スイッチモジュール
【課題】押圧スイッチ機能とロータリーエンコーダスイッチ機能を備えつつも、薄型のスイッチモジュールを提供する。
【解決手段】第1基材11の一方主面側に実装された複数のメタルドーム13の頭頂部と対向するように、該第1基材11の一方主面に形成された押圧接点を含む第1導電回路層12とを備える第1配線基板10と、第1配線基板10の一方主面側に積層される第2基材21の一方主面に形成された複数のエンコーダ接点を含む第2導電回路層22とを備える第2配線基板20と、第2配線基板20の一方主面側に積層され、エンコーダ接点に対応する領域に開口部41が形成されたスペーサ40と、スペーサ40の一方主面側に積層される第3基材31の、少なくとも開口部41に対応する領域に形成された操作接点を含む第3導電回路層32を備える第3配線基板30と、第3配線基板30の一方主面側に積層された操作シート50と、を備える。
【解決手段】第1基材11の一方主面側に実装された複数のメタルドーム13の頭頂部と対向するように、該第1基材11の一方主面に形成された押圧接点を含む第1導電回路層12とを備える第1配線基板10と、第1配線基板10の一方主面側に積層される第2基材21の一方主面に形成された複数のエンコーダ接点を含む第2導電回路層22とを備える第2配線基板20と、第2配線基板20の一方主面側に積層され、エンコーダ接点に対応する領域に開口部41が形成されたスペーサ40と、スペーサ40の一方主面側に積層される第3基材31の、少なくとも開口部41に対応する領域に形成された操作接点を含む第3導電回路層32を備える第3配線基板30と、第3配線基板30の一方主面側に積層された操作シート50と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、携帯電話などの電子機器に用いられ、押圧スイッチ機能とロータリースイッチ機能を備えるスイッチモジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
この種のスイッチに関し、押圧スイッチとロータリーエンコーダスイッチを組み合わせた複合スイッチが知られている。この複合スイッチのロータリーエンコーダスイッチは、摺動可能な可動接点が接触した回路に応じてスイッチング情報を出力するものである(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第3687036号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、一般的なロータリーエンコーダスイッチは、可動接点に金属バネ(ブラシ)などの摺動部材を用いるので、可動接点が回路の上を摺動するためのスペースが必要となり、薄型化を図ることが難しいという問題があった。
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、押圧スイッチ機能とロータリーエンコーダスイッチ機能を備えつつも、薄型化が可能なスイッチモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、第1基材と、該第1基材の一方主面側に実装された複数のメタルドームと、前記メタルドームの頭頂部と対向するように、前記第1基材の一方主面に形成された押圧接点を含む第1導電回路層とを備える第1配線基板と、第2基材と、該第2基材の、前記第1配線基板の一方主面とは対向しない一方主面に形成された複数のエンコーダ接点を含む第2導電回路層とを備え、前記第1配線基板の一方主面側に積層される第2配線基板と、前記エンコーダ接点に対応する領域に開口部が形成され、前記第2配線基板の前記一方主面側に積層されるスペーサと、第3基材と、該第3基材の、前記スペーサの一方主面に対向する他方主面に形成され、少なくとも前記開口部に対応する領域に形成された操作接点を含む第3導電回路層とを備え、前記スペーサの一方主面側に積層される第3配線基板と、前記第3配線基板の一方主面側に積層された操作シートと、を備えるスイッチモジュールを提供することにより、上記課題を解決する。
【0007】
上記発明において、前記押圧接点は、前記エンコーダ接点の少なくとも一つと積層方向に沿って重畳されるように構成することができる。
【0008】
上記発明において、前記エンコーダ接点のうちの前記押圧接点と重畳しないエンコーダ接点と前記第1基材との間に、ダミーメタルドームを備えるように構成することができる。
【0009】
上記発明において、前記第1基材と前記第2基材と前記第3基材は一つの基材からなり、前記第1導電回路層と前記第2導電回路層と前記第3導電回路層を、当該基材の同じ主面に形成することができる。
【0010】
上記発明において、前記第1配線基板の一方主面と前記第2配線基板の一方主面との間に前記第3配線基板の一方主面が形成され、前記第2導電回路層と前記第3導電回路層とが対向するように、前記第2配線基板と前記第3配線基板が折り畳まれているとともに、前記第1配線基板と前記第3配線基板との間に前記第2配線基板が積層されるように、前記第1配線基板が折り畳む構成にすることができる。
【0011】
前記第1配線基板の一方主面と前記第3配線基板の一方主面との間に前記第2配線基板の一方主面が形成され、前記第2導電回路層と前記第3導電回路層とが対向するように、前記第2配線基板と前記第3配線基板が折り畳まれているとともに、前記第1配線基板と前記第2配線基板との間に前記第3配線基板が積層されるように、前記第1配線基板が折り畳む構成にすることができる。
【0012】
上記発明において、前記メタルドームと前記操作シートとの間であって、前記メタルドームの頭頂部と対向するいずれかの位置に設けられ、前記メタルドームの頭頂部に押圧力を付与する押圧部を備えるように構成することができる。
【0013】
上記発明において、前記ダミーメタルドームと前記操作シートとの間であって、前記ダミーメタルドームの頭頂部と対向するいずれかの位置に設けられ、前記ダミーメタルドームの頭頂部に押圧力を付与する押圧部をさらに備えるように構成することができる。
【0014】
上記発明において、前記押圧部の押圧面が三角形の形状であり、前記三角形の頂点を含む何れか一つの頂部領域が前記メタルドーム又は前記ダミーメタルドームの頭頂部に対向するように構成することができる。
【0015】
上記発明において、前記押圧部が前記メタルドーム又は前記ダミーメタルドームの頭頂部に対向する凸部を備えるように構成することができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明では、メタルドームが実装された第1配線基板に第2配線基板を積層し、スペーサを介して第2配線基板に第3配線基板を積層したので、エンコーダ接点に接する可動接点が摺動するためのスペースを設けなくても、最上層の操作シートに与えられた押圧力に応じて、第1配線基板の押圧接点のオンオフ信号と第2配線基板のエンコーダ接点の位置信号とを取得することができる。この結果、押圧スイッチ機能とロータリーエンコーダスイッチ機能を備えつつも薄いスイッチモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の実施形態に係るスイッチモジュールを示す斜視図である。
【図2】図1に示すスイッチモジュールの分解斜視図である。
【図3】図1のIII-III線に沿う断面図である。
【図4】本発明の実施形態に係る第2配線基板とスペーサを示す平面図である。
【図5】第1配線基板と第2配線基板と第3配線基板を示す平面図である。
【図6A】操作シートの押圧面側の平面図である。
【図6B】図6AのVIB-VIB線に沿う断面図である。
【図7A】他の操作シートの押圧面側の平面図である。
【図7B】図7AのVIIB-VIIB線に沿う断面図である。
【図8】作用を説明するための、図1のIII-III線に沿う断面図に相当する図である。
【図9】作用を説明するための、図1のIII-III線に沿う断面図に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、図面に基づいて、本発明に係る本実施形態のスイッチモジュールについて説明する。
【0019】
本実施形態のスイッチモジュールは、携帯電話、携帯オーディオ装置、PDA(Personal Digital Assistant)等の電子機器の入出力操作に用いられるスイッチである。本実施形態では、多方向押圧スイッチ機能とロータリーエンコーダスイッチ機能とを備える、携帯オーディオ装置のスイッチに本発明に係るスイッチモジュールを適用した例を説明する。
【0020】
図1は、本発明の実施形態に係るスイッチモジュール1を示す斜視図である。
【0021】
図1に示すように、本実施形態のスイッチモジュール1は、最下層側に位置するベース基板2と、ベース基板2の一方主面(図中上方向の面、以下、特に断らない場合は同じ)側に積層された第1配線基板10と、第1配線基板10の一方主面側に積層された第2配線基板20と、第2配線基板20の一方主面側に積層された第3配線基板30と、第3配線基板30の一方主面側に積層された操作シート50と、操作シート50の一方主面側に積層された化粧パネル60とを備えている。
【0022】
最上層となる化粧パネル60には、各方向スイッチ表示61〜65が設けられている。各方向スイッチ表示61〜65又はこの周囲を押圧すると、押圧位置に応じた位置信号及び/又は各方向スイッチ表示61〜65の位置に応じたオンオフ信号を取得することができる。
化粧パネル60の押圧操作によって取得される位置信号及びオンオフ信号は、携帯オーディオ装置の所定機能と予め対応づけられており、取得された位置信号及びオンオフ信号に基づいて携帯オーディオ装置の所定の機能が実行される。例えば、ユーザは、スイッチモジュール1の化粧パネル60の押圧位置を変化させることにより、プログラムリストのスクロールやボリュームの調節ができるとともに、所定の方向スイッチ表示61〜65を押圧することにより、選択したプログラムの起動や停止をすることができる。
【0023】
以下、本発明に係る実施形態のスイッチモジュール1の各構成を説明する。
図2は、図1に示すスイッチモジュール1の分解斜視図であり、図3は、図1のIII-III線に沿う断面図である。
【0024】
図2及び図3に示すように、本実施形態のスイッチモジュール1の最下層にはこのスイッチモジュール1を支持するベース基材2が配置されている。このベース基材2は、絶縁性の板状体であり、材料及び厚さなどは適宜に設定することができる。ベース基材2としては、ポリイミド(PI)やポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)やポリエステル(PE)などを用いることが可能である。
【0025】
このベース基材2の一方主面側には、第1配線基板10が積層されている。図2及び図3に示すように、第1配線基板10は、第1基材11と、該第1基材11の一方主面側に実装された複数のメタルドーム13と、メタルドーム13の頭頂部と対向するように、該第1基材11の一方主面に形成された押圧接点12aを含む第1導電回路層12とを備えている。
【0026】
第1基材11は、可撓性を有する厚さ5μm〜200μm程度のポリイミド(PI)のフィルムである。第1基材11としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)やポリエステル(PE)などを用いることも可能である。後述する第2基材21及び第3基材31も、これらの材料を用いて構成することができる。なお、本実施形態では、第1基材11とは別体のベース基材2を有する例を示しているが、第1基材11を厚く構成して、ベース基材2の機能を兼ね備えるようにしてもよい。
【0027】
本実施形態の第1導電回路層12は、銅箔などで構成されており、図2に示すように、メタルドーム13の頭頂部と対向する押圧接点12a及びメタルドーム13の外縁部と対向する環状接点12b、並びに信号線を含む機能回路12cを含む。この第1導電回路層12は、銀などの金属粒子を含む導電性ペーストを印刷することによって形成することもできる。
【0028】
本実施形態のメタルドーム13は、ステンレスや銅系金属などの導電性及び可撓性を持つ材料で構成されている。メタルドーム13の形状は限定されないが、例えば、3〜6mm程度の直径、及び0.1〜0.4mm程度の高さのドーム形状である。このメタルドーム13は、頭頂部自体が可動接点として機能し、頭頂部が押圧されるとドーム形状が徐々に反転変形する一方で、頭頂部への押圧が解除されると自己弾性により当初のドーム形状に復元するようになっている。
【0029】
これらのメタルドーム13は、固定シートによって、該メタルドーム13の頭頂部が押圧接点12aと対向するように、第1基材11に固定される。固定シートは、ポリエチレンテレフタレート(PET:Polyethylene terephthalate)などの合成樹脂材料から構成されるシート部材と、このシート部材の下面に塗布されたアクリル系粘着剤やシリコーン系粘着剤等の粘着層とを備えている。固定シートの粘着層がメタルドーム13を保持しつつ、このメタルドーム13が貼り付けられていない部分の粘着層が第1基材11に付着してメタルドーム13を第1基板11に固定する。
【0030】
メタルドーム13が設けられていない領域には、ダミーメタルドーム13aが設けられている。このダミーメタルドーム13aは、メタルドーム13のように第1導電回路層12の押圧接点12aと接触しない。つまり、押圧スイッチとしての機能を備えるものではない。本実施形態のダミーメタルドーム13aは、メタルドーム13と同様にステンレスや銅系金属で構成してもよいし、導電性を持たない樹脂などで構成してもよいし、メタルドーム13のように別体のものではなく、第1基材11やベース基材2の一方主面の一部を凸部に盛り上がらせることにより、第1基材11やベース基材と一体で形成してもよい。なお、ダミーメタルドーム13aの配置場所については、後に詳述する。
【0031】
また、図2及び図3に示すように、第1配線基板10の一方主面側には、第2配線基板20が積層されている。
【0032】
図2に示すように、本実施形態に係る第2配線基板20は、第2基材21と、該第2基材21の一方主面に形成された複数のエンコーダ接点22aを含む第2導電回路層22とを備えている。後に詳述するが、本実施形態のエンコーダ接点22aは回路a〜dにより構成される八つの接点を備え、回路a〜dの信号に基づいた位置信号を取得する。さらに、第2導電回路層22は信号線を含む機能回路22cを備えている。なお、第2導電回路層22が形成されている第2基材21の一方主面は、図中において上方向を向いており、第1配線基板10の一方主面とは対向しない。
【0033】
また、図2及び図3に示すように、第2配線基板20の一方主面側にはスペーサ40が積層されている。
【0034】
図2に示すように、本実施形態のスペーサ40は、エンコーダ接点22aに対応する領域に八つの開口部41A〜41Hを有している。
【0035】
なお、スペーサ40の開口部41の数や位置は限定されず、第2導電回路層22の態様に応じて適宜設計することができる。また、スペーサ40は、第1基材11と同様の絶縁性の材料を用いて構成してもよいし、レジスト層により構成してもよい。
【0036】
さらに、図2及び図3に示すように、スペーサ40の一方主面側には、第3配線基板30が積層されている。
【0037】
図2に示すように、本実施形態の第3配線基板30は、第3基材31を備えている。また、図2には示せないが、この第3基材31の他方主面(図中下方面)には第3導電回路層32が形成されている。第3基材31の他方主面とは、スペーサ40の一方主面に対向する面である。また、第3導電回路層32は、少なくとも開口部41に対応する領域に形成された操作接点32aを含んで形成されている(図5の第3配線基板30を参照)。
【0038】
第3配線基板30の第3導電回路層32は、第2配線基板20の第2導電回路層22に対向し、これらはスペーサ40の開口部41を介して、後述する操作シート50及び化粧パネル60から加えられた押圧力によって接触が可能である。
【0039】
ここで、第2導電回路層22から出力される位置信号の判断処理について説明する。図4は、本発明の実施形態に係る第2配線基板20とスペーサ40を示す平面図である。具体的に図4は、第2配線基板20にスペーサ40(図中薄墨で示す)が積層された状態を、スペーサ40側から見た平面図である。
【0040】
図4に示すように、第2基材21の一方主面上の異なる位置に、回路a〜回路d(エンコーダ接点22a)のパターンが第2導電回路層22として形成されており、それぞれが信号線22cに接続され、外部に引き出されている。第2導電回路層22には、二つの櫛形の回路が互いに入り組んだエンコーダ接点22aと、平坦な一つの回路が形成されたエンコーダ接点22aとが交互に八つ並んで形成されている。
【0041】
具体的に、第2導電回路層22は、回路aのみが形成された第1エンコーダ接点22a、回路a及び回路bが形成された第2エンコーダ接点22a、回路bのみが形成された第3エンコーダ接点22a、回路b及び回路cが形成された第4エンコーダ接点22a、回路cのみが形成された第5エンコーダ接点22a、回路c及び回路dが形成された第6エンコーダ接点22a、回路dのみが形成された第7エンコーダ接点22a、回路d及び回路aが形成された第8エンコーダ接点22aを備えている。
【0042】
なお、図4ではスペーサ40が積層されているので第2導電回路層22の全部を示すことができないため、第2導電回路層22の詳細を図5に示している。
【0043】
また、第2導電回路層22に積層されたスペーサ40の開口部41は、上述したエンコーダ接点22aの位置に対向する位置に設けられている。具体的に、本実施形態のスペーサ40は、第1エンコーダ接点(回路aの形成領域)と対向する開口部41A、第2エンコーダ接点(回路a及び回路bの形成領域)と対向する開口部41B、第3エンコーダ接点(回路bの形成領域)と対向する開口部41C、第4エンコーダ接点(回路b及び回路cの形成領域)と対向する開口部41D、第5エンコーダ接点(回路cの形成領域)と対向する開口部41E、第6エンコーダ接点(回路c及び回路dの形成領域)と対向する開口部41F、第7エンコーダ接点(回路dの形成領域)と対向する開口部41G、第8エンコーダ接点(回路d及び回路aの形成領域)と対向する開口部41Hの八つの開口部41を備えている。
【0044】
このように構成された第2導電回路層22においては、例えば、開口部41Bに応じた領域に化粧パネル60から押圧力が加えられると、開口部41Bを介して第3導電回路層32と第2導電回路層22とが接触し、第2エンコーダ接点22aを構成する回路a及びbから信号が出力される。また、開口部41Aに応じた領域に押圧力が加えられ、この領域において第3導電回路層32と第2導電回路層22とが接触すると、第1エンコーダ接点22aを構成する回路aのみから信号が出力される。
【0045】
同様に、開口部41C領域の押圧に応じて回路bのみから信号が出力され、開口部41D領域の押圧に応じて回路b,cから信号が出力され、開口部41E領域の押圧に応じて回路cのみから信号が出力され、開口部41F領域の押圧に応じて回路c,dから信号が出力される。開口部41G,Hについても同様である。
【0046】
本実施形態では、例えば表1に示す、得られた信号と押圧位置とを予め対応づけた押圧位置の判断テーブルをスイッチモジュール1又は電子機器側に記憶させておき、得られた信号に基づいて押圧位置を判断する。
【表1】
【0047】
例えば、回路a及び回路bから信号が得られた場合には、開口部41Bに応じた領域が押圧されたと判断することができる。また、回路aのみから信号が得られた場合には開口部41Aに応じた領域が押圧されたと判断することができる。また、経時的な信号の変化に基づいて、押圧力が時計回りの方向に与えられたか又は反時計回りの方向に与えられたかを判断することもできる。
【0048】
ところで、本実施形態のスイッチモジュール1は、押圧接点12aを備える第1配線基板10の上に、エンコーダ接点22aを備える第2配線基板20を積層することにより薄型化を図っている。しかしながら、第1配線基板10及び第2配線基板20は、いずれも押圧力により信号が得られる押下タイプのスイッチであるので、これらを上下に積層させた場合には、化粧パネル60から与えられた押圧力が下層の押圧接点12aに逃げてしまい、上層側のエンコーダ接点22aの接触が安定しないという問題が生じる場合がある。
【0049】
本実施形態のスイッチモジュール1では、エンコーダ接点22aの接触を安定させる観点から、第1配線基板10の押圧接点12aが、第2配線基板20のエンコーダ接点22aの少なくとも一つと積層方向Z(図2参照)に沿って重畳するように構成する。
【0050】
以下、図4に基づいて、押圧接点12aとエンコーダ接点22aの位置関係を説明する。
【0051】
図4に示すように、本実施形態の第2導電回路層22の回路a〜d(エンコーダ接点22a)が形成された八つのエンコーダ接点22aのうちの四つのエンコーダ接点22aはメタルドーム13の頭頂部に対向している。本実施形態のメタルドーム13は、その頭頂部が押圧接点12aに対向するように実装されているので、本実施形態の押圧接点12aは、エンコーダ接点22aの少なくとも一つと積層方向に沿って重畳されている。
【0052】
また、先述したように、本実施形態において、第2導電回路層22のエンコーダ接点22aは八つであり、押圧接点12aは五つであるので、エンコーダ接点22aの方が押圧接点12aよりも多い。このため、エンコーダ接点22aのうち、押圧接点12aと重畳しない回路a〜d(エンコーダ接点22a)が形成された領域には、ダミーメタルドーム13aが対向するように構成している。つまり、押圧接点12aと重畳しない回路a〜d(エンコーダ接点22a)と第1基材11との間には、ダミーメタルドーム13aが配置されている。
【0053】
このように、押圧接点12aをエンコーダ接点22aの少なくとも一つと積層方向Zに沿って重畳されるように構成すると、エンコーダ接点22aとメタルドーム13又はダミーメタルドーム13aの頭頂部が対向するので、エンコーダ接点22aに応じた領域を押圧したときに、メタルドーム13又はダミーメタルドーム13aの頭頂部がエンコーダ接点22aを下から(第2基材21の他方主面側から)支えて、エンコーダ接点22aの接触を補助する役割を果たす。
【0054】
この結果、押下タイプのスイッチである第1配線基板10と第2配線基板20とを積層させた構造としても、エンコーダ接点22aの接触を安定させることができる。
【0055】
続いて、図5に基づいて、本実施形態のスイッチモジュール1の組み立て手法を説明する。
【0056】
本実施形態のスイッチモジュール1は、第1配線基板10の一方主面側に第2配線基板20が積層され、第2配線基板20の一方主面側に第3配線基板30が積層されており、その結果、第1導電回路層12及び第2導電回路層22は一方主面側を向き、第3導電回路層32は他方主面側(図中下方向の面、以下、特に断らない場合は同じ)を向いている。
【0057】
このように構成されるスイッチモジュール1において、本実施形態では、第1配線基板10と第2配線基板20と第3配線基板30を同一の基材から構成している。
【0058】
図5は、図2に示す第1配線基板10と第2配線基板20と第3配線基板30を示す平面図である。図5に示すように、本実施形態のスイッチモジュール1は、第1基材11と第2基材21と第3基材31が一つの基材から構成されており、第1導電回路層12と第2導電回路層22と第3導電回路層32がその基材の同じ主面に形成されている。また、同図に示すように、第1配線基板10の一方主面と第2配線基板20の一方主面との間に、第3配線基板30の一方主面が形成されている。つまり、基材の一方主面において、第1導電回路層12と第2導電回路層22との間に第3導電回路層32が形成されている。
【0059】
ちなみに、図5に示す第2配線基板20と第3配線基板30の位置は入れ替えることが可能である。つまり、第1配線基板10の主面と第3配線基板30の主面との間に、第2配線基板20の主面を形成することができる。つまり、基材の一方主面において、第1導電回路層12と第3導電回路層32との間に第2導電回路層22を形成することができる。この場合は、図2に示す積層構造においても、第2配線基板20と第3配線基板30の位置が入れ替わることになる。
【0060】
そして、スイッチモジュール1を組み立てる際には、第2導電回路層22と第3導電回路層32とが対向するように、第2配線基板20と第3配線基板30を折り畳む。つまり、図5に示す破線F1を谷折りにして第2配線基板20と第3配線基板30を折り畳む。続いて、第1導電回路層11が第2基材21の他方主面(第2導電回路層22が形成されていない方の面)に対向するように、第1配線基板10と第3配線基板30を折り畳む。つまり、第1配線基板10と第3配線基板30との間に第2配線基板20が積層されるように、図5に示す破線F2を谷折りにして第1配線基板10を折り畳む。
【0061】
図5に示す第2配線基板20と第3配線基板30の位置が入れ替得られた場合も同様の手法によって組み立てることができるが、図5に示す破線F1を谷折りにした後は、第1導電回路層11が第3基材31の他方主面(第3導電回路層32が形成されていない方の面)に対向し、第1配線基板10と第2配線基板20との間に第3配線基板30が積層されるように、図5に示す破線F2を谷折りにして第1配線基板10を折り畳む。
【0062】
これにより、1枚の基材から構成された第1配線基板10と第2配線基板20と第3配線基板30を積層して、図1に示すスイッチモジュール1を得ることができる。
【0063】
このように、本実施形態では、1枚の基材で第1配線基板10と第2配線基板20と第3配線基板30を作製することができるので、材料コストを低減させることができる。また、各基板をそれぞれ別々に作製する場合よりも製造工程を簡易にすることができ、製造に係るコストを低減させることができる。さらに、第1配線基板10と第2配線基板20と第3配線基板30とが連なっていることから、積層組立時において高い精度で位置合わせを行うことができる。その結果、歩留まりを向上させることができる。
図2に戻り、操作シート50及び操作シート50の設けられた押圧部70について説明する。図6Aは操作シート50の押圧面側の平面図、図6Bは図6AのVIB-VIB線に沿う断面図である。
【0064】
操作シート50は、第3配線基板30の一方主面側に積層され、化粧パネル60に付与された押圧力を第3配線基板40の操作接点32aに与える。操作シート50を構成する材料は特に限定されないが、シリコーン樹脂などの弾性を備える材料が好ましい。操作シート50は化粧パネル60のクッション材としての機能も果たし、各接点の接触を安定させることができる。
【0065】
また、本実施形態の操作シート50には、押圧部70が形成されている。
【0066】
先述したように、本実施形態に係るスイッチモジュール1においては、第1配線基板10の一方主面側に第2配線基板20が積層されている。このため、化粧パネル70から付与された押圧力が第2配線基板20の反力によって減衰させられ、下層に位置する第1配線基板10のメタルドーム13に十分な力がかかりにくい。このため、方向スイッチ表示61〜65(図1参照)を押したときのクリック感が損なわれるという問題がある。
【0067】
この問題を解決するため、本実施形態では、操作シート50の他方主面に、メタルドーム13の頭頂部に押圧力を付与する押圧部70を設けている。押圧部70を設けることにより、化粧パネル60から付与された押圧力を減衰させることなくメタルドーム13に集中させることができる。
【0068】
具体的には、図6A及び図6Bに示すように、本実施形態の操作シート50の他方主面(第2配線基板20及び第1配線基板10を押圧する押圧面)には、メタルドーム13又はダミーメタルドーム13aの頭頂部に押圧力を付与する押し子(アクチュエータ)として機能する押圧部70が形成されている。同図に示すように、本実施形態の押圧部70は、先端に曲面が形成された円柱状の凸部である。また、本実施形態の操作シート50はシリコーン樹脂製のシートであり、押圧部70は操作シート50と一体で形成されている。また、押圧部70の形状は円柱状に限定されず、角柱状、半球状などの形状にすることができ、押圧部70の材質もポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)やポリエステル(PE)などの樹脂を用いることができる。
【0069】
本実施形態では、押圧部70を操作シート50の他方主面に設けた例を説明したが、これに限定されず、メタルドーム13と操作シート50との間であって、メタルドーム13の頭頂部と対向するいずれかの位置に設けることができる。例えば、メタルドーム13の頭頂部に凸部のものを接着などにより設けてもしてもよいし、メタルドーム13を固定する固定シートに予め凸部を形成してもよいし、第3基材31の一方主面側(第3導電回路層32が形成されてない主面)に凸部を形成してもよい。
【0070】
同様に、ダミーメタルドーム13aと操作シート50との間の、ダミーメタルドーム13aの頭頂部と対向するいずれかの位置に、ダミーメタルドーム13aの頭頂部に押圧力を付与する押圧部70を設けてもよい。これにより、メタルドーム13に応じた位置の操作感とダミーメタルドーム13aに応じた位置の操作感の差を無くすことができる。
【0071】
さらに、操作シート50と押圧部70の他の態様について説明する。図7A及び図7Bは、他の態様の操作シート50を示す図である。図7A及び図7Bに示すように、本例の押圧部70の押圧面は三角形の形状であり、三角形の頂点を含む頂部領域がメタルドーム13又はダミーメタルドーム13aの頭頂部に対向するように配置されている。
【0072】
先に説明した図6A及び図6Bに示す態様のように、押圧部70を凸形状とすると、メタルドーム13に効率良く押圧力を集中させることができる。このため、メタルドーム13の頭頂部と押圧接点12aとを接触させるためには押圧部70を凸形状とすることが好ましい。しかしながら、本実施形態では、メタルドーム13の頭頂部と押圧接点12aとを接触させるだけではなく、比較的接触面積の広い操作接点32aとエンコーダ接点22aを接触させなければならない。このため、押圧部70を凸形状とすると押圧面積が小さくなる傾向があり、操作接点32aとエンコーダ接点22aとの接触を安定させることが難しくなる。
【0073】
そこで、図7A及び図7Bに示す例では、操作シート50の外縁に三角形の押圧面を備えた押圧部70が形成されている。本例では、操作シート50の外縁を三角形に切り込むことにより押圧部70を形成している。すなわち、押圧部70は操作シート50と連なり、その一部として構成されている。
【0074】
このように、操作シート50と連なるようにその外縁部分に押圧部70を形成することにより、メタルドーム13の頭頂部に押圧力を付与する押圧面の面積を比較的広くすることができるので、操作接点32aとエンコーダ接点22aの接触を安定させることができる。
【0075】
さて、このように押圧面の面積を比較的広くすると、押圧力が分散されるため、メタルドーム13の頭頂部にかかる押圧力が低減し、方向スイッチ表示61〜65のクリック感が損なわれるという不都合が新たに生じる。
【0076】
このクリック感の低減を解消するため、本実施形態では、押圧部70の押圧面の三角形の頂点を含む何れか一つの頂部領域がメタルドーム13又はダミーメタルドーム13aの頭頂部に対向するように構成する。メタルドーム13又はダミーメタルドーム13aの頭頂部に対向乃至接する押圧面の三角形の頂点が、押し子(アクチュエータ)として機能するので、化粧パネル60から付与された押圧力をメタルドーム13又はダミーメタルドーム13aの頭頂部に集中させることができ、方向スイッチ表示61〜65のクリック感を維持・向上させることができる。
【0077】
この結果、操作接点32aとエンコーダ接点22aの接触を安定させつつも、方向スイッチ表示61〜65のクリック感を維持・向上させることができる。
【0078】
最後に、化粧パネル60について説明する。本実施形態に係るスイッチモジュール1の最上層には、化粧パネル60が載置される。この化粧パネル60には方向スイッチ表示61〜65が設けられている。方向スイッチ表示61〜64は十字の位置関係に配置され、方向スイッチ表示65はその中央に配置されている。また、化粧パネル60は、方向スイッチ表示61〜64を含むリング形状の押圧領域を備えている。この押圧領域に押圧力が付与されたとき、化粧パネル60は中央を支点として傾きをもちながら押下される。
【0079】
以下に、本実施形態に係るスイッチモジュール1の作用を説明する。
【0080】
図8及び図9は、作用を説明するための図であり、図1のIII-III線に沿う断面図に相当する図である。図8は押圧力W1が付与されたときの動作状態を示し、図9は押圧力W1よりも大きい押圧力W2(W1<W2)が付与されたときの動作状態を示している。ちなみに、図1は押圧力が付与されていない状態を示している。
【0081】
図8に示すように、相対的に小さい押圧力W1が方向スイッチ表示64に付与されると、操作接点32aとエンコーダ接点22aとが接触する。このとき、メタルドーム13の頭頂部が第2基材21の他方主面側からエンコーダ接点22aを支え、操作接点32aとエンコーダ接点22aとの接触を補助する。この結果、操作接点32aとエンコーダ接点22aとを確実に接触させることができる。
【0082】
さらに、図9に示すように、相対的に大きい押圧力W2(W1<W2)が方向スイッチ表示64に付与されると、操作接点32aとエンコーダ接点22aとが接触するとともに、メタルドーム13が潰れて反転し、メタルドーム13aの頭頂部と押圧接点12aとが接触する。
【0083】
このように、大きさの異なる押圧力W1及び押圧力W2(W1<W2)によって、第1配線基板10の押圧接点12aのオンオフ信号と第2配線基板20のエンコーダ接点22aの位置信号とを取得することができる。
【0084】
以上のように構成され作用する本実施形態のスイッチモジュール1によれば、メタルドーム13が実装された第1配線基板10に第2配線基板20を積層し、スペーサ40を介して第2配線基板20に第3配線基板30を積層したので、エンコーダ接点22aに接する可動接点が摺動するためのスペースを設けなくても、化粧パネル60及び操作シート50に与えられた押圧力に応じて、第1配線基板10の押圧接点12aのオンオフ信号と第2配線基板20のエンコーダ接点22aの位置信号とを取得することができる。この結果、押圧スイッチ機能とロータリーエンコーダスイッチ機能を備えつつも薄いスイッチモジュールを提供することができる。
【0085】
また、押圧接点12aを、エンコーダ接点22aの少なくとも一つと積層方向に沿って重畳させるように構成したので、メタルドーム13又はダミーメタルドーム13aがエンコーダ接点22aの接触を補助して、積層構造によって生じるエンコーダ接点22aの接触の不安定化を解決することができる。
【0086】
加えて、先述した押圧部70により押圧力をメタルドーム13の頭頂部に集中させて、積層構造によって生じるクリック感の減少を解決することができる。
【0087】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【0088】
1…スイッチモジュール
2…ベース基材
10…第1配線基板
11…第1基材
12…第1導電回路層
12a…押圧接点
12b…環状接点
13…メタルドーム
13a…ダミーメタルドーム
20…第2配線基板
21…第2基材
22…第2導電回路層
22a…エンコーダ接点
30…第3配線基板
31…第3基材
32…第3導電回路層
32a…操作接点
40…スペーサ
41…開口部
50…操作シート
60…化粧パネル
61〜65…方向スイッチ表示
70…押圧部
【技術分野】
【0001】
本発明は、携帯電話などの電子機器に用いられ、押圧スイッチ機能とロータリースイッチ機能を備えるスイッチモジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
この種のスイッチに関し、押圧スイッチとロータリーエンコーダスイッチを組み合わせた複合スイッチが知られている。この複合スイッチのロータリーエンコーダスイッチは、摺動可能な可動接点が接触した回路に応じてスイッチング情報を出力するものである(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第3687036号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、一般的なロータリーエンコーダスイッチは、可動接点に金属バネ(ブラシ)などの摺動部材を用いるので、可動接点が回路の上を摺動するためのスペースが必要となり、薄型化を図ることが難しいという問題があった。
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、押圧スイッチ機能とロータリーエンコーダスイッチ機能を備えつつも、薄型化が可能なスイッチモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、第1基材と、該第1基材の一方主面側に実装された複数のメタルドームと、前記メタルドームの頭頂部と対向するように、前記第1基材の一方主面に形成された押圧接点を含む第1導電回路層とを備える第1配線基板と、第2基材と、該第2基材の、前記第1配線基板の一方主面とは対向しない一方主面に形成された複数のエンコーダ接点を含む第2導電回路層とを備え、前記第1配線基板の一方主面側に積層される第2配線基板と、前記エンコーダ接点に対応する領域に開口部が形成され、前記第2配線基板の前記一方主面側に積層されるスペーサと、第3基材と、該第3基材の、前記スペーサの一方主面に対向する他方主面に形成され、少なくとも前記開口部に対応する領域に形成された操作接点を含む第3導電回路層とを備え、前記スペーサの一方主面側に積層される第3配線基板と、前記第3配線基板の一方主面側に積層された操作シートと、を備えるスイッチモジュールを提供することにより、上記課題を解決する。
【0007】
上記発明において、前記押圧接点は、前記エンコーダ接点の少なくとも一つと積層方向に沿って重畳されるように構成することができる。
【0008】
上記発明において、前記エンコーダ接点のうちの前記押圧接点と重畳しないエンコーダ接点と前記第1基材との間に、ダミーメタルドームを備えるように構成することができる。
【0009】
上記発明において、前記第1基材と前記第2基材と前記第3基材は一つの基材からなり、前記第1導電回路層と前記第2導電回路層と前記第3導電回路層を、当該基材の同じ主面に形成することができる。
【0010】
上記発明において、前記第1配線基板の一方主面と前記第2配線基板の一方主面との間に前記第3配線基板の一方主面が形成され、前記第2導電回路層と前記第3導電回路層とが対向するように、前記第2配線基板と前記第3配線基板が折り畳まれているとともに、前記第1配線基板と前記第3配線基板との間に前記第2配線基板が積層されるように、前記第1配線基板が折り畳む構成にすることができる。
【0011】
前記第1配線基板の一方主面と前記第3配線基板の一方主面との間に前記第2配線基板の一方主面が形成され、前記第2導電回路層と前記第3導電回路層とが対向するように、前記第2配線基板と前記第3配線基板が折り畳まれているとともに、前記第1配線基板と前記第2配線基板との間に前記第3配線基板が積層されるように、前記第1配線基板が折り畳む構成にすることができる。
【0012】
上記発明において、前記メタルドームと前記操作シートとの間であって、前記メタルドームの頭頂部と対向するいずれかの位置に設けられ、前記メタルドームの頭頂部に押圧力を付与する押圧部を備えるように構成することができる。
【0013】
上記発明において、前記ダミーメタルドームと前記操作シートとの間であって、前記ダミーメタルドームの頭頂部と対向するいずれかの位置に設けられ、前記ダミーメタルドームの頭頂部に押圧力を付与する押圧部をさらに備えるように構成することができる。
【0014】
上記発明において、前記押圧部の押圧面が三角形の形状であり、前記三角形の頂点を含む何れか一つの頂部領域が前記メタルドーム又は前記ダミーメタルドームの頭頂部に対向するように構成することができる。
【0015】
上記発明において、前記押圧部が前記メタルドーム又は前記ダミーメタルドームの頭頂部に対向する凸部を備えるように構成することができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明では、メタルドームが実装された第1配線基板に第2配線基板を積層し、スペーサを介して第2配線基板に第3配線基板を積層したので、エンコーダ接点に接する可動接点が摺動するためのスペースを設けなくても、最上層の操作シートに与えられた押圧力に応じて、第1配線基板の押圧接点のオンオフ信号と第2配線基板のエンコーダ接点の位置信号とを取得することができる。この結果、押圧スイッチ機能とロータリーエンコーダスイッチ機能を備えつつも薄いスイッチモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の実施形態に係るスイッチモジュールを示す斜視図である。
【図2】図1に示すスイッチモジュールの分解斜視図である。
【図3】図1のIII-III線に沿う断面図である。
【図4】本発明の実施形態に係る第2配線基板とスペーサを示す平面図である。
【図5】第1配線基板と第2配線基板と第3配線基板を示す平面図である。
【図6A】操作シートの押圧面側の平面図である。
【図6B】図6AのVIB-VIB線に沿う断面図である。
【図7A】他の操作シートの押圧面側の平面図である。
【図7B】図7AのVIIB-VIIB線に沿う断面図である。
【図8】作用を説明するための、図1のIII-III線に沿う断面図に相当する図である。
【図9】作用を説明するための、図1のIII-III線に沿う断面図に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、図面に基づいて、本発明に係る本実施形態のスイッチモジュールについて説明する。
【0019】
本実施形態のスイッチモジュールは、携帯電話、携帯オーディオ装置、PDA(Personal Digital Assistant)等の電子機器の入出力操作に用いられるスイッチである。本実施形態では、多方向押圧スイッチ機能とロータリーエンコーダスイッチ機能とを備える、携帯オーディオ装置のスイッチに本発明に係るスイッチモジュールを適用した例を説明する。
【0020】
図1は、本発明の実施形態に係るスイッチモジュール1を示す斜視図である。
【0021】
図1に示すように、本実施形態のスイッチモジュール1は、最下層側に位置するベース基板2と、ベース基板2の一方主面(図中上方向の面、以下、特に断らない場合は同じ)側に積層された第1配線基板10と、第1配線基板10の一方主面側に積層された第2配線基板20と、第2配線基板20の一方主面側に積層された第3配線基板30と、第3配線基板30の一方主面側に積層された操作シート50と、操作シート50の一方主面側に積層された化粧パネル60とを備えている。
【0022】
最上層となる化粧パネル60には、各方向スイッチ表示61〜65が設けられている。各方向スイッチ表示61〜65又はこの周囲を押圧すると、押圧位置に応じた位置信号及び/又は各方向スイッチ表示61〜65の位置に応じたオンオフ信号を取得することができる。
化粧パネル60の押圧操作によって取得される位置信号及びオンオフ信号は、携帯オーディオ装置の所定機能と予め対応づけられており、取得された位置信号及びオンオフ信号に基づいて携帯オーディオ装置の所定の機能が実行される。例えば、ユーザは、スイッチモジュール1の化粧パネル60の押圧位置を変化させることにより、プログラムリストのスクロールやボリュームの調節ができるとともに、所定の方向スイッチ表示61〜65を押圧することにより、選択したプログラムの起動や停止をすることができる。
【0023】
以下、本発明に係る実施形態のスイッチモジュール1の各構成を説明する。
図2は、図1に示すスイッチモジュール1の分解斜視図であり、図3は、図1のIII-III線に沿う断面図である。
【0024】
図2及び図3に示すように、本実施形態のスイッチモジュール1の最下層にはこのスイッチモジュール1を支持するベース基材2が配置されている。このベース基材2は、絶縁性の板状体であり、材料及び厚さなどは適宜に設定することができる。ベース基材2としては、ポリイミド(PI)やポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)やポリエステル(PE)などを用いることが可能である。
【0025】
このベース基材2の一方主面側には、第1配線基板10が積層されている。図2及び図3に示すように、第1配線基板10は、第1基材11と、該第1基材11の一方主面側に実装された複数のメタルドーム13と、メタルドーム13の頭頂部と対向するように、該第1基材11の一方主面に形成された押圧接点12aを含む第1導電回路層12とを備えている。
【0026】
第1基材11は、可撓性を有する厚さ5μm〜200μm程度のポリイミド(PI)のフィルムである。第1基材11としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)やポリエステル(PE)などを用いることも可能である。後述する第2基材21及び第3基材31も、これらの材料を用いて構成することができる。なお、本実施形態では、第1基材11とは別体のベース基材2を有する例を示しているが、第1基材11を厚く構成して、ベース基材2の機能を兼ね備えるようにしてもよい。
【0027】
本実施形態の第1導電回路層12は、銅箔などで構成されており、図2に示すように、メタルドーム13の頭頂部と対向する押圧接点12a及びメタルドーム13の外縁部と対向する環状接点12b、並びに信号線を含む機能回路12cを含む。この第1導電回路層12は、銀などの金属粒子を含む導電性ペーストを印刷することによって形成することもできる。
【0028】
本実施形態のメタルドーム13は、ステンレスや銅系金属などの導電性及び可撓性を持つ材料で構成されている。メタルドーム13の形状は限定されないが、例えば、3〜6mm程度の直径、及び0.1〜0.4mm程度の高さのドーム形状である。このメタルドーム13は、頭頂部自体が可動接点として機能し、頭頂部が押圧されるとドーム形状が徐々に反転変形する一方で、頭頂部への押圧が解除されると自己弾性により当初のドーム形状に復元するようになっている。
【0029】
これらのメタルドーム13は、固定シートによって、該メタルドーム13の頭頂部が押圧接点12aと対向するように、第1基材11に固定される。固定シートは、ポリエチレンテレフタレート(PET:Polyethylene terephthalate)などの合成樹脂材料から構成されるシート部材と、このシート部材の下面に塗布されたアクリル系粘着剤やシリコーン系粘着剤等の粘着層とを備えている。固定シートの粘着層がメタルドーム13を保持しつつ、このメタルドーム13が貼り付けられていない部分の粘着層が第1基材11に付着してメタルドーム13を第1基板11に固定する。
【0030】
メタルドーム13が設けられていない領域には、ダミーメタルドーム13aが設けられている。このダミーメタルドーム13aは、メタルドーム13のように第1導電回路層12の押圧接点12aと接触しない。つまり、押圧スイッチとしての機能を備えるものではない。本実施形態のダミーメタルドーム13aは、メタルドーム13と同様にステンレスや銅系金属で構成してもよいし、導電性を持たない樹脂などで構成してもよいし、メタルドーム13のように別体のものではなく、第1基材11やベース基材2の一方主面の一部を凸部に盛り上がらせることにより、第1基材11やベース基材と一体で形成してもよい。なお、ダミーメタルドーム13aの配置場所については、後に詳述する。
【0031】
また、図2及び図3に示すように、第1配線基板10の一方主面側には、第2配線基板20が積層されている。
【0032】
図2に示すように、本実施形態に係る第2配線基板20は、第2基材21と、該第2基材21の一方主面に形成された複数のエンコーダ接点22aを含む第2導電回路層22とを備えている。後に詳述するが、本実施形態のエンコーダ接点22aは回路a〜dにより構成される八つの接点を備え、回路a〜dの信号に基づいた位置信号を取得する。さらに、第2導電回路層22は信号線を含む機能回路22cを備えている。なお、第2導電回路層22が形成されている第2基材21の一方主面は、図中において上方向を向いており、第1配線基板10の一方主面とは対向しない。
【0033】
また、図2及び図3に示すように、第2配線基板20の一方主面側にはスペーサ40が積層されている。
【0034】
図2に示すように、本実施形態のスペーサ40は、エンコーダ接点22aに対応する領域に八つの開口部41A〜41Hを有している。
【0035】
なお、スペーサ40の開口部41の数や位置は限定されず、第2導電回路層22の態様に応じて適宜設計することができる。また、スペーサ40は、第1基材11と同様の絶縁性の材料を用いて構成してもよいし、レジスト層により構成してもよい。
【0036】
さらに、図2及び図3に示すように、スペーサ40の一方主面側には、第3配線基板30が積層されている。
【0037】
図2に示すように、本実施形態の第3配線基板30は、第3基材31を備えている。また、図2には示せないが、この第3基材31の他方主面(図中下方面)には第3導電回路層32が形成されている。第3基材31の他方主面とは、スペーサ40の一方主面に対向する面である。また、第3導電回路層32は、少なくとも開口部41に対応する領域に形成された操作接点32aを含んで形成されている(図5の第3配線基板30を参照)。
【0038】
第3配線基板30の第3導電回路層32は、第2配線基板20の第2導電回路層22に対向し、これらはスペーサ40の開口部41を介して、後述する操作シート50及び化粧パネル60から加えられた押圧力によって接触が可能である。
【0039】
ここで、第2導電回路層22から出力される位置信号の判断処理について説明する。図4は、本発明の実施形態に係る第2配線基板20とスペーサ40を示す平面図である。具体的に図4は、第2配線基板20にスペーサ40(図中薄墨で示す)が積層された状態を、スペーサ40側から見た平面図である。
【0040】
図4に示すように、第2基材21の一方主面上の異なる位置に、回路a〜回路d(エンコーダ接点22a)のパターンが第2導電回路層22として形成されており、それぞれが信号線22cに接続され、外部に引き出されている。第2導電回路層22には、二つの櫛形の回路が互いに入り組んだエンコーダ接点22aと、平坦な一つの回路が形成されたエンコーダ接点22aとが交互に八つ並んで形成されている。
【0041】
具体的に、第2導電回路層22は、回路aのみが形成された第1エンコーダ接点22a、回路a及び回路bが形成された第2エンコーダ接点22a、回路bのみが形成された第3エンコーダ接点22a、回路b及び回路cが形成された第4エンコーダ接点22a、回路cのみが形成された第5エンコーダ接点22a、回路c及び回路dが形成された第6エンコーダ接点22a、回路dのみが形成された第7エンコーダ接点22a、回路d及び回路aが形成された第8エンコーダ接点22aを備えている。
【0042】
なお、図4ではスペーサ40が積層されているので第2導電回路層22の全部を示すことができないため、第2導電回路層22の詳細を図5に示している。
【0043】
また、第2導電回路層22に積層されたスペーサ40の開口部41は、上述したエンコーダ接点22aの位置に対向する位置に設けられている。具体的に、本実施形態のスペーサ40は、第1エンコーダ接点(回路aの形成領域)と対向する開口部41A、第2エンコーダ接点(回路a及び回路bの形成領域)と対向する開口部41B、第3エンコーダ接点(回路bの形成領域)と対向する開口部41C、第4エンコーダ接点(回路b及び回路cの形成領域)と対向する開口部41D、第5エンコーダ接点(回路cの形成領域)と対向する開口部41E、第6エンコーダ接点(回路c及び回路dの形成領域)と対向する開口部41F、第7エンコーダ接点(回路dの形成領域)と対向する開口部41G、第8エンコーダ接点(回路d及び回路aの形成領域)と対向する開口部41Hの八つの開口部41を備えている。
【0044】
このように構成された第2導電回路層22においては、例えば、開口部41Bに応じた領域に化粧パネル60から押圧力が加えられると、開口部41Bを介して第3導電回路層32と第2導電回路層22とが接触し、第2エンコーダ接点22aを構成する回路a及びbから信号が出力される。また、開口部41Aに応じた領域に押圧力が加えられ、この領域において第3導電回路層32と第2導電回路層22とが接触すると、第1エンコーダ接点22aを構成する回路aのみから信号が出力される。
【0045】
同様に、開口部41C領域の押圧に応じて回路bのみから信号が出力され、開口部41D領域の押圧に応じて回路b,cから信号が出力され、開口部41E領域の押圧に応じて回路cのみから信号が出力され、開口部41F領域の押圧に応じて回路c,dから信号が出力される。開口部41G,Hについても同様である。
【0046】
本実施形態では、例えば表1に示す、得られた信号と押圧位置とを予め対応づけた押圧位置の判断テーブルをスイッチモジュール1又は電子機器側に記憶させておき、得られた信号に基づいて押圧位置を判断する。
【表1】
【0047】
例えば、回路a及び回路bから信号が得られた場合には、開口部41Bに応じた領域が押圧されたと判断することができる。また、回路aのみから信号が得られた場合には開口部41Aに応じた領域が押圧されたと判断することができる。また、経時的な信号の変化に基づいて、押圧力が時計回りの方向に与えられたか又は反時計回りの方向に与えられたかを判断することもできる。
【0048】
ところで、本実施形態のスイッチモジュール1は、押圧接点12aを備える第1配線基板10の上に、エンコーダ接点22aを備える第2配線基板20を積層することにより薄型化を図っている。しかしながら、第1配線基板10及び第2配線基板20は、いずれも押圧力により信号が得られる押下タイプのスイッチであるので、これらを上下に積層させた場合には、化粧パネル60から与えられた押圧力が下層の押圧接点12aに逃げてしまい、上層側のエンコーダ接点22aの接触が安定しないという問題が生じる場合がある。
【0049】
本実施形態のスイッチモジュール1では、エンコーダ接点22aの接触を安定させる観点から、第1配線基板10の押圧接点12aが、第2配線基板20のエンコーダ接点22aの少なくとも一つと積層方向Z(図2参照)に沿って重畳するように構成する。
【0050】
以下、図4に基づいて、押圧接点12aとエンコーダ接点22aの位置関係を説明する。
【0051】
図4に示すように、本実施形態の第2導電回路層22の回路a〜d(エンコーダ接点22a)が形成された八つのエンコーダ接点22aのうちの四つのエンコーダ接点22aはメタルドーム13の頭頂部に対向している。本実施形態のメタルドーム13は、その頭頂部が押圧接点12aに対向するように実装されているので、本実施形態の押圧接点12aは、エンコーダ接点22aの少なくとも一つと積層方向に沿って重畳されている。
【0052】
また、先述したように、本実施形態において、第2導電回路層22のエンコーダ接点22aは八つであり、押圧接点12aは五つであるので、エンコーダ接点22aの方が押圧接点12aよりも多い。このため、エンコーダ接点22aのうち、押圧接点12aと重畳しない回路a〜d(エンコーダ接点22a)が形成された領域には、ダミーメタルドーム13aが対向するように構成している。つまり、押圧接点12aと重畳しない回路a〜d(エンコーダ接点22a)と第1基材11との間には、ダミーメタルドーム13aが配置されている。
【0053】
このように、押圧接点12aをエンコーダ接点22aの少なくとも一つと積層方向Zに沿って重畳されるように構成すると、エンコーダ接点22aとメタルドーム13又はダミーメタルドーム13aの頭頂部が対向するので、エンコーダ接点22aに応じた領域を押圧したときに、メタルドーム13又はダミーメタルドーム13aの頭頂部がエンコーダ接点22aを下から(第2基材21の他方主面側から)支えて、エンコーダ接点22aの接触を補助する役割を果たす。
【0054】
この結果、押下タイプのスイッチである第1配線基板10と第2配線基板20とを積層させた構造としても、エンコーダ接点22aの接触を安定させることができる。
【0055】
続いて、図5に基づいて、本実施形態のスイッチモジュール1の組み立て手法を説明する。
【0056】
本実施形態のスイッチモジュール1は、第1配線基板10の一方主面側に第2配線基板20が積層され、第2配線基板20の一方主面側に第3配線基板30が積層されており、その結果、第1導電回路層12及び第2導電回路層22は一方主面側を向き、第3導電回路層32は他方主面側(図中下方向の面、以下、特に断らない場合は同じ)を向いている。
【0057】
このように構成されるスイッチモジュール1において、本実施形態では、第1配線基板10と第2配線基板20と第3配線基板30を同一の基材から構成している。
【0058】
図5は、図2に示す第1配線基板10と第2配線基板20と第3配線基板30を示す平面図である。図5に示すように、本実施形態のスイッチモジュール1は、第1基材11と第2基材21と第3基材31が一つの基材から構成されており、第1導電回路層12と第2導電回路層22と第3導電回路層32がその基材の同じ主面に形成されている。また、同図に示すように、第1配線基板10の一方主面と第2配線基板20の一方主面との間に、第3配線基板30の一方主面が形成されている。つまり、基材の一方主面において、第1導電回路層12と第2導電回路層22との間に第3導電回路層32が形成されている。
【0059】
ちなみに、図5に示す第2配線基板20と第3配線基板30の位置は入れ替えることが可能である。つまり、第1配線基板10の主面と第3配線基板30の主面との間に、第2配線基板20の主面を形成することができる。つまり、基材の一方主面において、第1導電回路層12と第3導電回路層32との間に第2導電回路層22を形成することができる。この場合は、図2に示す積層構造においても、第2配線基板20と第3配線基板30の位置が入れ替わることになる。
【0060】
そして、スイッチモジュール1を組み立てる際には、第2導電回路層22と第3導電回路層32とが対向するように、第2配線基板20と第3配線基板30を折り畳む。つまり、図5に示す破線F1を谷折りにして第2配線基板20と第3配線基板30を折り畳む。続いて、第1導電回路層11が第2基材21の他方主面(第2導電回路層22が形成されていない方の面)に対向するように、第1配線基板10と第3配線基板30を折り畳む。つまり、第1配線基板10と第3配線基板30との間に第2配線基板20が積層されるように、図5に示す破線F2を谷折りにして第1配線基板10を折り畳む。
【0061】
図5に示す第2配線基板20と第3配線基板30の位置が入れ替得られた場合も同様の手法によって組み立てることができるが、図5に示す破線F1を谷折りにした後は、第1導電回路層11が第3基材31の他方主面(第3導電回路層32が形成されていない方の面)に対向し、第1配線基板10と第2配線基板20との間に第3配線基板30が積層されるように、図5に示す破線F2を谷折りにして第1配線基板10を折り畳む。
【0062】
これにより、1枚の基材から構成された第1配線基板10と第2配線基板20と第3配線基板30を積層して、図1に示すスイッチモジュール1を得ることができる。
【0063】
このように、本実施形態では、1枚の基材で第1配線基板10と第2配線基板20と第3配線基板30を作製することができるので、材料コストを低減させることができる。また、各基板をそれぞれ別々に作製する場合よりも製造工程を簡易にすることができ、製造に係るコストを低減させることができる。さらに、第1配線基板10と第2配線基板20と第3配線基板30とが連なっていることから、積層組立時において高い精度で位置合わせを行うことができる。その結果、歩留まりを向上させることができる。
図2に戻り、操作シート50及び操作シート50の設けられた押圧部70について説明する。図6Aは操作シート50の押圧面側の平面図、図6Bは図6AのVIB-VIB線に沿う断面図である。
【0064】
操作シート50は、第3配線基板30の一方主面側に積層され、化粧パネル60に付与された押圧力を第3配線基板40の操作接点32aに与える。操作シート50を構成する材料は特に限定されないが、シリコーン樹脂などの弾性を備える材料が好ましい。操作シート50は化粧パネル60のクッション材としての機能も果たし、各接点の接触を安定させることができる。
【0065】
また、本実施形態の操作シート50には、押圧部70が形成されている。
【0066】
先述したように、本実施形態に係るスイッチモジュール1においては、第1配線基板10の一方主面側に第2配線基板20が積層されている。このため、化粧パネル70から付与された押圧力が第2配線基板20の反力によって減衰させられ、下層に位置する第1配線基板10のメタルドーム13に十分な力がかかりにくい。このため、方向スイッチ表示61〜65(図1参照)を押したときのクリック感が損なわれるという問題がある。
【0067】
この問題を解決するため、本実施形態では、操作シート50の他方主面に、メタルドーム13の頭頂部に押圧力を付与する押圧部70を設けている。押圧部70を設けることにより、化粧パネル60から付与された押圧力を減衰させることなくメタルドーム13に集中させることができる。
【0068】
具体的には、図6A及び図6Bに示すように、本実施形態の操作シート50の他方主面(第2配線基板20及び第1配線基板10を押圧する押圧面)には、メタルドーム13又はダミーメタルドーム13aの頭頂部に押圧力を付与する押し子(アクチュエータ)として機能する押圧部70が形成されている。同図に示すように、本実施形態の押圧部70は、先端に曲面が形成された円柱状の凸部である。また、本実施形態の操作シート50はシリコーン樹脂製のシートであり、押圧部70は操作シート50と一体で形成されている。また、押圧部70の形状は円柱状に限定されず、角柱状、半球状などの形状にすることができ、押圧部70の材質もポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)やポリエステル(PE)などの樹脂を用いることができる。
【0069】
本実施形態では、押圧部70を操作シート50の他方主面に設けた例を説明したが、これに限定されず、メタルドーム13と操作シート50との間であって、メタルドーム13の頭頂部と対向するいずれかの位置に設けることができる。例えば、メタルドーム13の頭頂部に凸部のものを接着などにより設けてもしてもよいし、メタルドーム13を固定する固定シートに予め凸部を形成してもよいし、第3基材31の一方主面側(第3導電回路層32が形成されてない主面)に凸部を形成してもよい。
【0070】
同様に、ダミーメタルドーム13aと操作シート50との間の、ダミーメタルドーム13aの頭頂部と対向するいずれかの位置に、ダミーメタルドーム13aの頭頂部に押圧力を付与する押圧部70を設けてもよい。これにより、メタルドーム13に応じた位置の操作感とダミーメタルドーム13aに応じた位置の操作感の差を無くすことができる。
【0071】
さらに、操作シート50と押圧部70の他の態様について説明する。図7A及び図7Bは、他の態様の操作シート50を示す図である。図7A及び図7Bに示すように、本例の押圧部70の押圧面は三角形の形状であり、三角形の頂点を含む頂部領域がメタルドーム13又はダミーメタルドーム13aの頭頂部に対向するように配置されている。
【0072】
先に説明した図6A及び図6Bに示す態様のように、押圧部70を凸形状とすると、メタルドーム13に効率良く押圧力を集中させることができる。このため、メタルドーム13の頭頂部と押圧接点12aとを接触させるためには押圧部70を凸形状とすることが好ましい。しかしながら、本実施形態では、メタルドーム13の頭頂部と押圧接点12aとを接触させるだけではなく、比較的接触面積の広い操作接点32aとエンコーダ接点22aを接触させなければならない。このため、押圧部70を凸形状とすると押圧面積が小さくなる傾向があり、操作接点32aとエンコーダ接点22aとの接触を安定させることが難しくなる。
【0073】
そこで、図7A及び図7Bに示す例では、操作シート50の外縁に三角形の押圧面を備えた押圧部70が形成されている。本例では、操作シート50の外縁を三角形に切り込むことにより押圧部70を形成している。すなわち、押圧部70は操作シート50と連なり、その一部として構成されている。
【0074】
このように、操作シート50と連なるようにその外縁部分に押圧部70を形成することにより、メタルドーム13の頭頂部に押圧力を付与する押圧面の面積を比較的広くすることができるので、操作接点32aとエンコーダ接点22aの接触を安定させることができる。
【0075】
さて、このように押圧面の面積を比較的広くすると、押圧力が分散されるため、メタルドーム13の頭頂部にかかる押圧力が低減し、方向スイッチ表示61〜65のクリック感が損なわれるという不都合が新たに生じる。
【0076】
このクリック感の低減を解消するため、本実施形態では、押圧部70の押圧面の三角形の頂点を含む何れか一つの頂部領域がメタルドーム13又はダミーメタルドーム13aの頭頂部に対向するように構成する。メタルドーム13又はダミーメタルドーム13aの頭頂部に対向乃至接する押圧面の三角形の頂点が、押し子(アクチュエータ)として機能するので、化粧パネル60から付与された押圧力をメタルドーム13又はダミーメタルドーム13aの頭頂部に集中させることができ、方向スイッチ表示61〜65のクリック感を維持・向上させることができる。
【0077】
この結果、操作接点32aとエンコーダ接点22aの接触を安定させつつも、方向スイッチ表示61〜65のクリック感を維持・向上させることができる。
【0078】
最後に、化粧パネル60について説明する。本実施形態に係るスイッチモジュール1の最上層には、化粧パネル60が載置される。この化粧パネル60には方向スイッチ表示61〜65が設けられている。方向スイッチ表示61〜64は十字の位置関係に配置され、方向スイッチ表示65はその中央に配置されている。また、化粧パネル60は、方向スイッチ表示61〜64を含むリング形状の押圧領域を備えている。この押圧領域に押圧力が付与されたとき、化粧パネル60は中央を支点として傾きをもちながら押下される。
【0079】
以下に、本実施形態に係るスイッチモジュール1の作用を説明する。
【0080】
図8及び図9は、作用を説明するための図であり、図1のIII-III線に沿う断面図に相当する図である。図8は押圧力W1が付与されたときの動作状態を示し、図9は押圧力W1よりも大きい押圧力W2(W1<W2)が付与されたときの動作状態を示している。ちなみに、図1は押圧力が付与されていない状態を示している。
【0081】
図8に示すように、相対的に小さい押圧力W1が方向スイッチ表示64に付与されると、操作接点32aとエンコーダ接点22aとが接触する。このとき、メタルドーム13の頭頂部が第2基材21の他方主面側からエンコーダ接点22aを支え、操作接点32aとエンコーダ接点22aとの接触を補助する。この結果、操作接点32aとエンコーダ接点22aとを確実に接触させることができる。
【0082】
さらに、図9に示すように、相対的に大きい押圧力W2(W1<W2)が方向スイッチ表示64に付与されると、操作接点32aとエンコーダ接点22aとが接触するとともに、メタルドーム13が潰れて反転し、メタルドーム13aの頭頂部と押圧接点12aとが接触する。
【0083】
このように、大きさの異なる押圧力W1及び押圧力W2(W1<W2)によって、第1配線基板10の押圧接点12aのオンオフ信号と第2配線基板20のエンコーダ接点22aの位置信号とを取得することができる。
【0084】
以上のように構成され作用する本実施形態のスイッチモジュール1によれば、メタルドーム13が実装された第1配線基板10に第2配線基板20を積層し、スペーサ40を介して第2配線基板20に第3配線基板30を積層したので、エンコーダ接点22aに接する可動接点が摺動するためのスペースを設けなくても、化粧パネル60及び操作シート50に与えられた押圧力に応じて、第1配線基板10の押圧接点12aのオンオフ信号と第2配線基板20のエンコーダ接点22aの位置信号とを取得することができる。この結果、押圧スイッチ機能とロータリーエンコーダスイッチ機能を備えつつも薄いスイッチモジュールを提供することができる。
【0085】
また、押圧接点12aを、エンコーダ接点22aの少なくとも一つと積層方向に沿って重畳させるように構成したので、メタルドーム13又はダミーメタルドーム13aがエンコーダ接点22aの接触を補助して、積層構造によって生じるエンコーダ接点22aの接触の不安定化を解決することができる。
【0086】
加えて、先述した押圧部70により押圧力をメタルドーム13の頭頂部に集中させて、積層構造によって生じるクリック感の減少を解決することができる。
【0087】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【0088】
1…スイッチモジュール
2…ベース基材
10…第1配線基板
11…第1基材
12…第1導電回路層
12a…押圧接点
12b…環状接点
13…メタルドーム
13a…ダミーメタルドーム
20…第2配線基板
21…第2基材
22…第2導電回路層
22a…エンコーダ接点
30…第3配線基板
31…第3基材
32…第3導電回路層
32a…操作接点
40…スペーサ
41…開口部
50…操作シート
60…化粧パネル
61〜65…方向スイッチ表示
70…押圧部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1基材と、該第1基材の一方主面側に実装された複数のメタルドームと、前記メタルドームの頭頂部と対向するように、前記第1基材の一方主面に形成された押圧接点を含む第1導電回路層とを備える第1配線基板と、
第2基材と、該第2基材の、前記第1配線基板の一方主面とは対向しない一方主面に形成された複数のエンコーダ接点を含む第2導電回路層とを備え、前記第1配線基板の一方主面側に積層される第2配線基板と、
前記エンコーダ接点に対応する領域に開口部が形成され、前記第2配線基板の前記一方主面側に積層されるスペーサと、
第3基材と、該第3基材の、前記スペーサの一方主面に対向する他方主面に形成され、少なくとも前記開口部に対応する領域に形成された操作接点を含む第3導電回路層とを備え、前記スペーサの一方主面側に積層される第3配線基板と、
前記第3配線基板の一方主面側に積層された操作シートと、を備えるスイッチモジュール。
【請求項2】
前記押圧接点は、前記エンコーダ接点の少なくとも一つと積層方向に沿って重畳されていることを特徴とする請求項1に記載のスイッチモジュール。
【請求項3】
前記エンコーダ接点のうちの前記押圧接点と重畳しないエンコーダ接点と前記第1基材との間に、ダミーメタルドームを備える請求項2に記載のスイッチモジュール。
【請求項4】
前記第1基材と前記第2基材と前記第3基材は一つの基材からなり、前記第1導電回路層と前記第2導電回路層と前記第3導電回路層は当該基材の同じ主面に形成されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のスイッチモジュール。
【請求項5】
前記第1配線基板の一方主面と前記第2配線基板の一方主面との間に前記第3配線基板の一方主面が形成され、前記第2導電回路層と前記第3導電回路層とが対向するように、前記第2配線基板と前記第3配線基板が折り畳まれているとともに、
前記第1配線基板と前記第3配線基板との間に前記第2配線基板が積層されるように、前記第1配線基板が折り畳まれていることを特徴とする請求項4に記載のスイッチモジュール。
【請求項6】
前記第1配線基板の一方主面と前記第3配線基板の一方主面との間に前記第2配線基板の一方主面が形成され、前記第2導電回路層と前記第3導電回路層とが対向するように、前記第2配線基板と前記第3配線基板が折り畳まれているとともに、
前記第1配線基板と前記第2配線基板との間に前記第3配線基板が積層されるように、前記第1配線基板が折り畳まれていることを特徴とする請求項4に記載のスイッチモジュール。
【請求項7】
前記メタルドームと前記操作シートとの間であって、前記メタルドームの頭頂部と対向するいずれかの位置に設けられ、前記メタルドームの頭頂部に押圧力を付与する押圧部を備えることを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載のスイッチモジュール。
【請求項8】
前記ダミーメタルドームと前記操作シートとの間であって、前記ダミーメタルドームの頭頂部と対向するいずれかの位置に設けられ、前記ダミーメタルドームの頭頂部に押圧力を付与する押圧部をさらに備えることを特徴とする請求項3を引用する請求項7に記載のスイッチモジュール。
【請求項9】
前記押圧部の押圧面が三角形の形状であり、前記三角形の頂点を含む何れか一つの頂部領域が前記メタルドーム又は前記ダミーメタルドームの頭頂部に対向することを特徴とする請求項7又は8に記載のスイッチモジュール。
【請求項10】
前記押圧部は、前記メタルドーム又は前記ダミーメタルドームの頭頂部に対向する凸部を備えることを特徴とする請求項7又は8に記載のスイッチモジュール。
【請求項1】
第1基材と、該第1基材の一方主面側に実装された複数のメタルドームと、前記メタルドームの頭頂部と対向するように、前記第1基材の一方主面に形成された押圧接点を含む第1導電回路層とを備える第1配線基板と、
第2基材と、該第2基材の、前記第1配線基板の一方主面とは対向しない一方主面に形成された複数のエンコーダ接点を含む第2導電回路層とを備え、前記第1配線基板の一方主面側に積層される第2配線基板と、
前記エンコーダ接点に対応する領域に開口部が形成され、前記第2配線基板の前記一方主面側に積層されるスペーサと、
第3基材と、該第3基材の、前記スペーサの一方主面に対向する他方主面に形成され、少なくとも前記開口部に対応する領域に形成された操作接点を含む第3導電回路層とを備え、前記スペーサの一方主面側に積層される第3配線基板と、
前記第3配線基板の一方主面側に積層された操作シートと、を備えるスイッチモジュール。
【請求項2】
前記押圧接点は、前記エンコーダ接点の少なくとも一つと積層方向に沿って重畳されていることを特徴とする請求項1に記載のスイッチモジュール。
【請求項3】
前記エンコーダ接点のうちの前記押圧接点と重畳しないエンコーダ接点と前記第1基材との間に、ダミーメタルドームを備える請求項2に記載のスイッチモジュール。
【請求項4】
前記第1基材と前記第2基材と前記第3基材は一つの基材からなり、前記第1導電回路層と前記第2導電回路層と前記第3導電回路層は当該基材の同じ主面に形成されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のスイッチモジュール。
【請求項5】
前記第1配線基板の一方主面と前記第2配線基板の一方主面との間に前記第3配線基板の一方主面が形成され、前記第2導電回路層と前記第3導電回路層とが対向するように、前記第2配線基板と前記第3配線基板が折り畳まれているとともに、
前記第1配線基板と前記第3配線基板との間に前記第2配線基板が積層されるように、前記第1配線基板が折り畳まれていることを特徴とする請求項4に記載のスイッチモジュール。
【請求項6】
前記第1配線基板の一方主面と前記第3配線基板の一方主面との間に前記第2配線基板の一方主面が形成され、前記第2導電回路層と前記第3導電回路層とが対向するように、前記第2配線基板と前記第3配線基板が折り畳まれているとともに、
前記第1配線基板と前記第2配線基板との間に前記第3配線基板が積層されるように、前記第1配線基板が折り畳まれていることを特徴とする請求項4に記載のスイッチモジュール。
【請求項7】
前記メタルドームと前記操作シートとの間であって、前記メタルドームの頭頂部と対向するいずれかの位置に設けられ、前記メタルドームの頭頂部に押圧力を付与する押圧部を備えることを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載のスイッチモジュール。
【請求項8】
前記ダミーメタルドームと前記操作シートとの間であって、前記ダミーメタルドームの頭頂部と対向するいずれかの位置に設けられ、前記ダミーメタルドームの頭頂部に押圧力を付与する押圧部をさらに備えることを特徴とする請求項3を引用する請求項7に記載のスイッチモジュール。
【請求項9】
前記押圧部の押圧面が三角形の形状であり、前記三角形の頂点を含む何れか一つの頂部領域が前記メタルドーム又は前記ダミーメタルドームの頭頂部に対向することを特徴とする請求項7又は8に記載のスイッチモジュール。
【請求項10】
前記押圧部は、前記メタルドーム又は前記ダミーメタルドームの頭頂部に対向する凸部を備えることを特徴とする請求項7又は8に記載のスイッチモジュール。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【公開番号】特開2011−159456(P2011−159456A)
【公開日】平成23年8月18日(2011.8.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−18877(P2010−18877)
【出願日】平成22年1月29日(2010.1.29)
【出願人】(000005186)株式会社フジクラ (4,463)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年8月18日(2011.8.18)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年1月29日(2010.1.29)
【出願人】(000005186)株式会社フジクラ (4,463)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]