CN103035435A - 开关 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种既能满足小型化要求，又能抑制施加至可动电极的负荷，可以提高使用寿命和耐冲击性的开关。安装在电路基板上的壳体(2)具有凹部(2a)。凹部(2a)内配置有多个固定电极(3a、3b)以及可动电极(5)。可动电极(5)可以在使多个固定电极(3a、3b)彼此为导通状态的第一位置和使其为非导通状态的第二位置之间位移。按压部件(6)配置成覆盖凹部(2a)的至少一部分，通过来自外部的按压力能使可动电极(5)从第二位置位移至第一位置。缓冲部件(7)配置在可动电极(5)和按压部件(6)之间，由于上述按压力而弹性变形。

Description

开关

技术领域

本发明涉及一种用于各种小型电子设备的开关，尤其涉及安装在电路基板上的按压开关。

背景技术

在这类装置中，在安装在电路基板上的壳体上形成有凹部，在该凹部内配置有多个固定电极和可动电极。可动电极可以在使该多个固定电极彼此为导通状态的第一位置和使其为非导通状态的第二位置之间弹性位移，按压部件以与正常时处于第二位置的可动电极相对的方式配置。通过来自外部的按压力，按压部件能使可动电极位移至第一位置的话，固定电极彼此就会变成导通状态。解除按压力的话，可动电极会弹性回复至第二位置，固定电极彼此变成非导通状态(例如参照专利文献1)。

作为按压部件通常使用将按压件部件粘结到具有柔软性的薄膜状部件上形成的部件。按压件部件由热塑性树脂或光固性树脂构成，具有较高的刚性。按压件部件构成为通过来自外部的按压力与可动电极抵接，且能使可动电极位移或变形(例如参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献1日本特开2010-129383号公报

专利文献2日本特开2010-118200号公报

随着近年来电子设备的小型化，也要求开关自身中的各个组成部件小型化。随着可动电极小型化的不断推进，与之相应地，通过由具有较高刚性的按压件部件产生的向可动电极施加的负荷相对地变大。其结果是可动电极塑性变形从而变得无法弹性恢复。此外，具有较高刚性的按压件部件由于不能随着可动电极的弹性变形而变形，所以会发生应力的局部集中，不仅会产生可动电极的塑性变形，而且会发生按压件部件破损和粘接剥离的问题。

此外，如果开关受到预料不到的冲击，那么具有较高刚性的按压件部件就会冲击可动电极，从而发生可动电极的塑性变形及按压件部件破损。其结果变得不能维持开关本来所要求的功能。

发明内容

本发明就是为了解决上述技术问题的至少一部分而提出的，其目的是要提供一种既能满足小型化的要求，又可以抑制向可动电极施加的负荷，提高使用寿命和耐冲击性的开关。

为了解决上述技术问题的至少一部分，本发明采用的一种实施方式是这样一种开关，具有：安装到电路基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，且能在使上述多个固定电极彼此为导通状态的第一位置和为非导通状态的第二位置之间位移的可动电极；配置成覆盖上述凹部的至少一部分，且通过来自外部的按压力使上述可动电极从上述第二位置位移到上述第一位置的按压部件；以及配置在上述可动电极和上述按压部件之间，由于上述按压力而弹性变形的缓冲部件。

根据上述结构，由于缓冲部件会随着由按压力产生的可动电极的位移而弹性变形，所以能够规避可动电极和按压部件相互间存在的局部应力集中。

如果上述缓冲部件中使用含有具有耐热性的硅橡胶、氟类橡胶、UV树脂中的任一种材料，那么就能够通过回流焊处理将开关安装到电路基板上。

上述按压部件具有覆盖上述可动电极整体的第一部分、和沿着上述可动电极的位移方向从上述第一部分突出的第二部分，上述第一部分和上述第二部分可以形成为一体结构。

这里的“一体结构”是指上述第一部分和第二部分的边界部由同一材料形成，且为彼此连续的状态(单体状态)。将材料或特性不同的两种以上的材料通过粘接或焊接形成一体的结构具有与之不同的含义。

根据这种结构，不仅可以将上述第二部分有效地用作按压件部件，而且能够规避由于冲击造成第一部分和第二部分之间的剥离。

上述缓冲部件也可以是这样一种结构，具备覆盖上述可动电极整体的第一部分和沿着上述可动电极的位移方向从上述第一部分突出的第二部分。

根据这种结构，能够将缓冲部件用作按压件部件。此外，由于突出的第二部分未露出在开关的外部，所以能够避免该部分由于与其它部件等的接触而损伤的问题。因而，能够防止开关操作的触感劣化。

如果使上述按压部件具有比上述缓冲部件更高的刚性，就能够使按压部件作为按钮部件来发挥作用。

在上述按压部件使用含有聚酰亚胺、PEEK树脂或者氟类树脂中任一种的材料的情况下，能够用回流焊处理将开关安装到电路基板上。

如果上述可动电极具有弹性，就能更加圆滑地从第一位置向第二位置回复，还能促进缓冲部件的弹性回复。

本发明的效果如下。

根据本发明，由于能够避免可动电极和按压部件相互之间的局部应力集中，因此既能满足针对开关的小型化的要求，又能抑制向可动电极施加的负荷，从而实现使用寿命的延长。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施例的按压开关的外观的斜视图。

图2是表示图1的按压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。

图3是图1的按压开关的分解立体图。

图4是表示沿图2的(a)中的IV-IV线剖开的截面，说明从外部施加按压力时的各部分的变形的图。

图5表示图1的按压开关的变形例的剖视图。

图6表示图1的按压开关的变形例的剖视图。

图中：1-按压开关，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，7-缓冲部件。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。而且在以下说明中使用的各个附图中，为了能够清楚地展示各部件，进行了适当比例调整。

作为与本发明相关的开关的一个实施方式，图1表示按压开关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。由于从后面和左侧面看到的形状与在各个主视图和右侧视图示出的形状对称，所以省略了附图。

如这些附图所示，按压开关1呈现出在安装在电路基板上的绝缘树脂制的壳体2的上面设置有按压部件6的外观。

如图3的分解立体图所示，壳体2具有在凹部2a上开口的上表面2b。在凹部2a的底部的四角上配置有多个第一固定电极3a，在底部中央处配置有多个第二固定电极3b。第一固定电极3a和第二固定电极3b作为本发明的多个固定电极工作。

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和第二外部连接端子4b分别通过焊接连接在形成在电路基板安装面上的配线端子焊盘上。

壳体2的凹部2a内收纳有可动电极5。可动电极5是可以弹性变形的圆顶形导电性部件。如图4的(a)中示出的截面，可动电极5以外缘部5a与第一固定电极3a接触，且中央部5b与第二固定电极3b隔开一定间隔相对的方式配置在凹部2a内。也就是说，可动电极5正常时候向上侧凸出。

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上(参见图3)，通过未示出的按钮等操作从上方(外部)接受按压操作。

在可动电极5和按压部件6之间，配置有缓冲部件7。缓冲部件7用含有例如硅橡胶、氟类橡胶、UV树脂中任一种的材料形成，富有柔软性，且具有弹性。具体而言，缓冲部件7具有比按压部件6的弹性系数更高的弹性系数。而且这些材料由于具有耐热性，因此在将按压开关1安装到电路基板上时，对于焊接中使用回流焊锡处理的情况很有帮助。

通过由图中未示出的按钮等操作产生的按压力，通过按压部件6和缓冲部件7对位于下方的可动电极5的中央部5b进行按压。如果向可动电极5施加的负荷超出预定值，则中央部5b会随着点击感翻转变成向下方凸出的状态，与此同时与第二固定电极3b接触。

伴随着这种操作，第一固定电极3a和第二固定电极3b通过可动电极5形成导通状态。如果解除按压力，由于可动电极5自身的恢复力(弹性)，中央部5b会伴随着点击感回归到初始状态(向上方凸出的状态)，第一固定电极3a和第二固定电极3b的导通被解除。因此，第一固定电极3a和第二固定电极3b分别至少设置一个就可以了。

也就是说，可动电极5可以在使多个固定电极彼此变成导通状态的第一位置和使其变成非导通状态的第二位置之间位移，按压部件6通过从外部施加的按压力使可动电极5从第二位置移动到第一位置。

按压部件6具备平坦部6a(第一部分)和凸部6b(第二部分)。平坦部6a以覆盖可动电极5整体的方式延伸到壳体2的上表面2b上。换言之，壳体2的上表面2b的至少一部分被按压部件的平坦部6a覆盖。凸部6b具有圆锥台形状，在平坦部6a的中央部向上方凸出。换言之，凸部6b的突出方向与可动电极5的位移的方向一致。

此外，平坦部6a和凸部6b形成为一体结构。这里的“一体结构”指的是平坦部6a和凸部6b的边界部由同一材料形成，且为彼此连接的状态(单体状态)。将材料和特性不同的两种以上的材料通过粘接或焊接形成一体的结构具有与之不同的含义。

按压部件6由含有聚酰亚胺、PEEK(聚醚醚酮)树脂或者氟类树脂这样的热塑性树脂或者热固性树脂的材料构成。这些材料由于具有耐热性，因此在将按压开关1安装到电路基板时的焊接中使用回流焊锡处理的情况下很有用处。

缓冲部件7通过合适的粘结剂粘接到按压部件6的平坦部6a的下面，也就是面向可动电极5的那侧，形成为可以伴随着由于按压操作导致的按压部件6的变形发生弹性变形的结构。

接下来参照附图4，对按压开关1***作时各部分的动作进行详细说明。

图4(a)表示正常状态，也就是未施加由未图示的按钮等操作部件产生的按压力的状态。如上所述，可动电极5以向上方凸出的状态容纳在壳体2的凹部中，可动电极5的中央部5b和第二固定电极3b为非接触状态。因此，第一固定电极3a和第二固定电极3b(第一外部连接端子4a和第二外部连接端子4b)为非导通状态。

如图4(b)中的箭头所示，如果从外部施加按压力，刚性相对低的按压部件6的平坦部6a变形，凸部6b以维持原形的方式向下方下沉。凸部6b进入到壳体2的凹部2a内作为按压件部件发挥作用，通过缓冲部件7向下方按压可动电极5。

由于可动电极5维持向上方凸出的状态，渐渐增大向可动电极5和缓冲部件7施加的负荷。因此，缓冲部件7像被压扁一样弹性变形。

向可动电极5施加的负荷超过预定值时，中央部5b会伴随敲击感翻转，变成向下方凸出的状态。这样中央部5b和第二固定电极3b接触(可动电极5移位到第一位置)，第一固定电极3a和第二固定电极3b(第一外部连接端子4a和第二外部连接端子4b)通过可动电极5形成导通状态。

可动电极5和第二固定电极3b接触后(移动到第一位置后)，如果继续向按压部件6施加按压力，那么可动电极5由于已经不能变形，所以向可动电极5和缓冲部件7施加的负荷再次增大。但是缓冲部件7像被压扁一样进一步弹性变形，防止向可动电极5施加过多的负荷。

如果解除按压操作力，由于可动电极5自身的恢复力(弹性)，中央部5b会伴随着敲击感回归到向上方凸出的状态(移位到第二位置)，第一固定电极3a和第二固定电极3b的导通被解除。此外，由于缓冲部件7自身的恢复力(弹性)，将按压部件6向上方推回，结果回到如图4的(a)所示的初始状态。

根据具有上述结构的本实施方式的开关，由于从外部施加的按压力缓冲部件7发生弹性变形，能够避免向可动电极5施加的负荷的局部集中。因此，即使使用现有技术中使用的刚性比较高的按压部件6，也能够防止可动电极5塑性变形。因而，既能满足小型化的要求，又可以延长按压开关1的使用寿命。

此外，由于缓冲部件7会随着可动电极5的弹性变形而发生弹性变形，所以用缓冲部件7能够吸收可动电极5弹性变形时的冲击。因而，不仅能防止由于应力的局部集中引起的可动电极5的塑性变形，而且可以防止该冲击传输至按压部件6而发生损坏。因此，既能满足小型化的要求，又可以延长按压开关1的使用寿命。

此外，可动电极5与第二固定电极3b接触后(移位到第一位置)，即使在从外部继续施加按压力的场合，由于能够由缓冲部件7的弹性变形吸收施加到可动电极5上的过剩负荷，所以能够防止由在可动电极5弹性变形后继续施加过剩负荷引起的可动电极5的塑性变形。而且也不会由于这种负荷致使按压部件6发生破损。因此，既能满足小型化的要求，又可以延长按压开关1的使用寿命。

按照本实施方式，作为按压件部件起作用的具有凸部6b的按压部件6，由于容易向可动电极5局部施加按压力，所以众所周知按压开关1越小型越实用。另一方面，尽管局部施加的负荷可能是可动电极5的塑性变形或者按压部件6破损的主要原因，但是按照本实施方式，通过缓冲部件7分散负荷并吸收冲击，所以既能满足小型化的要求，又可以规避这些问题。

此外，即使由于预料之外的冲击按压部件6发生移位，通过缓冲部件7发生弹性变形，不仅可以吸收该冲击，而且由于缓冲部件7自身的回复力(弹性)，能够使按压部件6回归到初始的位置，维持按压开关1能够发挥本来作用的状态。因此，既能满足小型化的要求，也能够提高按压开关1的耐冲击性。

接下来参照图5和图6，对上述实施方式的变形例进行说明。对于与上述实施方式实质上相同或者具有等同功能的元件，用同样的附图标记表示，省略了重复的说明。此外，图5和图6中示出的截面，是与图4相同地沿图2(a)中的IV-IV线形成的截面。

图5(a)中示出的按压开关1A的按压部件6A与上述实施例的按压部件6不同之处是不具备凸部6b。缓冲部件7通过合适的粘结剂粘结到按压部件6A的下面，也就是面向可动电极5的那一侧，随着按压部件6A伴随按压操作发生变形，缓冲部件7可以随着该变形而弹性变形。

图5(b)中示出的按压开关1B构成为按压部件6B具有上侧凸部6c和下侧凸部6d的按钮部件这一点与上述实施方式的按压部件6不同。

壳体2的凹部2a被具有开口8a的罩部件8所覆盖，按压部件6B的上侧凸部6c通过开口8a向上方突出。含有按压部件6B的下侧凸部6d的一部分收容在凹部2a内，可在上下方向上滑动地被保持。

按压部件6B由于由含有聚酰亚胺、PEEK(聚醚醚酮)树脂或者氟类树脂这样的热塑性树脂或者热固性树脂的材料构成，具有比缓冲部件7更高的刚性。此外，按压部件6B包括上侧凸部6c和下侧凸部6d，整体形成为一体结构。

缓冲部件7通过合适的粘结剂粘接到按压部件6B的下侧凸部6d的下面，也就是面向可动电极5的那侧。如果从下方按压操作(按钮操作)按压部件6B，缓冲部件7被可动电极5挤压而发生弹性变形。

图6(a)所示的按压开关1C的缓冲部件7A具有支撑部7a和凸部7b，这与按压开关1A的缓冲部件7不同。

作为缓冲部件7A的第一部分的支撑部7a延伸至壳体2的上表面2b而覆盖可动电极5的全部。换言之，壳体2的上表面2b的至少一部分被缓冲部件7A的支撑部7a所覆盖。

作为缓冲部件7A的第二部分的凸部7b在支撑部7a的中央部向下方突出而被支撑。也就是说，凸部7b的突出方向与可动电极5的位移方向一致。

支撑部7a和凸部7b例如由含有硅橡胶、氟类橡胶、UV树脂中任一种的材料形成，富有柔软性且具有弹性。具体而言，缓冲部件7A具有比按压部件6A的弹性系数更高的弹性系数。此外，支撑部7a和凸部7b形成为一体结构。

图6(a)中示出了正常状态，也就是说未施加由按钮等操作部件10产生的按压力的状态。缓冲部件7A的凸部7b保持原形向下方突出，与可动电极5相对。可动电极5以向上方凸出的状态收容在壳体2的凹部中，可动电极5的中央部5b和第二固定电极3b处于非接触状态。因此，第一固定电极3a和第二固定电极3b(第一外部连接端子4a和第二外部连接端子4b)处于非导通状态。

如果从外部施加按压力使操作部件10向下方移动的话，如图6(b)所示，缓冲部件7A的凸部7b进入到壳体2的凹部2a中，与可动电极5抵接。凸部7b一边伴着操作部件10向下方的位移像被压扁一样弹性变形，一边向下方按压可动电极5。也就是说，凸部7b作为所谓的按压件部件发挥作用。

由于可动电极5维持向上方凸出的状态，渐渐增大向可动电极5和缓冲部件7A施加的负荷。因而，凸部7b进一步地像被压扁一样地弹性变形，可动电极5和按压部件7A的接触面积渐渐增大。

如果向可动电极5施加的负荷超过预定值，则中央部5b会伴随敲击感翻转变成向下方凸出的状态。如此中央部5b和第二固定电极3b接触(可动电极5位移至第一位置)，第一固定电极3a和第二固定电极3b(第一外部连接端子4a和第二外部连接端子4b)通过可动电极5变成导通状态。通过可动电极5变形，由操作部件10产生的负荷的一部分被释放。

可动电极5和第二固定电极3b接触后(位移至第一位置)，如果继续向操作部件10施加按压力，由于可动电极5已经不能变形，所以施加到可动电极5和缓冲部件7A上的负荷进一步增大。此时凸部7b进一步像被压扁那样弹性变形，缓冲部件7A位于壳体2的凹部2a中的部分的体积渐渐增大。

由于缓冲部件7A进一步弹性变形，操作部件10向下方位移，不久操作部件10的一部分与按压部件6A抵接。操作部件10通过按压部件6A被支撑在壳体2的上表面2b上。以能在这种状态下将弹性变形的凸部7b整体容纳在壳体2的凹部2a中的方式设定凸部7b和凹部2a的尺寸。

在这种状态下，即使继续向操作部件10施加按压力，由于由壳体2的上表面2b接受负荷，因此不会再向可动电极5和缓冲部件7A施加负荷。

如果解除对操作部件10的按压力，由于可动电极5自身的恢复力(弹性)，中央部5b会伴随着点击感恢复到向上方凸出的状态(位移至第二位置)，第一固定电极3a和第二固定电极3b的导通被解除。此外，由于缓冲部件7A自身的恢复力(弹性)，将操作部件10向上方推回至如图6(a)所示的初始状态。

根据本实施方式的结构，能够得到与上述实施方式涉及的开关1相同的效果。此外，缓冲部件7A的凸部7b在按压部件6A的下方面向可动电极5，而不露出到开关1C的外面。因此，能够规避由于与其它部件等的接触对凸部7b造成损伤的问题，能够防止开关操作触感变差。

上述实施方式只是为了便于理解本发明而举出的例子，并不是要限制本发明。在不脱离其发明宗旨的情况下，可以对本发明进行改变和改良，自不必说本发明中包含其等价的方式。

在上述说明中，“上方”、“下方”的表述，是参照附图方便说明而使用的，并不是要限制产品使用时的方向。“上方”以及“下方”能够换言成“从电路基板离开的方向”以及“靠近电路基板的方向”。

缓冲部件7A的支撑部7a和凸部7b不需要总是形成为一体结构，只要能够得到所期望的弹性变形，通过粘接或焊接使形成为不同部件的支撑部7a和凸部7b构成缓冲部件7A也是可以的。

按压部件6(6A、6B)和缓冲部件7(7A)不需要总是形成为由不同材料构成的独立部件。只要能够得到所期望的弹性变形，按压部件6(6A、6B)和缓冲部件7(7A)也可以是由适当选择的相同材料一体成型的结构。

按压部件6的凸部6b的形状和个数并不限于上述实施方式中的形式。能够根据按压开关1以及操作部件10的规格适当设定。

可动电极5如果能通过按压部件6从使多个固定电极彼此为非导通状态的位置位移至为导通状态的位置的话，能够采用适宜的形状和结构。并不必然总是具备弹性。

Claims (7)

1.一种开关，其特征在于，具备：

安装到电路基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，能够在使上述多个固定电极彼此为导通状态的第一位置、和使其为非导通状态的第二位置之间位移的可动电极；

配置成覆盖上述凹部的至少一部分，且通过来自外部的按压力使上述可动电极从上述第二位置位移到上述第一位置的按压部件；以及，

配置在上述可动电极和上述按压部件之间，且由于上述按压力而弹性变形的缓冲部件。

2.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，

上述缓冲部件由含有硅橡胶、氟类橡胶、UV树脂中任一种的材料构成。

3.根据权利要求1或2所述的开关，其特征在于，

上述按压部件具有覆盖上述可动电极整体的第一部分、和沿着上述可动电极的位移方向从上述第一部分突出的第二部分，

上述第一部分和上述第二部分形成为一体结构。

4.根据权利要求1或2所述的开关，其特征在于，

上述缓冲部件具有覆盖上述可动电极整体的第一部分、和沿着上述可动电极的位移方向从上述第一部分突出的第二部分。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的开关，其特征在于，

上述按压部件具有比上述缓冲部件更高的刚性。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的开关，其特征在于，

上述按压部件由含有聚酰亚胺、PEEK树脂、氟类树脂中任一种的材料构成。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的开关，其特征在于，

上述可动电极具有弹性。

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