开关 |
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| 申请号 | CN201210342571.4 | 申请日 | 2012-09-14 | 公开(公告)号 | CN103000415B | 公开(公告)日 | 2016-04-06 |
| 申请人 | 三美电机株式会社; | 发明人 | 菊池秀武; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供既能满足小型化的要求，又能抑制向可动 电极 的负荷而实现长寿命化与耐冲击性的提高的 开关 。安装在 电路 板上的壳体（2）具有凹部（2a）。在凹部（2a）内配置有多个固定电极（3a、3b）和可动电极5。可动电极（5）能在使多个固定电极（3a、3b）彼此为导通状态的第一 位置 与为非导通状态的第二位置之间位移。按压部件（6） 覆盖 凹部（2a）而配置，利用来自外部的按压 力 使可动电极（5）从第二位置向第一位置位移。按压部件（6）通过利用按压力弹性 变形 ，与可动电极（5）的 接触 面积增大。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种开关，具备： |
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| 说明书全文 | 开关技术领域背景技术[0002] 在这种装置中，在安装在电路板上的壳体上形成凹部，在该凹部内配置有多个固定电极、可动电极。可动电极配置有按压部件，该按压部件能在使该多个固定电极彼此为导通状态的第一位置与为非导通状态的第二位置之间弹性位移，且在通常时与位于第二位置的可动电极相对。当利用来自外部的按压力，按压部件使可动电极向第一位置位移时，固定电极彼此为导通状态。当解除按压力时，可动电极弹性复位到第二位置，固定电极彼此为非导通状态（例如参照专利文献1）。 [0003] 作为按压部件，使用在具有柔软性的薄膜状部件上粘结按压部件的部件。按压部件由热塑性树脂或光固化性树脂构成，具有较高的刚性。构成为通过来自外部的按压力，按压部件与可动电极抵接，使可动电极位移或变形。 [0004] 现有技术文献 [0005] 专利文献1：日本特开2010-129383号公报 [0006] 专利文献2：日本特开2010-118200号公报 [0007] 伴随近年来的电子设备的小型化，开关自身也要求各结构部件小型化。随此，随着可动电极的小型化，由具有较高的刚性的按压部件的接触产生的向可动电极的负荷相对地变大。其结果，可动电极塑性变形后有时无法弹性复位。另外，因为具有较高的刚性的按压部件无法追随可动电极的弹性变形，因此产生应力的局部集中，不仅可动电极塑性变形，还会产生按压部件的破损或粘结剥离之类的状况。 [0008] 另外，在对开关施加未预期的冲击的场合，由于具有较高的刚性的按压部件与可动电极碰撞，因此产生可动电极的塑性变形或按压部件的破损。其结果，无法维持开关原本要求的功能。 发明内容[0009] 本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，其目的在于提供能满足小型化的要求，并且抑制向可动电极的负荷而能实现长寿命化与耐冲击性的提高的开关。 [0010] 为了解决上述课题的至少一部分，本发明能够采用以下列举的多种方案。 [0011] 本发明的第一方案是一种开关，其具备：安装在电路板上，且具有凹部的壳体；配置在上述凹部内的多个固定电极；配置在上述凹部内，能在使上述多个固定电极彼此为导通状态的第一位置与为非导通状态的第二位置之间位移的可动电极；以及覆盖上述凹部而配置，利用来自外部的按压力使上述可动电极从上述第二位置向上述第一位置位移的按压部件，上述按压部件通过利用上述按压力弹性变形，与上述可动电极的接触面积增大。 [0012] 本发明的第二方案是一种开关，其具备：安装在电路板上，且具有凹部的壳体；配置在上述凹部内的多个固定电极；配置在上述凹部内，能在使上述多个固定电极彼此为导通状态的第一位置与为非导通状态的第二位置之间位移的可动电极；以及覆盖上述凹部而配置，利用来自外部的按压力使上述可动电极从上述第二位置向上述第一位置位移的按压部件，上述按压部件通过利用上述按压力弹性变形，在上述可动电极位移到上述第一位置后还位于上述凹部内的部分的体积增大。 [0013] 根据上述结构，由于按压部件追随由按压力产生的可动电极的位移而弹性变形，因此能够避免可动电极与按压部件相互间的局部的应力集中。 [0014] 在上述各方案中，上述按压部件具备覆盖上述可动电极整体的第一部分、沿上述可动电极位移的方向从上述第一部分突出的第二部分，上述第一部分与上述第二部分可以为呈一体结构的构成。 [0015] 在此，所谓“一体结构”，是指上述第一部分与第二部分的边界部由相同原材料构成，并且连续的状态（整体的状态）。以与利用粘结或焊接使原材料或特性不同的两个以上的部件成为一体的结构有区别。 [0016] 根据这种结构，不仅能够有效地将上述第二部分作为按压部件使用，还能够避免由冲击引起的第一部分与第二部分剥离。 [0018] 在上述按压部件在面向上述可动电极的一侧具备热塑性树脂层的场合，能够防止由与可动电极的反复接触产生的按压部件的破损。 [0019] 在上述热塑性树脂层使用含有聚酰亚胺、PEEK树脂、氟类树脂的任一种材料的场合，能够利用回流处理将开关安装在电路板上。 [0020] 在上述可动电极具有弹性的场合，从第一位置向第二位置的复位能够更顺畅地进行，还能促进按压部件的弹性复位。 [0021] 本发明的效果如下。 [0023] 图1是表示本发明的一个实施方式的推断开关的外观的立体图。 [0024] 图2是表示图1的推断开关的外观的四面图，（a）是俯视图，（b）是主视图，（c）是仰视图，（d）是右侧视图。 [0025] 图3是图1的推断开关的分解立体图。 [0026] 图4是沿图2（a）的线IV-IV的剖视图。 [0027] 图5是说明从外部对图1的推断开关施加按压力的场合的、按压部件的变形的剖视图。 [0028] 图6是说明从外部对图1的推断开关施加按压力的场合的、按压部件的变形的剖视图。 [0029] 图7是说明从外部对本发明的第二实施方式的推断开关施加按压力的场合的、按压部件的变形的剖视图 [0030] 图中：1—推断开关，2—壳体，2a—凹部，3a—第一固定电极，3b—第二固定电极，5—可动电极，6—按压部件，6a—平坦部，6b—凸部，6c—树脂层，6d—支撑部。 具体实施方式[0031] 下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在以下的说明中使用的各附图为了成为能识别各部件的大小，适当改变比例尺。 [0032] 作为本发明的开关的一个实施方式，图1表示推断开关1的立体图，图2表示四面图。在图2中，（a）是俯视图，（b）是主视图，（c）是仰视图，（d）是右侧视图。由于从背面及左侧面观察的形状分别与主视图与右侧视图所示的形状对称，因此省略图示。 [0033] 如这些图所示，推断开关1呈在电路板上所安装的绝缘性树脂制的壳体2的上表面设有按压部件6的外观。 [0034] 如图3的分解立体图所示，壳体2具有凹部2a开口的上表面2b。在凹部2a的底部的四角配置有多个第一固定电极3a，在底部中央配置有多个第二固定电极3b。第一固定电极3a及第二固定电极3b作为本发明的多个固定电极起作用。 [0035] 第一固定电极3a分别在壳体2内与第一外部连接端子4a导通。第二固定电极3b分别在壳体2内与第二外部连接端子4b导通。第一外部连接端子4a及第二外部连接端子4b利用软钎焊连接在分别形成在电路板的安装面上的配线端子的焊盘上。 [0036] 在壳体2的底面2c形成有多个贯通孔2d，在各贯通孔2d中，第一固定电极3a、第二固定电极3b、第一外部连接端子4a及第二外部连接端子4b的任一个的一部分露出。各露出部分通过各贯通孔2d并利用软钎焊连接在形成在电路板的安装面上的规定的焊盘上。 [0037] 在壳体2的凹部2a内收放有可动电极5。可动电极5是能弹性变形的圆顶形状的导电性部件。如图4的剖视图所示，可动电极5以外缘部5a与第一固定电极3a接触的方式并且中央部5b与第二固定电极3b隔着间隔相对的方式配置在凹部2a内。即，可动电极5在平时向上侧凸。 [0038] 按压部件6以覆盖凹部2a的方式配置在壳体2的上表面2b（参照图3）上，通过未图示的按钮等的操作从上方（外部）承受按压操作。该操作的按压力通过按压部件6按压向下方位移的可动电极5的中央部5b。当施加在可动电极5上的负荷超过规定值时，中央部5b伴随咔哒感反转并成为向下方凸的状态，并且与第二固定电极3b接触。 [0039] 随此，第一固定电极3a与第二固定电极3b通过可动电极5成为导通状态。当解除按压力时，利用可动电极5的自身复原力（弹性），中央部5b伴随咔哒感复位到原来的状态（向上方凸的状态），解除第一固定电极3a与第二固定电极3b的导通。因此，第一固定电极3a与第二固定电极3b只要分别设置至少一个即可。 [0040] 即，可动电极5能在使多个固定电极彼此为导通状态的第一位置、为非导通状态的第二位置之间位移，按压部件6利用来自外部的按压力使可动电极5从第二位置向第一位置位移。 [0041] 按压部件6具备平坦部6a（第一部分）及凸部6b（第二部分）。平坦部6a以覆盖可动电极5整体的方式延伸并到达壳体2的上表面2b。换言之，壳体2的上表面2b的至少一部分被按压部件6的平坦部6a覆盖。凸部6b具有圆锥台形状，在平坦部6a的中央部向上方突出。换言之，凸部6b的突出方向与可动电极5的位移方向一致。 [0042] 平坦部6a及凸部6b例如由具有硅橡胶或氟类橡胶的材料形成，富有柔软性且具有弹性。另外，平坦部6a与凸部6b形成为呈一体结构。 [0043] 在此，所谓“一体结构”，是指平坦部6a与凸部6b的边界部由相同原材料构成，并且连续的状态（整体的状态）。以与利用粘结或焊接使原材料或特性不同的两个以上的部件成为一体的结构有区别。 [0044] 由于硅橡胶及氟类橡胶具有耐热性，因此在将推断开关1安装在电路板上时的软钎焊中使用回流处理的场合是有效的。 [0045] 如图4所示，按压部件6在平坦部6a的下表面即面向可动电极5的一侧具备热塑性树脂层6c。热塑性树脂层6c由含有聚酰亚胺、PEEK（聚醚醚酮）树脂、或氟类树脂的材料构成，使用适当的粘结剂粘结在平坦部6a的下表面整个面上。 [0046] 通过设置热塑性树脂层6c，能够防止由与可动电极的反复接触引起的变薄且柔软的平坦部6a的破损。由此，有助于推断开关1的长寿命化。另外，由于聚酰亚胺、PEEK（聚醚醚酮）树脂及氟类树脂具有耐热性，因此在将推断开关1安装在电路板上时的软钎焊中使用回流的场合是有效的。 [0047] 接着，参照图5及图6对操作推断开关1时的各部的动作进行详细说明。在这些图中，以与图4相同的截面只表示推断开关1。 [0048] 图5（a）表示通常状态，即未施加由按钮等的操作部件10产生的按压力的状态。按压部件6的凸部6b保持原型向上方突出，与操作部件10相对。可动电极5在向上方凸的状态下收放在壳体2的凹部，可动电极5的中央部5b与第二固定电极3b为非接触状态。 因此，第一固定电极3a与第二固定电极3b（第一外部连接端子4a与第二外部连接端子4b）处于非导通状态。 [0049] 当以操作部件10向下方位移的方式从外部施加按压力时，如图5（b）所示，按压部件6的凸部6b以被操作部件10压扁的方式弹性变形，并且其一部分进入壳体2的凹部2a内。由此，凸部6b作为所谓的按压部件起作用，向下方按压可动电极5。 [0050] 由于可动电极5维持向上方凸的状态，因此施加在可动电极5及按压部件6上的负荷逐渐增大。因此，凸部6b以进一步被压扁的方式弹性变形，可动电极5与按压部件6的接触面积逐渐增大。 [0051] 当施加在可动电极5上的负荷超过规定值时，如图5（c）所示，中央部5b伴随咔哒感反转，成为向下方凸的状态。由此，中央部5b与第二固定电极3b接触（可动电极5位于第一位置），第一固定电极3a与第二固定电极3b（第一外部连接端子4a与第二外部连接端子4b）通过可动电极5成为导通状态。通过可动电极5的变形，由操作部件10产生的负荷的一部分被释放。 [0052] 在可动电极5与第二固定电极3b接触后（向第一位置位移后），在继续在操作部件10上施加按压力的场合，由于可动电极5已经无法变形，因此施加在可动电极5及按压部件 6上的负荷再次增大。因此，如图6（a）所示，凸部6b以进一步被压扁的方式弹性变形，按压部件6位于壳体2的凹部2a内的部分的体积逐渐增大。 [0053] 通过按压部件6的进一步的弹性变形，操作部件10向下方位移，如图6（b）所示，操作部件10的一部分终于与按压部件6的平坦部6a抵接。操作部件10通过平坦部6a支撑在壳体2的上表面2b上。以在该状态下弹性变形的凸部6b整体收放在壳体2的凹部2a的方式决定凸部6b及凹部2a的尺寸。因此，弹性变形的凸部6b比平坦部6a向下方突出。 [0054] 即使从该状态继续向操作部件10施加按压力，由于负荷由壳体2的上表面2b承受，因此负荷不会继续施加在可动电极5及按压部件6上。 [0055] 当解除对操作部件10的按压力时，利用可动电极5的自身复原力（弹性），中央部5b伴随咔哒感复位到向上方凸的状态（位移到第二位置），解除第一固定电极3a与第二固定电极3b的导通。另外，利用按压部件6的自身复原力（弹性），凸部6b复位到比平坦部6a向上方突出的形状，将操作部件10向上方推回的结果，为图5（a）所示的初期状态。 [0056] 根据具有上述结构的本实施方式的开关，通过利用从外部（操作部件10）施加的按压力，按压部件6弹性变形，一边增大与可动电极5的接触面积一边作为按压部件起作用。因此，能够分散伴随按压力的负荷，能够避免负荷在可动电极5上的局部的集中。由此，能够防止可动电极5的塑性变形，既能满足小型化的要求，又能实现推断开关1的长寿命化。 [0057] 另外，由于按压部件6追随可动电极5的弹性变形而弹性变形，因此不仅能够利用按压部件6吸收可动电极5的弹性变形时的冲击，还能避免伴随变形的应力的局部的集中且防止可动电极5的塑性变形。另外，实质上作为按压部件起作用的凸部6b为与平坦部6a一体的结构，因此不会产生按压部件6的破损。由此，既能满足小型化的要求，又能实现推断开关1的长寿命化。 [0058] 另外，为在可动电极5与第二固定电极3b接触（向第一位置位移）后，即使在继续施加来自外部的按压力的场合，通过利用该按压力，按压部件6弹性变形，按压部件6位于壳体2的凹部2a内的部分的体积增大的结构。 [0059] 根据这种结构，由于能够通过按压部件6的弹性变形吸收施加在可动电极5上的过剩负荷，因此能够防止由可动电极5弹性变形后继续施加过剩的负荷产生的可动电极5的塑性变形。另外，按压部件6也不会由于这种负荷而破损。由此，既能满足小型化的要求，又能实现推断开关1的长寿命化。 [0060] 另外，即使在操作部件10利用未预期的冲击位移的场合，不仅能够通过按压部件6弹性变形吸收该冲击，还能够利用按压部件6的自身复原力（弹性）使操作部件10复位到原来的位置并维持能够发挥推断开关1原本的功能的状态。由此，既能满足小型化的要求，又能提高推断开关1的耐冲击性。 [0061] 接着，参照图7对本发明的第二实施方式的推断开关1A进行说明。对与第一实施方式的推断开关1实质上相同的结构要素标注相同的参照符号，省略重复的说明。 [0062] 本实施方式的推断开关1A具备与第一实施方式的推断开关1的按压部件6不同结构的按压部件6A。按压部件6A具备凸部6b、树脂层6c、及支撑部6d。 [0063] 作为按压部件的第一部分的支撑部6d以覆盖可动电极5整体的方式延伸，到达壳体2的上表面2b。换言之，壳体2的上表面2b的至少一部分由按压部件6A的支撑部6d覆盖。 [0064] 作为按压部件的第二部分的凸部6b以在支撑部6d的中央部向下方突出的方式被支撑。即，凸部6b的突出方向与可动电极5的位移方向一致。 [0065] 支撑部6d及凸部6b例如由含有硅橡胶或氟类橡胶的材料形成，富有柔软性且具有弹性。另外，支撑部6d与凸部6b形成为呈一体结构。 [0066] 按压部件6A在支撑部6d的上表面即与面向可动电极5的一侧相反侧具备树脂层6c。树脂层6c由含有聚酰亚胺、PEEK（聚醚醚酮）树脂或氟类树脂等热塑性树脂或热固化性树脂的材料构成，使用适当的粘结剂粘结在支撑部6d的上表面整个面上。 [0067] 图7（a）表示通常状态，即未施加由按钮等操作部件10产生的推压力的状态。按压部件6A的凸部6b保持原型向下方突出，与可动电极5相对。可动电极5在向上方凸的状态下收放在壳体2的凹部，可动电极5的中央部5b与第二固定电极3b为非接触状态。因此，第一固定电极3a与第二固定电极3b（第一外部连接端子4a与第二外部连接端子4b）处于非导通状态。 [0068] 当以操作部件10向下方位移的方式从外部施加按压力时，如图7（b）所示，按压部件6A的凸部6b进入壳体2的凹部2a内，与可动电极5抵接。凸部6b以伴随操作部件10向下方的位移而被压扁的方式弹性变形，并且向下方按压可动电极5。即，凸部6b作为所谓的按压部件起作用。 [0069] 由于可动电极5维持向上方凸的状态，因此施加在可动电极5及按压部件6A上的负荷逐渐增大。因此，凸部6b以进一步被压扁的方式弹性变形，可动电极5与按压部件6A的接触面积逐渐增大。 [0070] 当施加在可动电极5上的负荷超过规定值时，中央部5b伴随咔哒感反转，成为向下方凸的状态。由此，中央部5b与第二固定电极3b接触（可动电极5位于第一位置），第一固定电极3a与第二固定电极3b（第一外部连接端子4a与第二外部连接端子4b）通过可动电极5成为导通状态。通过可动电极5的变形，由操作部件10产生的负荷的一部分被释放。 [0071] 在可动电极5与第二固定电极3b接触后（向第一位置位移后），在继续在操作部件10上施加按压力的场合，由于可动电极5已经无法变形，因此施加在可动电极5及按压部件 6A上的负荷再次增大。此时，与图6（a）所示的状态相同，凸部6b以进一步被压扁的方式弹性变形，按压部件6A位于壳体2的凹部2a内的部分的体积逐渐增大。 [0072] 通过按压部件6的进一步的弹性变形，操作部件10向下方位移，与图6（b）所示的状态相同，操作部件10的一部分终于与按压部件6A的树脂层6c抵接。操作部件10通过平坦部6a支撑在壳体2的上表面2b上。以在该状态下弹性变形的凸部6b整体收放在壳体2的凹部2a的方式决定凸部6b及凹部2a的尺寸。 [0073] 即使从该状态继续向操作部件10施加按压力，由于负荷由壳体2的上表面2b承受，因此负荷不会继续施加在可动电极5及按压部件6A上。 [0074] 当解除对操作部件10的按压力时，利用可动电极5的自身复原力（弹性），中央部5b伴随咔哒感复位到向上方凸的状态（位移到第二位置），解除第一固定电极3a与第二固定电极3b的导通。另外，利用按压部件6A的自身复原力（弹性），将操作部件10向上方推回，为图7（a）所示的初期状态。 [0075] 根据本实施方式的结构，得到与对第一实施方式的开关1进行说明的结构相同的效果。另外，按压部件6A的凸部6b在树脂层6c及支撑部6d的下方与可动电极5相对，不向开关1A的外面露出。因此，能够避免由于与其他部件等干涉而损伤凸部6b的情况，能够防止开关操作的触感劣化。 [0076] 上述实施方式是为了容易地理解本发明的实施方式，但并不限定本发明。本发明能够不脱离其主旨地进行改变、改进，并且其中当然也包括其等价物。 [0077] 在第一实施方式中，平坦部6a及凸部6b、树脂层6c未必需要作为由其他材料构成的独立的层而形成。只要能进行期望的弹性变形，平坦部6a、凸部6b、及树脂层6c也可以构成为由适当地选择的相同的材料而一体成形。 [0078] 在第二实施方式中，支撑部6d及凸部6b、树脂层6c未必需要作为由其他材料构成的独立层而形成。只要能进行期望的弹性变形，支撑部6d、凸部6b、及树脂层6c也可以构成为由适当地选择的相同的材料而一体成形。 [0079] 上述说明中的“上方”、“下方”的表现只不过在参照附图的说明中为了方便而使用，不是限定产品使用时的方向的意图。“上方”及“下方”能够分别称为“离开电路板的方向”及“接近电路板的方向”。 [0080] 按压部件6的凸部6b的形状及数量不限定于上述的实施方式的样式。能够根据推断开关1及操作部件10的样式适当决定。 [0081] 可动电极5只要能利用按压部件6从使多个固定电极彼此为非导通状态的位置向为导通状态的位置位移，能采用适当的形状与结构。未必需要具备弹性。 |
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