JPS5847808B2 - 電気押しボタンスイツチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は概して電気スイッチに関するものであり特に導
電性エラストマスイツチ素子を使用する押しボタンスイ
ッチに関するものである。

従来の技術において導電性エジストマ材料はそれ自体公
知である。

これらの材料の多くは例えばその中に微細に分散する導
電性金属粒子を有するシリコンラバーのような弾性保持
材料を利用している。

シルバーフレークはこのような材料の１つであり、数容
積パーセント程の低い濃度で加えられ、圧縮力に応じて
シリコンゴム本体即ちコンアナの特性を通じて伝導を生
じる働きをする。

米国特許第３６８００３７号は絶縁体シート内の様々な
選択された位置に埋め込んだ導電性材料の利用について
記述している。

このような導電性エジストマプラグは部分的に重なるか
１たは絶縁体シートの２つの向かい合う表面から突き出
て、選択された点における相互連結が所望される（例え
は）２つの回路板の間にはさ捷れると圧縮されるように
なっている。

米国特許４０６５１９７号は導電性エラストマ技術に基
礎を置くシ一トコネクタについて記述している。

その装置は相互連結すべき回路板寸たば他の装置からの
離散的な圧力点の適用を含んで一ハる。

別々の圧力点間の領域は実質的に非電導性であってシー
トの厚さを通じて伝導を提供する複数の圧力点の間に非
常に満足のゆく絶縁が存在する。

前述の米国特許第４０６５１９７号は材料の配合および
処理工程についてかなり詳細にかつ幾つかの他の材料配
合と共に記述している。

さらに１つの方法１たは他の方法で電気コネクタとして
用いられる導電性エジストマ材料は米国特許第３６４８
００２号、第４０６８０３２号釦よび第４０５０７５６
号釦よび１９７８年６月５日出願のＯ．Ａｌｏｎｓｏ
−３による米国特許出願第９１２３８１号に記述され
てお・り、この出願は本出願の出願人に譲渡されている
。

押しボタンスイッチは本来多くの形態で作成されており
、最も一般的ＶＣは金属一金属接点装置およびはね弾性
を用いる。

このようなスイッチは概して電子回路板上へ直接置くに
は向かず、寸たそれらの全体としての信頼度およびコス
トは不利である。

導電性エジストマ材料を使用した押しボタンスイッチと
しては実開昭５１−１３９３７０号公報の「押釦スイッ
チ装置」及び実開昭５０ １３９５７６号公報の「押釦スイッチ」に記述されてい
る。

しかしながら上記２つの公報による押ボタンスイッチは
いずれもスイッチ部材側の接点面とプリント基板側の導
体は平行に相対して置かれており、単に接点面を上下さ
せてスイッチ動作を行わせるものであるため接点同志の
離接動作を確実にするためには非接触時に接点相互間に
充分な間隔が必要であり、１た接触時にはその接点間隔
に等１〜い押ボタンの押圧動作が必要となってスイッチ
動作も緩慢になりやすかった。

さらにエラストマ材料を使用したスイッチ部材は円筒状
をしており、これを製造するにあたっては１ヶ１ヶ小さ
な型に材料を流して作る必要があり、生産性が低かった
。

さらに異なった作動圧力のスイッチ部材を作ろうとすれ
ば形状を変えるため型を変更したり材料を変える必要が
あった。

さらに父上記従来例のスイッチの構造ではスイッチ部材
はしっかりと押しボタン部分にはめ込んでおかねばなら
ず組み立てがめんどうであった。

本発明が公知の導電性エジストマ材料を独自の形状ち・
よび組み合わせで用いて従来の欠点にどのように対処す
るかは以下に明きらかになるだろう。

本発明によれば導電性エラストマ部材はスイッチの押し
ボタンからの圧力を受けてゆがみ、前記押しボタンの圧
力に応答してその間に選択的に電気的連続性をもたらす
ことが所望される少なくとも２つの（例えばプリント回
路板上にあるような）導電性ス｝ ＩＪツプ芽たはトレ
ースに電流を通ずる。

ぞの好１しい形態においてエジストマ部材は通常回路板
表面上の選択された導線１たはトレースの間にささえら
れる中心面を有し回路板平面から上方に分岐しているブ
リッジ接点部材として機能する。

押しボタンを通じて加えられる圧力はエジストマ部材の
中央支持部分の両側のこれらの分岐した部分をトレース
に向かって押し下げ、圧縮する。

圧力を解き放つとエジストマ部材はその最初の即ち静止
（圧力を受けない）形に戻るので電気的連続性はしゃ断
される。

前述の圧縮力がエラストマブリッジ部材に軸的に加えら
れるように定めれば回路板に面一するエラストマ部材の
表面から軸的に拡がってブリッジ部材の中に形威される
みぞ即ちスロットは軸的に伸びていると記述することが
できる。

これらのみそは圧縮された時のエラストマ部材のゆがみ
を促進する。

代表的な好１しい実施例の詳細は以下に記述されており
、記述が進むにつれ当業者には理解されよう。

さて第１図を参照すると回路板２４上に据え着けられた
本発明による押しボタンスイッチの代表的なアツセンブ
リが図示されている。

基本的に本スイッチアツセンブリは弾力のある導電性エ
ジストマブリッジ部材１０の上部にもたれかかる表面１
１ａを有する押しボタン１１を含んでいる。

囲い１２は側面ｌ２ａ＞よび回路板２４へのその据え着
けを促進する脚部１２ｂを有し押しボタン１１の機械的
な外被および案内装置の１つの形を描いている。

本発明を適用できる応用のタイプにおいてはこれらの純
粋に機械的な補助構造はかなりの変更が可能である。

例えば囲い即ち外被１２の上部は指示された位置に独立
に支持されている平行な回路板１たは他の平面部材でも
よく、その場合には側面１２ａ．ｂよび脚部１２ｂはな
くなる。

第１図においてはスイッチの囲い内でプリント回路トラ
ック２４ａを共に電気的に接続してこれらを対応する回
路トラック２４ｂにおいて橋渡しすることが所望される
。

弾力のある導電性エラストマ部材１０は回路板２４の示
されている位置に載っているか１たはそこにセメントづ
けされている底面１５を含んでいる。

みぞ１４および１４ａは押しボタン１１に加えられる下
向きの圧縮力に応じて導電性エジストマの２つの「翼」
が下方へゆがむのを促進するのに役立つ。

さて第２図をも参照すると第１図に描かれているスイッ
チの開いた状態ではなくスイッチの閉じた状態が描かれ
ており、ブリッジ部材１０のゆがみをよりはっきりと理
解できる。

第２図において押しボタン１１の表面１１ａに沿って働
く下方への圧縮力はブリッジ部材１０の「翼」を下方へ
ゆがｌせ、第１図における表面２１を実質的に平らにし
て表面１１ａと平面的に接触する実質的に平らな表面２
１ａにしてしすう。

このことはブリッジ部材１０の接触表面、即ち表面１６
および１７をプリント回路トレース２４ａおよび２４ｂ
に各各押しつけて接触させることになる。

表面２２および２３は表面１８，１９および１８ａと１
９ａと同様に第２図に示されている位置１で回転してい
く。

第１図の表面２０および２０ａは湾曲する傾向があり、
各々第２図に示されている表面２０′および２０ａ′を
形或する。

以上の様な本願発明の構或によれば前述の従来技術の押
ボタンスイッチの欠点をなくし、以下のようなすぐれた
効果が得られる。

■ 片持ち梁部に接触面を設け、その面は片持ち梁に圧
力が加わらなければ回路板に対してある角度をもって上
外方向に向いて離隔する構造としたことによって押ボタ
ンの上下動距離に較べて接触面のプリント導体に対する
離接間隔は大きく、１たスイッチ動作が片持ち梁部のス
ナツプ動作で行ろれ、接触面と導体との離接動作がすば
やく確実であり、指先のスイッチング感も良くなるとい
う効果を有する。

■ スイッチ部材を製造する場合、断面が第１図にある
ような形状をした導伝性エラストマでできた細長い材料
を型で作り、これを所定の幅毎に切ってゆけばよく、大
量のスイッチ部材が簡単にできる。

■ さらに上記の細長い材料を切るときに、切り幅を変
えるだけで、異る作動圧力のスイッチ部材が得られる。

■ 本願発明のような対称な片持ち梁を有するスイッチ
部材の形状は前述の従来技術の円筒形の形状に比べ、小
さな圧力で作動することができる。

■ さらに又本願スイッチ部材の形状は前述の従来技術
のようにスイッチ部材を押しボタン部分にしっかりとは
め込んでおく必要はなく、ただ回路板の所定の位置に置
いて押しボタン部分をかぶせるだけでよく、スイッチの
組み立て工程が簡単になる。

ここで材料に関して幾らか説明した方がよいだろう。

回路板２４はもちろんプリント回路板として代表的な絶
縁体材料である。

導電性エラストマ１０は例えば市販されている導電性ゴ
ムの１つのような従来技術において公知の十分に導電性
のある材料か１たはこれも従来技術において公知のシル
バーフレーク等のような導電性粒子をその中に含んだタ
イプのどちらでもよい。

前者は静止している時も圧縮されている時も基本的に導
電性であり一方後者は圧縮されると導電性になる。

押しボタン自体は非伝導性のように図示されているが実
際には人体による接触が重要でないような特別な状況で
は金属１たは導電性材料で作ってもよい。

しかしながら通常の形態では例えば同様の適用において
一般に使用される比較的高温の熱可塑性物質の１つのよ
うな非伝導性材料で押しボタンを作ることが要求される
。

もちろん本アツセンブリを第２図の状態にするために押
しボタン１１に加えられる力を放すと導電性エラストマ
ブリッジ部材１０の弾性により第１図の状態に逆戻りす
る。

さて第３図を参照すると導電性エジストマブリッジ部材
のずっと拡大された図が示されている。

第３図に描かれている部材１０はそれぞれの表面、特に
表面１５を見れば容易に理解されるように逆転している
。

表１は第３図に描かれている本発明による小型スイッチ
の特定の実施例において使用される導電性エラストマブ
リッジ素子の実際の寸法、角塵および半径を表にしたも
のである。

第４図は第３図に描かれているエジストマ部材の（第３
図に比して）ずっと縮小された下面図である。

これは第１図および第２図において押しボタン表面１１
ａと接触している面である。

第４図の寸法Ｗは設計によって変化し、特定の適用にお
いては寸法Ｍより小さい。

この寸法Ｗぱもし相対的に大きければ閉じた状態におけ
るスイッチを通じて回路全体の抵抗を低下させる。

明らかにＭの寸法より実質的に小さい寸法Ｗを有する２
つ１たはそれ以上のブリッジ素子１０を組み合わせて抵
抗に関する限りより大きい寸法のＷの効果を出すことが
できる。

もちろんこのような便法は回路導線のレイアウトおよび
スペースの考慮が許すかぎりにおいて可能となる。

開示および記述した実施例の他の修正および変更はひと
たび本発明の概念が理解されるや当業者には思い浮かぶ
だろう。

従って図面やここでの記述は本発明の範囲の限定するも
のと考えられるべきではなく、単に代表例を示し、説明
することを目的とするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は回路板上に据え着けた、ゆがんでいない位置に
おける導電性エラストマブリッジ素子を伴う本発明のス
イッチアツセンブリの軸上にとった断面図、第２図は第
１図のスイッチアツセンブリにおける導電性エジストマ
がスイッチ閉路に対応して完全に圧縮されているところ
の断面図、第３図はエラストマ部材それ自体の拡大形で
の側面図、第４図は第３図のエラストマ部材の下面図で
ある。 参照番号の説明 １０・・・導電性エラストマ部材、１
１・・・押しボタン、１４，１４ａ・・・みぞ、１５・
・・底表面、１６，１７・・・接触表面、２４・・・回
路板、２４ａ，２４ｂ・・・プリント回路トラック。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気回路板上の２ケ所に分離してほぼ平行におかれ
   たプリント導体と、前記プリント導体の間の前記回路板
   と接する底面をもち圧力が加えられないときはほぼ対称
   形で前記回路板の表面に対し上方かつ外方向に分岐し互
   いに反対方向に伸びる１対の翼状の片持ち梁部分を有し
   、各片持ち梁部分は前記回路板表面に対しある角度で上
   外方向に向いた接触面を有しさらに前記各片持ち梁部分
   はそれぞれ対応する前記プリント導体上に空間を釦いて
   かぶさるようにされ前記プリント導体と前記片持ち梁部
   分が接触しないように形成された導電性エジストマ材料
   からなる少なくとも１つのブリッジスイッチ部材と、 前記ブリッジスイッチ部材とは別に前記ブリッジスイッ
   チ部材の上に設置され前記片持ち梁部分に対して可動で
   き前記片持ち梁部分に選択的に圧力を加えて前記梁部分
   の前記接触面を前記回路板表面と向い合わせ前記接触面
   と前記２ケ所のプリント導体とを接触させるようゆが１
   せ前記圧力が解力・れると前記ブリッジスイッチ部材の
   弾性によって前記片持ち梁部分は前記上外方向に分岐し
   互いに反対方向に伸びる状態に、さらに前記接触面は前
   記上外方向に向いた状態にそれぞれもどって前記プリン
   ト導体との接触を切り離す押しボタンとからなる特にプ
   リント導体電気回路板と共に用いるための電気押しボタ
   ンスイッチ。 ２ 特許請求の範囲第１項のスイッチにむいて、前記接
   触面は平面状であり、前記圧力に応じて前記プリント導
   体に向って前記回路板の表面と平面対平面の接触をする
   ようにした電気押しボタンスイッチ。 ３ 特許請求の範囲第１項のスイッチにおいて、前記回
   路板上の前記２ケ所の分離したプリント導体の各々は１
   対のプリント導体とからなり、前記各片持ち梁部分は実
   質的に平面状の接触面を有していてその接触面は前記圧
   力が前記各片持ち梁部分に加えられると対応ずる前記各
   プリント導体の対をそれぞれ接続するようにした電気押
   しボタンスイッチ。