JP2008270022A

JP2008270022A - タッチセンサを備えたスイッチ

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Publication number: JP2008270022A
Application number: JP2007113117A
Authority: JP
Inventors: Keiji Murase; 慶治村瀬; Masahiko Miyata; 雅彦宮田
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2007-04-23
Publication date: 2008-11-06

Abstract

【課題】押しボタンにタッチセンサを設けても屈曲に耐えられるようにし、信頼性を向上させることができるタッチセンサを備えたスイッチを提供する。
【解決手段】プッシュスイッチのスイッチノブ４Ａ〜４Ｃ上には、タッチセンサを構成する導電フィルム６が敷設されている。導電フィルム６は、導電部６１Ａ〜６１Ｃと、これに接続された配線パターン６２Ａ〜６２Ｃとが樹脂フィルム上に設けられており、配線パターン６２Ａ〜６２Ｃはコネクタ７に接続される。導電フィルム６は、スイッチノブ４Ａ〜４Ｃを保持する本体５とベゼル８に介挿され、スイッチエレメント２Ａ〜２Ｃへの防水が図られている。導電フィルム６が耐屈曲性を有することにより、特定の部位に応力集中が発生するのを防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、タッチセンサを備えたスイッチに関する。

例えば、自動車においては、搭載する電子機器やエンジン等の動作開始・停止に押しボタンやタッチセンサを用いたスイッチが用いられている。

タッチセンサを用いたスイッチとして、例えば、特許文献１に示されるように、タイルの表面に導電性のタッチ部を設け、タイルの裏側にタッチセンサ回路を設置し、タッチセンサ回路とタッチ部とを導電ゴム及びリード線により接続し、タッチ部に指が接触した際の電気的変化をタッチセンサ回路により検出してオン／オフ動作を行わせるスイッチが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、押しボタン式のスイッチとタッチセンサを同一基板上に搭載したスイッチも用いられている。この場合、スパッタリング等により押しボタンの表面に導電膜を設けてタッチセンサを構成している。なお、導電膜と基板上の配線パターンとの接続は、ハーネスにより行われる。
特開平７−２７２６０４号公報

しかし、従来のタッチセンサを備えたスイッチによると、導電膜と基板上の配線パターンとの接続にハーネスを用いているため、押しボタンの使用回数が多くなるほど、また、ストロークが大きいほどハーネスの金属疲労が進み、ハーネスが断線し易くなり、信頼性を上げることができない。また、組み付けが困難になる。

従って、本発明の目的は、タッチセンサを設けても屈曲に耐えられるようにし、信頼性を向上させることができるタッチセンサを備えたスイッチを提供することにある。

［１］本発明の一態様によれば、印刷配線基板と、前記印刷配線基板上に実装された少なくとも１つのプッシュ式のスイッチエレメントと、前記スイッチエレメントをオン／オフ可能にして前記スイッチエレメントの上部に配設された少なくとも１つのスイッチノブと、前記スイッチノブを往復動可能に保持する本体と、前記スイッチノブの表面を覆うように配設されると共に、前記スイッチノブに対面する部分にタッチセンサを構成する導電性のパターンが設けられた導電フィルムと、を備えたことを特徴とするタッチセンサを備えたスイッチを提供する。

［２］前記導電フィルムは、前記導電性のパターンに接続された配線パターンを有し、その端部が前記印刷配線基板に接続されていることを特徴とする上記［１］に記載のタッチセンサを備えたスイッチであってもよい。

前記導電フィルムは、保持部材によって前記本体に圧着されていることを特徴とする上記［１］に記載のタッチセンサを備えたスイッチであってもよい。

本発明の実施の態様によれば、押しボタンにタッチセンサを設けても屈曲に耐えられるようにできると共に信頼性を向上させることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るスイッチを示す分解斜視図である。

図２は、図１のスイッチの完成状態を示す斜視図である。

図３は、図２のスイッチのＡ−Ａ線の断面図である。

（スイッチの構成）
図１に示すように、スイッチ１００は、長板状の印刷配線基板１と、印刷配線基板１上に実装されたスイッチエレメント２Ａ，２Ｂ，２Ｃと、スイッチエレメント２Ａ〜２Ｃを収容する膨出部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを備えると共に印刷配線基板１上に配設されるラバーシート３と、膨出部３０Ａ〜３０Ｃ上に配置されるスイッチノブ４Ａ，４Ｂ，４Ｃと、スイッチノブ４Ａ〜４Ｃを収容すると共にスイッチノブ４Ａ〜４Ｃの頭部を露出させる貫通孔５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを備えてラバーシート３上に配設される本体５と、スイッチノブ４Ａ〜４Ｃに対向する部位に導電部６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃを備えると共に一端にコネクタ７を備え、スイッチノブ４Ａ〜４Ｃ及び本体５上に敷設される導電フィルム６と、導電部６１Ａ〜６１Ｃに対向する部位に開口８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃが設けられていると共に上記各部材を収容するようにして印刷配線基板１上に搭載されるベゼル８とを備えて構成されている。

印刷配線基板１は、例えば、ガラスエポキシ基板を主体に構成され、この基板の表面には、スイッチエレメント２Ａ〜２Ｃ、スイッチエレメント２Ａ〜２Ｃとコネクタ７を接続する配線パターン９Ａ，９Ｂ，９Ｃ、配線パターン９Ａ〜９Ｃの端部に設けられたスルーホール９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃ等が設けられている。

スイッチエレメント２Ａ〜２Ｃは、押しボタンスイッチであり、可動部が所定の位置まで押し下げられることによりスイッチオンになる構成を有している。また、スイッチエレメント２Ａ〜２Ｃは、上記可動部が内蔵のスプリングによってスイッチノブ４Ａ〜４Ｃを附勢する附勢手段を兼ねている。

ラバーシート３は、復元性、可撓性、耐湿性及び耐水性を備えていることが望ましく、このような材料としてシリコーンゴムがある。なお、ラバーシート３は、本体５の下面の全域が接触可能な面積を有している。

スイッチノブ４Ａ〜４Ｃは、同一仕様であり、例えば、樹脂成形により作られている。スイッチノブ４Ａ〜４Ｃは、内部が中空で、下端縁には本体５から抜け出るのを防止するための鍔４０が設けられている。そして、スイッチノブ４Ａ〜４Ｃは、スイッチエレメント２Ａ〜２Ｃにより附勢されているとき、鍔４０の上面が本体５の貫通孔５０Ａ〜５０Ｃの周縁の下面に接するように配設されている。

本体５は、例えば、樹脂成形により箱型に作られており、貫通孔５０Ａ〜５０Ｃの周縁には、図３に示すように、鍔４０の移動を規制するための段差が設けられている。

導電フィルム６は、ほぼ印刷配線基板１に等しい外形の樹脂フィルム６０の片面に、スイッチノブ４Ａ〜４Ｃにほぼ等しいサイズの導電性のパターンからなる導電部６１Ａ〜６１Ｃが樹脂フィルム６０の片面に設けられていると共に、導電部６１Ａ〜６１Ｃとコネクタ７を接続する配線パターン６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃが設けられている。

樹脂フィルム６０は、ＰＥＴ（POLYETHYLENE TEREPHTHALATE）等の樹脂材を用いることができるが、スイッチノブ４Ａ〜４Ｃの往復動を妨げない可撓性及び復元性を示す材料及び厚みを選択する。

導電部６１Ａ〜６１Ｃ及び配線パターン６２Ａ〜６２Ｃは、導電性及び耐腐食性を有する金属、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の導電体の蒸着等により設けられている。また、導電部６１Ａ〜６１Ｃ及び配線パターン６２Ａ〜６２Ｃは、エッチングにより設けることもできる。また、導電フィルム６として、銅等の導電パターンが施されたフレキシブル基板を使用することもできる。

コネクタ７は、配線パターン６２Ａ〜６２Ｃ及び配線パターン９Ａ〜９Ｃに接続される複数の端子（図示せず）を備えると共に、印刷配線基板１のスルーホール９１Ａ〜９１Ｃに挿入される複数のピン（図示せず）を備えている。

なお、コネクタ７は、予め導電フィルム６に実装しているが、予め印刷配線基板１に実装しておく構成にすることもできる。

ベゼル８は、例えば、全体が箱型を成すように樹脂成形により作られており、例えば、接着剤により印刷配線基板１に接着される。

（スイッチの組み立て）
まず、図３に示すように、予め、スイッチエレメント２Ａ〜２Ｃを印刷配線基板１に実装しておく。

次に、スイッチエレメント２Ａ〜２Ｃを覆うようにして、ラバーシート３を印刷配線基板１に取り付ける。

次に、ラバーシート３の膨出３０Ａ〜３０Ｃ上にスイッチノブ４Ａ〜４Ｃを配置し、このスイッチノブ４Ａ〜４Ｃを貫通孔５０Ａ〜５０Ｃに位置決めし、スイッチノブ４Ａ〜４Ｃを本体５内に保持する。

次に、スイッチノブ４Ａ〜４Ｃ及び本体５の上面を覆うようにして、導電フィルム６を敷設する。このとき、コネクタ７は、ピンを印刷配線基板１上のスルーホール９１Ａ〜９１Ｃに挿入する。

次に、コネクタ７のピンを印刷配線基板１上の配線パターン９Ａ〜９Ｃにハンダ付けする。なお、コネクタ７は、単独で予め印刷配線基板１に実装しておき、導電フィルム６を敷設した段階で導電フィルム６の端部をコネクタ７に接続するようにしてもよい。

次いで、導電フィルム６を覆うようにして、印刷配線基板１にベゼル８の下端を接着剤により固定する。以上により、スイッチ１００が完成する。

（スイッチの動作）
次に、スイッチ１００の動作について説明する。ここで、コネクタ７には図示しないタッチセンサ回路が接続され、スイッチエレメント２Ａ〜２Ｃには図示しない電源回路等が接続されているものとする。

操作者が、例えば、図２に示すスイッチノブ４Ａの上面の導電部６１Ａに指等を接触させると、導電部６１Ａ＋配線パターン６２Ａ＋コネクタ７の経路における絶縁抵抗や静電容量等の電気特性が変化する。この変化がタッチセンサ回路によって検知され、タッチセンサ回路は電気信号（タッチセンサ検知信号）を出力する。この出力信号によりリレー、電子スイッチ等が駆動される。

次に、操作者が、スイッチエレメント２Ａの可動部の附勢力に抗してスイッチノブ４Ａを押すと、スイッチノブ４Ａがラバーシート３を介してスイッチエレメント２Ａを押下し、スイッチエレメント２Ａがスイッチオンになる。

以上の説明は、スイッチノブ４Ａについてであるが、スイッチノブ４Ｂ，４Ｃも同様にして指の接触及び押下操作によりタッチセンサ及びスイッチが動作する。

（実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）スイッチノブ４Ａ〜４Ｃを導電フィルム６で覆い、導電部６１Ａ〜６１Ｃを配線パターン６２Ａ〜６２Ｃ及びコネクタ７を介して導電部６１Ａ〜６１Ｃを印刷配線基板１側に接続する構成にしたことでハーネス等による接続が不要となり、スイッチノブ４Ａ〜４Ｃの可動による断線を防ぐことができる。
（２）導電フィルム６の導電部６１Ａ〜６１Ｃは、配線パターン６２Ａ〜６２Ｃを介してスイッチノブ４Ａ〜４Ｃから離れた場所にあるコネクタ７に接続しているため、スイッチが可動してもコネクタ部分には応力集中することがないため、スイッチノブ４Ａ〜４Ｃの往復動によらず、導電部６１Ａ〜６１Ｃとコネクタ７の接続を維持することができる。
（３）導電フィルム６が、本体５とベゼル８に密着状態に保持されているため、防水構造が得られ、信頼性を向上させることができる。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。

例えば、ベゼル８は、自動車のコンソールパネル等であってもよい。

また、スイッチノブ４Ａ〜４Ｃ及びスイッチエレメント２Ａ〜２Ｃは、各３つとしたが、任意の個数にすることができるし、スイッチノブ４Ａ〜４Ｃの形状も四角形以外の形状、例えば、円形であってもよい。

本発明の実施の形態に係るスイッチを示す分解斜視図である。図１のスイッチの完成状態を示す斜視図である。図２のスイッチのＡ−Ａ線の断面図である。

符号の説明

１印刷配線基板
２Ａ〜２Ｃスイッチエレメント
３ラバーシート
４Ａ〜４Ｃスイッチノブ
５本体
６導電フィルム
７コネクタ
８ベゼル
９Ａ〜９Ｃ配線パターン
３０Ａ〜３０Ｃ膨出部
４０鍔
５０Ａ〜５０Ｃ貫通孔
６０樹脂フィルム
６１Ａ〜６１Ｃ導電部
６２Ａ〜６２Ｃ配線パターン
８０Ａ〜８０Ｃ開口
９１Ａ〜９１Ｃスルーホール
１００スイッチ

Claims

印刷配線基板と、
前記印刷配線基板上に実装された少なくとも１つのプッシュ式のスイッチエレメントと、
前記スイッチエレメントをオン／オフ可能にして前記スイッチエレメントの上部に配設された少なくとも１つのスイッチノブと、
前記スイッチノブを往復動可能に保持する本体と、
前記スイッチノブの表面を覆うように配設されると共に、前記スイッチノブに対面する部分にタッチセンサを構成する導電性のパターンが設けられた導電フィルムと、
を備えたことを特徴とするタッチセンサを備えたスイッチ。
前記導電フィルムは、前記導電性のパターンに接続された配線パターンを有し、その端部が前記印刷配線基板に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のタッチセンサを備えたスイッチ。
前記導電フィルムは、保持部材によって前記本体に圧着されていることを特徴とする請求項１に記載のタッチセンサを備えたスイッチ。