(57)【要約】【課題】クリックによる歪が少ない構造のドーム状金属バネを提供することによって、小型化された場合でも例えば、１００万回以上のクリックに耐えることができるようにすること、またそのドーム状金属バネを用いたスイッチシートとすることによって、耐久性に優れる機器類が得られるようにすることにある。【解決手段】金属薄板からなり中央部にドーム状部が形成され、かつ前記ドーム状部の底部外周部に水平或いは若干上向きに突出する、少なくとも一対の対向する突出部が設けられたドーム状金属バネとすることによって、また、前記突出部は、突出長さが２００μｍ以下でかつ幅が０．３〜１．０ｍｍの大きさであるドーム状金属バネとすることによって、解決される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属薄板からなり中央部にドーム状部が形成され、かつ前記ドーム状部の底部外周部に、水平或いは若干上向きに突出する、少なくとも一対の対向する突出部が設けられたことを特徴とする、ドーム状金属バネ。
【請求項２】
前記突出部は、突出長さが２００μｍ以下で、かつ幅が０．３〜１．０ｍｍの大きさであることを特徴とする、請求項１に記載のドーム状金属バネ。
【請求項３】
前記突出部には、配線基板固定接点側に成形加工によるバリが存在しないことを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載のドーム状金属バネ。
【請求項４】
配線基板上の固定接点を介してその表面に、前記ドーム状金属バネが接着剤によって接着されたプラスチックシートによって、固定されて構成されたことを特徴とする、スイッチシート。
【請求項５】
前記プラスチックシート上の前記ドーム状金属バネのほぼ中央部に、高さが０．１〜０．３ｍｍの下向きの凸部を有する金属薄板部材を配置したことを特徴とする、請求項４に記載のスイッチシート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話や電子機器等に使用されるドーム状金属バネ並びにそれを用いたスイッチシートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話器をはじめとする各種電子機器類のオンオフ操作を行う押しボタンスイッチには、ドーム状金属バネが用いられてきた。このようなドーム状金属バネは、スイッチ操作により固定接点と導通させるために、押荷重による変形を多数回に渡って繰り返し受けることになるので、この種ドーム状金属バネには、通常ステンレス製の薄板が用いられている。例えば、図５（ａ）、（ｂ）に、符号１として示されるようなものである。そして図５（ａ）のものが最も標準的に用いられており、直径が３．０〜６．０ｍｍ程度のものである。そしてこのドーム状金属バネは、図４に示されるような変位と荷重の関係にあることが要求され、Ｐ１荷重は０．５〜４Ｎ程度のものが作られている。このようなドーム状金属バネに関する提案として、特許文献１が知られている。しかしながら、この製造方法のように把持部（特許文献１では、繋ぎ桟部）を切断する際に、図５（ｂ）のＡで示すようにドーム状部の円周を切り込んで、前記把持部を切断する構造のドーム状金属バネを用いたスイッチシートは、ドーム状金属バネの外径が３〜４ｍｍ程度の小型化のものになると、前記バネはクリックによる変形により、より大きなひずみを受けることになり、クリックによる耐久回数が低下するようになってきた。特に、外径が４ｍｍ以下のものでは、前記Ｐ１荷重が２．０Ｎ以上のクリックにより、１００万回以下で破断することがある。また、前記のドーム状金属バネを用いた前記スイッチシートは、通常ステンレス薄板からなるドーム状金属バネが、例えばプリント配線基板のリング状の固定接点に、接着剤によってプラスチックフィルムと共に接着されて、固定されている。そして、前記ドーム状金属バネのほぼ中央上方に配置された打鍵によって、前記スイッチシートの前記プラスチックシートを介してクリックされて、前記ドーム状金属バネが内側に凹んで、回路導体と導通するようになっている。このようなスッチシートは、前述のようなドーム状金属バネの寿命に準じて、使用不能となってしまうことになる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２１０１７２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
よって本発明が解決しようとする課題は、クリックによる歪が少ない構造のドーム状金属バネを提供することによって、小型化された場合でも例えば、１００万回以上のクリックに耐えることができるようにすること、またそのドーム状金属バネを用いたスイッチシートとすることによって、耐久性に優れる機器類が得られるようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題の解決は、請求項１に記載されるように、金属薄板からなり中央部にドーム状部が形成され、かつ前記ドーム状部の底部外周部に水平或いは若干上向きに突出する、少なくとも一対の対向する突出部が設けられたドーム状金属バネとすることによって、解決される。また、請求項２に記載されるように、前記突出部は、突出長さが２００μｍ以下で、かつ幅が０．３〜１．０ｍｍの大きさである、請求項１に記載のドーム状金属バネとすることによって、解決される。さらに、請求項３に記載されるように、前記突出部には、配線基板固定接点側に成形加工によるバリが存在しない請求項１または２のいずれかに記載のドーム状金属バネとすることによって、解決される。
【０００６】
また、請求項４に記載されるように、配線基板上の固定接点を介してその表面に、前記ドーム状金属バネが接着剤によって接着されたプラスチックシートによって、固定されて構成されたスイッチシートとすることによって、解決される。さらに、請求項５に記載されるように、前記プラスチックシート上の前記ドーム状金属バネのほぼ中央部に、高さが０．１〜０．３ｍｍの下向きの凸部を有する金属薄板部材を配置した、請求項４に記載のスイッチシートとすることによって、解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。請求項１に記載される発明は、金属薄板からなり中央部にドーム状部が形成され、かつ前記ドーム状部の底部外周部に水平或いは若干上向きに突出する、少なくとも一対の対向する突出部が設けられたドーム状金属バネとしたので、このような構造のドーム状金属バネを用いたスイッチシートは、ドーム状金属バネの外径が３〜４ｍｍ程度の小型化のものとしても、前記バネはクリックによる変形により、より大きな歪を受けることがなくなり、クリックによる耐久回数が低下することもなくなる。具体的には、外径が４ｍｍ以下としても、前記Ｐ１荷重が２．０Ｎ以上の打鍵により１００万回以下で破断することがなくなる。また、このようなドーム状金属バネを用いたスイッチシートとすることによって、耐久性に優れたものとなる。
【０００８】
図１により詳細に説明すると、本発明のドーム状金属バネ１は、金属薄板からプレス加工等によって、外径抜きとドーム成形が行なわれ、ついで把持部（特許文献１の繋ぎ桟部に相当）を通常前記ドーム状金属バネ１の底部側から打抜くことによって、突出部２が設けられたドーム状金属バネ１となる。このような突出部２の打抜きとすることによって、バリが基板材料側に発生しないようにすることができる。またその材料は、その安定性等から厚さが４０〜８０μｍ程度のステンレス鋼の薄板が使用される。そしてこのような構造とするのは、従来の構造のものは、図５（ｂ）で示すＡ部分にクリックを繰返すと歪が掛かり、応力が集中して１００万回程度のクリックで使用不能となっていたためである。これは、前記Ａ部分がクリックにより広がろうとするために、歪が大きくなり応力が集中するためである。これに対して、本発明のように突出部２を形成したドーム状金属バネ１は、クリックを繰返しても歪が前記突出部２によって分散され、応力が集中することがなくなる。そしてこの突出部２は、図１（ａ）、（ｂ）に示されるように、ドーム状金属バネ１のドーム状部の底部外周部に水平或いは若干上向きに突出するように、少なくとも一対が対向するように設けられるものである。また前記突出部２は、その突出方向が前記ドーム状金属バネ１の底部面に対して、水平状態或いは若干上向きに成形するものである。そして前記上向きの角度は、最大５°程度までとされる。これは角度がそれ以上になると、シートスイッチとしたときにプラスチックシートと接触し、前記突出部２のエッジ部によりプラスチックシートが損傷するために、好ましくなくなるためである。このような構造のドーム状金属バネとすることにより、前記ドーム状金属バネの外径が例えば３〜４ｍｍ程度の小型化のものとなっても、連続したクリックによる変形により、より大きな歪を受けることがなくなり、耐久回数が低下することもなくなる。
【０００９】
そしてより好ましくは請求項２に記載されるように、前記突出部２は、突出長さが２００μｍ以下で、かつ幅が０．３〜１．０ｍｍ程度の大きさとする。このことによって、前記ドーム状金属バネ１の外径が例えば、３〜４ｍｍ程度の小型化されクリックを繰返し受けても、歪が前記突出部２によって分散されて応力が集中することがなくなり、具体的には３００万回のクリックに対しても十分対応できるようになる。これは、種々の実験により確認されたもので、このようなドーム状金属バネ１を用いることによって、小型のスイッチシートを得ることが可能となる。
【００１０】
またこのドーム状金属バネ１は、請求項３に記載されるように前記突出部２には、配線基板固定接点側に対応する部分に、成形加工によるバリが存在しないことが好ましい。これは前記突出部２の配線基板固定接点側にバリが存在すると、前記基板を傷つけるなどの問題が生じるためである。このためにその製造は、前述のように成形加工を前記ドーム状金属バネの底部側から打抜きを行うことが好ましく、またバレル研磨等の方法によりバリを除去しておくことも好ましい。さらには、前述のように若干上向きに突出する、少なくとも一対の対向する突出部２とすることによっても、この問題を避けることができる。
【００１１】
つぎに、前記ドーム状金属バネを用いたスイッチシートに関する請求項４についても説明する。図２が一例を示すもので、スイッチシート３は、例えばプリント配線基板４の固定接点５上に取り付けられるもので、接着剤６によってプラスチックシート７が接着されたドーム状金属バネ１から構成されるものである。そして、打鍵８が、前記ドーム状金属バネ１のほぼ中央部にクリックされるものである。このような構成のスイッチシート３とすることによって、前記ドーム状金属バネ１の外径が例えば、３〜４ｍｍ程度の小型化のものとしても、クリックによる変形により、より大きな歪を受けることがなくなり、耐久回数が低下することのない小型のスイッチシート３を得ることが可能となる。より詳細に説明すると、前記ドーム状金属バネ１にはその表面に、ポリエステル樹脂等のプラスチックシート７が、接着剤６によって前記ドーム状金属バネ１に接着され、その端部は前記基板４の固定接点５にも固定されている。なお前記プラスチックシート７は、厚さが５０〜１００μｍ程度のものである。また前記接着剤６は、特に規定されるものではなく通常使用されているものでよい。そして前記ドーム状金属バネ１のほぼ中央部に対応する位置には、シリコーンゴムやポリカーボネートからなる前記打鍵８が配置されるが、その大きさは１．５〜２．０ｍｍ程度のものである。
【００１２】
さらにまた請求項５に記載されるように、前記プラスチックシート上の前記ドーム状金属バネのほぼ中央部に、高さが０．１〜０．３ｍｍ程度の下向きの凸部を有する金属薄板部材を、配置したスイッチシートとすることによって、突出部２を形成したドーム状金属バネ１を使用したスイッチシート３は、連続したクリックにより大きな歪を受けることがなくなり、耐久回数が低下することがなく、打鍵８が小型化されても前記ドーム状金属バネのほぼ中央部を、確実にクリックすることができるようになり、またクリック率も向上させて、クリック感触の良い携帯電話等の機器類が得られるようになる。すなわち、図３に示すような構造のシートスイッチ３とするものである。図３により説明すると、ドーム状金属バネ１と、その表面に接着剤６を介して設けられたプラスチックシート７の上に配置された、前記ドーム状金属バネ１のほぼ中央部分に相当する部分に、下向きの凸部９が設けられている金属薄板部材１０を配置するものである。そして金属薄板部材１０の凸部９を介してドーム状金属バネ１はクリックされるので、打鍵８が小型化されても前記ドーム状金属バネ１のほぼ中央部を、確実にクリックすることができるようになり、そのことによって、より安定したクリック率も良好なスチッチシート３を得ることができる。なお、１はドーム状金属バネであり、プリント配線基板４の固定接点５上に取り付けられる。この取り付けの一例としては、両面に接着剤層１１を有する樹脂シート１２を用いて、プラスチックシート７の周縁部上に固定される。なお、前記金属薄板部材１０の下向きの凸部９は、前記ドーム状金属バネ１のプラスチックシート７と、その先端が接触していてもかまわない。
【００１３】
【実施例】
以下に実施例を示して、本発明の効果を述べる。
【００１４】
実施例１：表１に示すドーム状金属バネを用いて、前記ドーム状金属バネに形成した突出部の大きさとクリックによる耐久回数の関係を調べた。前記突出部は、１０〜５００μｍの範囲で突出させたもの、ドーム状金属バネの円周と同一としたものを０μｍとし、並びに１０〜５００μｍの範囲で内側にカットしたものについて、実験したものである。なお耐久試験は、先端径２ｍｍのシリコーンゴム製の打鍵（硬度Ｈｓ６０°）を用い、４回／秒で８Ｎの荷重値で、クリックしたものである。前記ドーム状金属バネは、外径４ｍｍで厚さが６０μｍの（ステンレス製）のもので、Ｐ１荷重が２．８Ｎ±０．２Ｎのものと、外径が３ｍｍで、厚さが５０μｍの（ステンレス製）のもので、Ｐ１荷重が１．６Ｎ±０．２Ｎのものの表面に、５０μｍ厚さのポリエステル樹脂フィルムを、５０μｍ厚の粘着剤によって固定被覆したものである。結果は、表１の通である。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
結果は、表１から明らかなごとく実験例１〜６並びに１３〜１８に示す構造のものは、クリック数が３００万回以上と優れたものであることがわかる。より詳細に述べると、外径が３ｍｍ並びに４ｍｍのドーム状金属バネにおいては、突出部（ただし、ドーム状金属バネの円周と同じものを含む）が５００μｍ程度まで突出させたものは、３００万回のクリック数をクリアしていることがわかる。これに対して、突出部が存在しない場合、すなわち実験例７〜１２や１９〜２４のように、ドーム状金属バネの円周より内側にカットされた場合は、クリック数が１０万回以下となっている。これは実験例１２や２４に示されるように、５μｍ程度であっても顕著に差が出ているので、必ず突出させる必要がある。またその突出長さは、取り扱い上の問題と配線基板やプラスチックシートの損傷の問題から５００μｍ程度とすべきである。
【００１７】
実施例２：前述の実施例１の外径４ｍｍのドーム状金属バネを用いて、表２に記載する形状のドーム状金属バネと、それを用いたシートスイッチの性能（プラスチックシート並びに基板材料への影響）について、調べた。すなわち、前記ドーム状金属バネを用いてシートスイッチを作製した場合に、前記突出部の形成の状態によってプラスチックシート並びに基板材料に対して、どのような損傷を与えるかを確認した。結果は、表２のとおりである。
【００１８】
【表２】
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【００１９】
結果は、表２のごとく、突出部の突出長さ０〜２００μｍの範囲においては、その突出方向が水平方向から上向きの方向に形成すれば、プラスチックシート並びに配線基板を損傷することがないことがわかる。また、下向きの方向に形成されたものは、突出部の突出長さが０μｍであっても、配線基板に損傷を与えることがわかる。このことから、本発明のドーム状金属バネに形成する突出部は、ドーム状部の底部外周部に水平或いは若干上向きに突出する、少なくとも一対の対向するものであり、またその突出長さが、２００μｍ以下でかつ幅が０．３〜１．０ｍｍの大きさであることが、好ましいものである。より詳細に説明すると、実験例３１〜３５並びに３７〜４１に示されるように、突出部の方向が水平或いは上向き５°で、突出長さが０〜２００μｍのものは、プラスチックシート並びに配線基板に対して、全く損傷を与えないものであることがわかる。これに対して、実施例３６および４２の突出部の長さが５００μｍのものは、プラスチックシートに対して損傷を与えるようになるので、好ましくなくなる。さらに、実施例２５〜３０の突出部の方向が、下向き５°のものは、いずれも配線基板に損傷を与えるので、下向きに形成するのは好ましくないことがわかる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明した通り、金属薄板からなり中央部にドーム状部が形成され、かつ前記ドーム状部の底部外周部に水平或いは若干上向きに突出する、少なくとも一対の対向する突出部が設けられたドーム状金属バネとすることによって、また前記突出部は、突出長さが２００μｍ以下でかつ幅が０．３〜１．０ｍｍの大きさであることによって、さらに前記突出部には、配線基板固定接点側に成形加工によるバリが存在しないようにしたことによって、前記ドーム状金属バネはその外径が例えば３〜４ｍｍ程度の小型化のものとしても、連続したクリックによる変形により、より大きな歪を受けることがなくなり、耐久回数が低下することもなくなる。具体的には３００万回のクリックに対しても十分対応できるようになる。また、前記突出部は配線基板側にバリが存在しないようにしたことにより、前記基板を傷つけるなどの問題が生じないようにすることができ、好ましいものである。
【００２１】
また、前記ドーム状金属バネを用いたスイッチシートとして、配線基板上の固定接点を介してその表面に、前記ドーム状金属バネが接着剤によって接着されたプラスチックシートによって、固定されて構成することによって、さらに前記プラスチックシート上の前記ドーム状金属バネのほぼ中央部に、高さが０．１〜０．３ｍｍ程度の下向きの凸部を有する金属薄板部材を配置したスイッチシートとすることによって、小型化のスイッチシートとすることができ機器類の小型化に対応できるようになる。また、連続したクリックによる変形により、より大きな歪を受けることがなくなり、耐久回数が低下することもなくなる。具体的には３００万回のクリックに対しても十分対応できるようになる。さらに前述のように、前記ドーム状金属バネのほぼ中央部に、高さが０．１〜０．３ｍｍ程度の下向きの凸部を有する金属薄板部材を配置したので、シリコーンゴムやポリカーボネートからなる前記打鍵が、１．５〜２．０ｍｍ程度の小さなものを用いても、問題を生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明のドーム状金属バネを模式的に示す概略断面図である。図１（ｂ）は、（ａ）を上方から見た概略図である。
【図２】図２は、本発明のスイッチシートを模式的に示す、概略断面図である。
【図３】図３は、凸部を設けた金属薄板部材を有する本発明のシートスイッチの例を示す、概略断面図である。
【図４】図４は、ドーム状金属バネの変位と荷重の関係を示す、グラフである。
【図５】図５（ａ）従来のドーム状金属バネの概略断面図である。図５（ｂ）は、（ａ）における把持部の状態を示す、概略図面である。
【符号の説明】
１    ドーム状金属バネ
２    突出部
３    スイッチシート
４    配線基板
５    固定接点
６    接着剤
７    プラスチックシート
９    凸部
１０    金属薄板部材
１１    接着剤層
１２    樹脂シート
【図１】
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【図２】
2004165020.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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