(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に配線が設けられた配線シートと、
前記配線シートの前記配線と導通可能な弾性体と、
前記配線シートを支持するための複数の支持部を備えた構造体と、を有し、
前記複数の支持部は、前記構造体に点在して配置され、かつ前記支持部間に前記弾性体を収容するように配置され、前記支持部間距離が前記弾性体の幅よりも長い
ことを特徴とするスイッチ。
【請求項２】
前記複数の支持部は、前記弾性体に対して四隅に配置されることを特徴とする請求項１記載のスイッチ。
【請求項３】
前記配線シートに電極が形成され、前記電極は前記弾性体の変形時に前記弾性体と接触する位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチ。
【請求項４】
複数の前記支持部によって前記弾性体が収容されるように形成された空隙部を有し、前記空隙部を形成する構造体に突起が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項５】
前記弾性体は、前記配線シートとカバーシートとで挟持されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項６】
前記配線シートの裏面に配置されたスイッチボタンを備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項７】
前記配線シート裏面側に前記配線シートを覆うトッププレートを備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項８】
前記構造体が筐体であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項９】
前記筐体が板金で形成されていることを特徴とする請求項８に記載のスイッチ。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載されたスイッチを有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型携帯端末の機能部品を収納する筐体構造とこれを有するスイッチに関し、特にクリック感を向上させるスイッチ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、ＰＨＳ（パーソナルハンディフォンシステム）、ＰＤＡ（携帯情報端末）などの携帯端末において、小型化、薄型化の傾向が加速している。こうした携帯端末の小型化、薄型化の実現のため、それらを構成する機能部品の小型・薄型化、機能部品を搭載するプリント基板の薄肉化、アンテナ方式の小型化、機能部品・プリント基板等を収納する筐体の薄肉化、薄型化などが進められている。
図８は、従来の携帯端末のスイッチ部の断面図である。特許文献１（特開２００４−９６０５７公報）に示されるような弾性変形可能なスイッチドーム（導電体）５２４を上下反転させた構造である。筐体１２７に設けた窪み１１１に沿うようにカバーシート１０２Ｂで覆い固定した導電体１２４を配置している。その導電体１２４の上部にスイッチボタンシート１０２Ａ、その上部にスイッチボタン１２５とトッププレート１０６を配置している。窪み１１１には、導電体１２４と突起１１２が位置付けられている。
スイッチボタン１２５が押圧されると、スイッチボタン１２５の周囲は支持部１１３に支持されながら、導電体１２４の外形全体を押し下げて突起１１２によりクリック動作が発生し、スイッチ回路が動作する仕組みになっている。図示された筐体１２７はモールド成型による製造を前提にしたものである。
支持部１１３は複数の突起１１２の周囲に単一平面上に配置されるような構成であることを特徴としている。つまり、周囲の支持部は同じ平面上に連なっておりスイッチシートを支持する面を大きくとった構造である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示された形状の筐体とスイッチ構造では、支持部を単一平面状に配置する構成のため、支持面が広くクリック感が悪いという課題がある。
本発明の目的は、携帯端末のスイッチのクリック感を向上させ、更なる薄型化を可能にする筐体構造及びそのスイッチ構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のスイッチは、表面に配線が設けられた配線シートと、配線シートの配線と導通可能な弾性体と、配線シートを支持するための複数の支持部を備えた構造体と、を有し、支持部は、支持部間に弾性体を収容するように配置され、支持部間距離（内寸法）が弾性体の幅よりも長いことを特徴とする。
また、本発明のスイッチは、配線シートに電極が形成され、電極は弾性体の変形時に弾性体と接触する位置に配置されていることを特徴とする。
また、本発明のスイッチは、複数の支持部によって弾性体が収容されるように形成された空隙部を有し、空隙部を形成する構造体に突起が形成されていることを特徴とする。
また、本発明のスイッチは、弾性体は、配線シートとカバーシートとで挟持されていることを特徴とする。
また、本発明のスイッチは、配線シートの裏面に配置されたスイッチボタンを備えたことを特徴とする。
また、本発明のスイッチは、配線シート裏面側に配線シートを覆うトッププレートを備えたことを特徴とする。
また、本発明のスイッチは、構造体が筐体であることを特徴とする。
また、本発明のスイッチは、前記筐体が板金で形成されていることを特徴とする。
また、本発明によれば、上記のスイッチを有する電子機器、が提供される。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のスイッチは、構造体に設けられた支持部が支持部間に弾性体を収容するように配置され、前記支持部間距離が前記弾性体の幅よりも長いことでクリック感を向上させるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は本発明のスイッチの第１の実施の形態を示す電子機器の断面図である。
図２は本発明のスイッチの第１の実施の形態を分解して示す斜視図である。
図３は本発明のスイッチの第１の実施の形態を示す断面図である。
図４は本発明のスイッチの第１の実施の形態を示す筐体本体の斜視図である。
図５は本発明のスイッチの第１、第２の実施の形態を示す斜視図である。
図６は本発明のスイッチの第１の実施例を示すスイッチ部の寸法図である。
図７は本発明のスイッチの配線シートとカバーシートの抜き部を示す平面図である。
図８は従来の薄型構造の実施の形態を示す断面図である。
図９はクリック感の向上の度合いを示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態であるスイッチを示す断面図である。図２はスイッチを分解して示す斜視図、図３はスイッチ一つ分を表した断面図である。
図１及び図２に示すように、本発明のスイッチは、薄肉板金の表面に複数の突起１１２と複数の支持部１１３をプレス成型にて形成し、前記突起１１２に対して凸面が対面するよう配置した弾性変形可能なドーム状の導電体１２４と、前記導電体１２４の上を覆う配線シート１０２Ａとスイッチボタン１２５とによって複数のスイッチ部を構成している。
支持部１１３は突起１１２の周囲に少なくとも二つ以上設け、支持部１１３は支持部１１３と他の支持部１１３との間に、弾性材料によって形成された導電体１２４が収容できるように配置されている。即ち、支持部１１３、１１３’間の水平方向の間隔が、弾性体によって形成される導電体１２４の幅よりも、縦方向、横方向ともに長い。
また、支持部１１３と突起１１２とスイッチシート１０２との間に形成される空隙部１１１が設けられており、この空隙部１１１に導電体１２４が収納される。筐体本体１０１の内部には、電子部品１０３が搭載され、配線が施された基板１０４が配置されている。
図１のスイッチ部の断面図である図３に最も良く示されているように、キーシート１２９は配線シート１０２Ａ上に配置されている。スイッチボタン１２５はキーシート１２９上に固定されており、スイッチボタン１２５の周囲を囲みキーシート１２９上に配置したトッププレート１０６を有する。トッププレート１０６はキーシート１２９の外形より若干大きい広さを有し、下部の構成品を覆い隠すように配置される。
ここで、突起１１２は、板金をプレス加工することにより形成された突出部分であり、導電体１２４の凸部をへこませてクリック動作を行うためのものである。
また、支持部１１３は、スイッチボタン１２５の周囲に配置され、スイッチボタン１２５押下の際に、押下されたスイッチボタン１２５の周囲が押された場合、周囲の他のスイッチボタン１２５も押下されて誤動作するのを抑制する機能を有している。支持部１１３のもう一つの機能は、スイッチボタン１２５周囲のトッププレート１０６の平坦度維持や剛性感の確保である。例えば、スイッチボタン１２５が押された際にはみ出した指で周囲がへこまないようにし、剛性感を持たせることが可能となる。
更に、図３に示すように、スイッチシート１０２は、配線シート１０２Ａ、導電体１２４、カバーシート１０２Ｂ等が積層された複合シートである。スイッチシート１０２の上部には、スイッチボタン１２５が搭載されている。導電体１２４は、一部もしくは全面が粘着性を有したカバーシート１０２Ｂに把持されて、凸方向を突起１１２に向けて配線シート１０２Ａの配線パターン１２２Ａ、１２２Ｂとほぼ同じ位置に配置される。また、導電体１２４は配線パターン１２２Ａ、１２２Ｂとの水平方向の位置関係がずれないようにカバーシート１０２Ｂによって把持される。
弾性体によって形成される導電体１２４は、配線シート１０２Ａの上に複数設けられており、スイッチボタン１２５毎のスイッチ機能を実現する。導電体１２４を構成する弾性体は、弾性変形可能で、弾性変形時に配線パターン１２２Ａと１２２Ｂとを電気的に導通されるものであれば良い。例えば、導電体１２４全体が導電体で形成されていても良いし、弾性変形可能な基材に配線パターン１２２Ａと１２２Ｂとを電気的に導通するものが部分的に形成されていても良く、スイッチボタン１２５が押下された時に弾性変形し配線パターン１２２Ａと配線パターン１２２Ｂとを電気的に導通させることができる弾性体で有ればよい。
スイッチシート１０２を構成する配線シート１０２Ａは、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）シートであり、図示された配線シート１０２Ａは、スイッチボタン１２５が配置されている面と反対側の面に、配線パターン（電極）１２２Ａおよび１２２Ｂを有している。配線パターン１２２Ａおよび１２２Ｂは、図１の基板１０４上の電子部品１０３と電気的に接続されている。また、配線パターン１２２Ａは、配線パターン１２２Ｂを中心として、その周囲に円環状に形成されている。ここで、配線パターン１２２Ａは配線パターン１２２Ｂを配線パターン１２２Ａの形成エリア外に引き出す引き出し配線のために、一部に切り欠きがあってもよい。また、配線パターン１２２Ｂは配線である必要はなく電極であればよく、電気的な信号を導通できれば良い。導電体１２４はカバーシート１０２Ｂからの押圧力を受けた状態で、その外周部が配線パターン１２２Ａと接触しており、それによって導電体１２４と配線パターン１２２Ａとは電気的に接続されている。
ここで、配線パターン１２２Ｂと導電体１２４の凸部上面との距離は０．２ｍｍ程度であり、配線パターン１２２Ａの直径に比して十分小さい。また、配線シート１０２Ａおよびカバーシート１０２Ｂは、弾性を有するシートで形成されている。
配線パターン１２２Ａと配線パターン１２２Ｂは、配線に一部を電極として用いても良く、配線パターン１２２Ａと電気的に接続された弾性体が、スイッチボタン１２５が押下された際に配線パターン１２２Ｂと電気的に接続され得るものであれば良い。
ここで、支持部１１３と突起１１２の形状、寸法、配置関係について説明する。スイッチボタン１２５周辺の基本構成は、図５の２スイッチボタン１２５”’に示すように、スイッチボタン１２５を成すプレートはスイッチ機能一つに対して一対である。この場合、支持部１１３はスイッチボタン１２５”’の４隅に配置されている。支持部１１３の上面は円形状、楕円形状の他に、多角形のいずれかを選択する必要があるが、ここでは円形状と楕円形状を成している。支持部１１３上面の端面は所定の曲率を持つＲ形状を成している。
突起１１２は円形状で上面の端面は所定のＲ形状を成している。突起１１２の外形とスイッチボタン１２５の外形とは平面方向で少なくとも一方向に重ならないように隙間を設ける。図示された例では、スイッチボタン１２５の外形を突起１１２の外形よりも大きく構成されており、この結果、スイッチボタン１２５は突起１１２と対向していない部分、即ち、隙間を有している。前記隙間を小さく取るとクリック感の低下に影響し、また隙間の度合いはスイッチボタン同士の間隔に直結するためデザイン性に影響する。
従って、支持部１１３と突起１１２の寸法、配置関係は、使用する材料特性，デザインと調整しあって決定されるものである。突起１１２の直径と高さは、導電体１２４のクリック特性に影響し、通常、突起１１２の直径は導電体１２４の直径の２０％〜５０％程度が好ましい。例えば、直径φ４ｍｍの導電体１２４の場合、突起１１２の直径φは１．５〜２．０ｍｍで、高さ０．２〜０．３ｍｍの範囲が好ましい。
一方、支持部１１３の高さは突起１１２に対して若干高めに設定する。支持部１１３の面積が突起１１２の周囲の面積に比較して大きすぎる場合や、支持部１１３が突起１１２に近すぎる場合あるいは支持部１１３と突起１１２の高さ方向の段差が大きすぎる場合、クリック感を阻害することが起こる。また、支持部１１３より突起１１２が高い場合は周辺のスイッチボタンの誤動作や周辺が撓んでしまう。このため、支持部１１３の配置、形状に関しては、スイッチ部１２６を構成する部材、つまり本構成ではカバーシート１０２Ｂ、配線シート１０２Ａ、導電体１２４、トップカバー１０６そしてスイッチ部１２６のサイズ、厚み、材質、貼り合わせ形状などによって最適化されるのが好ましい。
具体的には、図６に示すような配置と寸法関係になる。導電体１２４単体の仕様を外径φ４ｍｍ、作動力を１．３Ｎと設定して突起１１２、支持部１１３の形状、寸法、配置の一例を挙げて説明する。図６において、２スイッチボタン１２５”’の横幅Ｘ０を９．５ｍｍ、縦幅Ｙ０を５ｍｍ、横方向のピッチＰＸを１２．５ｍｍ、縦方向のピッチＰＹを７．５ｍｍとする。支持部１１３はスイッチボタン１２５に対して４隅に配置されている。具体的には、図６の下部左右に円柱形状の２つの支持部１１３、上部左右に楕円形状の２つの支持部１１３’が設けられている。
突起１１２の上面直径Ｘ１はφ１．５ｍｍ、支持部１１３の上面直径Ｘ２と支持部１１３’の縦幅Ｙ２は１．３５ｍｍで設定されている。また、支持部１１３の上面端部Ｒ２は０．３ｍｍ、突起１１２上面の端部Ｒ１は０．３ｍｍでスイッチボタン１２５や導電体１２４が撓んだ際の形状に倣うようなＲ形状を成している。いずれにしても、図示されているように、支持部１１３、１１３’の水平方向の間隔（内寸法）は、弾性体によって形成される導電体１２４の幅よりも、縦方向、横方向ともに長く、このことが、クリック特性を改善できる一因となっている。
円形状の支持部１１３と楕円形状の支持部１１３’の高さＹ２はともに０．３５ｍｍ、突起１１２の高さは０．３ｍｍで、支持部１１３と突起１１２の段差は０．０５ｍｍである。支持部１１３’の高さは支持部１１３と同じ高さを有し、横方向に隣接する段差Ｙ４を有し、その寸法は０．０８ｍｍである。これらの寸法関係の場合、スイッチボタン１２５と支持部１１３の横方向の隙間Ｘは約０．８ｍｍ、縦方向の隙間Ｙは０．６ｍｍとなる。クリック感には、前述の隙間Ｘ、隙間Ｙ、突起高さＹ１、支持部高さＹ２、突起１１２と支持部１１３の段差Ｙ３、支持部１１３上面の形状が大きく影響する。前述の寸法関係が良好なクリック感を得られる一つの設定となる。その他、構成材料の種類、厚み、貼り合せ材料や貼り合せ面積についても併せて調整される。前記寸法関係は、スイッチボタン１２５の配置によるデザインや各部材の材料、厚みの組み合わせで最適な数値が求められるものである。従って、前記数値に限定されるものではない。
なお、以上の構成が図示しない背面筐体で覆われており、電子部品１０３および基板１０４が外部に露出しないようにされている。電子部品１０３および基板１０４が何らかの保護材によって電気的機械的に保護されている場合には、背面筐体１０５が省略されることもある。
スイッチ動作を説明すると次のようになる。使用者がスイッチボタン１２５を押すと、配線シート１０２、カバーシート１０２Ｂは弾性変形し、配線パターン１２２Ｂが下方に押し下げられる。この時、導電体１２４の凸部は突起１１２によって上方に押され配線パターン１２２Ｂと上下方向で接触する。これにより配線パターン１２２Ａと１２２Ｂは導電体１２４を介して導通することとなり、図６に代表される回路によってスイッチが押されたという情報が基板上の電子部品１０３に入力される。ここで、導電体１２４は配線パターンと常時接触している必要はなく、スイッチボタンが押されて導通する際に配線パターン１２２Ａと導電体外周、配線パターン１２２Ｂと導電体１２４内周が接触すればよい。
本発明の支持部を点在させた場合の効果をグラフで表したのが図９である。クリック感を表す数値には主にクリック率と作動力の二つが存在する。特に重要視されるのはクリック率であり、この数値が大きいほどクリックした際の感触が明確になる。導電体１２４単体の作動力を１．３Ｎとした場合の一例として、従来の単一平面配置の支持部の構造ではクリック率１０〜１５％で、作動力は１．７〜１．８Ｎ程度となる。
これに対して、本発明の支持部１１３を点在させる構造では、クリック率は２０％程度に向上し、作動力は１．５Ｎ程度に軽量化しクリック感は向上する。この数値は使用する材料、厚み等で多少変化するが、クリック感が向上することは明確である。また前述したように、支持部１１３はスイッチボタン１２５押下の際に、周囲のスイッチボタン１２５の誤動作の抑制機能も有している。さらに、スイッチボタン１２５周囲のトッププレート１０６平坦度維持や剛性感の確保も可能としている。
筐体本体１０１は、その内部に電子部品１０３を搭載した基板１０４を収納すると同時に、スイッチボタン１２５の押圧力を支えるベースとしても機能し、使用者がスイッチボタン１２５を押下するとき生じる力を受ける。具体的に言えば、本発明に係る筐体は薄肉板金を、金型を用いてプレス成型することによって製造しており、筐体本体１０１、突起１１２、支持部１１３を一体で形成している。
ここで、スイッチ部分のベースには板金筐体本体１０１を用いているが、スイッチ部の外周エリアにおいては板金筐体を金型内に設置し樹脂を充填し成型することにより金型内で一体成型する、あるいは接着、接合にて合体させて所要の形状を得る構成をとってもよい。
図２と図４に示す筐体では、板金筐体の外周に相当する部分には樹脂を一体成型している。この外周に形成した樹脂形状により、スイッチ部を位置決めする形状、内部部品の保持、筐体強度の補完の役割を得ている。
近年、携帯端末の薄型化のために、構成部品も薄肉化の傾向にあるが、筐体は、それ自身の変形を防ぐことにより内部の電子部品を保護する役目も担っている。そのため、更なる薄型化に限界がある。また、モールド成型製法では溶融材料の湯流れが悪化する。例えば、従来のように成型材料をマグネシウムまたはアルミニウムとした場合、湯流れ性が悪く突起下部の薄肉部を０．３ｍｍ程度で成型するには安定した品質での量産製造は難しい。安定した湯流れによる品質を実現するためには、最も薄肉部分となる突起下部で０．４〜０．４５ｍｍ程度の肉厚が限界となる。
本発明のように、筐体を薄型化し剛性とスイッチ機能を必要とする領域は板金で構成し、複雑な形状を必要とする領域は樹脂で構成することで、筐体としての曲げ剛性やねじり剛性の低下を抑制し、各々の構成部品が変形、損傷することを防止することができる。また、突起１１２と支持部１１３を筐体本体１０１と一体で成型することにより、突起１１２あるいは支持部１１３を専用のシート形状で別部品として構成する場合に比べて厚みの削減を可能としている。また、筐体本体をステンレス、アルミニウム、マグネシウム、チタン合金などの金属板金で形成することにより、本発明の筐体構造は十分な剛性を有し、使用者のスイッチ操作等の外力が印加されても所定の必要な形状を維持する。また、前記剛性を有することにより、スイッチ押下の際、筐体のたわみを最小限に抑制できるので明快なクリック感を得ることができる。前述したように、薄肉板金をプレス成型して突起１１２と支持部１１３を一体成型することにより筐体の薄型化が可能となる。具体的には、従来のモールド製法による筐体厚み０．４〜０．４５ｍｍと比較して、０．３ｍｍの薄肉板金が成型可能であるから０．１〜０．１５ｍｍの薄型化が可能になる。
更に、突起１１２と支持部１１３を筐体形状と一体で成型することにより、従来別部品で構成していた部品数を削減できコストダウンの効果もある。
さらに、筐体本体１０１内に収納されている基板１０４の変形量も最小に抑えることが可能で、基板１０４に搭載されている電子部品１０３のハンダ剥がれや配線損傷を抑制する効果も併せ持つ。しかも、本筐体構造では突起１１２、支持部１１３をプレス成型したことにより、突出側の反対側に空間を生みだすことができ、筐体内部に配置した電子部品１０３や基板１０４からの発熱を空気層により断熱し使用者の手に触れるスイッチ部表面が高温になることを抑制する効果をも得ている。
図５に示す四方向スイッチボタン周辺は本発明の第２の実施の形態を示す斜視図である。前述の第１の実施形態では、スイッチボタンを構成するプレートとスイッチ機能は一対であった。第１の実施の形態との違いは、スイッチボタンを構成するプレートに複数のスイッチ機能を割り当てている場合の支持部の配置である。本図の４方向スイッチボタン１２５’は、矩形の４辺に四つのスイッチ機能を有する。両左右端のスイッチ機能に対しては、それぞれ一つの支持部がある。この場合、スイッチボタンを構成するプレート一枚に対して周囲に２つ以上の支持部を配置する。具体的には、スイッチボタン１２５の上下左右に矩形状の支持部１１３を配置している。また、この支持部１１３は隣接するスイッチボタン１２５の支持部も兼ねている。これにより、周辺の突起１１２や支持部１１３とで狭くなっている領域に支持部を配置する必要がない。板金のプレス成型では狭い領域に突出物が多いほど成形性は悪くなり、平坦度や突出物の寸法精度が悪化する。これにより、成形性とクリック感を悪化させることを抑制するという効果がある。
また、突起１１２および支持部１１３は板金上に別材料で形成することも可能である。たとえば、金属辺や樹脂材料をカシメもしくは接着にて接合してもよい。この場合、プレス成型による空間形成による断熱効果は薄れ、部品数は増えるが、プレス成型における複雑な形状が緩和されることから平坦精度出しに有利となる製造上の利点がある。
尚、本実施形態では、筐体を例としたが構造体で有れば良く、筐体内に実装され得る構造体であっても良い。例えば、筐体内に収容されるフレームの一部であっても良く、プリント基板などの一部であっても良い。また、本実施形態では筐体を板金と外装に設けられ樹脂で形成された樹脂部とで構成したが、樹脂部は必要とされ得る場合に設ければ良く、本発明のスイッチは板金で構成された筐体に相当する構造体を有していれば良い。
本発明は、携帯電話だけでなく、ＰＤＡ等の他の携帯端末、及び、パーソナルコンピュータ等、電子機器に適用できる。
【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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【図９】
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