키이 스위치 구조

키이 스위치 구조

제 1 도는 종래의 키이 스위치를 도시한 단면도.

제 2 도는 본 발명의 키이 스위치를 구조를 구비한 소형 전자식 계산기의 사시도.

제 3 도는 제 2 도의 AA선 단면도.

제 4(a)도 및 제 4(d)도는 배선 기판의 표면측 및 이면측의 평면도.

제 5(a)도-제 5(b)도는 배선 기판의 제조 방법을 도시한 단면도.

제 6 도는 제 3 도의 요부 확대 단면도.

제 7 도는 탄성 시이트의 일부 확대 사시도.

제 8 도는 하부 케이스의 일부 확대 사시도.

제 9 도는 하부케이스에 고정접점을 설치하는 방법을 도시한 단면도.

제10도는 제 2 도의 BB선 확대 단면도.

제11도는 다른 실시예를 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 상부 케이스 12 : 하부케이스

12a : 요부(凹部) 12c : 단부

14 : 키이 버튼 16 : 배선 기판

16a : 일측면 16b : 타측면

17 : 배선 패턴 19 : 가동 접점

21 : 통공 26 : 탄성 시이트

26a : 팽출부 27 : 고정 접점

본 발명의 소형 전자식 등의 키이 입력용으로 키이 스위치 구조에 관한 것이다.

소형 전자식 계산기의 입력용으로 사용되는 종래의 키이 스위치는, 예를들면 제 1 도에 도시한 바와같은 구조를 하고 있다. 이와같은 수조의 키이 스위치에 있어서는 키이 버튼(1)이 상부 케이스(2)의 버튼 구멍(2a)에 내부로 부터 삽통되고, 플랜지부(1a)에 의하여 빠지지 않도록 되어있다. 이 키이 버튼(1)은 하방에 배치된 탄성 시이트(3)로부터 상측으로 돌출 형성된 팽출부(3a)에 의하여 플랜지부(1a)가 상부케이스(2)의 버튼 구멍(2a)의 주연부에 접하도록 탄성적으로 보호 지지되어 있다. 탄성 시이트(3)의 하방에는 가용성의 필름 시이트로 구성된 기판(4)과 배선(5)이 키이 버튼(1)에 대응하는 위치에 개구부(6a)가 천설된 스페이서(6)의 개재하에 배치되는데, 그 기판(4)과 배선 기판(5)에 각각 형성된 가동 접점(4a) 및 고정 접점(5a)이 대향하게 되게 배치되어 있다. 상기 탄성 시이트(3), 기판(4), 스페이서(6) 및 배선 기판(5)은 하부 케이스(7)에 위하여 상부 케이스(2)의 지지부(2b)에 이동할 수 없는 상태로 고정 지지된다. 그리고, 키이 버튼(1)이 하측으로 눌러졌을때 팽출부(3a)가 압축되어 그의 두부 내측에 설치된 압압부(3b)에 의하여 기판(4)이 하측으로 눌러지고, 이에따라 스페이서(6)의 개구부(6a)내에서 가동 접접(4a)이 배선 기판(5)의 고정 접점(5a)에 접촉하여 입력 신호가 발생된다. 또 상기 누르는힘을 제거시키면, 탄성 시이트(3)의 팽출부(3a)가 원상태로 복귀하여 키이 버튼(1)을 밀어 올리는 동시에 가요성의 기판(4)이 평탄하게 복원되어서 가동 접점(4a)이 고정 접점(5a)으로 부터 떨어져 키이 입력 조작이 완료된다.

이와같은 종래의 키이 스위치는 상술한 바와같이, 부품수가 많고, 이로 인하여 생산 능률도 낮았다. 또 시이트 상의 부품 수가 상기와 같이 많아지므로 진공 장치 등을 사용하는 자동 조립에서는 설비가 대규모화되고, 이것들을 모두가 원가 상승의 요인이 된다. 또, 기기의 박형화의 면에서도 제약을 받아 초박형화가 곤란하였다.

본 발명은 상술한 바와같은 사정을 감안하여 창안된 것으로서, 부품 수를 삭감하고 생산 능률을 향상시킬 수 있는 키이 스위치의 구조를 제공하기 위한 것이다. 또, 자동 조립이 용이하게 채택될 수 있게하여 원가의 절감을 도모하고, 아울러 보다 박형화를 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.

이와같은 목적을 가지는 본 발명의 키이 스위치 구조는 압압(押壓)조작부를 가지는 탄성 시이트와 압압조작부에 대응하는 타측면에 가동 접점을 형성하는 가요성의 배선 기판과, 가동 접점에 대향하는 위치에 요부(凹部)가 형성되고, 또 그 요부내에 고정 접점이 형성된 케이스를 차례로 층상으로 적층하고, 케이스에 의하여 스페이서 및 고정 접점을 겸용케한 것이다.

이하, 본 발명의 키이 스위치 구조를 소형 전자식 계산기에 적용한 실시예에 따라 도면을 참조하여 설명한다. 제 2 도는 본 발명의 키이 스위치 구조를 가진 소형 전자계산기의 사시도로서, 도면중 부호 10은 상부케이스(11)와 하부 케이스(12)를 조합한 케이스이다. 이 케이스(10)의 내부에는 액정 장치등의 표시 장치(13)가 수납되고, 표시 내용은 상부 케이스(11)의 개구(11a)를 통하여 볼 수가 있다. 부호 14는 입력 조작용의 키이 버튼이고, 케이스(10)의 내부로부터 상부 케이스(11)의 상측으로 돌출된다. 또, 이 도면에는 생략했으나, BB선의 위치에 대응되는 케이스(10)의 내부에는 후술하는 전원용 전지도 장착되어 있다.

제 3 도는 제 2 도의 AA선 단면도이다. 케이스(10)의 내부에는 상술의 부재 이외에 LSI(15)등도 수납된다, 이 LSI(15)는 일반적으로 알려져 있는 바와같이, 키이 매트릭스 (도시생략)에 타이밍 펄스를 출력하여 각 키이의 입력 조작에 따라 연산을 실행하고, 입력 정보나 연산 결과를 표시 장치(13)에 표시한는 것으로, 기억 연산 회로나 제어 회로등이 고밀도로 집적된 것이다. 이때문에 LSI(15)의 입출력용의 리이드 단자(15a)는 배선 패턴을 배설한 배선 기판(16)의 각 접속 단자에 접속되어 있다. 배선 기판(16)은 폴리에스테르, 폴리이미드, 비스말레이미드-트리아진 수지, 폴리술폰필름(유리 에폭시)등으로 형성되는 가용성을 지니는 것으로, 제 4(a)도 및 제 4(b)도에 그 일측면 및 타측면에 배설된 배선 패턴이 도시되어 있다. 배선 기판(16)의 일측면(16a)에는 LSI(15)와의 접속 단자(17a), 표시 장치(13)의 전극 단자(도시생략)와의 접속단자(17b) 및 각 접속 패턴(17c)등의 배선 패턴(17)이 배열설치 된다. 18은 다이오드, 콘덴서, 저항등의 칩 부품이고, LSI(15)와 동일하게 전극부가 각 접속 단자에 접속되어서 배선 기판(16)의 일측면(16a)에 취부된다. 배선기판(16)의 타측면(16b)에는 분할형의 가동 접점(19)… … 이 매트릭스 형태로 형성되고, 또한 도시를 생략했으나, 분할형의 가동 접점(19)… … 은 접속 패턴(17d)에 의하여 필요로 하는 회로로 형성되어 있다. 또, 부호 17e는 전원용 전지에 접속되는 접속 패턴이다. 그리고, 기판(16)의 일측면(16a)과 타측면(16b)과의 배선 패턴(17)은 통공(21)… … 이 개재되어 접속된다.

소위, 배선 기판(16)은 양면 프린트 기판이고, 통상 공지의 방법으로 형성되는 것이나, 여기에서는 레이저 비임을 사용하는 것보다 능률적인 방법을 제 5(a)도-제 5(b)도를 참조하여 설명한다. 제 5(a)도와 같이 가요성의 배선 기판(16)의 일측면(16a)의 전체면에 접착제(22)를 사용하여 알루미늄박(23)을 접착하고, 이 알루미늄박(23)의 위에 카아본 잉크(24)를 스크린 인쇄하여 배선 패턴을 형성한다. 이후, 제 5(b)도와 같이 에칭 처리를 하여 카아본 잉크(24)로 부터 노출되는 알루미늄박(23)을 제거한다 .제 5(c)도는 배선 기판(16)의 타측면(16b)으로부터 레이저 비임을 조사해서 배선 기판(16)에 통공(21)을 형성한 상태를 나타낸다. 상기에서 레이저 비임은 필름상의 배선 기판(169과 접착제(22)를 순식간에 증발시키거나, 알루미늄박(23)에 대해서는 반사되므로, 순간적인 조사로써는 거의 이 알루미늄박을 증발시키거나 용융시키는 일은 없다 .이로 인하여 통공(21)은 알루미늄박(23)을 타측면(16b)측으로 노출하게 된다. 이후 배선 기판(16)은 제 3 도에 도시한 바와같이 LSI(15)가 취부된 일측면(16b)을 상측으로, 가동 접점(19)이 설치된 타측면(16a)을 하측으로 하여 케이스(10)내에 수납되고, 이 일측면(16a)에 실리콘 고무등의 절연성 재료로 구성되는 탄성 시이트(26)가 배치되고, 또 타측면(16b)에는 하부 케이스(12)가 직접 배치되어 이들 3자가 층상으로 적층된다.

제 6 도는 상술한 탄성 시이트(26), 배선(16) 및 하부 케이스(12)의 상층구조의 확대 단면도이다. 배선 기판(16)의 일측면(16a)에 배치하는 탄성 시이트(26)는 배선 기판(16)의 타측면(16a)에 설치한 가동 접점(19)에 대응하는 위치에서 상측으로 팽출하는 팽출부(26a) 및 팽출부(26a)로 부터 상부 케이스(11) 의 버튼 구멍(11a)을 관통해서 외부로 돌출하는 키이 버튼(14)을 일체로 성형한 것이다 .이 팽출부(26a) 및 키이 버튼(14)은 제 7 도의 사시도에 도시한 바와같이, 각각 단면이 원추대상(圓錐台狀)및 장방형상으로 형성되고, 팽출부(26a)의 두부(26b)에서 연접된다. 키이 버튼(14)의 상면(14a)에는 키이 명칭의 표시가 되어있고, 이 표시는 성형시에 요상(凹狀)또는 철상(凸狀)으로 형상하거나 인쇄를 하여도 되고, 또는 표시 시이트를 상면(14a)에 고착하는등 어떤 방식을 취해도 좋다. 팽출부(26a)의 두부(26b)는 통상 상부 케이스(11)의 버튼 구멍(11a)의 내부 주연부에 탄성적으로 압접되고, 팽출부(26a)내부는 케이스(10)에 의하여 외부로부터 내부가 보이지 않도록 차폐된다. 또, 두부(26b)의 내측에는 하방으로 돌출된 압압부(26c)가 형성되고, 이것도 또 탄성 시이트(26)와 일체적으로 형성된다. 배선 기판(16)의 타측면(16b)에 배치되는 하부 케이스(12)에는 가동 접점(19)에 대향하는 영역이 요부(12a)에 형성된다.

제 8 도는 하부 케이스(12)의 부분 사시도이다. 상술한 요부(12a)는 분할형의 가동 접점(19),(19) 및 그 분할 영역에 대향하는 소정 범위가 원형으로 천설되어 형성되고, 그의 중앙은 요부(12a)의 저면(12b)보다 약간 융기되어 평탄면상의 단부(12c)로 형성된다. 이와같이, 이 단부(12c)는 하부 케이스(12)의 상면(12d)보다 낮은 위치에는 설정되어야 할 것으로, 어떠한 경우에도 상면(12d)보다 높은 위치에는 설정되지 아니한다. 그리고, 이 평탄면상의 단부(12c)에는 고정 접점(27)이 고착된다. 이 고정 접점(27)의 고착 수단 으로는 도전성 잉크에 의한 인쇄 이외에, 금속성 재료의 증착 또는 금속박의 접착등 여러가지가 적용 가능하나, 여기에서는 보다 효율적인 방법으로서 알루미늄박을 전사(轉寫)하는 방법을 제 9 도를 참조하여 설명한다.

전사 필름(28)은 주지된 바와같이 적층 구조로서 기재 필름(28a)의 일측면에 박리층을 개재하여 알루미늄박 또는 카아본층(28b)을, 예를들면 코오딩 또는 라미네이트한 것으로, 이 알루미늄박 또는 카아본층 폭을 하부 케이스(12)의 상면(12d)측에 대향해서 배치한다. 부호 29는 압착 치구(治具)이고, 하부 케이스(12)요부(12a)… … 와 동일한 피치(pitch)의 압착부(29a)… … 가 설치된다. 각 압착부(29a)… … 는 원통 형상을 하고 있고, 그 직경은 하부 케이스(12)의 요부(12a)의 외경보다 작고, 또 평탄단부(12c)의 외경보다 크게 구성된다. 또 그 길이는 요부(12a)의 깊이보다 충분히 깊게 설정된다. 이 압착 지구(29)를 전사 필름(28)의 상측에 배열 설치하고, 압착부(29a)… … 를 하부 케이스(12)의 단부(12c)… … 에 대응시킨후, 하측으로 이동시켜서 전사 필름(28)을 하부 케이스(12)의 단부(12c)… … 에 가열 압착한다. 이로 인하여 역접착층(28c)이 용융되어 알루미늄박이 단부(12c)… … 에 전사된다. 이어서, 기재 필름(28a)을 박리층과 같이 알루미늄박으로 부터 박리해서 고정 접점(27)을 형성한다. 이경우에 있어서, 단부(12c)는 요부(12a)의 저부(12b)보다 약간 융기되므로, 압착지구(29)를 눌러 접촉시켰을때, 단부(12c)만이 가열되어서 알루미늄박은 단부(12c)의 전체면에 걸쳐서 균일하게 전사될 수 있고, 주연부가 박리되거나 하는 일이 없다. 또 고정 접점(27)의 위치도 압착 지구(29)의 설정위치에 좌우되는 일이없이 하부 케이스(12)의 소정 위치의 단부(12c)에 형성된다. 또 하부 케이스(12)에는 인접한 요부(12a) 상호간을 개통하는 홈(12e)이 형성되어 있으나 이홈(12c)은 요부(12a)… … 간에 공기를 유통시키는 것이고, 가요성의 배선 기판(16)이 눌러진 후, 상측으로 복귀할 때 다른 요부(12a)… … 로부터 공기가 유입되어 복귀를 확실하게하는 기능을 가진다. 그리고, 부호30은 상부 케이스(11)에 일체로 형성된 지지부이고, 탄성 시이트(26)와 배선 기판(16)을 하부 케이스(12)사이에 압접지지하는 것이다.

제10도는 제 2 도의 BB선 단면도이고, 전원용 전지의 수납 구조를 도시한다. 전원용 전지(31)로서는 리튬, 산화은 등의 버튼형 전지를 사용하여 하부 케이스(12) 수납부(32)에 설치된다. 수납부(32)의 저면에는 전원용 전지(31)의 한쪽의 전극에 접촉하는 단자판(33)이 설치된다. 배선 기판(16)이 절곡되어서 상부 케이수(11)의 내면측을 따라서 수납부 상으로 연장돌출되고, 배선 기판(16)의 이면에 형성된 접촉 패턴(17e)이 전원용 전지(31)의다른 쪽의 전극에 접촉되어 있다. 이미 설명한 바와 같이, 가용성의 배선 기판(16)의 일측면(16a)에는 표시 장치(13)에 접속하는 접속 단자(17b)가 배열설치되고, 이 접속 단자(17b)는 예를들면 도전성의 호트 멜트(hot melt)형 접착제를 사용해서 표시 장치(13)의 전극 단자에 가열 압착된다. 제 3 도에 있어서, 34는 표시 영역을 규정하는 가림판이고, 35는 표시 장치(13)를 지지하는 지지부재이다. 또, 상부 케이스(11)와 하부 케이스(12)는 훅부(36)를 돌출부(37)에 계지시켜서 결합되고, 또 필요에 따라서 상호나사 결합하여 견고하게 조립한다.

다음에, 상술한 소형 전자식 계산기의 조립 방법을 설명한다.

보조 조립으로서 먼저 배선 기판(16)에는 LSI(15) 및 칩부품(18)이 취부되고, 또 일측면(16a)에는 표시장치(13)를 접속한다. 또, 하부 케이스(12)는 고정 접점(27)… … 을 고착하고, 또, 단자판(33)을 취부해 놓는다. 이와같이 하고 상부 케이스(11)를 상면측을 하향으로 놓고, 상측으로 부터 탄성 시이트(26)를 재치하여, 각 키이 버튼(14)… … 을 각각 소정의 버튼 구멍(11a)… … 에 삽통시킨다. 표시 가림판(34)을 지지 부재(35)내에 감압한다. 필요에 따라 표시 가림판(34)은 상부 케이스(11)의 내면에 접착한다. 다음에, 상술한 배선 기판(16)과 표시 장치(13)의 조립체를 장치한다. 표시 장치(13)는 지지 부재 (35)에 감합되고, 배선 기판(16)은 각 가동 접점(19)… … 이 각각 소정의 키이 버튼(14)에 대응해서 배치된다. 또, 이때, 배선 기판(16)의 전원용 전지 접속부는 수납부(32)에 대응해서 상부 케이스(11)의 내면에 따라 배치한다. 이 전원용 전지 접속부에 전원용 전지(31)를 배열설치한다. 그리고, 하부 케이스(12)를 씌워서 훅부(36)와 돌출부(37)를 감합시킨다. 이와같이 조립이 간단히 끝나는 것을 부품수가 적기 때문이다. 또한, 이때 배선 기판(16)과 하부 케이스(12)를 단순히 적층하는 것 만으로 가동 접점(19)과 고정 접점(27)은 상호 떨어진 상태로 대향해서 배치된다.

이와같이 조립한 소형 전자 계산기의 조작은 키이 버튼(14)을 누르면, 압압부(26c)가 배선 기판(16)을 하방으로 눌러 타측면(16b)에 설치된 가공접점(19)이 하부 케이스(12)의 요부 내에 진입하여 고정 접점(27)에 접촉한다. 이에 따라, LSI(15)로 부터 출력되는 타이밍 신호가 고정 점점(27)을 통해서 가동 접점(19)의 한 쪽으로 부터 다른 쪽의 라인으로 송신되고, LSI(15)에 소정의 키이 신호가 입력된다. 상기 키이 버튼(14)을 누르는 동작을 마치면 탄성 시이트(26)의 팽출부(26a)는 자기의 탄성력에 의하여 원래의 기립 자세로 복귀한다. 이와 동시에, 가요성의 배선 기판도(16)도 상측으로 복귀하여 원래의 평판상이 되므로, 가동 접점(19)은 고정 접점(27)에서 떨어진다. 이 배선 기판(16)의 복귀시, 하부 케이스(12)의 요부(12a)내의 공기압은 부압(負壓)이 되므로, 배선 기판(16)의 복귀는 불확실해지거나, 이 실시예의 경우에는 다른 요부와 관통된 홈(12c)으로부터 공기가 유입되어 부압이 되는것을 방지할 수 있으므로, 이 복귀는 확실하고 신속히 완료된다.

또, 상술한 설명에 있어서, 키이 버튼(14)은 탄성 시이트(26)와 동일재료로 했으나, 합성 수지를 사용해도 되고, 탄성 시이트(26)에 접착 또는 일체성형으로 고착해도 된다. 또, 그 형상은 장방형으로서 한정되지 않고 정방형, 원형등 자유로운 형상을 선택할 수 있다. 팽출부(26a)의 형상에 있어서도 동일하게 여러가지 형상으로 할 수 있고, 키이 버튼(14)의 형상과 동일하게 하여 키이 버튼(14)과 팽출부(26a)가 연접되는 두부(26b)를 없애도 좋다. 또, 가요성의 배선 기판(16)은 양면 프린트된 것을 사용 했으나, 배선 패턴을 가동 접점에만 배열설치한 것도 좋다.

본 발명의 키이 스위치 구조의 다른 실시예를 제11도에 도시한다. 이것은 제 1 실시예의 제 6 도에 도시하는 부분에 대응되는 것이다. 제 2 실시예에 있어서도 배선 기판(16)과 하부 케이스(12)는 제 1 실시예와 동일하고, 이들 동일 부분에는 동일한 참조번호를 부여하고 그 설명을 생략한다. 이 제 2 실시예에 있어서는 탄성 시이트(50)와 상부 케이스(51)의 향상이 제 1 실시예의 것과 상이하다. 탄성 시이트(50)에는 팽창부분이 형성되어 있지 아니하고, 또, 상부 케이스(51)에는 지지부가 설치되어 있지 않다. 이에 따라, 전체적으로는 보다 박형화된다. 실제로, 이 제 2 실시예에 있어서 키이 스위치 구조의 두께에 관여하는 것은 상부 케이스(51)와 하부 케이스(12)를 제외하고는, 이 사이에 수용되는 탄성 시이트(50)와 배선 기판(16)의 두께뿐이다. 그렇지만 이것만으로도 제 1 실시예에 있어서 키이 스위치 구조의 두께에 관여하는 것은 상부 케이스(51)와 하부 케이스(12)를 제외하고는, 이 사이에 수용되는 탄성 시이트(50)와 배선 기판(16)의 두께뿐이다. 그렇지만 이것만으로도 제 1 실시예와 동일한 기능을 다할 수 있다. 탄성 시이트(50)는 팽출부도 압압부도 가지고 있지 않으나, 상부 케이스(51)의 버튼 구멍(51a)으로 부터 외부로 돌출하는 두께가 두꺼운 키이 버튼(52)을 직접 융기시키는 것만으로 이쌍방의 기능을 겸하게 된다. 즉, 자기 복귀력은 탄성 시이트(52)자체의 탄성력으로서 부여되고 있고, 압압부의 작용은 키이 버튼(52)의 폭을 하부 케이스(12)의 요부(12a)보다 폭이 좁고 또 고정 접점(27)보다 퍽을 넓게 함으로써 이루어진다. 즉, 자기 복귀력은 탄성 시이트(52)자체의 탄성력으로서 부여되고 있고, 압압부의 작용은 키이 버튼(52)의 폭을 하부 케이스(12)의 요부(12a)보다 폭이 좁고 또 고정 접점(27)보다 퍽을 넓게 함으로써 이루어진다. 또 상부 케이스(51)의 지지부의 역할은 탄성 시이트(50)에 일체적으로 형성된 작은 융기부(50a), (50a)에 의하여 실시할 수 있다.

상부 케이스(51)에 의하여 이 융기부(50a), (50a)를 하부 케이스(12)에 대하여 눌러 접촉하면 탄성 시이트(50) 자체와 그 하측의 배선 기판(16)과는 이동할 수 없도록 협지된다. 또한, 상술한 설명에 있어서는 배선 기판(16) 및 탄성 시이트(50)를 상부 케이스(51)와 하부 케이스로(12)로 협압(挾壓)해서 지지하는 경우에 대하여 설명하였으나, 각각 하부 케이스(12)에 접착하여 고착할 수도 있고, 이와같이 함으로써 상부 케이스(51)를 없앨 수도 있다. 또, 탄성 시이트(50)을 염화비닐, 폴리에스테르등의 수지 필름으로 형성하고 키이 표시를 이 필름위에 인쇄하여 더울 박형화를 도모할 수도 있다.

이상과 같이, 본 발명의 키이 스위치 구조는 압압 조작부를 가지는 탄성 시이트와 압압 조작부에 대응되는 타측면에 가동 접점을 형성한 가요성의 배선 기판과, 가동 접점에 대향되는 위치에 요부가 형성되고, 또 그 요부에 고정 접점이 설치된 케이스를 차례로 층상으로 적층하여, 케이스에 의해서 스페이서 및 고정 접점을 겸용한 것으로, 소형 전자식 계산기의 이외의 다른 전자 기기의 키이 스위치로서도 적용할 수 있는 것이다.

상술한 바와같이, 본 발명의 키이 스위치 구조에 의하면, 부품수가 삭감되고 또한 생산 향상을 도모 할 수 있다. 특히, 시이트상의 부품수가 극히 적어지므로 자동조립이 유리해지고, 대폭적인 원가절감이 가능해진다. 또한 기기를 보다 박형화 할 수 있는등 다대한 효과가 있다.