キーパッド用メタルドームスイッチ

本発明はキーパッド用メタルドームスイッチに関するもので、より詳細には携帯電話端末機などのキーパッドに備えられたキーボタンの真中央部を正確に押し操作しなくてもドーム状の金属板の頂点部が正常に凹状に弾性変形してスイッチング機能が常に正確に実行されると共に、クリック感を最適の状態に維持できるキーパッド用メタルドームスイッチに関するものである。

一般的に携帯電話のような携帯用端末機に用いるキーパッドは、図１及び図２に示したように、上下に所定の間隔をおいて離間して配置される上部及び下部ケース１、２、下部ケース２上に装着され、上面に接続端子３ａが設けられた印刷回路基板３、印刷回路基板３上に配置されて、接続端子３ａに選択的に接触及び離間することによってスイッチング機能を実行する複数のメタルドームスイッチ４、印刷回路基板３上に配置され、中央にはメタルドームスイッチ４が設けられるスペーサー５、スペーサー５上に付着されてメタルドームスイッチ４を固定するテープ６、メタルドームスイッチ４の上部に配置され、図面に示さないランプから入射した光を表面に発散する導光板７、導光板７上に配置される合成樹脂材の上部シート８、及び上部ケース１に設けられ、メタルドームスイッチ４を押圧して弾性変形させるためのキーボタン９から構成される。

したがって、ユーザーがキーボタン９を押した後、指を離す動作により図３Ａに示したように、メタルドームスイッチ４の頂点部が凹状に弾性変形しながら接続端子３ａに接触及び離間してスイッチング機能が実行されるようになっている。

また、メタルドームスイッチ４が位置した上部シート８の底面には押圧集中突出部８ａが形成されている。 この押圧集中突出部８ａはキーボタン９の押し操作による押圧力がメタルドームスイッチ４の頂点部に集中して伝達されるようにすることによって、メタルドームスイッチ４は正常に弾性変形する。 したがって、メタルドームスイッチ４のスイッチング機能が正確に実行されるようになると共に、キーボタン９の押し操作時にクリック感が向上する効果もある。

しかし、前述した従来の携帯電話用キーパッドは、図２に示したように、ユーザーがキーボタン９の真中央部を矢印ａ方向のように正確に押す場合に、上部シート８の押圧集中突出部８ａがメタルドームスイッチ４の真中央部を矢印ａ'方向のように押圧するようになる。 これによって、図３Ａに示したように、ドーム形態金属板の頂点部が下方に弾性変形してスイッチング機能が正常に実行されると共に、クリック感も向上する。 しかし、ユーザーが不注意によりキーボタン９の真中央部から離れた周辺部を矢印ｂまたはｃ方向のように押す場合には、上部シート８の押圧集中突出部８ａがメタルドームスイッチ４の真中央部から離れた部位を矢印ｂ'またはｃ'方向のように傾斜して押圧するようになる。

この場合、図３Ｂに示したように、メタルドームスイッチ４の頂点部がドーム状の曲面になっているため、押圧力が作用する部位は大きく弾性変形するが、押圧力が作用しない反対方向の部位における弾性変形は小さくなる。

したがって、メタルドームスイッチ４の頂点部が片方に偏り弾性変形することによって、接続端子３ａと接触しないなどの誤動作が発生して再びキーボタン９を押さなければならない面倒さがある。 また、接続端子３ａと接触してスイッチング機能が実行されたとしてもクリック感が顕著に低下する問題がある。

さらに、上部シート８がケースの内部で流動して押圧集中突出部８ａがメタルドームスイッチ４の真中央部から少しでも離れる場合、キーボタン９の真中央部を正確に押して操作してもメタルドームスイッチ４の頂点部を正常に凹状に弾性変形させることができなくなって、この場合もやはりスイッチング機能が低下する。 これを解決ために従来には上部シート８が流動しないように印刷回路基板３などに堅固に固定したが、それによってキーパッドの組立工程が面倒になり、組立工程が追加されて組立性及び生産性が低下する短所があった。

このような短所は、図４に示したように、上部シート１８に形成された押圧集中突出部を除去し、その代わりにメタルドームスイッチ１４の頂点部に押圧集中突出部１４ａを上方に突設してキーボタン１９の押圧力が集中突出部１４ａを通じてメタルドームスイッチ１４の頂点部に集中するようにすることによって解決できた。

前述したメタルドームスイッチ１４の構成においては、押圧集中突出部１４ａの高さをある程度高く形成しなければ、キーボタン１９の押し操作時のクリック感を最適の状態に維持できない。 しかし、押圧集中突出部１４ａの高さを高く形成できない構造的な限界のため、クリック感を最適の状態に維持できない短所がある。

従来のメタルドームスイッチ１４は高弾性のステンレススチール材の薄板で製造する。 図５Ａに示したように、押圧集中突出部１４ａはドーム状の金属板から突出する起立部１４ａ−１と、この起立部１４ａ−１から水平に延びる平坦な押圧面１４ａ−２とから構成され、パンチ外径とダイの内孔とのクリアランス（スキ間）ｃを非常に狭く設定する曲げ加工またはハーフブランキング加工によるプレス成形で形成される。

曲げ加工とハーフブランキング加工は、パンチ外径とダイの内孔との径方向のクリアランス（スキ間）ｃをそれぞれ、材料厚さｔの０．３〜１ｔ及び０．０３〜０．１ｔに設定する程度の僅かな差がある。 これらの加工は互いに類似したプレス加工法であって、他のプレス加工法に比べて高弾性のステンレススチール材のメタルドームスイッチに押圧集中突出部１４ａのように小さな突出部を形成する時、メタルドームスイッチの外観及び寸法の変形を最小化しながら、所要の位置に正確に形成できる。 しかし、軟質の金属材料を成形する引き抜き加工のようなプレス成形では高弾性のステンレススチール材で製造されるメタルドームスイッチの押圧集中突出部１４ａを形成することが難しいだけでなく、メタルドームスイッチの外観及び寸法の変形が激しいため、適用することが難しい。

しかし、図５Ａ及び図５Ｂに示したように、前述した曲げ加工またはハーフブランキング加工の場合、形成しようとする押圧集中突出部１４ａの高さｈに比例して起立部１４ａ−１の厚さａが薄くなる。 すなわち、図５Ａに示すように、起立部１４ａ−１の高さｈを金属板の材料厚さｔの１／２ｔ以下に形成する場合は、起立部１４ａ−１の厚さａの変化が小さいので、構造的強度をある程度維持できる。 しかし、図５Ｂに示すように、高さｈを金属板材料の厚さｔの１／２ｔ以上に高く形成しようとする場合は、起立部１４ａ−１の厚さａもますます薄くなる。 したがって、起立部１４ａ−１の構造的強度が脆弱になり、ひどい場合はクラックが発生するため、数十万回を繰り返して動作しなければならないメタルドームスイッチの特性上、キーパッドに適用できない。 特に、曲げ加工に比べてパンチ外径とダイの内孔との径方向のスキ間をより一層狭く設定するハーフブランキング加工の場合は、起立部１４ａ−１の厚さａがさらに薄くなって構造的強度がより一層脆弱になるだけでなく、ひどい場合は起立部が切断されるため 押圧集中突出部をキーパッドに適用できない。

したがって、従来には曲げ加工またはハーフブランキング加工によるプレス成形で押圧集中突出部１４ａの起立部１４ａ−１の高さを材料厚さｔに対して１／２ｔ以上に形成することが困難であるため、押圧集中突出部１４ａの突出高さが非常に低くなり、キーボタンの押し操作時に最上のクリック感を発揮できない問題がある。

したがって、前述したような従来の問題点を解決するためになされた本発明は、ドーム状の金属板の頂点部に上方に突出する押圧集中突出部を曲げ加工またはハーフブランキング加工によりプレス成形する時、起立部の構造的強度を維持しながら、起立部の突出高さを高く形成することによって、キーボタンの押し操作時にクリック感を最適の状態に維持でき、メタルドームスイッチの外観及び寸法の変形を最小化できると共に、押圧集中突出部の高さを高く形成できるキーパッド用メタルドームスイッチを提供することにその目的がある。

前述した目的を達成するための本発明は、ドーム状の金属板頂点部に起立部と押圧面からなる押圧集中突出部を突設したキーパッド用メタルドームスイッチにおいて、前記押圧集中突出部の起立部は、パンチとダイを利用する曲げ加工またはハーフブランキングによるプレス成形によって、複数の起立面と複数の段差面からなる階段状に形成されたキーパッド用メタルドームスイッチに特徴がある。

この時、前記起立部の全体高さは、金属板の材料厚さの１．０〜３．０倍に形成し、前記起立部の全体高さは複数の起立面数と各起立面の高さを設定することにより形成され、好ましくは前記複数の起立面は第１ないし第３起立面からなり、前記第１ないし第３起立面のそれぞれの高さは金属板の材料厚さの１／３〜１／２に形成することがよい。

また、本発明は前記複数の段差面を押圧集中突出部の突出方向にそれぞれ傾斜して形成したキーパッド用メタルドームスイッチに特徴がある。

さらに、本発明は、前記押圧集中突出部の周辺に複数の下向き接触突起を下方に突出させて形成し、前記階段状の押圧集中突出部は、環状に突設することも好ましい。

このような特徴的構成を有する本発明によれば、ドーム状の金属板頂点部に上方に突出する押圧集中突出部を曲げ加工またはハーフブランキング加工によるプレス成形で形成し、押圧集中突出部の起立部を複数の起立面と複数の段差面を有する階段状に形成し、各起立面の高さを金属板の材料厚さｔに対して１／３〜１／２ｔに形成することによって、押圧集中突出部の各起立面に対する構造的強度を維持しながら、起立部の全体高さを材料厚さｔの１．０ｔ以上に高く形成することが可能であるので、キーボタン押し操作時のクリック感を最適の状態に維持できる。 また高弾性のステンレススチール材のメタルドームスイッチに押圧集中突出部のように非常に小さな突出部を階段状に高く形成する時、メタルドームスイッチの外観及び寸法の変形を最小化すると共に、所要の位置に正確に形成できる有用な発明である。

一般的な携帯電話用キーパッドの要部を示した平面図である。

図１のＡ−Ａ線断面図である。

図３Ａ及び図３Ｂは従来によるメタルドームスイッチの作動状態を示した拡大断面図である。

従来の他のメタルドームスイッチが設けられた携帯電話用キーパッドの要部構成を示した断面図である。

図５Ａないし図５Ｂは従来によるメタルドームスイッチの押圧集中突出部をパンチとダイを利用したプレス加工により形成する過程を示した拡大断面図である。

本発明に係るメタルドームスイッチの斜視図である。

図６に示したメタルドームスイッチの断面図である。

図６で押圧集中突出部の他の変形例を示した断面図である。

本発明の他の実施形態に係るメタルドームスイッチの斜視図である。

図９に示したメタルドームスイッチの断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図６及び図７は本発明に係るキーパッド用メタルドームスイッチを示した斜視図及び断面図である。 これらの図面に示したように、本発明のメタルドームスイッチは、高弾性のステンレススチール材の薄板をプレス成形して形成したドーム状の金属板１１０からなり、ドーム状の金属板１１０の頂点部に押圧集中突出部１２０を一体的に上方に突出させ、押圧集中突出部１２０の周辺には印刷回路基板の接続端子との電気的接触機能を向上させるための複数の接触突起１３０を下方に突出させた構成である。

したがって、キーボタン（図示省略）の押圧時に押圧力が押圧集中突出部１２０に集中してドーム状の金属板１１０の頂点部を下方に凹状に弾性変形させて印刷回路基板の接続端子と接触することによって、スイッチング機能が実行される。 この時、複数の接触突起１３０は、接続端子との複数の点接触を誘導して接続端子上に存在する異質物により接触不良が発生することを防止するようになる。

メタルドームスイッチの押圧集中突出部１２０は、ドーム状の金属板１１０の頂点部から上方に突出する起立部１２１と押圧面１２３からなり、起立部１２１は複数の起立面１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃと、この複数の起立面１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃから延びる複数の段差面１２２ａ、１２２ｂからなる階段状に形成する。

階段状の押圧集中突出部１２０は、パンチとダイを利用した曲げ加工またはハーフブランキング加工によるプレス成形で形成する。 この時、サイズが異なる３組のパンチとダイを利用して各段を一つずつパンチングして形成したり、階段状に形成した１組のパンチとダイを利用して各段を一度にパンチングして形成することができる。

このように押圧集中突出部１２０を階段状に形成すると、パンチ外径とダイの内孔とのスキ間を非常に狭く設定する曲げ加工またはハーフブランキング加工によっても各起立面１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃの構造的強度を維持しながら、押圧集中突出部１２０の全体高さＨを金属板の材料厚さｔに対して１．０ｔ以上に高く形成できる。

例えば、本実施形態のように、押圧集中突出部１２０の起立部１２１を第１ないし第３起立面１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃと第１及び第２段差面１２２ａ、１２２ｂを有する３段の階段状に突設する場合、図７に示したように、第１ないし第３起立面１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃのそれぞれの高さｈ１、ｈ２、ｈ３をドーム状の金属板１１０材料厚さｔに対して１／３〜１／２ｔに設定すると、複数段の第１ないし第３起立面１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃのそれぞれの厚さａ１、ａ２、ａ３を１／２〜１ｔ範囲に維持して構造的強度を維持しながら、第１ないし第３起立面１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃの全体高さＨを１〜１．５ｔに形成してクリック感を向上させることができる。

また、図面に示さなかったが、押圧集中突出部１２０の起立部１２１を第１及び第２起立面と第１段差面を有する２段の階段状に突設する場合には、第１及び第２起立面の全体高さＨを１ｔに形成でき、４段ないし６段の階段状に突設する場合には、起立部１２１の全体高さＨを２．０〜３．０ｔに形成できる。

このように本発明はパンチ外径とダイの内孔とのスキ間を非常に狭く設定する曲げ加工またはハーフブランキング加工によるプレス成形時、加工押圧集中突出部１２０の起立部１２１の全体高さＨを、各起立面及び段差面の数と各起立面の高さｈを設定することによって、金属板の材料厚さｔに対して１ｔ以上に高く形成できる。 したがって、押圧集中突出部１２０の構造的強度を維持しながら、従来に比べて押圧集中突出部の高さを高く形成できるので、キーボタンの押し操作時にクリック感を最適の状態に維持できる。 また、高弾性のステンレススチール材のメタルドームスイッチに押圧集中突出部１２０のように非常に小さな突出部を階段状に高く形成する時、メタルドームスイッチの外観及び寸法の変形を最小化しながら、所要の位置に正確に形成できる。

また、本発明は押圧集中突出部１２０の周辺に複数の下向き接触突起１３０が下方に突設されている。 この下向き接触突起１３０は、キーボタンの押し操作時にメタルドームスイッチの頂点部が下方に凹状に変形して下部の印刷回路基板の接続端子と電気的に接触する時、 接続端子との複数の点接触を誘導して接続端子の上面に存在する異質物により接触不良が発生することを防止する機能を実行する。

このような下向き接触突起１３０は、図６に示したように、１２０度の等間隔に３個を形成してもよく、図面に示さなかったが９０度の等間隔に４個の下向き接触突起を形成してもよい。

また、図８は前述した実施形態において、押圧集中突出部１２０の他の変形例を示した断面図である。 この図面に示すように、押圧集中突出部１２０は起立部１２１を構成する複数の段差面１２２ａ、１２２ｂを押圧集中突出部１２０の突出方向にそれぞれ傾斜して形成した構成である。 このような構成によれば、前述した実施形態に比べて複数の段差面１２２ａ、１２２ｂが突出方向に傾斜しただけ押圧集中突出部１２０の全体高さＨをさらに高めることができる。

前述した本発明の実施形態においては、階段状の押圧集中突出部１２０を円状に突出させたものを例示したが、三角形または四角形に突設することもできる。

また、図９及び図１０に示したように、前述した実施形態の階段状押圧集中突出部１２０を、ドーム状の金属板１１０の頂点部に環状に形成した階段状押圧集中突出部２２０のように突設しても前述した実施形態と同一な作用を行うことができる。 この時、複数の下向き接触突起１３０は環状の階段状押圧集中突出部２２０内側底面に形成することが好ましい。

以上のように本発明によれば、ドーム状の金属板頂点部に上方に突出する押圧集中突出部を曲げ加工またはハーフブランキング加工によるプレス成形で形成し、押圧集中突出部の起立部を複数の起立面と複数の段差面を有する階段状に形成し、各起立面の高さを金属板の材料厚さｔに対して１／３〜１／２ｔに形成することによって、押圧集中突出部の各起立面に対する構造的強度を維持しながら、起立部の全体高さを材料厚さｔの１．０ｔ以上に高く形成することが可能であるので、キーボタン押し操作時のクリック感を最適の状態に維持できる。 また高弾性のステンレススチール材のメタルドームスイッチに押圧集中突出部のように非常に小さな突出部を階段状に高く形成する時、メタルドームスイッチの外観及び寸法の変形を最小化すると共に、所要の位置に正確に形成できる有用な発明である。 従って、本発明の産業利用性はきわめて高いものといえる。

一方、本明細書内で本発明をいくつかの好ましい実施形態によって記述したが、当業者ならば、添付の特許請求範囲に開示した本発明の範疇及び思想から外れずに、多くの変形及び修正がなされ得ることがわかるはずである。

１１０ 金属板 １２０、２２０ 押圧集中突出部 １２１ 起立部 １２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ 起立面 １２２ａ、１２２ｂ 段差面 １２３ 押圧面 １３０ 下向き接触突起