本発明は、キーシート、押圧式スイッチ及びこれを備えた電子機器、特に均熱化と放熱特性の改善を図った携帯用電子機器に好適なキーシート、押圧式スイッチ及びこれを備えた電子機器に関する。
近年の電子機器、特に携帯用電子機器においては、小型化・薄型化と多機能化が高度に要求されており、筐体内の回路基板に多数の電子部品を高密度に実装するとともに、その実装部品からの放熱を効率よく行なう必要がある。 この種の電子機器としては、例えば、図１３から図１５に示すような携帯電話機がある。 この電子機器１００は、図１３に示すように、操作入力部１０２や音声入力部１０３を備えた下側筐体１０１と、表示画面１０６や音声出力部１０７を備えた上側筐体１０５と、両筐体１０１，１０５を開閉可能に結合するヒンジ部１０４とからなる。 また、下側筐体１０１は、操作面側筐体部材１０１ａと背面側の筐体部材１０１ｂとで構成されている。 この下側筐体１０１内には、図１４に示すように、通信及び入出力制御を行なう回路基板１２１と、弾性シート部１２２ａに複数のキートップ１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄを支持させたキーシート１２２と、可撓性絶縁シート１２３とが装備されており、複数のキートップ１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄの操作によって開閉される押圧式スイッチ（図１５参照）が装備されている。 具体的には、図１５に断面図で示すように、基板１２１のキー接点１２０に対応する領域に穴部１２５を有するとともに、可撓性絶縁シート１２３は、シート状の熱伝導素材よりなり、かつ、電気的に導通しない熱伝導シート１２３ａと、熱伝導シート１２３ａの基板１２１側とは反対側の面に形成された導電性被膜１２３ｂと、導電性被膜１２３ｂの熱伝導シート１２３ａ側とは反対側の面に形成されるとともに、熱伝導シート１２３ａの穴部１２５以外の領域に孔部を有する樹脂シート１２３ｃと、基板１２１のキー接点１２０のスイッチ要素を構成するとともに、熱伝導シート１２３ａの穴部１２５に収納されて取り付けられ、かつ、ドーム状に形成された金属よりなるメタルドーム１２４と、を備える（特許文献１等参照）。 上述した従来の押圧式スイッチは、電子回路１２９から発生した熱を発散させることができ、キー操作面が熱くなることを回避することができる。
特開２００６−３１００３５号公報
しかしながら、従来の押圧式スイッチでは、基板１２１に接触している熱伝導シート１２３ａが導電性被膜１２３ｂおよびキーシート１２２に覆われているため、電子回路１２９から発生した熱を放散でき難くなり、放熱効率が低くなってしまうという問題があった。 また、一般的に絶縁シートの熱伝導率は低いため、電気的に導通しない熱伝導シート１２３ａを用いる従来の押圧式スイッチは、放熱効率がさらに低くなってしまう。 本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、電子回路などから発生した熱で、筐体やボタン部が局所的に高温になることを十分に抑制し、人体が接触する部分での局所的な温度上昇を抑えることができると共に、電子回路などから発生した熱を放熱させる際の放熱効率を高めることができるキーシート、押圧式スイッチ、及び電子機器を提供するものである。
本発明のキーシートは、シート状で粘弾性を有し第１の面および第２の面をもつ粘弾性シートと、前記粘弾性シートの第１の面側に配置され、押下されるボタン部と、前記粘弾性シートの第１の面もしくは第２の面の何れか一方の面に沿って設けられ、熱伝導率が所定値である熱伝導シートと、前記粘弾性シートの第２の面に、前記ボタン部に対応する位置に配置され、前記粘弾性シートの第１の面から第２の面に向かった方向に突出した当接部と、を備えた構成を有している。
この構成により、発熱が大きい電子部品が実装される基板上にキーシートを重ねて設けた場合、熱伝導シートが、常に空気が入れ替わり凡そ温度が一定である外気に接しているキーシートにあって、発熱する電子部品側でなく外気に近い側に設けられているので、電子回路などの熱を放熱させる際の放熱効率を高めることができる。 また、熱伝導シートが粘弾性シートに沿って設けられているので、キーシートの面方向において均熱効果が大きくなる。 また、本発明のキーシートの前記ボタン部は、第１のボタン部および第２のボタン部と、前記第１のボタン部と前記第２のボタン部を結ぶ直線上にない第３のボタン部とで構成され、前記熱伝導シートが前記第１のボタン部と前記第２のボタン部と第３のボタン部で囲まれる中にある構成を有している。
この構成により、熱熱伝導シートが第１のボタン部と第２のボタン部と第３のボタン部で囲まれる部分にあり、熱伝導シートが第１のボタン部と第２のボタン部と第３のボタン部で囲まれる部分の所定の面積を有するので、キーシートの面方向において所定の均熱効果を有する。 また、本発明のキーシートの前記熱伝導シートは、前記粘弾性シートの第１の面と前記熱伝導シートの第２の面が接するように設けられてもよい。 また、本発明のキーシートは、前記熱伝導シートが前記粘弾性シートの第１の面と前記熱伝導シートの第２の面が接するように設けられた場合、前記熱伝導シートの第１の面に接するように設けられ、絶縁性を有し、前記絶縁カバー層は、前記熱伝導シートの外周部を覆うように前記粘弾性シートに接合される絶縁カバー層を有するようにしてもよい。 また、本発明のキーシートは、前記熱伝導シートが前記粘弾性シートの第１の面と前記熱伝導シートの第２の面が接するように設けられた場合、前記熱伝導シートが開口する開口部を有し、前記ボタン部が前記開口部に配置されかつ前記粘弾性シートの第１の面に接するように配置されるようにしてもよい。
この構成により、基板に実装されたＬＥＤなどの光源から開口部を通してボタン部の照光が可能となる。 また、本発明のキーシートは、前記熱伝導シートが前記粘弾性シートの第１の面と前記熱伝導シートの第２の面が接するように設けられた場合、前記熱伝導シートが文字形状で開口していてもよい。
この構成により、ボタン部を文字形状に光らせることができる。 また、本発明のキーシートの前記熱伝導シートは、第１の面と第２の面を有し、前記粘弾性シートの第２の面と前記熱伝導シートの第１の面が接するように設けられていてもよい。 また、本発明のキーシートは、前記熱伝導シートが第１の面と第２の面を有し、前記粘弾性シートの第２の面と前記熱伝導シートの第１の面が接するように設けられた場合、前記熱伝導シートが開口する開口部を有し、前記当接部が前記開口部に配置されかつ前記粘弾性シートの第２の面に接するように配置されてもよい。 また、本発明のキーシートは、前記熱伝導シートが第１の面と第２の面を有し、前記粘弾性シートの第２の面と前記熱伝導シートの第１の面が接するように設けられた場合、前記熱伝導シートの第２の面に接するように設けられ、絶縁性を有し、前記絶縁カバー層は、前記熱伝導シートの外周部を覆うように前記粘弾性シートに接合される絶縁カバー層を有してもよい。 また、本発明のキーシートの前記絶縁カバー層は、可視光の反射性を有してもよい。
この構成により、白色又は光沢色などの可視光の反射性の絶縁カバー層により、例えば照光用の光を筐体内の所要の照光範囲に導くことができ、色むらの無い照光が可能となる。 この場合、絶縁カバー層の表層部のみが白色又は光沢色であってもよく、絶縁カバー層全体が白色又は光沢色の材料で形成してもよい。 また、本発明のキーシートは、前記熱伝導シートがグラファイトで形成されていてもよい。 本発明の押圧式スイッチは、第１の面および第２の面を有し、電子回路が構成された基板と、前記基板の第１の面に設けられ、押下点を有し、前記電子回路の一部の配線の導通状態を前記押下点に対する押下に応じて変化させるスイッチ部と、前記当接部が前記押下点に対向して配置された請求項１に記載のキーシートと、を備えた構成を有している。
この構成により、熱伝導シートがキーシートにあって、発熱する電子部品側でなく外気に近い側に設けられているので、電子回路などの熱を放熱させる際の放熱効率を高めることができる。 また、本発明の押圧式スイッチは、前記基板が導電層を有し、前記熱伝導シートが、導電性の材料で構成されるとともに前記基板の導電層と電気的に接続されていてもよい。 また、本発明の電子機器は、上記の何れかの押圧式スイッチを備えた構成を有している。
この構成により、電子部品が実装される基板上にキーシートを重ねて設けた場合、熱伝導シートがキーシートにあって、発熱する電子部品側でなく外気に近い側に設けられているので、電子回路などの熱を放熱させる際の放熱効率を高めることができる。 また、熱伝導シートがキーシートの粘弾性シートに沿って設けられているので、電子機器内の発熱部品や発生した熱を熱伝導シートで均熱し、筐体やボタン部等の人体接触する部分での局所的な温度上昇を抑えることができる。 なお、ここにいう熱伝導シートとは、前記絶縁カバー層の他の部分や他の部材よりも熱伝導率の大きいものであることはいうまでもない。 熱伝導率の所定値について以下に例示する。 例えば、熱伝導シートがグラファイトで形成される場合、グラファイトの厚さが１００μｍであったとき、熱伝導シートの面方向への熱伝導率は７００（Ｗ／（ｍ・Ｋ））に設定される。 また、グラファイトの厚さが７０μｍであったとき、熱伝導シートの面方向への熱伝導率は８５０（Ｗ／（ｍ・Ｋ））に設定され、グラファイトの厚さが２５μｍであったとき、熱伝導シートの面方向への熱伝導率は１６００（Ｗ／（ｍ・Ｋ））に設定される。 この様に、グラファイトには厚さを薄くしても熱伝導率を高める技術が知られている。 従って、熱伝導シートをグラファイトを用いて形成すると、薄くてかつ熱伝導率が高い熱伝導シートを形成することができる。 また、熱伝導シートがアルミで形成される場合、例えば、アルミで形成される熱伝導シートの面方向への熱伝導率は２３７（Ｗ／（ｍ・Ｋ））である。 熱伝導シートが銅で形成される場合、例えば、銅で形成される熱伝導シートの面方向への熱伝導率は３９８（Ｗ／（ｍ・Ｋ））である。
以上のように本発明は、電子回路などから発生した熱を放熱させる際の放熱効率を高めることができるキーシート、押圧式スイッチ、及び電子機器を提供することができる。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る電子機器の外観斜視図である。 図２は本発明の第１の実施の形態に係る電子機器の要部分解斜視図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態に係る電子機器の押圧式スイッチのキーシートに関わる分解斜視図である。 図４は本発明の第１の実施の形態に係る電子機器の押圧式スイッチの側面断面図である。 図５は本発明の第１の実施の形態に係る電子機器の複数の押圧式スイッチを示す要部側面断面図である 図６は本発明の第１の実施の形態に係る電子機器の筐体表面の温度分布を示す図で、図６（ａ）はその筐体の操作面全域における表面温度分布を示し、図６（ｂ）は図６（ａ）のＸ−Ｘ断面における操作面の表面温度分布を示している。 図７は比較例の電子機器の筐体表面の温度分布を示す図で、図７（ａ）はその筐体の操作面全域における表面温度分布を示し、図７（ｂ）は図７（ａ）のＸ−Ｘ断面における操作面の表面温度分布を示している。 図８は熱伝導シートの熱伝導率の所定値について示した図である。 図９は本発明の第２の実施の形態に係る電子機器の外観斜視図である。 図１０は本発明の第２の実施の形態に係る電子機器の要部分解斜視図である。 図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る電子機器の押圧式スイッチのキーシートに関わる分解斜視図である。 図１２（ａ）（ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係る電子機器の押圧式スイッチの側面断面図である。 図１３は従来例の電子機器の外観斜視図である。 図１４は従来例の電子機器の要部分解斜視図である。 図１５は従来例の電子機器の複数の押圧式スイッチを示す要部側面断面図である。 符号の説明 １ 電子機器 １０、２０ 押圧式スイッチ １１ プリント基板 １１ａ 第１の接点部 １１ｂ 第２の接点部 １２ 第３の接点部 １２ｃ 中央部 １３ 絶縁シート １３ａ クリック部 １４、２４ 熱伝導シート １５、２５、２７ 絶縁カバー層 １６、２６ キーシート １６ａ、２６ａ ボタン部 １６ｂ、２６ｂ 粘弾性シート １６ｃ 突起部 １６ｄ、２６ｄ 当接部 １７ 下側筐体 １７ａ 操作面側筐体部材 １８ ＬＥＤ
１９ 発熱部品 ３０、３１ 領域
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電子機器の外観斜視図である。 図１に示したように電子機器１は、操作入力部１０２や音声入力部１０３を備えた下側筐体１７と、表示画面１０６や音声出力部１０７を備えた上側筐体１０５と、両筐体１７，１０５を開閉可能に結合するヒンジ部１０４とからなる。 さらに、下側筐体１７は、操作面側筐体部材１７ａと背面側の筐体部材１７ｂとからなる。 図２に示すように、下側筐体１７内には、通信及び入出力制御を行なうプリント基板１１と、押圧式スイッチのキーシート１６とが装備されている。 図３（ａ）（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る電子機器の押圧式スイッチのキーシートに関わる斜視図と分解斜視図である。 図３（ａ）は、キーシート１６を示すものであり、図３（ｂ）は、ボタン部１６ａ−１、ボタン部１６ａ−２、ボタン部１６ａ−３等によって構成される複数のボタン部１６ａと、粘弾性シート１６ｂと、熱伝導シート１４とを備えるキーシート１６に関わる分解斜視図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態に係る押圧式スイッチを示す図である。 電子機器１は、図４に示すような押圧式スイッチ１０を、図５に示すように下側筐体１７内に複数搭載した小型・薄型の機器である。 なお、電子機器１は、携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）のような携帯可能な他の小型・薄型の電子機器であってもよい。 図４に示すように、本実施形態の押圧式スイッチ１０は、プリント基板１１上の第１の接点部１１ａと、その第１の接点部１１ａに導通可能な第２の接点部１１ｂとが、プリント基板１１上を覆う絶縁シート１３の可撓性のクリック部１３ａの内方に配置されている。 また、図５に示すように、プリント基板１１及び押圧式スイッチ１０は、電子機器１の下側筐体１７内に収納されており、下側筐体１７内には更にキーシート１６が収納されている。 キーシート１６は、図５に示すように、押圧可能な複数のボタン部１６ａを柔軟な粘弾性シート１６ｂ上に装着したものであり、その粘弾性シート１６ｂの下面側には、絶縁シート１３側に突出する支持用の複数の突起部１６ｃと、絶縁シート１３のクリック部１３ａに当接する当接部１６ｄとが、粘弾性シート１６ｂと一体に設けられている。 また、キーシート１６は、図４に示すように、粘弾性シート１６ｂに沿って設けられている熱伝導シート１４と、熱伝導シート１４に対して操作面側筐体部材１７ａ側に位置する絶縁カバー層１５とを有している。 熱伝導シート１４の一部は、例えば図３（ａ）に示すように、ボタン部１６ａ−１とボタン部１６ａ−２とボタン部１６ａ−１とボタン部１６ａ−２を結ぶ直線上にないボタン部１６ａ−３とで囲まれる領域３０の中にある。 ここで、熱伝導シート１４は、その熱伝導率がプリント基板１１や絶縁シート１３、粘弾性シート１６ｂ、操作面側筐体部材１７ａの熱伝導率よりも大きい層で、例えばグラファイトシートや熱伝導性に優れた金属シート等で構成されている。 なお、粘弾性シート１６ｂは、シリコンゴム等で構成される。 絶縁シート１３は、絶縁性の樹脂材料、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シートと図示しない接着層又は絶縁性接着層とからなる。 また、絶縁カバー層１５も絶縁性の樹脂材料、例えばＰＥＴシートからなる。 クリック部１３ａ（押下点）が押圧されたとき、第１の接点部１１ａ及び第２の接点部１１ｂが導通することで、電子回路の一部の配線の導通状態（導通の有無）が切り替わるようになっている。 クリック部１３ａは、プリント基板１１上の絶縁シート１３の平坦なシート部分から電子機器１の操作面側に略円弧状の断面形状をなして所定の高さに突出するとともに、プリント基板１１から浮き上がった略円形の外周形状を有する突出部としている。 なお、クリック部１３ａは必ずしも非押圧（非操作）時に突出した形状である必要はない。 すなわち、所定の復帰位置で絶縁シート１３と略同一面上に位置する平坦なクリック部１３ａを押圧操作して略凹球面状に変形させることで、そのクリック部１３ａのプリント基板１１側の面（内面）側に保持された中央部１２ｃ（可動接点部）が変位し、押圧操作力が解放されたときにそのクリック部１３ａ及び中央部１２ｃが前記所定の位置に復帰するように構成されていてもよい。 さらに、絶縁シート１３のみが前記所定位置への復帰力を発生させるものであってもよいし、接点部を構成する部材又はそれと導通する部材が主たる復帰力を発生させるものであってもよい。 したがって、クリック部１３ａは、中央部１２ｃを変位させるために押圧操作に応じて変形するのに十分な可撓性を有するものであればよい。 また、クリック部１３ａの外周形状は押圧操作を加える部材の形状に応じて任意に設定し得る。 具体的には、図４に示すように、第２の接点部１１ｂは、プリント基板１１上で第２の接点部１１ｂ同士が互いに離間するよう複数設けられるか、若しくは環状に形成されており、第１の接点部１１ａはプリント基板１１の板面方向（図４の左右方向；以下、基板面方向という）において第２の接点部１１ｂの間に位置している。 これら第１の接点部１１ａ及び第２の接点部１１ｂは、それぞれプリント基板１１の上面側又は下面側に構成された図示しない制御回路に接続されている。 また、図４中で第１の接点部１１ａの両側に位置する左右の第２の接点部１１ｂには、例えば、導電性の金属製ダイヤフラム（略円弧状断面の皿状の導電性板ばね）からなる第３の接点部１２が接触しており、第３の接点部１２は絶縁シート１３のクリック部１３ａの内面に固着され保持されている。 第３の接点部１２は、その中央部１２ｃを可動接点として機能させるもので、絶縁シート１３のクリック部１３ａを介してキーシート１６のボタン部１６ａからの押圧力（使用者等によるボタン部１６ａを介した押圧操作）を受けたとき、その中央部１２ｃを第１の接点部１１ａに接近させるように撓んで、第１の接点部１１ａ及び第２の接点部１１ｂの間を導通状態とすることができる。 また、第３の接点部１２は、キーシート１６のボタン部１６ａからの押圧力が解除されたとき、その中央部１２ｃを第１の接点部１１ａから離間させる復帰位置に復帰し、第１の接点部１１ａ及び第２の接点部１１ｂの間を非導通状態とすることができる。 絶縁シート１３は、第３の接点部１２を固着・保持するとともにプリント基板１１に固着された絶縁保持層となっている。 絶縁カバー層１５は、熱伝導シート１４に固着された絶縁保護層となっている。 また、熱伝導シート１４は、キーシート１６の全体、あるいはボタン部１６ａの下部の一部を開口してキーシート１６の全体に配置されている。 そして、絶縁カバー層１５は、熱伝導シート１４の上面のみならず外周面部をも被覆するように、熱伝導シート１４の外周面部に沿って互いに接着等により固着・接合された接合部を有している。 なお、絶縁カバー層１５の周縁部を裁断することで熱伝導シート１４の外周面部が露出するようなものも考えられるが、絶縁被覆するのが好ましい。 本実施形態では、上述のように、第３の接点部１２を保持しプリント基板１１に固着された絶縁保持層としての絶縁シート１３が配置され、この絶縁シート１３のクリック部１３ａでは、絶縁シート１３の最下層下面の接着剤層（図示していない）により、第３の接点部１２がプリント基板１１の第１の接点部１１ａ及び第２の接点部１１ｂ上に位置するように位置決め・保持され、第３の接点部１２の下端部が第１の接点部１１ａの両側で第２の接点部１１ｂに接触している。 さらに、キーシート１６は、絶縁シート１３に対してプリント基板１１とは反対側に配置されており、キーシート１６上の複数のボタン部１６ａが、キートップとして操作面側筐体部材１７ａの対応する開口部から操作面側筐体部材１７ａの外表面側に露出するとともに、キーシート１６の下面側の各当接部１６ｄが、対応するボタン部１６ａの直下で絶縁シート１３の対応する各クリック部１３ａに当接している。 なお、図５に示すように、プリント基板１１の上面側、すなわちキーシート１６側の面には、数字や文字を入力するための操作キー等の複数のボタン部１６ａを下側筐体１７の内部側から照光するための複数の発光部材、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）１８が装着されており、プリント基板１１の下面側にはパワーアンプ等の発熱部品１９と図示しない多数の電子部品が実装されている。 プリント基板１１には、電子機器１における通信及び入出力の制御を行なうための制御回路を構成するために図示しない多数の電子部品が実装され、そのプリント基板１１が下側筐体１７内に収納されることから、電子機器１の動作中には、プリント基板１１上のパワーアンプ等の発熱部品１９が発熱する。 そして、その発熱により、下側筐体１７内の温度が上昇し、発熱部品１９とその近傍の部材の温度が上昇する。 この状態においては、プリント基板１１上で発生した熱が熱伝導シート１４によって熱伝導シート１４の面方向（広がり方向）に拡散される。 すなわち、熱伝導シート１４がキーシート１６の粘弾性シート１６ｂに沿って設けられているので、面方向に十分な熱伝導がなされ、キー入力側の操作面側筐体部材１７ａおよびボタン部１６ａの均熱効果が高められる。 その結果、電子機器１内の発熱部品１９の近傍の操作面側筐体部材１７ａやボタン部１６ａの局所的な温度上昇が確実に防止される。 また、特許文献１に記載したような従来の押圧式スイッチでは、基板に接触している熱伝導シートが導電性被膜およびキーシートに覆われていて外気から遠い位置にあるため、発熱部品１９から発生した熱を放散でき難くなり、放熱効率が低くなっているが、本実施形態の押圧式スイッチ１０では、熱伝導シート１４がキーシート１６にあって外気に近い位置に設けられているので、放熱効率が高くなっている。 熱伝導シート１４がグラファイトで形成される場合、そのグラファイトシートの面方向への熱伝導率は７００（Ｗ／（ｍ・Ｋ））以上と高い値であるので、大きな放熱効果が得られる。 また、１００マイクロメートル以下の層厚に薄くすることができるので、キーシート１６の厚みをより薄くすることができ、電子機器１をより薄型化することができる押圧式スイッチ１０を構成することができる。 図６は、本実施形態の電子機器における発熱部品１９の位置や発熱量等を基に、操作面側筐体１７ａにおける温度分布を計算により求めた一実施例のシミュレーション結果を示しており、図６（ａ）は、その操作面全域の温度分布を複数の等温線で区画した温度分布図、図６（ｂ）は、図６（ａ）中のＸ−Ｘ断面における操作面上の温度の分布を示すグラフである。 このシミュレーションにおいては、操作面側筐体部材１７ａは厚さ０．９mmで熱伝導率０．３（Ｗ／（ｍ・Ｋ））、プリント基板１１は厚さ０．５mmでの熱伝導率３５（Ｗ／（ｍ・Ｋ））、キーシート１６の粘弾性シート１６ｂは厚さ０．５mm（突起部１６ｃの下端からの高さ１．０mm）で熱伝導率０．２（Ｗ／（ｍ・Ｋ））、発熱部品１９は厚さ１．０mmで熱伝導率１（Ｗ／（ｍ・Ｋ））とし、熱伝導シート１４にグラファイトシートを用いた絶縁シート１３は厚さ０．１mmで熱伝導率（面方向）７００（Ｗ／（ｍ・Ｋ））とした。 また、絶縁シート１３の範囲は複数のボタン部１６ａの設置範囲をカバーするが、プリント基板１１の全域を覆うものではない。 この場合、一実施例の電子機器１においては、操作面側筐体１７ａの温度は、図６（ａ）に示すようにグラファイトシートを用いた絶縁シート１３の設置範囲で均熱化され、複数のボタン部１６ａの設置範囲でほぼ一定温度範囲に収まっている。 また、図６（ｂ）のグラフは、発熱の影響を受け難い筐体周縁部（同図中のグラフの左右両端）の温度に対して、操作面各部の温度上昇は数度の範囲内であることを示している。 一方、図７は上記一実施例の構成から熱伝導シート１４をボタン部１６ａのみの大きさに限定した場合の比較例の電子機器における筐体操作面上の温度分布を計算により求めたシミュレーション結果を示しており、同図（ａ）はその操作面全域の温度分布を複数の等温線で区画した温度分布図、同図（ｂ）は図７（ａ）中のＸ−Ｘ断面における操作面上の温度の分布を示すグラフである。 この場合、比較例の電子機器においては、筐体操作面の温度は、図７（ａ）に示すように発熱部品の近傍ほど顕著に高くなっており、均熱化されていないことがわかる。 また、図７（ｂ）のグラフから、発熱の影響を受け難い筐体周縁部（同図中のグラフの左右両端）の温度に対して、操作面各部の温度上昇は発熱部品の近傍では上記一実施例の場合の温度上昇値の倍程度となっており、局部的な温度上昇が見られる。 これら図６に示す本実施形態の一例のシミュレーション結果と図７に示す比較例のシミュレーション結果から明らかなように、本実施形態の電子機器１においては、キーシート１６の面方向における均熱効果を高めて、発熱部品１９近傍での局所的な筐体及びボタン部の温度上昇を有効に防止することができる。 また、プリント基板１１に実装されたＬＥＤ１８の発光によりキーシート１６のボタン部１６ａを照光する場合に、粘弾性シート１６ｂとボタン部１６ａの接合部分で熱伝導シート１４の一部または全部が開口していることから、ボタン部１６ａを照光することができる。 また、熱伝導シート１４の開口を文字形状にして、ボタン部１６ａを照光することができる。 さらに、本実施形態においては、絶縁カバー層１５あるいは粘弾性シート１６ｂを接点部（図示していない）で切り欠き熱伝導シート１４を露出させ、導電性の接続層や金属バネ、金属ネジ等を介してプリント基板１１のグランドパターンに電気的に接続することができる。 導電性の熱伝導シート１４がプリント基板１１のグランドパターンに電気的に接続されることにより、プリント基板１１の各接点部への静電気の侵入を防ぎ、静電気による電子機器１の誤動作等を防止することができる。 なお、キーシート１６が、粘弾性シート１６ｂに沿って設けられた熱伝導シート１４を有し、キーシート１６の装着と同時に熱伝導シート１４を積層することができるので、電子機器の組立工数が増加することはない。 なお、グラファイトには厚さを薄くしても熱伝導率を高める技術が知られている。 従って、熱伝導シートをグラファイトを用いて形成すると、薄くてかつ熱伝導率が高い熱伝導シートを形成することができる。 例えば、図８は、熱伝導シートの熱伝導率の所定値について示した図である。 図８の表に示すように、熱伝導シートがグラファイトで形成される場合、グラファイトの厚さ（Ｚ方向）が１００μｍであったとき、熱伝導シートの面方向への熱伝導率は７００（Ｗ／（ｍ・Ｋ））（Ｘ−Ｙ方向）に設定される。 また、グラファイトの厚さ（Ｚ方向）が７０μｍであったとき、熱伝導シートの面方向への熱伝導率は８５０（Ｗ／（ｍ・Ｋ））（Ｘ−Ｙ方向）に設定され、グラファイトの厚さ（Ｚ方向）が２５μｍであったとき、熱伝導シートの面方向への熱伝導率は１６００（Ｗ／（ｍ・Ｋ））（Ｘ−Ｙ方向）に設定される。 また、熱伝導シートがアルミで形成される場合、例えば、アルミで形成される熱伝導シートの面方向への熱伝導率は２３７（Ｗ／（ｍ・Ｋ））（Ｘ−Ｙ方向）に設定される。 熱伝導シートが銅で形成される場合、例えば、銅で形成される熱伝導シートの面方向への熱伝導率は３９８（Ｗ／（ｍ・Ｋ））（Ｘ−Ｙ方向）に設定される。 （第２の実施の形態）
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る電子機器の外観斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る電子機器の外観は、本発明の第１の実施の形態に係る電子機器の外観と同様である。 なお、以下の説明においては、第１の実施の形態と同一の構成要素については第１の実施の形態の対応する構成要素と同一符号を用いて簡単に説明し、上述の第１の実施形態との相違点について詳細に説明する。 図１０に示すように、下側筐体１７内には、通信及び入出力制御を行なうプリント基板１１と、押圧式スイッチのキーシート２６とが装備されている。 図１１（ａ）（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る電子機器の押圧式スイッチのキーシートに関わる斜視図と分解斜視図である。 図１１（ａ）は、キーシート２６を示すものであり、図１１（ｂ）は、ボタン部２６ａ−１、ボタン部２６ａ−２、ボタン部２６ａ−３等によって構成される複数のボタン部２６ａと、粘弾性シート２６ｂと、熱伝導シート２４とを備えるキーシート２６に関わる分解斜視図である。 図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る押圧式スイッチを示す図である。 図１２（ａ）に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る押圧式スイッチ２０は、プリント基板１１上の第１の接点部１１ａと、その第１の接点部１１ａに導通可能な第２の接点部１１ｂとが、プリント基板１１上を覆う絶縁シート１３の可撓性のクリック部１３ａの内方に配置され、クリック部１３ａが押圧されたとき、第１の接点部１１ａ及び第２の接点部１１ｂの導通の有無が切り替わるようになっている。 また、プリント基板１１及び押圧式スイッチ２０は電子機器１の下側筐体１７内に収納されており、下側筐体１７内には更にキーシート２６が収納されている。 具体的には、図１２（ａ）に示すように、第１の接点部１１ａはプリント基板１１の板面方向において第２の接点部１１ｂの間に位置しており、第１の接点部１１ａの両側に位置する第２の接点部１１ｂに第３の接点部１２が接触している。 ここで、第３の接点部１２は、絶縁シート１３のクリック部１３ａを介してキーシート２６のボタン部２６ａからの押圧力を受けたとき、可動接点としての中央部１２ｃを第１の接点部１１ａに接近させるように撓んで、第１の接点部１１ａ及び第２の接点部１１ｂの間を導通状態とすることができる。 また、第３の接点部１２は、キーシート２６のボタン部２６ａからの押圧力が解除されたとき、その中央部を第１の接点部１１ａから離間させる復帰位置に復帰し、第１の接点部１１ａ及び第２の接点部１１ｂの間を非導通状態とすることができる。 より具体的には、図１２（ａ）に示すように、絶縁シート１３は、第３の接点部１２を固着・保持するとともにプリント基板１１に固着された絶縁保持層となっている 一方、キーシート２６は、ボタン部２６ａの配置面の反対側の面に粘弾性シート２６ｂに沿って設けられている熱伝導シート２４及び絶縁カバー層２５を有している。 ここで、熱伝導シート２４は、その熱伝導率がキーシート２６の絶縁カバー層２５やプリント基板１１の熱伝導率よりも大きい層で、例えばグラファイトシートや熱伝導性に優れた金属シート等で構成されている。 また、絶縁カバー層２５は絶縁性の樹脂材料、例えばＰＥＴシートからなる。 ここで、熱伝導シート２４及び絶縁カバー層２５は、キーシート２６の当接部２６ｄの輪郭形状に沿って例えば円形に開口しており、図１２（ａ）に示すように、熱伝導シート２４の開口内周部と絶縁カバー層２５とが重合している。 これら絶縁カバー層２５及び熱伝導シート２４と粘弾性シート２６ｂの３層は、図１２（ａ）に示すような態様で、互いに積層され一体的に固着されてキーシート２６となる。 また、熱伝導シート２４の一部は、例えば図１１（ａ）に示すように、ボタン部２６ａ−１とボタン部２６ａ−２とボタン部２６ａ−１とボタン部２６ａ−２を結ぶ直線上にないボタン部２６ａ−３とで囲まれる領域３１の中にある。 その他の構成については、上述した第１の実施の形態と同一である。 本発明の第２の実施の形態においても、プリント基板１１上で発生した熱が熱伝導シート２４によって熱伝導シート２４の面方向（広がり方向）に拡散される。 すなわち、熱伝導シート２４がキーシート１６の粘弾性シート１６ｂに沿って設けられているので、面方向に十分な熱伝導がなされ、キー入力側の筐体およびボタン部１６ａの局所的な温度上昇を抑制することができる。 その結果、上述の第１の実施形態と同様な効果が得られる。 さらに、プリント基板１１に実装されたＬＥＤの発光によりキーシート２６のボタン部２６ａを照光する場合に、当接部２６ｄの接合部分で熱伝導シート２４が開口していることから、ボタン部２６ａを照光することができる。 また、第２の実施の形態においては、絶縁カバー層２５の全体又は一部は、白色又は光沢色などの可視光の反射性を有することにより、キーシート２６全体のボタン部２６ａを明るさや色のむらのないように照光することができる。 あるいは、図１２（ｂ）に示すように、絶縁カバー層２５を透明にし、白色又は光沢色などの可視光の反射性を有する絶縁カバー層２７を絶縁カバー層２５に重ねてもよい。 なお、絶縁カバー層２７は、キーシート２６の当接部２６ｄの輪郭形状に沿って例えば円形に開口しており、全体又は一部で白色又は光沢色である絶縁性の樹脂材料、例えばＰＥＴシートからなる。 この構成で絶縁カバー層２７の開口は、透明の絶縁カバー層２５の開口よりは大きく、熱伝導シート２４の開口より同等又は小さくすることにより、図１２（ａ）に示した構成に比べ、プリント基板１１に実装されたＬＥＤ１８の光をキーシート２６のボタン部２６ａに通す面積が増加するため、ボタン部２６ａをさらに明るく照光することができる。 さらに、第２の実施の形態においても、絶縁カバー層２５あるいは粘弾性シート２６ｂを接点部（図示していない）で切り欠き熱伝導シート２４を露出させ、導電性の接続層や金属バネ、金属ネジ等を介してプリント基板１１のグランドパターンに電気的に接続することができる。 導電性の熱伝導シート２４がプリント基板１１のグランドパターンに電気的に接続されることにより、プリント基板１１の各接点部への静電気の侵入を防ぎ、静電気による電子機器１の誤動作等を防止することができる。 また、第２の実施の形態においても、キーシート２６が、粘弾性シート２６ｂに沿って設けられている熱伝導シート２４を有し、キーシート２６の装着と同時に熱伝導シート２４を積層することができるので、電子機器の組立工数が増加することはない。
以上説明したように、本発明は、熱伝導シートをキーシートの粘弾性シートに沿って設けられていることでキーシートの面方向へ広範囲に熱を拡散させることができ、その大きな均熱効果により電子機器内の発熱部品の近傍の筐体やボタン部などの局所的な温度上昇を確実に抑えることができるという効果を奏するものであり、人体が直接触れることが多い携帯用に好適な小型・薄型の電子機器全般に有用である。 【書類名】 明細書【発明の名称】 キーシート、押圧式スイッチ、及びこれを備えた電子機器【技術分野】
【０００１】
本発明は、キーシート、押圧式スイッチ及びこれを備えた電子機器、特に均熱化と放熱特性の改善を図った携帯用電子機器に好適なキーシート、押圧式スイッチ及びこれを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器、特に携帯用電子機器においては、小型化・薄型化と多機能化が高度に要求されており、筐体内の回路基板に多数の電子部品を高密度に実装するとともに、その実装部品からの放熱を効率よく行なう必要がある。
【０００３】
この種の電子機器としては、例えば、図１３から図１５に示すような携帯電話機がある。 この電子機器１００は、図１３に示すように、操作入力部１０２や音声入力部１０３を備えた下側筐体１０１と、表示画面１０６や音声出力部１０７を備えた上側筐体１０５と、両筐体１０１，１０５を開閉可能に結合するヒンジ部１０４とからなる。
【０００４】
また、下側筐体１０１は、操作面側筐体部材１０１ａと背面側の筐体部材１０１ｂとで構成されている。 この下側筐体１０１内には、図１４に示すように、通信及び入出力制御を行なう回路基板１２１と、弾性シート部１２２ａに複数のキートップ１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄを支持させたキーシート１２２と、可撓性絶縁シート１２３とが装備されており、複数のキートップ１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄの操作によって開閉される押圧式スイッチ（図１５参照）が装備されている。
【０００５】
具体的には、図１５に断面図で示すように、基板１２１のキー接点１２０に対応する領域に穴部１２５を有するとともに、可撓性絶縁シート１２３は、シート状の熱伝導素材よりなり、かつ、電気的に導通しない熱伝導シート１２３ａと、熱伝導シート１２３ａの基板１２１側とは反対側の面に形成された導電性被膜１２３ｂと、導電性被膜１２３ｂの熱伝導シート１２３ａ側とは反対側の面に形成されるとともに、熱伝導シート１２３ａの穴部１２５以外の領域に孔部を有する樹脂シート１２３ｃと、基板１２１のキー接点１２０のスイッチ要素を構成するとともに、熱伝導シート１２３ａの穴部１２５に収納されて取り付けられ、かつ、ドーム状に形成された金属よりなるメタルドーム１２４と、を備える（特許文献１等参照）。 上述した従来の押圧式スイッチは、電子回路１２９から発生した熱を発散させることができ、キー操作面が熱くなることを回避することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３１００３５号公報【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の押圧式スイッチでは、基板１２１に接触している熱伝導シート１２３ａが導電性被膜１２３ｂおよびキーシート１２２に覆われているため、電子回路１２９から発生した熱を放散でき難くなり、放熱効率が低くなってしまうという問題があった。 また、一般的に絶縁シートの熱伝導率は低いため、電気的に導通しない熱伝導シート１２３ａを用いる従来の押圧式スイッチは、放熱効率がさらに低くなってしまう。
【０００８】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、電子回路などから発生した熱で、筐体やボタン部が局所的に高温になることを十分に抑制し、人体が接触する部分での局所的な温度上昇を抑えることができると共に、電子回路などから発生した熱を放熱させる際の放熱効率を高めることができるキーシート、押圧式スイッチ、及び電子機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のキーシートは、シート状で粘弾性を有し第１の面および第２の面をもつ粘弾性シートと、前記粘弾性シートの第１の面側に配置され、押下されるボタン部と、前記粘弾性シートの第２の面に、前記ボタン部に対応する位置に配置され、前記粘弾性シートの第１の面から第２の面に向かった方向に突出した当接部と、熱伝導率が所定値であり第１の面および第２の面をもつ熱伝導シートと、を備え、前記熱伝導シートは、前記粘弾性シートの第１の面と前記熱伝導シートの第２の面が接するように設けられ、前記ボタン部は、第１のボタン部および第２のボタン部と、前記第１のボタン部と前記第２のボタン部を結ぶ直線上にない第３のボタン部とで構成され、前記熱伝導シートが前記第１のボタン部と前記第２のボタン部と前記第３� ��ボタン部で囲まれる構成を有している。
この構成により、発熱が大きい電子部品が実装される基板上にキーシートを重ねて設けた場合、熱伝導シートが、常に空気が入れ替わり凡そ温度が一定である外気に接しているキーシートにあって、発熱する電子部品側でなく外気に近い側に設けられているので、電子回路などの熱を放熱させる際の放熱効率を高めることができる。 また、熱伝導シートが粘弾性シートに沿って設けられているので、キーシートの面方向において均熱効果が大きくなる。 また、熱伝導シートが第１のボタン部と第２のボタン部と第３のボタン部で囲まれる部分にあり、熱伝導シートが第１のボタン部と第２のボタン部と第３のボタン部で囲まれる部分の所定の面積を有するので、キーシートの面方向において所定の均熱効果を有する。
【００１０】
また、本発明のキーシートは、前記熱伝導シートの第１の面に接するように設けられ、絶縁性を有し、前記熱伝導シートの外周部を覆うように前記粘弾性シートに接合される絶縁カバー層を有するようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明のキーシートは、前記熱伝導シートが開口する開口部を有し、前記ボタン部が前記開口部に配置されかつ前記粘弾性シートの第１の面に接するように配置されるようにしてもよい。
この構成により、基板に実装されたＬＥＤなどの光源から開口部を通してボタン部の照光が可能となる。
【００１２】
また、本発明のキーシートは、前記熱伝導シートが文字形状で開口していてもよい。
この構成により、ボタン部を文字形状に光らせることができる。
【００１３】
また、本発明のキーシートは、シート状で粘弾性を有し第１の面および第２の面をもつ粘弾性シートと、前記粘弾性シートの第１の面側に配置され、押下されるボタン部と、前記粘弾性シートの第２の面に、前記ボタン部に対応する位置に配置され、前記粘弾性シートの第１の面から第２の面に向かった方向に突出した当接部と、熱伝導率が所定値であり第１の面および第２の面をもつ熱伝導シートと、を備え、前記熱伝導シートが、前記粘弾性シートの第２の面と前記熱伝導シートの第１の面が接するように設けられていてもよい。
【００１４】
また、本発明のキーシートは、前記熱伝導シートが開口する開口部を有し、前記当接部が前記開口部に配置されてもよい。
【００１５】
また、本発明のキーシートは、前記熱伝導シートの第２の面に接するように設けられ、絶縁性を有し、前記熱伝導シートの外周部を覆うように前記粘弾性シートに接合される絶縁カバー層を有してもよい。
【００１６】
また、本発明のキーシートは、前記絶縁カバー層が可視光の反射性を有してもよい。
この構成により、白色又は光沢色などの可視光の反射性の絶縁カバー層により、例えば照光用の光を筐体内の所要の照光範囲に導くことができ、色むらの無い照光が可能となる。 この場合、絶縁カバー層の表層部のみが白色又は光沢色であってもよく、絶縁カバー層全体が白色又は光沢色の材料で形成してもよい。
【００１７】
また、本発明のキーシートは、前記熱伝導シートがグラファイトで形成されていてもよい。
【００１８】
本発明の押圧式スイッチは、第１の面および第２の面を有し、電子回路が構成された基板と、前記基板の第１の面に設けられ、押下点を有し、前記電子回路の一部の配線の導通状態を前記押下点に対する押下に応じて変化させるスイッチ部と、前記当接部が前記押下点に対向して配置された請求項１又は請求項５に記載のキーシートと、を備えた押圧式スイッチ。
この構成により、熱伝導シートがキーシートにあって、発熱する電子部品側でなく外気に近い側に設けられているので、電子回路などの熱を放熱させる際の放熱効率を高めることができる。
【００１９】
また、本発明の押圧式スイッチは、前記基板が導電層を有し、前記熱伝導シートが、導電性の材料で構成されるとともに前記導電層と電気的に接続されていてもよい。
【００２０】
また、本発明の電子機器は、上記の何れかの押圧式スイッチを備えた構成を有している。
この構成により、電子部品が実装される基板上にキーシートを重ねて設けた場合、熱伝導シートがキーシートにあって、発熱する電子部品側でなく外気に近い側に設けられているので、電子回路などの熱を放熱させる際の放熱効率を高めることができる。 また、熱伝導シートがキーシートの粘弾性シートに沿って設けられているので、電子機器内の発熱部品や発生した熱を熱伝導シートで均熱し、筐体やボタン部等の人体接触する部分での局所的な温度上昇を抑えることができる。
【００２１】
また、本発明のキーシートは、前記ボタン部が、第１のボタン部および第２のボタン部と、前記第１のボタン部と前記第２のボタン部を結ぶ直線上にない第３のボタン部とで構成され、前記熱伝導シートが前記第１のボタン部と前記第２のボタン部と前記第３のボタン部で囲まれる中にある構成を有している。
この構成により、熱伝導シートが第１のボタン部と第２のボタン部と第３のボタン部で囲まれる部分の所定の面積を有するので、キーシートの面方向において所定の均熱効果を有する。
【００２２】
なお、ここにいう熱伝導シートとは、前記絶縁カバー層の他の部分や他の部材よりも熱伝導率の大きいものであることはいうまでもない。
【００２３】
熱伝導率の所定値について以下に例示する。 例えば、熱伝導シートがグラファイトで形成される場合、グラファイトの厚さが１００μｍであったとき、熱伝導シートの面方向への熱伝導率は７００（Ｗ／（ｍ・Ｋ））に設定される。 また、グラファイトの厚さが７０μｍであったとき、熱伝導シートの面方向への熱伝導率は８５０（Ｗ／（ｍ・Ｋ））に設定され、グラファイトの厚さが２５μｍであったとき、熱伝導シートの面方向への熱伝導率は１６００（Ｗ／（ｍ・Ｋ））に設定される。 この様に、グラファイトには厚さを薄くしても熱伝導率を高める技術が知られている。 従って、熱伝導シートをグラファイトを用いて形成すると、薄くてかつ熱伝導率が高い熱伝導シートを形成することができる。
【００２４】
また、熱伝導シートがアルミで形成される場合、例えば、アルミで形成される熱伝導シートの面方向への熱伝導率は２３７（Ｗ／（ｍ・Ｋ））である。 熱伝導シートが銅で形成される場合、例えば、銅で形成される熱伝導シートの面方向への熱伝導率は３９８（Ｗ／（ｍ・Ｋ））である。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように本発明は、電子回路などから発生した熱を放熱させる際の放熱効率を高めることができるキーシート、押圧式スイッチ、及び電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態に係る電子機器の外観斜視図である。
【図２】図２は本発明の第１の実施の形態に係る電子機器の要部分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る電子機器の押圧式スイッチのキーシートに関わる分解斜視図である。
【図４】図４は本発明の第１の実施の形態に係る電子機器の押圧式スイッチの側面断面図である。
【図５】図５は本発明の第１の実施の形態に係る電子機器の複数の押圧式スイッチを示す要部側面断面図である 【図６】図６は本発明の第１の実施の形態に係る電子機器の筐体表面の温度分布を示す図で、図６（ａ）はその筐体の操作面全域における表面温度分布を示し、図６（ｂ）は図６（ａ）のＸ−Ｘ断面における操作面の表面温度分布を示している。
【図７】図７は比較例の電子機器の筐体表面の温度分布を示す図で、図７（ａ）はその筐体の操作面全域における表面温度分布を示し、図７（ｂ）は図７（ａ）のＸ−Ｘ断面における操作面の表面温度分布を示している。
【図８】図８は熱伝導シートの熱伝導率の所定値について示した図である。
【図９】図９は本発明の第２の実施の形態に係る電子機器の外観斜視図である。
【図１０】図１０は本発明の第２の実施の形態に係る電子機器の要部分解斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る電子機器の押圧式スイッチのキーシートに関わる分解斜視図である。
【図１２】図１２（ａ）（ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係る電子機器の押圧式スイッチの側面断面図である。
【図１３】図１３は従来例の電子機器の外観斜視図である。
【図１４】図１４は従来例の電子機器の要部分解斜視図である。
【図１５】図１５は従来例の電子機器の複数の押圧式スイッチを示す要部側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電子機器の外観斜視図である。 図１に示したように電子機器１は、操作入力部１０２や音声入力部１０３を備えた下側筐体１７と、表示画面１０６や音声出力部１０７を備えた上側筐体１０５と、両筐体１７，１０５を開閉可能に結合するヒンジ部１０４とからなる。 さらに、下側筐体１７は、操作面側筐体部材１７ａと背面側の筐体部材１７ｂとからなる。 図２に示すように、下側筐体１７内には、通信及び入出力制御を行なうプリント基板１１と、押圧式スイッチのキーシート１６とが装備されている。
【００２８】
図３（ａ）（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る電子機器の押圧式スイッチのキーシートに関わる斜視図と分解斜視図である。 図３（ａ）は、キーシート１６を示すものであり、図３（ｂ）は、ボタン部１６ａ−１、ボタン部１６ａ−２、ボタン部１６ａ−３等によって構成される複数のボタン部１６ａと、粘弾性シート１６ｂと、熱伝導シート１４とを備えるキーシート１６に関わる分解斜視図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態に係る押圧式スイッチを示す図である。
【００２９】
電子機器１は、図４に示すような押圧式スイッチ１０を、図５に示すように下側筐体１７内に複数搭載した小型・薄型の機器である。 なお、電子機器１は、携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）のような携帯可能な他の小型・薄型の電子機器であってもよい。
【００３０】
図４に示すように、本実施形態の押圧式スイッチ１０は、プリント基板１１上の第１の接点部１１ａと、その第１の接点部１１ａに導通可能な第２の接点部１１ｂとが、プリント基板１１上を覆う絶縁シート１３の可撓性のクリック部１３ａの内方に配置されている。 また、図５に示すように、プリント基板１１及び押圧式スイッチ１０は、電子機器１の下側筐体１７内に収納されており、下側筐体１７内には更にキーシート１６が収納されている。
【００３１】
キーシート１６は、図５に示すように、押圧可能な複数のボタン部１６ａを柔軟な粘弾性シート１６ｂ上に装着したものであり、その粘弾性シート１６ｂの下面側には、絶縁シート１３側に突出する支持用の複数の突起部１６ｃと、絶縁シート１３のクリック部１３ａに当接する当接部１６ｄとが、粘弾性シート１６ｂと一体に設けられている。
【００３２】
また、キーシート１６は、図４に示すように、粘弾性シート１６ｂに沿って設けられている熱伝導シート１４と、熱伝導シート１４に対して操作面側筐体部材１７ａ側に位置する絶縁カバー層１５とを有している。 熱伝導シート１４の一部は、例えば図３（ａ）に示すように、ボタン部１６ａ−１とボタン部１６ａ−２とボタン部１６ａ−１とボタン部１６ａ−２を結ぶ直線上にないボタン部１６ａ−３とで囲まれる領域３０の中にある。 ここで、熱伝導シート１４は、その熱伝導率がプリント基板１１や絶縁シート１３、粘弾性シート１６ｂ、操作面側筐体部材１７ａの熱伝導率よりも大きい層で、例えばグラファイトシートや熱伝導性に優れた金属シート等で構成されている。 なお、粘弾性シート１６ｂは、シリコンゴム等で構成される。
【００３３】
絶縁シート１３は、絶縁性の樹脂材料、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シートと図示しない接着層又は絶縁性接着層とからなる。 また、絶縁カバー層１５も絶縁性の樹脂材料、例えばＰＥＴシートからなる。
【００３４】
クリック部１３ａ（押下点）が押圧されたとき、第１の接点部１１ａ及び第２の接点部１１ｂが導通することで、電子回路の一部の配線の導通状態（導通の有無）が切り替わるようになっている。 クリック部１３ａは、プリント基板１１上の絶縁シート１３の平坦なシート部分から電子機器１の操作面側に略円弧状の断面形状をなして所定の高さに突出するとともに、プリント基板１１から浮き上がった略円形の外周形状を有する突出部としている。
【００３５】
なお、クリック部１３ａは必ずしも非押圧（非操作）時に突出した形状である必要はない。 すなわち、所定の復帰位置で絶縁シート１３と略同一面上に位置する平坦なクリック部１３ａを押圧操作して略凹球面状に変形させることで、そのクリック部１３ａのプリント基板１１側の面（内面）側に保持された中央部１２ｃ（可動接点部）が変位し、押圧操作力が解放されたときにそのクリック部１３ａ及び中央部１２ｃが前記所定の位置に復帰するように構成されていてもよい。
【００３６】
さらに、絶縁シート１３のみが前記所定位置への復帰力を発生させるものであってもよいし、接点部を構成する部材又はそれと導通する部材が主たる復帰力を発生させるものであってもよい。 したがって、クリック部１３ａは、中央部１２ｃを変位させるために押圧操作に応じて変形するのに十分な可撓性を有するものであればよい。 また、クリック部１３ａの外周形状は押圧操作を加える部材の形状に応じて任意に設定し得る。
【００３７】
具体的には、図４に示すように、第２の接点部１１ｂは、プリント基板１１上で第２の接点部１１ｂ同士が互いに離間するよう複数設けられるか、若しくは環状に形成されており、第１の接点部１１ａはプリント基板１１の板面方向（図４の左右方向；以下、基板面方向という）において第２の接点部１１ｂの間に位置している。 これら第１の接点部１１ａ及び第２の接点部１１ｂは、それぞれプリント基板１１の上面側又は下面側に構成された図示しない制御回路に接続されている。
【００３８】
また、図４中で第１の接点部１１ａの両側に位置する左右の第２の接点部１１ｂには、例えば、導電性の金属製ダイヤフラム（略円弧状断面の皿状の導電性板ばね）からなる第３の接点部１２が接触しており、第３の接点部１２は絶縁シート１３のクリック部１３ａの内面に固着され保持されている。
【００３９】
第３の接点部１２は、その中央部１２ｃを可動接点として機能させるもので、絶縁シート１３のクリック部１３ａを介してキーシート１６のボタン部１６ａからの押圧力（使用者等によるボタン部１６ａを介した押圧操作）を受けたとき、その中央部１２ｃを第１の接点部１１ａに接近させるように撓んで、第１の接点部１１ａ及び第２の接点部１１ｂの間を導通状態とすることができる。
【００４０】
また、第３の接点部１２は、キーシート１６のボタン部１６ａからの押圧力が解除されたとき、その中央部１２ｃを第１の接点部１１ａから離間させる復帰位置に復帰し、第１の接点部１１ａ及び第２の接点部１１ｂの間を非導通状態とすることができる。
【００４１】
絶縁シート１３は、第３の接点部１２を固着・保持するとともにプリント基板１１に固着された絶縁保持層となっている。
【００４２】
絶縁カバー層１５は、熱伝導シート１４に固着された絶縁保護層となっている。 また、熱伝導シート１４は、キーシート１６の全体、あるいはボタン部１６ａの下部の一部を開口してキーシート１６の全体に配置されている。 そして、絶縁カバー層１５は、熱伝導シート１４の上面のみならず外周面部をも被覆するように、熱伝導シート１４の外周面部に沿って互いに接着等により固着・接合された接合部を有している。 なお、絶縁カバー層１５の周縁部を裁断することで熱伝導シート１４の外周面部が露出するようなものも考えられるが、絶縁被覆するのが好ましい。
【００４３】
本実施形態では、上述のように、第３の接点部１２を保持しプリント基板１１に固着された絶縁保持層としての絶縁シート１３が配置され、この絶縁シート１３のクリック部１３ａでは、絶縁シート１３の最下層下面の接着剤層（図示していない）により、第３の接点部１２がプリント基板１１の第１の接点部１１ａ及び第２の接点部１１ｂ上に位置するように位置決め・保持され、第３の接点部１２の下端部が第１の接点部１１ａの両側で第２の接点部１１ｂに接触している。
【００４４】
さらに、キーシート１６は、絶縁シート１３に対してプリント基板１１とは反対側に配置されており、キーシート１６上の複数のボタン部１６ａが、キートップとして操作面側筐体部材１７ａの対応する開口部から操作面側筐体部材１７ａの外表面側に露出するとともに、キーシート１６の下面側の各当接部１６ｄが、対応するボタン部１６ａの直下で絶縁シート１３の対応する各クリック部１３ａに当接している。
【００４５】
なお、図５に示すように、プリント基板１１の上面側、すなわちキーシート１６側の面には、数字や文字を入力するための操作キー等の複数のボタン部１６ａを下側筐体１７の内部側から照光するための複数の発光部材、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）１８が装着されており、プリント基板１１の下面側にはパワーアンプ等の発熱部品１９と図示しない多数の電子部品が実装されている。
【００４６】
プリント基板１１には、電子機器１における通信及び入出力の制御を行なうための制御回路を構成するために図示しない多数の電子部品が実装され、そのプリント基板１１が下側筐体１７内に収納されることから、電子機器１の動作中には、プリント基板１１上のパワーアンプ等の発熱部品１９が発熱する。 そして、その発熱により、下側筐体１７内の温度が上昇し、発熱部品１９とその近傍の部材の温度が上昇する。
【００４７】
この状態においては、プリント基板１１上で発生した熱が熱伝導シート１４によって熱伝導シート１４の面方向（広がり方向）に拡散される。 すなわち、熱伝導シート１４がキーシート１６の粘弾性シート１６ｂに沿って設けられているので、面方向に十分な熱伝導がなされ、キー入力側の操作面側筐体部材１７ａおよびボタン部１６ａの均熱効果が高められる。 その結果、電子機器１内の発熱部品１９の近傍の操作面側筐体部材１７ａやボタン部１６ａの局所的な温度上昇が確実に防止される。
【００４８】
また、特許文献１に記載したような従来の押圧式スイッチでは、基板に接触している熱伝導シートが導電性被膜およびキーシートに覆われていて外気から遠い位置にあるため、発熱部品１９から発生した熱を放散でき難くなり、放熱効率が低くなっているが、本実施形態の押圧式スイッチ１０では、熱伝導シート１４がキーシート１６にあって外気に近い位置に設けられているので、放熱効率が高くなっている。
【００４９】
熱伝導シート１４がグラファイトで形成される場合、そのグラファイトシートの面方向への熱伝導率は７００（Ｗ／（ｍ・Ｋ））以上と高い値であるので、大きな放熱効果が得られる。 また、１００マイクロメートル以下の層厚に薄くすることができるので、キーシート１６の厚みをより薄くすることができ、電子機器１をより薄型化することができる押圧式スイッチ１０を構成することができる。
【００５０】
図６は、本実施形態の電子機器における発熱部品１９の位置や発熱量等を基に、操作面側筐体１７ａにおける温度分布を計算により求めた一実施例のシミュレーション結果を示しており、図６（ａ）は、その操作面全域の温度分布を複数の等温線で区画した温度分布図、図６（ｂ）は、図６（ａ）中のＸ−Ｘ断面における操作面上の温度の分布を示すグラフである。
【００５１】
このシミュレーションにおいては、操作面側筐体部材１７ａは厚さ０．９mmで熱伝導率０．３（Ｗ／（ｍ・Ｋ））、プリント基板１１は厚さ０．５mmでの熱伝導率３５（Ｗ／（ｍ・Ｋ））、キーシート１６の粘弾性シート１６ｂは厚さ０．５mm（突起部１６ｃの下端からの高さ１．０mm）で熱伝導率０．２（Ｗ／（ｍ・Ｋ））、発熱部品１９は厚さ１．０mmで熱伝導率１（Ｗ／（ｍ・Ｋ））とし、熱伝導シート１４にグラファイトシートを用いた絶縁シート１３は厚さ０．１mmで熱伝導率（面方向）７００（Ｗ／（ｍ・Ｋ））とした。 また、絶縁シート１３の範囲は複数のボタン部１６ａの設置範囲をカバーするが、プリント基板１１の全域を覆うものではない。
【００５２】
この場合、一実施例の電子機器１においては、操作面側筐体１７ａの温度は、図６（ａ）に示すようにグラファイトシートを用いた絶縁シート１３の設置範囲で均熱化され、複数のボタン部１６ａの設置範囲でほぼ一定温度範囲に収まっている。 また、図６（ｂ）のグラフは、発熱の影響を受け難い筐体周縁部（同図中のグラフの左右両端）の温度に対して、操作面各部の温度上昇は数度の範囲内であることを示している。
【００５３】
一方、図７は上記一実施例の構成から熱伝導シート１４をボタン部１６ａのみの大きさに限定した場合の比較例の電子機器における筐体操作面上の温度分布を計算により求めたシミュレーション結果を示しており、同図（ａ）はその操作面全域の温度分布を複数の等温線で区画した温度分布図、同図（ｂ）は図７（ａ）中のＸ−Ｘ断面における操作面上の温度の分布を示すグラフである。
【００５４】
この場合、比較例の電子機器においては、筐体操作面の温度は、図７（ａ）に示すように発熱部品の近傍ほど顕著に高くなっており、均熱化されていないことがわかる。 また、図７（ｂ）のグラフから、発熱の影響を受け難い筐体周縁部（同図中のグラフの左右両端）の温度に対して、操作面各部の温度上昇は発熱部品の近傍では上記一実施例の場合の温度上昇値の倍程度となっており、局部的な温度上昇が見られる。
【００５５】
これら図６に示す本実施形態の一例のシミュレーション結果と図７に示す比較例のシミュレーション結果から明らかなように、本実施形態の電子機器１においては、キーシート１６の面方向における均熱効果を高めて、発熱部品１９近傍での局所的な筐体及びボタン部の温度上昇を有効に防止することができる。
【００５６】
また、プリント基板１１に実装されたＬＥＤ１８の発光によりキーシート１６のボタン部１６ａを照光する場合に、粘弾性シート１６ｂとボタン部１６ａの接合部分で熱伝導シート１４の一部または全部が開口していることから、ボタン部１６ａを照光することができる。 また、熱伝導シート１４の開口を文字形状にして、ボタン部１６ａを照光することができる。
【００５７】
さらに、本実施形態においては、絶縁カバー層１５あるいは粘弾性シート１６ｂを接点部（図示していない）で切り欠き熱伝導シート１４を露出させ、導電性の接続層や金属バネ、金属ネジ等を介してプリント基板１１のグランドパターンに電気的に接続することができる。 導電性の熱伝導シート１４がプリント基板１１のグランドパターンに電気的に接続されることにより、プリント基板１１の各接点部への静電気の侵入を防ぎ、静電気による電子機器１の誤動作等を防止することができる。
【００５８】
なお、キーシート１６が、粘弾性シート１６ｂに沿って設けられた熱伝導シート１４を有し、キーシート１６の装着と同時に熱伝導シート１４を積層することができるので、電子機器の組立工数が増加することはない。
【００５９】
なお、グラファイトには厚さを薄くしても熱伝導率を高める技術が知られている。 従って、熱伝導シートをグラファイトを用いて形成すると、薄くてかつ熱伝導率が高い熱伝導シートを形成することができる。
【００６０】
例えば、図８は、熱伝導シートの熱伝導率の所定値について示した図である。 図８の表に示すように、熱伝導シートがグラファイトで形成される場合、グラファイトの厚さ（Ｚ方向）が１００μｍであったとき、熱伝導シートの面方向への熱伝導率は７００（Ｗ／（ｍ・Ｋ））（Ｘ−Ｙ方向）に設定される。 また、グラファイトの厚さ（Ｚ方向）が７０μｍであったとき、熱伝導シートの面方向への熱伝導率は８５０（Ｗ／（ｍ・Ｋ））（Ｘ−Ｙ方向）に設定され、グラファイトの厚さ（Ｚ方向）が２５μｍであったとき、熱伝導シートの面方向への熱伝導率は１６００（Ｗ／（ｍ・Ｋ））（Ｘ−Ｙ方向）に設定される。
【００５１】
また、熱伝導シートがアルミで形成される場合、例えば、アルミで形成される熱伝導シートの面方向への熱伝導率は２３７（Ｗ／（ｍ・Ｋ））（Ｘ−Ｙ方向）に設定される。 熱伝導シートが銅で形成される場合、例えば、銅で形成される熱伝導シートの面方向への熱伝導率は３９８（Ｗ／（ｍ・Ｋ））（Ｘ−Ｙ方向）に設定される。
【００６２】
（第２の実施の形態）
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る電子機器の外観斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る電子機器の外観は、本発明の第１の実施の形態に係る電子機器の外観と同様である。 なお、以下の説明においては、第１の実施の形態と同一の構成要素については第１の実施の形態の対応する構成要素と同一符号を用いて簡単に説明し、上述の第１の実施形態との相違点について詳細に説明する。
【００６３】
図１０に示すように、下側筐体１７内には、通信及び入出力制御を行なうプリント基板１１と、押圧式スイッチのキーシート２６とが装備されている。 図１１（ａ）（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る電子機器の押圧式スイッチのキーシートに関わる斜視図と分解斜視図である。 図１１（ａ）は、キーシート２６を示すものであり、図１１（ｂ）は、ボタン部２６ａ−１、ボタン部２６ａ−２、ボタン部２６ａ−３等によって構成される複数のボタン部２６ａと、粘弾性シート２６ｂと、熱伝導シート２４とを備えるキーシート２６に関わる分解斜視図である。 図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る押圧式スイッチを示す図である。
【００６４】
図１２（ａ）に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る押圧式スイッチ２０は、プリント基板１１上の第１の接点部１１ａと、その第１の接点部１１ａに導通可能な第２の接点部１１ｂとが、プリント基板１１上を覆う絶縁シート１３の可撓性のクリック部１３ａの内方に配置され、クリック部１３ａが押圧されたとき、第１の接点部１１ａ及び第２の接点部１１ｂの導通の有無が切り替わるようになっている。 また、プリント基板１１及び押圧式スイッチ２０は電子機器１の下側筐体１７内に収納されており、下側筐体１７内には更にキーシート２６が収納されている。
【００６５】
具体的には、図１２（ａ）に示すように、第１の接点部１１ａはプリント基板１１の板面方向において第２の接点部１１ｂの間に位置しており、第１の接点部１１ａの両側に位置する第２の接点部１１ｂに第３の接点部１２が接触している。
【００６６】
ここで、第３の接点部１２は、絶縁シート１３のクリック部１３ａを介してキーシート２６のボタン部２６ａからの押圧力を受けたとき、可動接点としての中央部１２ｃを第１の接点部１１ａに接近させるように撓んで、第１の接点部１１ａ及び第２の接点部１１ｂの間を導通状態とすることができる。 また、第３の接点部１２は、キーシート２６のボタン部２６ａからの押圧力が解除されたとき、その中央部を第１の接点部１１ａから離間させる復帰位置に復帰し、第１の接点部１１ａ及び第２の接点部１１ｂの間を非導通状態とすることができる。
【００６７】
より具体的には、図１２（ａ）に示すように、絶縁シート１３は、第３の接点部１２を固着・保持するとともにプリント基板１１に固着された絶縁保持層となっている 【００６８】
一方、キーシート２６は、ボタン部２６ａの配置面の反対側の面に粘弾性シート２６ｂに沿って設けられている熱伝導シート２４及び絶縁カバー層２５を有している。 ここで、熱伝導シート２４は、その熱伝導率がキーシート２６の絶縁カバー層２５やプリント基板１１の熱伝導率よりも大きい層で、例えばグラファイトシートや熱伝導性に優れた金属シート等で構成されている。 また、絶縁カバー層２５は絶縁性の樹脂材料、例えばＰＥＴシートからなる。
【００６９】
ここで、熱伝導シート２４及び絶縁カバー層２５は、キーシート２６の当接部２６ｄの輪郭形状に沿って例えば円形に開口しており、図１２（ａ）に示すように、熱伝導シート２４の開口内周部と絶縁カバー層２５とが重合している。
【００７０】
これら絶縁カバー層２５及び熱伝導シート２４と粘弾性シート２６ｂの３層は、図１２（ａ）に示すような態様で、互いに積層され一体的に固着されてキーシート２６となる。
【００７１】
また、熱伝導シート２４の一部は、例えば図１１（ａ）に示すように、ボタン部２６ａ−１とボタン部２６ａ−２とボタン部２６ａ−１とボタン部２６ａ−２を結ぶ直線上にないボタン部２６ａ−３とで囲まれる領域３１の中にある。 その他の構成については、上述した第１の実施の形態と同一である。
【００７２】
本発明の第２の実施の形態においても、プリント基板１１上で発生した熱が熱伝導シート２４によって熱伝導シート２４の面方向（広がり方向）に拡散される。 すなわち、熱伝導シート２４がキーシート１６の粘弾性シート１６ｂに沿って設けられているので、面方向に十分な熱伝導がなされ、キー入力側の筐体およびボタン部１６ａの局所的な温度上昇を抑制することができる。 その結果、上述の第１の実施形態と同様な効果が得られる。
【００７３】
さらに、プリント基板１１に実装されたＬＥＤの発光によりキーシート２６のボタン部２６ａを照光する場合に、当接部２６ｄの接合部分で熱伝導シート２４が開口していることから、ボタン部２６ａを照光することができる。
【００７４】
また、第２の実施の形態においては、絶縁カバー層２５の全体又は一部は、白色又は光沢色などの可視光の反射性を有することにより、キーシート２６全体のボタン部２６ａを明るさや色のむらのないように照光することができる。
【００７５】
あるいは、図１２（ｂ）に示すように、絶縁カバー層２５を透明にし、白色又は光沢色などの可視光の反射性を有する絶縁カバー層２７を絶縁カバー層２５に重ねてもよい。 なお、絶縁カバー層２７は、キーシート２６の当接部２６ｄの輪郭形状に沿って例えば円形に開口しており、全体又は一部で白色又は光沢色である絶縁性の樹脂材料、例えばＰＥＴシートからなる。
【００７６】
この構成で絶縁カバー層２７の開口は、透明の絶縁カバー層２５の開口よりは大きく、熱伝導シート２４の開口より同等又は小さくすることにより、図１２（ａ）に示した構成に比べ、プリント基板１１に実装されたＬＥＤ１８の光をキーシート２６のボタン部２６ａに通す面積が増加するため、ボタン部２６ａをさらに明るく照光することができる。
【００７７】
さらに、第２の実施の形態においても、絶縁カバー層２５あるいは粘弾性シート２６ｂを接点部（図示していない）で切り欠き熱伝導シート２４を露出させ、導電性の接続層や金属バネ、金属ネジ等を介してプリント基板１１のグランドパターンに電気的に接続することができる。 導電性の熱伝導シート２４がプリント基板１１のグランドパターンに電気的に接続されることにより、プリント基板１１の各接点部への静電気の侵入を防ぎ、静電気による電子機器１の誤動作等を防止することができる。
【００７８】
また、第２の実施の形態においても、キーシート２６が、粘弾性シート２６ｂに沿って設けられている熱伝導シート２４を有し、キーシート２６の装着と同時に熱伝導シート２４を積層することができるので、電子機器の組立工数が増加することはない。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上説明したように、本発明は、熱伝導シートをキーシートの粘弾性シートに沿って設けられていることでキーシートの面方向へ広範囲に熱を拡散させることができ、その大きな均熱効果により電子機器内の発熱部品の近傍の筐体やボタン部などの局所的な温度上昇を確実に抑えることができるという効果を奏するものであり、人体が直接触れることが多い携帯用に好適な小型・薄型の電子機器全般に有用である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 電子機器 １０、２０ 押圧式スイッチ １１ プリント基板 １１ａ 第１の接点部 １１ｂ 第２の接点部 １２ 第３の接点部 １２ｃ 中央部 １３ 絶縁シート １３ａ クリック部 １４、２４ 熱伝導シート １５、２５、２７ 絶縁カバー層 １６、２６ キーシート １６ａ、２６ａ ボタン部 １６ｂ、２６ｂ 粘弾性シート １６ｃ 突起部 １６ｄ、２６ｄ 当接部 １７ 下側筐体 １７ａ 操作面側筐体部材 １８ ＬＥＤ
１９ 発熱部品 ３０、３１ 領域 |
