に記載の電気スイッチ。
【請求項４】
絶縁基板１２と、
上記絶縁基板１２にインサートモールドされた打抜きされた下部メタル回路シート１４と、
上記絶縁基板１２の上に配置された打抜きされた上部メタルシート１６と、
そしてさらに、上記絶縁基板１２と上部メタルシート１６の間に配置された絶縁回路シート５０とを備え、
上記打抜きされた下部メタル回路シート１４は、複数のスイッチ接点２２と、この複数のスイッチ接点２２をほぼ包囲しかつ離間している周囲接点１８と、各スイッチ接点２２から周囲接点１８を越えて突出する複数のリード２４および周囲接点１８から突出するリード２６とで構成されており、
上記スイッチ接点２２の各々は上記絶縁基板１２の上面４０に形成された複数の皿穴状の円形領域３８内の開口３２を通して露出していると共に、上記周囲接点１８の部分１８ａは絶縁基板１２の上面４０に形成された開口３４を通して露出しており、
上記絶縁回路シート５０は、背面に、上記スイッチ接点２２の各々に離間して整列する複数の接点パッド５８と、これらの接点パッド５８と電気的に導通している共通接点５６とで構成される回路５４が設けられており、
上記共通接点５６は、上記絶縁基板１２の開口３４の部分で、該部分に露出している上記周囲接点１８の部分１８ａと係合しており、
そして、上記打抜きされた上部メタルシート１６は、上記スイッチ接点２２の各々に整列するエンボス処理のメタルドーム４４と、この複数のメタルドーム４４をほぼ包囲している周囲フレーム４２と、メタルドームと周囲フレーム４４を接続している、メタルドームおよび周囲フレーム４４に一体のウエブ部分４６とで構成されており、
上記エンボス処理のメタルドーム４４の選択された１つを押圧すると、そのメタルドーム４４に対応する上記絶縁回路シート５０の接点パッド５８が対応するスイッチ接点２２に係合し、該スイッチ接点２２と周囲接点１８を通る回路を閉じることを特徴とする電気スイッチ。
【請求項５】
上記下部メタル回路シート１４のリード２４、２６は、絶縁基板１２の縁３０を越えて突出している請求項４に記載の電気スイッチ。
【請求項６】
上記絶縁基板１２は、上記下部メタル回路シート１４の周囲接点１８の穴２８及び上記打抜きされた上部メタルシート１６の周囲フレーム４２の穴４８を通して延びる複数の一体的なペグ３６を備え、これらのペグ３６は、周囲接点１８が上記絶縁回路シート５０の共通接点５６に係合する状態で上記打抜きされた上部メタルシート１６及び絶縁基板１２を互いに保持するよう変形される請求項４に記載の電気スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、電気スイッチに係り、より詳細には、プッシュボタン型の積層電気スイッチに係る。
【０００２】
【従来の技術】
プッシュボタン型の電気スイッチは、種々様々な用途に対し色々な構成で設計されている。このようなスイッチは、ボックス型ハウジングを有する三次元構造のものから、「メンブレン」スイッチとも称される非常に薄い積層スイッチまである。この薄い積層スイッチは、多くの場合にプリント回路板と共に使用される。
この薄い積層スイッチの例としては、米国特許第３９９６４２９号明細書で開示されたプッシュボタンスイッチや、米国特許第４３７５０１７号明細書で開示された計算機型キーボードなどを挙げることができる。
米国特許第３３９６４２９号明細書で開示されたプッシュボタンスイッチは、複数の接点パッドが印刷された回路基板と、スナップ変形動作をするスプリングコンタクトプレートを重ねた構成とされている。スプリングコンタクトプレートには、回路基板上の接点パッドと離接する複数のコンタクトが打抜かれている。また、米国特許第４３７５０１７号明細書で開示されたキーボードは、複数の接点パッドが設けられた基板上に、スペーサを挟んで導電性ウエブを重ねた構成とされている。導電性ウエブには、基板上の接点パッドと対向するコンタクトブレードがサポートアームとブリッジメンバーを介して支持される形態で、導電性ウエブ内に設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記で例示した従来の積層スイッチは、複数の接点対(接点パッドとコンタクトの対)を有するものであったが、上記米国特許明細書に開示されたプッシュボタンスイッチの、スナップ変形動作をするスプリングコンタクトプレートは、複雑な形状をしており、製造コストも嵩むものであった。
したがって、本発明は、このような積層スイッチの改良に係り、簡単且つ安価に製造できる、複数の接点対を備えた電気スイッチを提供することを目的としている。
また、扁平な電気スイッチ、即ち、積層スイッチを提供することを他の目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気スイッチは、絶縁基板と、上記絶縁基板にインサートモールドされた打抜きされた下部メタル回路シートと、上記絶縁基板の上に配置された打抜きされた上部メタルシートとを備えている。
【０００５】
上記打抜きされた下部メタル回路シートは、複数のスイッチ接点と、この複数のスイッチ接点をほぼ包囲しかつ離間している周囲接点と、各スイッチ接点から周囲接点を越えて突出する複数のリードおよび周囲接点から突出するリードとで構成されており、上記スイッチ接点の各々は上記絶縁基板の上面に形成された複数の皿穴状の円形領域内の開口を通して露出していると共に、上記周囲接点の部分は絶縁基板の上面に形成された開口を通して露出している。
【０００６】
そして、上記打抜きされた上部メタルシートは、上記スイッチ接点の各々に離間して整列する複数のエンボス処理のメタルドームと、この複数のメタルドームをほぼ包囲している周囲フレームと、メタルドームと周囲フレームを電気的に接続している、メタルドームおよび周囲フレームに一体のウエブ部分とで構成されており、上記周囲フレームは、上記絶縁基板の開口の部分で、該部分に露出している上記周囲接点の部分と係合している。
【０００７】
かくして、上記エンボス処理のメタルドームの選択された１つを押圧すると、そのメタルドームが対応するスイッチ接点に係合して、該スイッチ接点と周囲接点を通る回路を閉じるようにされている。
【０００８】
また、本発明の別の電気スイッチは、絶縁基板と、上記絶縁基板にインサートモールドされた打抜きされた下部メタル回路シートと、上記絶縁基板の上に配置された打抜きされた上部メタルシートと、そしてさらに、上記絶縁基板と上部メタルシートの間に配置された絶縁回路シートとを備えている。
【０００９】
上記打抜きされた下部メタル回路シートは、複数のスイッチ接点と、この複数のスイッチ接点をほぼ包囲しかつ離間している周囲接点と、各スイッチ接点から周囲接点を越えて突出する複数のリードおよび周囲接点から突出するリードとで構成されており、上記スイッチ接点の各々は上記絶縁基板の上面に形成された複数の皿穴状の円形領域内の開口を通して露出していると共に、上記周囲接点の部分は絶縁基板の上面に形成された開口を通して露出している。
【００１０】
上記絶縁回路シートは、背面に、上記スイッチ接点の各々に離間して整列する複数の接点パッドと、これらの接点パッドと電気的に導通している共通接点とで構成される回路が設けられており、上記共通接点は、上記絶縁基板の開口の部分で、該部分に露出している上記周囲接点の部分と係合している。
【００１１】
そして、上記打抜きされた上部メタルシートは、上記スイッチ接点の各々に整列するエンボス処理のメタルドームと、この複数のメタルドームをほぼ包囲している周囲フレームと、メタルドームと周囲フレームを接続している、メタルドームおよび周囲フレームに一体のウエブ部分とで構成されている。
【００１２】
かくして、上記エンボス処理のメタルドームの選択された１つを押圧すると、そのメタルドームに対応する上記絶縁回路シートの接点パッドが対応するスイッチ接点に係合し、該スイッチ接点と周囲接点を通る回路を閉じるようにされている。この電気スイッチでは、上記絶縁回路シートは、絶縁基板と下部メタル回路シートとをハーメチックシールするように構成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
添付図面の図１には、本発明の第１の実施形態による電気スイッチ１０が示されている。この電気スイッチ１０は、３つの主たる要素、即ち図２及び５に最も良く示された絶縁基板１２と、この絶縁基板１２に支持される図４に最も良く示された打抜きされた下部メタル回路シート１４と、図１、３及び５に最も良く示された打抜きされた上部メタルシート１６とを備えている。
【００１４】
先ず、図４に示す打抜きされた下部メタル回路シート１４を説明すれば、この回路シートは、欠切部２０を有するほぼ長方形の共通の周囲接点１８を含み、この共通の周囲接点１８は、複数のスイッチ接点２２をほぼ包囲しそしてそこから離間されている。周囲接点１８は、他の適当な形状でもよい。スイッチ接点２２は、ほぼ円形又は円板形であり、そして共通の周囲接点１８を越えて突出するリード２４を含み、周囲接点１８もそれ自身のリード２６を含む。全ての接点１８及び２２のリード２４及び２６は、それら接点をプリント回路板上の回路トレースのような適当な導体に接続する。更に、共通の周囲接点１８は、以下に述べる目的で少なくとも１つの穴２８を含む。図４の周囲接点１８には、一対の穴２８が示されている。
【００１５】
図２及び５に示すように、絶縁基板１２は、ほぼ長方形であり、打抜きされた下部メタル回路シート１４の共通周囲接点１８の周囲境界より若干大きい。しかしながら、絶縁基板１２は、長方形である必要もないし、共通の周囲接点１８の周囲境界より大きい必要もなく、それより小さくてもよい。絶縁基板１２は、プラスチックのような絶縁材料であり、そしてその製造時に、下部メタル回路シート１４の周りにオーバーモールドされるが、そのリード２４及び２６は、絶縁基板１２の一方の縁３０を越えて突出し、そしてスイッチ接点２２は、絶縁基板１２の円形開口３２を通して露出される。更に、下部メタル回路シート１４の共通の周囲接点１８の部分１８ａは、絶縁基板１２の長方形開口３４を通して露出される。図５に最も良く示されたように、複数のペグ３６が絶縁基板１２と一体的に成形され、そしてその前方に突出している。更に、皿穴状の円形領域３８が絶縁基板１２の円形開口３２を取り巻いている。それ故、スイッチ接点２２は、絶縁基板１２の上面４０より下に離間される。
【００１６】
打抜きされた上部メタルシート１６は、絶縁基板１２の上に配置され、そして絶縁基板１２とほぼ同じ寸法の長方形の周囲フレーム４２を含み、この周囲フレーム４２は、絶縁基板１２の上面４０に組み立てることができる。この打抜きされた上部メタルシート１６が絶縁基板１２に組み立てられると、周囲フレーム４２が下部メタル回路シート１４の共通の周囲接点１８（図４）の露出部分１８ａ（図５）に係合する。
【００１７】
又、打抜きされた上部メタルシート１６は、複数の（この例では３つの）エンボス処理されたメタルドーム４４を含み、これらメタルドーム４４は、この上部メタルシート１６が絶縁基板１２に組み立てられたときに、下部メタル回路シート１４の３つのスイッチ接点２２と整列される。換言すれば、スイッチ接点２２は、絶縁基板１２の円形開口３２を経て露出し、エンボス処理のメタルドーム４４と整列される。エンボス処理のメタルドーム４４は、打抜きされた上部メタルシート１６の一体的なウェブ部分４６により周囲フレーム４２に電気的に接続されている。更に、打抜きされた上部メタルシート１６は、絶縁基板１２の一体的ペグ３６を受け入れるための複数の穴４８を含む。ペグ３６及び穴４８は、打抜きされた上部メタルシート１６を絶縁基板１２及びスイッチ接点２２に整列するだけでなく、ペグ３６は図１に４８ａで示すように変形即ち杭止めされ、打抜きされた上部メタルシート１６を絶縁基板１２の上面４０に保持すると共に、上部メタルシート１６の周囲フレーム４２を、絶縁基板１２の長方形開口３４を通して共通の周囲接点１８の部分１８ａに係合保持する。
【００１８】
エンボス処理のメタルドーム４４の選択された１つを、その選択されたメタルドーム４４に整列したスイッチ接点２２に係合させようとするときには、そのメタルドーム４４を矢印Ａ（図１）の方向に押圧する。メタルドーム４４は、絶縁基板１２の皿穴状の円形領域３８に入り、当該スイッチ接点２２と係合する。打抜きされた上部メタルシート１６の周囲フレーム４２が、打抜きされた下部メタル回路シート１４の共通の周囲接点１８の部分１８ａに係合された状態では、選択されたエンボス処理のメタルドーム４４と整列されたスイッチ接点２２、及び下部メタル回路シート１４の共通の周囲接点１８を通る回路が閉じる。
【００１９】
或いは又、スイッチ接点２２が絶縁基板１２の上面４０と平らである場合には、スイッチ接点２２に整列する穴を伴うスペーサシート（図示せず）を絶縁基板１２に積層することができる。第１の実施形態に対するこのような変形においては、打抜きされた上部メタルシート１６がスペーサシートの上面に組み立てられ、そしてエンボス処理のメタルドーム４４がこのスペーサシートの各穴を通して各スイッチ接点２２に係合する。
【００２０】
図６ないし８は、本発明の第２の実施形態を示すものであり、図１ないし５に示す第１の実施形態に使用した同じ参照番号が図７及び８に使用されている。基本的に、図６ないし８の第２の実施形態は、図６及び７に最も良く示される絶縁回路シート５０が追加された以外は、第１の実施形態と同じである。絶縁回路シート５０は、打抜きされた上部メタルシート１６と、下部メタル回路シート１４にオーバーモールドされた絶縁基板１２との間に配置される。
【００２１】
より詳細には、絶縁回路シート５０は、回路５４が少なくとも背面にプリント又は積層された誘電体フィルム５２によって形成される。回路５４は、共通接点５６を含み、これは、絶縁基板１２の長方形開口３４を通して、打抜きされた下部メタル回路シート１４の共通の周囲接点１８の部分１８ａに常時係合するように維持される。回路５４は、下部メタル回路シート１４のスイッチ接点２２と整列した導電性の接点パッド５８を含む。この接点パッド５８は、スイッチ接点２２に係合しない。というのは、フィルム状の絶縁回路シート５０が絶縁基板１２の上面４０と平らに配置されそしてスイッチ接点２２が絶縁基板１２の皿穴状の円形領域３８内に凹設されているからである。
【００２２】
図６ないし８に示す第２の実施形態において、上部メタルシート１６のエンボス処理のメタルドーム４４の選択された１つを矢印Ｂ（図８）の方向に押圧すると、そのメタルドーム４４は、絶縁回路シート５０の整列された導電性の接点パッド５８に係合し、そしてその接点パッド５８を、整列されたスイッチ接点２２に係合させるよう押しやる。この導電性の接点パッド５８が、絶縁回路シート５０の共通接点５６を通して下部メタル回路シート１４の周囲接点１８に接続された状態では、選択されたスイッチ接点２２及び下部メタル回路シート１４の周囲接点１８を通る回路が閉じる。この第２の実施形態では、上部メタルシート１６がプラスチック材料でよい。
以上、本発明の好適な実施形態を詳細に説明した。これら実施形態は、本発明を例示するものに過ぎず、本発明の範囲内で種々の変更がなされ得ることが当業者に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電気スイッチの第１の実施形態を示す斜視図である。
【図２】打抜きされた上部メタルシートを除去した状態で示した上面図である。
【図３】打抜きされた上部メタルシートのみを示す上面図である。
【図４】打抜きされた下部メタル回路シートを示す上面図である。
【図５】打抜きされた上部メタルシートを絶縁基板に組み立てようとするところを示す斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に使用される絶縁回路シートを示す上面図である。
【図７】第２の実施形態による電気スイッチの分解斜視図である。
【図８】図１と同様であるが、第２の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ 電気スイッチ
１２ 絶縁基板
１４ 下部メタル回路シート
１６ 上部メタルシート
１８ 周囲接点
１８ａ 周囲接点の部分
２０ 欠切部
２２ スイッチ接点
２４ リード
２６ リード
２８ 穴
３０ 絶縁基板の縁
３２ 円形開口
３４ 長方形開口
３６ ペグ
３８ 円形領域
４０ 絶縁基板の上面
４２ 周囲フレーム
４４ エンボス処理のメタルドーム
４６ ウエブ部分
４８ 穴
５０ 絶縁回路シート
５２ 誘電体フィルム
５４ 回路
５６ 共通接点
５８ 接点パッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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