(57)【要約】      （修正有）【課題】押圧スイッチと電気回路基板との半田付けによる実装において、追加の部品、工程および治具を加えることなく、半田から生じるフラックスが押圧スイッチと電気回路基板の隙間へ侵入する範囲を小さく抑え、押圧スイッチの操作の際の異音を低減することが可能であるスイッチを提供する。【解決手段】押圧スイッチのケース１０の外形底面１７を、中央電極１２から連続し前記外形底面側に露出する中央電極出力端子面２０およびサイド電極１３から連続し前記外形底面側に露出するサイド電極出力端子面２１と同一面に形成される実装面１８と、前記実装面より開口部１１の開口方向に一定距離の段差を有して形成される逃げ面１９と、前記実装面より前記開口部の開口方向とは反対方向に一定距離の段差を有して形成される載置面１７とによって、載置面へのフラックスの侵入を防ぐことにより、異音を低減する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央電極と該中央電極の外側に位置するサイド電極が露出する内側底面を有する開口部が形成されたケースと、
前記中央電極と前記サイド電極との電気的導通の切り換えを行なうスイッチ機構と、
前記開口部を覆う天面と、該天面からほぼ垂直に開口部へ摺動可能に立設された摺動突出部とを有するステムとからなり、
前記ステムが外部からの力により押圧されることにより前記スイッチ機構がＯＮ状態となる押圧スイッチであり、
前記ケースの外形底面は、
前記中央電極から連続し前記外形底面側に露出する中央電極出力端子面および前記サイド電極から連続し前記外形底面側に露出するサイド電極出力端子面と同一面に形成される実装面と、
前記実装面より前記開口部の開口方向に一定距離の段差を有して形成される逃げ面と、
前記実装面より前記開口部の開口方向とは反対方向に一定距離の段差を有して形成される載置面と、からなることを特徴とする押圧スイッチ。
【請求項２】
前記スイッチ機構は、前記サイド電極に載置される外環部と該外環部から延出し前記中央電極に離間して位置する舌片部を有する導電性の薄板金属からなる接触子と、前記外環部に載置される底辺側基部と、前記舌片部に離間し且つ前記中央電極に向けて突起部を有する頂上基部とが傾斜部によって連続した弾性体と、からなる請求項１に記載の押圧スイッチ。
【請求項３】
前記実装面と前記逃げ面との段差は０．０２ｍｍから０．０３ｍｍの範囲で設定され、前記実装面と前記載置面との段差は０．０２５ｍｍから０．０３５ｍｍの範囲で設定されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の押圧スイッチ。
【請求項４】
前記ケースは略立方形状であり、前記載置面は少なくとも前記外形底面の四隅に形成され、前記実装面は前記外形底面の対向する一対の側辺のほぼ中央に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２、請求項３記載の押圧スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押圧動作により動作するスイッチに関するものであり、特にスイッチを電気回路基板に半田付けにて実装する際において、スイッチの外形底面と電気回路基板との間に侵入するフラックスの範囲を小さくすることが可能であるスイッチ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７は従来の押圧スイッチ１００の断面を示したものである。従来の押圧スイッチ１００はケース１０１、接触子１０２、弾性体１０３、ステム１０４からなる。ケース１０１は一方が開口し、開口部底面にはほぼ中央に導電性金属の端子が露出した中央電極と、該中央電極の周囲に配置された導電性金属の端子が露出したサイド電極とが一体成形された開口部１０５が形成され、各端子の一端は平面である外形底面１０７に露出し押圧スイッチ１００が実装される基板にはんだ付けで接続され、後述するステム１０４の摺動突出部１０６が開口部１０５に摺動することとなる。  
【０００３】
ケース１０１の開口部１０５には、円環の内側に中央方向に延出した舌片を有する導電性の薄板金属からなる接触子１０２が組み入れられ、接触子１０２の円環部がサイド電極に載置され、中央部の舌片部先端は中央電極に離間することとなる。この接触子１０２の上には略円錐形状のラバー等の弾性絶縁材料からなる弾性体１０３が、弾性体の環状底辺を接触子１０２の円環に載置して配置される。さらにその上から開口部１０５を覆う平面状の天面と、天面からほぼ垂直に突出し、開口部１０５に挿入され摺動可能な摺動突出部１０６と、ケースの係止部に係止される天面の縁部から突出した係止片とを有するステム１０４が、係止片をケース１０１に係合することにより組み入れられ押圧スイッチ１００が組み立てられる。  
【０００４】
こうして組立てられた押圧スイッチ１００は、ステム１０４の天面を押圧することにより、略円錐形状の弾性体１０３の頂部が押圧され頂部の内側に形成された開口部１０５の底面方向に突出した凸部が接触子１０２の舌片を押圧して中央電極に接触することとなり、これによって中央電極とサイド電極とが接触子１０２を介して電気的に導通し、スイッチがＯＮ状態となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３８４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この種の押圧スイッチ１００は、電気回路基板に半田付けにて実装され、電気機器に組み入れることとなるが、押圧スイッチが電気回路基板に半田付けされる際には半田からフラックスが生じ、このフラックスが押圧スイッチの外形底面１０７と電気回路基板との隙間の広い範囲にわたって入り込み、フラックスが粘着性をもっていることから、押圧スイッチ１００に押圧操作を加えると、外形底面１０７と電気回路基板とがフラックスを介して微動しこれによって異音が発生することとなっていた。また、半田も外形底面１０７に露出する端子の回りにおいて押圧スイッチ１００と電気回路基板との間に侵入し、これによって押圧スイッチ１００が傾いた状態で電気回路基板に実装されてしまうといった問題を抱えていた。  
【０００７】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、押圧スイッチと電気回路基板との半田付けによる実装において、追加の部品、工程および治具を加えることなく、半田から生じるフラックスが押圧スイッチと電気回路基板の隙間へ侵入する範囲を小さく抑え、且つ半田が押圧スイッチと電気回路基板との間に入り込むことによる押圧スイッチの傾きを抑え、押圧スイッチの操作が行われた際に異音なく確実なスイッチの切り換えが得られるスイッチ構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この従来の問題を解決するために、請求項１記載の押圧スイッチは、中央電極と該中央電極の外側に位置するサイド電極が露出する内側底面を有する開口部が形成されたケースと、前記中央電極と前記サイド電極との電気的導通の切り換えを行なうスイッチ機構と、前記開口部を覆う天面と、該天面からほぼ垂直に開口部へ摺動可能に立設された摺動突出部とを有するステムとからなり、前記ステムが外部からの力により押圧されることにより前記スイッチ機構がＯＮ状態となる押圧スイッチであり、前記ケースの外形底面は、前記中央電極から連続し前記外形底面側に露出する中央電極出力端子面および前記サイド電極から連続し前記外形底面側に露出するサイド電極出力端子面と同一面に形成される実装面と、前記実装面より前記開口部の開口方向に一定距離の段差を有して形成される逃げ面と、
前記実装面より前記開口部の開口方向とは反対方向に一定距離の段差を有して形成される載置面と、からなることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２記載のスイッチは、請求項１の構成に加え、前記スイッチ機構は、前記サイド電極に載置される外環部と該外環部から延出し前記中央電極に離間して位置する舌片部を有する導電性の薄板金属からなる接触子と、前記外環部に載置される底辺側基部と、前記舌片部に離間し且つ前記中央電極に向けて突起部を有する頂上基部とが傾斜部によって連続した弾性体と、からなることを特徴とするものである。  
【００１０】
請求項３記載のスイッチは、請求項１又は請求項２の構成に加え、前記実装面と前記逃げ面との段差は０．０２ｍｍから０．０３ｍｍの範囲で設定され、前記実装面と前記載置面との段差は０．０２５ｍｍから０．０３５ｍｍの範囲で設定されることを特徴とするものである。  
【００１１】
請求項４記載のスイッチは、請求項１又は請求項２、請求項３の構成に加え、前記ケースは略立方形状であり、前記載置面は少なくとも前記外形底面の四隅に形成され、前記実装面は前記外形底面の対向する一対の側辺のほぼ中央に形成されていることを特徴とするものである。  
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によると、ケースの外形底面が段差を有する実装面、載置面、逃げ面にて構成されることにより、押圧スイッチが電気回路基板に半田により実装される際、半田接合がなされる中央電極出力端子面、サイド電極出力端子面、およびそれらの周囲に形成された実装面と、実装面との段差がある載置面とによって形成される空間に余分な半田が入り込むこととなり、またフラックスは逃げ面の表面を伝わり載置面との段差を越えて載置面に進入することがなく、これによってフラックスの侵入範囲は逃げ面の範囲内に留まることとなり、逃げ面と載置面とは大きな段差があることから押圧操作が行われた際にもフラックスによる異音の発生がなくなる。  
【００１３】
請求項２の発明によると、スイッチ機構部が導電性の薄板金属からなる接触子と、弾性体とから構成されているため、スイッチの荷重特性が弾性体によって決定され、中央電極とサイド電極との導通が導電性金属からなる接触子によって行われるため、荷重特性にバリエーションをもたせることが可能であり、且つ確実な接触を可能とし大きな動作ストロークで安定したスイッチの切り換えが行なえることとなる。  
【００１４】
請求項３の発明によると、実装面と逃げ面との段差を０．０２ｍｍから０．０３ｍｍの範囲で設定することによりケースの成形に支障をきたすことなくフラックスの載置面への侵入を防止でき、実装面と載置面との段差を０．０２５ｍｍから０．０３５ｍｍの範囲で設定することにより電気回路基板と中央電極出力端子面およびサイド電極出力端子面との半田接続が適切に行われることとなる。  
【００１５】
請求項４の発明によると、ケースは略立方形状であり、載置面は前記外形底面の四隅に形成されている、つまり載置面が形成されている場所は押圧操作による押圧スイッチの傾きが最も大きくなり得る箇所であるため、その場所に載置面を形成し電気回路基板に載置することにより、電気回路基板と実装面および逃げ面との空間が確保され、フラックス、半田の侵入による傾き、異音の発生が抑えられ、安定したスイッチの切り換えが行えることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る押圧スイッチの正面斜視図
【図２】本発明に係る押圧スイッチの底面斜視図
【図３】本発明に係る押圧スイッチの分解斜視図
【図４】本発明に係る押圧スイッチを、半田ペーストを塗布した電気回路基板に実装した際の図１のａ−ａ線における断面図
【図５】本発明に係る押圧スイッチを、半田ぺ−ストを塗布していない電気回路基板に載置した際の図１のｂ−ｂ線における断面図
【図６】図５のｃ範囲を拡大した断面図
【図７】従来の押圧スイッチの構造断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１乃至図５は本発明の実施の形態を示したものであり、図１は本発明に係る押圧スイッチの正面斜視図、図２は本発明に係る押圧スイッチの底面斜視図、図３は本発明に係る押圧スイッチの分解斜視図、図４は本発明に係る押圧スイッチを、半田ペーストを塗布した電気回路基板に実装した際の図１のａ−ａ線における断面図、図５は本発明に係る押圧スイッチを、半田ぺ−ストを塗布していない電気回路基板に載置した際の図１のｂ−ｂ線における断面図、図６は図５のｃ範囲を拡大した断面図である。押圧スイッチ０１は、中央電極１２およびサイド電極１３を一体成形したケース１０、接触子５０、弾性体３０、ステム４０からなる。なお本発明を説明するにあたり、図４の紙面における上下方向を本発明の押圧スイッチにおける上下方向とする。  
【００１８】
ケース１０は絶縁材料からなる略立方体であり、ほぼ中央に導電性金属からなり表面を露出させた中央電極１２を配置し中央電極１２の周囲には同じく導電性金属からなる複数のサイド電極１３を配置した略円状の内側底面１４を有する一方側（上方側）に開口１５を有する略直方状の開口部１１が形成され、一対の側面には後述するステム４０の係止片４３が係止されることとなる凹部２２が形成される。また、図２、図５、図６に示すように外形底面１６は、開口１５方向への異なる高さで形成された互いに段差を有する３種類の平面で構成されており、その内の一つの面は実装面１８であり、この実装面１８には中央電極１２から連続し外部の電気回路基板Ｂに半田にて実装される中央電極出力端子の半田実装面がこの実装面１８と同一面で外部に露出する。同様に、この実装面１８にはサイド電極１３から連続し外部の電気回路基板Ｂに半田にて実装されるサイド電極出力端子の半田実装面がこの実装面１８と同一面で外部に露出する。なお本説明においてはそれぞれの半田実装面を中央電極出力端子面２０、サイド電極出力端子面２１とする。次にもう一つの面は逃げ面１９であり、実装面１８より開口部１１の開口１５方向に一定距離の段差を有して形成される。さらにもう一つの面は載置面１７であり、実装面１８より開口部１１の開口１５方向とは反対方向に一定距離の段差を有して形成され、外部の電気回路基板Ｂに押圧スイッチ０１を実装する際に電気回路基板Ｂに載置されることとなる面である。また高さの異なる実装面１８、載置面１７、逃げ面１９は外形底面１６に垂直な段差壁によって区画され、本説明においては実装面１８と逃げ面１９とを区画する段差壁を実装面段差壁２５とし、載置面１７と逃げ面１９とを区画する段差壁を載置面段差壁２６とする。  
【００１９】
接触子５０は薄板状の導電性金属からなり、環状の外環部５１と、外環部５１の内側縁から中央部分に向けて外環部５１に対して厚み方向に一定角度を有して延出した舌片部５２とからなり、舌片部５２の先端５３は円板状に形成され外環部５１のほぼ中央部に位置して形成されたものである。  
【００２０】
弾性体３０は絶縁材料であるラバーからなる内側が中空の略円錐形状に形成されており、底辺側にはほぼ垂直に切り立ち、円錐のテーパー部よりも厚く形成された底辺側基部３１を有し、そして頂上部にも厚く形成された頂上基部３２が形成され、頂上部より中空な内部に向かって押圧突起部３４が突出している。  
【００２１】
ステム４０は絶縁材料からなりケース１０の開口部１１を覆う略正方形状の天面４１と天面４１の四箇所の隅から延出する四個の摺動突出部４２とからなる。摺動突出部４２は、開口部１１の四隅の摺接部２７に挿入され摺動可能であり水平方向の断面は略二等辺三角形状に形成されており、後述する組み立てにより、摺動突出部４２が開口部１１に挿入された際には、前記二等辺三角形の等しい二辺が開口部１１の角部の二つの側面に摺動することとなる。また、天面４１の一対の側辺の各々の中央辺りからは天面に垂直に摺動突出部と同じ方向に係止片４３が形成されており、係止片４３の先端にはケース１０の凹部２２に係止されるよう外側に突出した係止部が形成されている。  
【００２２】
そして、以上の部品を用いて以下のように組み立てることにより押圧スイッチ０１は完成する。まず、ケース１０の開口部１１に接触子５０を組み入れる。この際、接触子５０の外環部５１がサイド電極１３に載置され、且つ舌片部５２の先端５３が中央電極１２に離間するよう位置される。そして、この接触子５０の外環部５１に弾性体３０が底辺側基部３１を載置して組み入れられ、これによって弾性体３０の押圧突起部３４が接触子５０の先端５３に離間して位置することとなる。  
【００２３】
このように開口部１１に接触子５０と弾性体３０を入れた状態で最後にステム４０を組み込む。ステム４０の四箇所の摺動突出部４２を開口部１１の摺接部２７に挿入させ、ステム４０の係止片４３をケース１０の凹部２２に係止させることによって組立は完了し、開口部１１がステム４０の天面４１で覆われ、さらに天面４１が弾性体３０の頂上基部３２を僅かに押圧した状態で押圧スイッチの初期状態となる。  
【００２４】
そして、この完成された押圧スイッチ０１は電気回路基板Ｂに実装される。まず、表面に形成された図示しない導電パターンに半田ペーストＡが塗布された電気回路基板Ｂに対して、押圧スイッチ０１の中央電極出力端子面２０、サイド電極出力端子面２１の各々を対応する導電パターンに位置決めする状態で、押圧スイッチ０１を電気回路基板Ｂに載置し、その後、リフロー半田槽にて中央電極出力端子面２０、サイド電極出力端子面２１と導電パターンとの半田接合を行い、押圧スイッチ０１と電気回路基板Ｂとを電気的に接続する。  
【００２５】
半田接合の際の押圧スイッチ０１の状況を詳しく述べると、図４、図５、図６に示すように、まず押圧スイッチ０１を電気回路基板Ｂに載置した際、押圧スイッチ０１の外形底面１６を構成する載置面１７が電気回路基板Ｂに接触し押圧スイッチ０１が載置されることとなる。載置面１７は、実装面１８より開口部１１の開口１５方向とは反対方向に一定距離の段差を有して形成されているため、押圧スイッチ０１を電気回路基板Ｂに載置した状態においては、載置面１７よりも開口部１１の開口１５方向に一定距離の段差を有して実装面１８が電気回路基板Ｂの表面に対向することとなり、図４に示すように実装面１８と同一面である中央電極出力端子面２０、サイド電極出力端子面２１は対応する導電パターンの半田ペーストＡに接する、もしくは半田ペーストＡを若干押し潰す状態で位置することとなる。なお、図６に示すように載置面１７と実装面１８との段差をここでは実装段差２８とし、本実施例においては０．０３ｍｍに設定されている。この段差０．０３ｍｍは半田ペ−ストの厚みに対応して設定したものである。  
【００２６】
次に、逃げ面１９と実装面１８および載置面１７との関係について述べると、図６に示すように、逃げ面１９は実装面１８から開口部１１の開口１５方向に一定距離の段差で形成された面であり、よって載置面１７と逃げ面１９との段差は、逃げ面１９と実装面１８との段差に実装段差２８を加えた段差であり、本実施例においては０．０５ｍｍに設定されている。なお、ここでは載置面１７と逃げ面１９との段差を逃げ段差２９とする。  
【００２７】
つまり外形底面１６は、載置面１７と、載置面１７から開口１５方向に０．０３ｍｍの実装段差２８で形成された実装面１８と、載置面１７から開口１５方向に０．０５ｍｍの逃げ段差２９で形成された逃げ面１９から構成され、押圧スイッチ０１が電気回路基板Ｂに実装され半田接続される際には、実装面１８と同一面の中央電極出力端子面２０およびサイド電極出力端子面２１が半田を介して各々の対応する導電パターンに接続されこととなる。  
【００２８】
この際、半田は中央電極出力端子面２０およびサイド電極出力端子面２１の範囲のみに止まらず、中央電極出力端子面２０およびサイド電極出力端子面２１の範囲を超えて押圧スイッチ０１の外形底面１６と電気回路基板Ｂの間に広がる場合もあり得る。しかしながら本発明においては、実装面１８が中央電極出力端子面２０およびサイド電極出力端子面２１よりも大きな範囲で形成されており電気回路基板Ｂとの間に
実装段差２８による実装空間６０が形成されるため、余分に広がった半田はこの実装空間６０に収まることとなり、余分に広がった半田によって押圧スイッチ０１が電気回路基板Ｂに対して傾くという現象を防ぐことが可能となる。  
【００２９】
また、半田からはフラックスが生じるが、押圧スイッチ０１においては、実装面１８の範囲を超えて逃げ面１９に広がったフラックスは逃げ面１９の表面を伝わった後、逃げ面１９と載置面１７とに垂直に立設する逃げ段差２９を構成する壁によってフラックスの載置面１７への侵入が抑えられる。この際、逃げ面１９と載置面１７つまり電気回路基板Ｂの表面との距離は逃げ段差２９である０．０５ｍｍが確保されており、逃げ面１９の表面に付着したフラックスの厚みが０．０５ｍｍよりも小さいため、逃げ面１９の範囲およびフラックスの侵入が抑えられる載置面１７の範囲においては電気回路基板Ｂと押圧スイッチ０１とがフラックスを介して接着されることがなくなり、外形底面１６と電気回路基板Ｂとの隙間に介在し両者に接着するフラックスの範囲が小さく抑えられることとなる。これによって押圧スイッチ０１に押圧動作を加えた際に発生するフラックスの粘着性が原因で発生する異音を低減することが可能となる。  
【００３０】
さらに、本実施例においては押圧スイッチ０１の外形底面１６は略正方形であり、載置面１７は略正方形の四隅と略正方形の一対の側辺のほぼ中央に形成されているために、押圧動作による押圧スイッチ０１の電気回路基板Ｂに対する傾きをほぼ最大に抑制することが可能であり、これによって逃げ面１９に付着したフラックスが逃げ段差２９の許容を超えて電気回路基板Ｂに接着する現象をより確実に防止することが可能となる。  
【００３１】
そして、このように実装された押圧スイッチ０１は以下のように動作することとなる。まず初期状態から押圧スイッチ０１は、ステム４０の天面４１のほぼ中央を押圧されることにより天面４１はほぼ水平を保った状態で下方向に移動し、弾性体３０の頂上基部３２が押圧され、押圧突起部３４が接触子５０の先端５３に接触し、更なる押圧操作を受けて先端５３が中央電極１２に接触することとなり、これによって中央電極１２とサイド電極１３が接触子５０を介して導通し、押圧スイッチ０１がＯＮ状態となる。そして、この押圧動作の過程において弾性体３０が円錐形状であることから、ある一定の押圧ストロークにおいて円錐形状が略反転され、これによってクリック感を伴った押圧操作がなされることとなる。  
【００３２】
以上のように、押圧スイッチ０１は、電気回路基板Ｂへの半田による実装によって起こり得る傾きが防止され、且つ押圧動作の際のフラックスによる異音の発生が低減されることとなる。また本実施例においては外形底面を略正方形とし、載置面を先に述べたように四隅に配置し、実装面を略正方形の一対の側辺のほぼ中央に配置し、残りの範囲を逃げ面とした形態で示したが、これに限るものではなく、載置面、実装面、逃げ面のレイアウトは上記の効果が得られるものであれば自由に配置することが可能である。  
【００３３】
さらに載置面、実装面、逃げ面における段差であるが、本実施例では実装段差を０．０３ｍｍ、逃げ段差を０．０５ｍｍとしたが、これに限るものではなく、実装段差は０．０２ｍｍから０．０４ｍｍの範囲、逃げ段差は０．０５ｍｍ以上、であってもよい。
【符号の説明】
【００３４】
０１  押圧スイッチ  １０  ケース  １１  開口部  １２  中央電極  １３  サイド電極  １４  内側底面  １５  開口  １６  外形底面  １７  載置面  １８  実装面  １９  逃げ面  ２０  中央電極出力端子面  ２１  サイド電極出力端子面  ２２  凹部  ２４  外形側面  ２５  実装面段差壁  ２６  載置面段差壁  ２７  摺接部  ２８  実装段差  ２９  逃げ段差３０  弾性体  ３１  底辺側基部  ３２  頂上基部  ３３  傾斜部  ３４  押圧突起部  ４０  ステム  ４１  天面  ４２  摺動突出部  ４３  係止片  ５０  接触子  ５１  外環部  ５２  舌片部  ５３  先端  ６０  実装空間   １００  従来の押圧スイッチ  １０１  ケース  １０２  接触子  １０３  弾性体  １０４  ステム  １０５  開口部  １０６  摺動突出部  １０７  外形底面     Ａ    半田ペ−ストＢ    電気回路基板    
【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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