JP4943486B2 - トグルスイッチ - Google Patents

Description

本発明は、例えば表面実装型のトグルスイッチに関する。

電子機器の小型化に伴い、電子機器に搭載されるスイッチも小型化されている。この小型化されたスイッチは、印刷基板の表面に実装され、基板の裏面が別の用途に利用可能とされている。このような表面実装型のスイッチを基板に実装する場合、一般に、基板の表面に形成された印刷配線のランド上にクリーム状の半田が塗布され、この半田の上にスイッチの端子が載置される。この状態において、半田がリフローされた後、冷却され、スイッチの端子が基板の印刷配線に電気的、且つ機械的に接続される。

このように、リフロー半田により端子が印刷配線に接続される表面実装型のスイッチは、半田ディップにより端子を印刷基板の裏面において半田付けする場合に比べて、半田付け強度を十分に確保することができない傾向がある。しかも、スイッチのオンオフ状態を切り替える際のユーザの操作力は様々であり、予期せぬ大きな力が操作子やスイッチのハウジングに加えられることがある。このように、大きな力が操作子やハウジングに加えられた場合、半田により固着されたスイッチの端子が印刷配線から剥離してしまうことがある。

このような端子の剥離を防止するため、端子の一部やハウジングなどの一部を印刷基板に設けられたスルーホールに挿入し、操作子やハウジングに対する外力から端子の剥離を防止する技術が開発されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

しかし、トグルスイッチは、ハウジングの一方面に、ハウジング対して回動自在とされた操作子が設けられ、一方面と平行する他方の面に端子が設けられている。端子は折曲され、印刷基板の印刷配線に接続される接続部を有している。このような構成のトグルスイッチを基板に対して操作子が平行の状態で、基板に実装する場合、ハウジングが印刷基板に対して傾いた場合や、ハウジングが印刷基板に対して平行であっても端子に加工誤差がある場合、端子が印刷配線及び半田に十分に接触しないことがある。この状態で半田をリフローした場合、端子を印刷配線に確実に接続することが困難であると共に、操作子の操作時に端子が半田や印刷配線から剥離してしまうことが考えられる。

特開２００５−５６７８４号公報 特開２０００−１１３７６３号公報

本発明は、端子を確実に印刷配線に接続することが可能であるとともに、操作子の操作に対して端子の接続状態を十分に確保すること可能な表面実装型のトグルスイッチを提供しようとするものである。

本発明のトグルスイッチの態様は、第１の面と、前記第１の面に平行する第２の面と、前記第１の面と第２の面を繋ぐ第３乃至第６の面を有し、内部にスイッチ機構が収容され、前記第１の面に前記スイッチ機構を操作する操作子が回動自在に保持され、前記第２の面に一端部が前記スイッチ機構と接続され、他端部に前記第３の面と平行で印刷基板に設けられた印刷配線に接続される接続部を有する複数の第１の端子が配置されたハウジングと、前記ハウジングの前記第３の面と直交する少なくとも第４の面で、前記第１の面の近傍に前記第３の面と直交方向に突出して設けられ、印刷基板に設けられたスルーホールに挿入される第２の端子とを具備し、前記第１の端子の前記接続部は前記第３の面より前記第２の端子の突出方向に位置され、前記第２の端子は、前記接続部と同一位置に前記スルーホールの径より広い第１のストッパーと、前記スルーホールの径とほぼ等しい幅の第１の抜け止め部とを有し、前記第１のストッパーから先端までの長さが前記印刷基板の厚みより長く設定されていることを特徴とする。

本発明は、端子を確実に印刷配線に接続することが可能であるとともに、操作子の操作に対して端子の接続状態を十分に確保すること可能な表面実装型のトグルスイッチを提供する。

本発明に係るトグルスイッチの第１の実施形態を示す斜視図。 図１に示すII-II線に沿った断面図。 図１に示すトグルスイッチの上面から見た断面図。 図１に示すトグルスイッチを印刷基板に実装した状態を示す側面図。 第１の実施形態に係るトグルスイッチを印刷基板に実装し、半田をリフローした状態を示す図。 第１の実施形態の比較例を示す側面図。 第１の実施形態の他の比較例を示す側面図。 本発明の第２の実施形態を示す側面図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１、図２、図３は、第１の実施形態に係るトグルスイッチ１１を示している。図１、図２、図３において、ハウジング１２は、例えばほぼ直方体状であり、第１の面１２−１と、これに平行した第２の面１２−２と、第１の面１２−１と第２の面１２−２を繋ぐ第３乃至第６の面１２−３〜１２−６を有している。第２の面１２−２は、例えば複数の端子を保持する端子板であり、第３乃至第６の面１２−３〜１２−６に装着されている。

ハウジング１２は、図２、図３に示すように、第１の面１２−１から第２の面１２−２に向けて開口された収容部１２−７を有している。収容部１２−７内には、スイッチ機構１３が設けられている。このスイッチ機構１３は、例えばスライドスイッチであり、コモン接点１３−１と、コモン接点１３−１の両側に配置された固定接点１３−２、１３−３と、スライド部材１３−４に保持された可動接片１３−５とにより構成されている。コモン接点１３−１、固定接点１３−２、１３−３は、収容部１２−７の底部（第２の面１２−２）に配置されている。

コモン接点１３−１、固定接点１３−２、１３−３は、第２の面１２−２に挿通された端子１４−１、１４−２、１４−３の一端にそれぞれ一体的に形成されている。これら端子１４−１、１４−２、１４−３の他端は、図１、図２に示すようにハウジング１２の第３の面１２−３側に折曲され、接続部１４−４がそれぞれ形成されている。これら接続部１４−４は、第３の面１２−３と平行で、第３の面１２−３より若干突出されており、トグルスイッチ１１が印刷基板に搭載された際、印刷基板の表面に形成された印刷配線に接触される。

また、ハウジング１２の第１の面１２−１には、キャップ１５が装着されている。このキャップ１５に操作子１６の中間部が回動自在に保持されている。操作子１６の一端部はキャップ１５の外部に位置され、他端部は収容部１２−７内に位置している。操作子１６の内部には他端部側から一端部側に凹部１６−１が形成されている。この凹部１６−１内にばね１７及び押圧子１８が収容されている。押圧子１８はばね１７により、凹部１６−１から突出する方向に付勢されている。押圧子１８の先端は、図２、図３に示すように、スライド部材１３−４に係合され、収容部１２−７の底部、すなわち、第２の面１２−２に形成されたカム１２−８に当接されている。操作子１６が図３に示す矢印方向に回動されることにより、押圧子１８がカム１２−７の表面を摺動し、これに伴い可動接片１３−５がスライド部材１３−４によりスライドされ、コモン接点１３−１と固定接点１３−２、１３−３との接続状態が切り替えられ、スイッチが切り替えられる。また、操作子１６の操作に伴い、押圧子１８がカム１２−８の頂点を乗り越えたとき、操作子１６にクリック感が発生する。

また、ハウジング１２の表面にはフレーム１９が取着されている。このフレーム１９は、図１、図３に示すように、ハウジング１２の例えば第１、第４、第６の面１２−１、１２−５、１２−６に沿って配置されている。フレーム１９の第４の面１２−４に対応する部分と、第４の面１２−４に平行する第６の面１２−６に対応する部分に、それぞれサポート端子２０、２１が形成されている。

サポート端子２０は、ハウジング１２の第１の面１２−１の近傍に配置され、サポート端子２１は第２の面１２−２の近傍に配置されている。サポート端子２０は、例えば操作子１６の先端から端子１４−１、１４−２、１４−３の先端までの長さ、すなわち、トグルスイッチ１１の全長のほぼ中央に位置されている。

サポート端子２０、２１には、図２に示すように、ストッパー２０−１、２１−１が設けられている。ストッパー２０−１は、ハウジング１２の第３の面１２−３より突出され、突出位置は、端子１４−１、１４−２、１４−３に形成された接続部１４−４とほぼ同一とされている。また、ストッパー２１−１は、第３の面１２−３より突出され、ストッパー２０−１や接続部１４−４の位置より後退されている。すなわち、ストッパー２０−１、２１−１と接続部１４−４の位置関係は、図２の破線内に示すようであり、ストッパー２０−１及び接続部１４−４に対するストッパー２１−１の後退距離Ｌ１は、例えば０．１ｍｍである。

さらに、サポート端子２０、２１は、抜け止め部２０−２、２１−２を有している。これら抜け止め部２０−２、２１−２は、サポート端子２０、２１の先端に近づくに従って幅が狭くされた、例えばくさび状に形成されている。抜け止め部２０−２、２１−２の幅の最も広い部分は、印刷基板に形成されたスルーホールの径とほぼ等しく設定されている。

また、サポート端子２０、２１のストッパー２０−１、２１−１から先端までの長さは、印刷基板の厚みより若干長く設定され、トグルスイッチ１１を印刷基板の表面に実装した状態において、サポート端子２０、２１の先端が印刷基板の裏面に若干突出される。

図４は、上記構成のトグルスイッチ１１を印刷基板３１に実装した状態を示している。実装状態において、トグルスイッチ１１のサポート端子２０、２１は、印刷基板３１に設けられたスルーホール３２、３３内に挿入される。スルーホール３２、３３上には図示せぬクリーム半田が塗布されており、サポート端子２０、２１がスルーホール３２、３３に挿入される際、クリーム半田もスルーホール３２、３３内に押し込まれる。この時、サポート端子２０のストッパー２０−１は印刷基板３１の表面に接し、端子１４−１、１４−２、１４−３の接続部１４−４は、図示せぬ印刷配線、及び印刷配線上に塗布されたクリーム半田に接触される。また、サポート端子２１のストッパー２１−１は印刷基板３１の表面から離れている。

上記状態において、半田がリフローされることにより、接続部１４−４が印刷配線に固定される。さらに、サポート端子２０、２１によりスルーホール３２、３３内に押し込まれた半田は、溶融して印刷基板３１の裏面に流れ出て印刷基板３１の裏面に突出したサポート端子２０、２１の周囲において固化される。このため、図５に示すように、サポート端子２０、２１の周囲に半田フィレット４１が形成される。

尚、ストッパー２０−１、２１−１は、トグルスイッチを印刷基板に実装後、ハウジング１２を印刷基板から一定距離離し、小型化されたトグルスイッチの操作子１６の操作性を向上させる機能も有している。

上記第１の実施形態によれば、端子１４−１、１４−２、１４−３はハウジング１２第３の面１２−３と平行で、第３の面１２−３より突出した接続部１４−４を有し、サポート端子２０は、接続部１４−４と等しい位置にストッパー２０−１を有し、サポート端子２１は、ストッパー２０−１と第３の面１２−３との中間に位置するストッパー２１−１を有している。このため、トグルスイッチ１１を印刷基板３１に実装する際、確実に端子１４−１、１４−２、１４−３の接続部１４−４を印刷配線及びクリーム半田に接触でき、確実に半田付けすることが可能である。

これに対して、図６に示す比較例のように、サポート端子２０、２１のストッパー２０−１、２１−１が同一位置に形成された場合において、接続部１４−４の折曲位置や折曲角度の誤差により、サポート端子２０、２１のストッパー２０−１、２１−１の位置より接続部１４−４の位置が第３の面１２−３側である場合、トグルスイッチ１１を印刷基板３１に実装した場合、サポート端子２１のストッパー２１−１が接続部１４−４より先に印刷基板３１に接触してしまい、接続部１４−４が印刷配線やクリーム半田に十分接触することができず、半田付けされないこととなる。すなわち、図４に示すように、端子１４−１〜１４−３の水平方向の長さＬ２、垂直方向の長さＬ３、接続部の長さＬ４は、それぞれ例えばＬ２＝２．３ｍｍ、Ｌ３＝１．９ｍｍ、Ｌ４＝０．７ｍｍと極めて短い。このため、端子の加工誤差が印刷基板への実装時に実装誤差として現れることがある。

しかし、第１の実施形態の場合、サポート端子２１のストッパー２１−１は、サポート端子２０のストッパー２０−１と第３の面１２−３との中間に位置している。このため、トグルスイッチ１１を印刷基板３１に実装する際、サポート端子２０のストッパー２０−１が印刷基板３１に接触し、この後、接続部１４−４が印刷配線やクリーム半田に接触する。したがって、端子１４−１〜１４−３や接続部１４−４に加工誤差がある場合においても、接続部１４−４を印刷配線及びクリーム半田に確実に接触でき、確実に半田付けすることができる。

また、サポート端子２０、２１はスルーホール３２、３３の径とほぼ等しい幅を有する抜け止め部２０−２、２１−２を有している。このため、引き抜き荷重に対して大きな応力を発生することができる。このため、半田のリフロー時や、実装後、操作子１６やハウジング１２に荷重が加わった場合においても、端子の接続状態を安定に保持することができる。

これに対して、例えば図７に示す比較例のように、サポート端子２０、２１の形状がストレートで、且つ、サポート端子２０、２１の径がスルーホール３２、３３の径より小さい場合、操作子やハウジングに対する引き抜き荷重に対して十分な応力を得ることができず、端子の接続部に大きな力がかかり、接続部１４−４が破損したり、接続部１４−４が印刷配線から剥離したりする可能性がある。しかし、第１の実施形態は、このようなことを防止することができ、接続部１４−４の接続状態を確保することができる。

また、第１の実施形態の場合、図５に示すように、印刷基板３１の裏面にサポート端子２０、２１の先端が突出しているため、この突出したサポート端子２０、２１の先端に形成された半田フィレット４１の形状を確認することにより、確実に半田付けが完了しているかどうかを確認することができる。したがって、サポート端子２０、２１に対する半田付けの強度の信頼性を向上することができる。

（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態を示している。第１の実施形態において、フレーム１９は、ハウジング１２の第４、第６の面１２−４、１２−６に対応する位置にサポート端子２０、２１を２つずつ有している。これに対して、第２の実施形態において、フレーム１９は、第４、第６の面１２−４、１２−６に対応する位置にサポート端子２０を１つずつ設けている。サポート端子２０の構成は、第１の実施形態と同様である。

第２の実施形態の場合、第１の実施形態におけるサポート端子２１が設けられていないため、第１の実施形態に比べて若干引き抜き荷重に対する応力が若干低下する。しかし、トグルスイッチ１１を印刷基板に実装する際、第１の実施形態と同様に、接続部１４−４を印刷配線及びクリーム半田に確実に接触させることができる。したがって、第２の実施形態によっても第１の実施形態と同様に接続部１４−４を確実に半田付けすることが可能である。

尚、第１、第２の実施形態において、サポート端子２０、２１は、ハウジング１２の第４、第６の面１２−４、１２−６に対応して設けたが、これに限らず、例えばハウジング１２の第４の面１２−４、第６の面１２−６の一方に対応して設けることも可能である。

その他、本発明の要旨を変えない範囲において種々変形実施可能なことは勿論である。

１１…トグルスイッチ、１２…ハウジング、１２-１〜１２−６…第１乃至第６の面、１２−７…収容部、１３…スイッチ機構、１４−１、１４−２、１４−３…端子、１４−４…接続部、１６…操作子、２０、２１…サポート端子、２０−１、２１−１…ストッパー、２０−２、２１−２…抜け止め部。

Claims (2)

1. 第１の面と、前記第１の面に平行する第２の面と、前記第１の面と第２の面を繋ぐ第３乃至第６の面を有し、内部にスイッチ機構が収容され、前記第１の面に前記スイッチ機構を操作する操作子が回動自在に保持され、前記第２の面に一端部が前記スイッチ機構と接続され、他端部に前記第３の面と平行で印刷基板に設けられた印刷配線に接続される接続部を有する複数の第１の端子が配置されたハウジングと、
   前記ハウジングの前記第３の面と直交する少なくとも第４の面で、前記第１の面の近傍に前記第３の面と直交方向に突出して設けられ、印刷基板に設けられたスルーホールに挿入される第２の端子とを具備し、
   前記第１の端子の前記接続部は前記第３の面より前記第２の端子の突出方向に位置され、前記第２の端子は、前記接続部と同一位置に前記スルーホールの径より広い第１のストッパーと、前記スルーホールの径とほぼ等しい幅の第１の抜け止め部とを有し、前記第１のストッパーから先端までの長さが前記印刷基板の厚みより長く設定されていることを特徴とするトグルスイッチ。
2. 前記ハウジングの前記第４の面で、前記第２の面の近傍に前記第３の面と直交方向に突出して設けられ、印刷基板に設けられたスルーホールに挿入される第３の端子をさらに具備し、
   前記第３の端子は、前記第３の面より突出し、前記第１のストッパーより後退し、前記スルーホールの径より広い第２のストッパーと、前記スルーホールの径とほぼ等しい幅の第２の抜け止め部とを有し、前記第２のストッパーから先端までの長さが前記印刷基板の厚みより長く設定されていることを特徴とする請求項１記載のトグルスイッチ。

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