JP3996400B2 - 電気導通機能を有する弾性シート構造及びプリント回路基板構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気導通機能を有する弾性シート構造及びプリント回路基板構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９には、従来のプリント回路基板構造が示されている。この図に示されるように、シリコンラバーシート１００の所定位置には、節度機能を有する複数のラバーコンタクト１０２が一体に形成されている。これらのラバーコンタクト１０２の裏面には、可動接点１０４が固着されている。一方、上記シリコンラバーシート１００の裏面側には、固定接点１０６及びコネクタ１０８等が組み込まれたプリント回路基板（ＰＣＢ）１１０が配設されている。このプリント回路基板１１０の幅方向寸法Ｐは、シリコンラバーシート１００の幅方向寸法Ｑと略同一に設定されている。
【０００３】
上記構成によれば、シリコンラバーシート１００に設けられたラバーコンタクト１０２を押圧すると、ラバーコンタクト１０２が弾性変形して沈込み、可動接点１０４が押圧方向へ変位して固定接点１０６と導通される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のプリント回路基板構造の場合、シリコンラバーシート１００にはコンタクト（接点）機能及び節度機能のみを求め、ラバーコンタクト１０２間の導通はプリント回路基板１１０で別途確保するという観点で構成されているため、プリント回路基板１１０は平面視で少なくともすべてのラバーコンタクト１０２の配設範囲をカバーできる程度の大きさが必要となる。このため、プリント回路基板１１０が大型化し、いきおいプリント回路基板１１０の設置スペースも大きくなる。その結果、設計の自由度低下、製品の大型化、重量増加、コスト増加等の不利が生じていた。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、設計の自由度が高くなり、しかも小型軽量化及び低廉化を図ることができる電気導通機能を有する弾性シート構造及びプリント回路基板構造を得ることが目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明に係る電気導通機能を有する弾性シート構造は、非導電性材料によって構成されると共にシート状に形成され、押圧されることにより弾性変形して裏面側に設けられた可動接点を所定距離だけ押圧方向へ変位させて支持部材に設けられた固定接点に導通させる押圧部を備えた弾性シート材と、この弾性シート材内に埋設されかつ導電性材料によって構成されると共に配線状に形成され、始端部が前記押圧部の下方に設けられかつ前記支持部材によって閉塞された空洞部内において弾性変形可能に支持された可動接点に接続されると共に終端部が弾性シート材の裏面側に別個独立に設けられるプリント回路基板への接続用として当該弾性シート材の外部に露出された導通部材と、を有するとしている。
【０００７】
請求項２記載の本発明に係る電気導通機能を有する弾性シート構造は、請求項１記載の発明において、前記導通部材の始端部は前記押圧部の設定箇所に応じて任意の複数箇所に分散して配置されている一方で、前記導通部材の終端部は特定の少数箇所に集約して配置されている、ことを特徴としている。
【０００８】
請求項３記載の本発明に係るプリント回路基板構造は、非導電性材料によって構成されると共にシート状に形成され、押圧されることにより弾性変形して裏面側に設けられた可動接点を所定距離だけ押圧方向へ変位させて支持部材に設けられた固定接点に導通させる押圧部を備えた弾性シート材と、この弾性シート材の裏面側に固定されたプリント回路基板と、を含んで構成されたプリント回路基板構造であって、導電性材料によって構成されると共に配線状に形成され、かつ、始端部が前記押圧部の下方に設けられかつ前記支持部材によって閉塞された空洞部内において弾性変形可能に支持された前記可動接点に接続されると共に終端部が前記プリント回路基板に接続される導通部材を、前記弾性シート材内に埋設した、ことを特徴としている。
【０００９】
請求項４記載の本発明に係るプリント回路基板構造は、請求項３記載の発明において、前記導通部材の始端部は前記押圧部の設定箇所に応じて任意の複数箇所に分散して配置されている一方で、前記導通部材の終端部は特定の少数箇所に集約して配置されている、ことを特徴としている。
【００１０】
請求項１記載の本発明によれば、弾性シート材に設けられた押圧部を押すと、その裏面側に設けられた可動接点が所定距離だけ押圧方向へ変位され、支持部材に設けられた固定接点に導通される。この弾性シート材内には導通部材が埋設されており、その始端部が押圧部の下方に設けられかつ支持部材によって閉塞された空洞部内において弾性変形可能に支持された可動接点に接続されている。また、導通部材の終端部は弾性シート材の裏面側に別個独立に設けられたプリント回路基板に接続されるべく弾性シート材の外部に露出されている。従って、導通経路は確保される。
【００１１】
このように本発明では、導電性材料によって構成されると共に配線状に形成された導通部材を、非導電性材料によって構成されると共にシート状に形成された弾性シート材内に埋設し、当該導通部材の終端部をプリント回路基板に接続することとしたので、プリント回路基板がすべての押圧部の配設範囲をカバーできる程度の大きさを有している必要はない。換言すれば、本発明では、従来ではプリント回路基板側に設けられていた導通部材（電気的導通経路）の機能を非導電性材料によって構成された弾性シート材に転換することにより、プリント回路基板の機能の簡略化を図ることが可能となる。従って、本発明を適用すれば、プリント回路基板は、導通部材の終端部との接続部位さえカバーできれば、それでよいことになる。このため、プリント回路基板を小型化することができると共に、その設置スペースを削減することができる。これにより、設計の自由度が高くなり、製品も小型軽量化することができる。さらには、製造コストの削減にも繋がる。
【００１２】
請求項２記載の本発明によれば、導通部材の始端部は押圧部の設定箇所に応じて任意の複数箇所に分散して配置されている一方で、導通部材の終端部は特定の少数箇所に集約して配置されているため、押圧部が如何に複数箇所に分散されようとも、プリント回路基板自体は導通部材の終端部が配置される特定の少数箇所をカバーできる範囲に存在すればよいことになる。従って、押圧部を多く設定すればする程、本発明は効果的に作用する。
【００１３】
請求項３記載の本発明は、請求項１記載の本発明の考え方をプリント回路基板構造に適用したものである。すなわち、本発明では、弾性シート材とプリント回路基板とを含んでプリント回路基板構造が構成されている。かかる本発明において、請求項１記載の電気導通機能を有する弾性シート構造がそのまま適用されているため、前述した請求項１に係る発明の作用がそのまま本発明においても得られる。従って、本発明においても、プリント回路基板を小型化することができると共に、その設置スペースを削減することができる。これにより、設計の自由度が高くなり、製品も小型軽量化することができる。さらには、製造コストの削減にも繋がる。
【００１４】
請求項４記載の本発明は、請求項２記載の本発明の考え方をプリント回路基板構造に適用したものである。すなわち、本発明では、弾性シート材とプリント回路基板とを含んでプリント回路基板構造が構成されている。かかる本発明において、請求項２記載の電気導通機能を有する弾性シート構造がそのまま適用されているため、前述した請求項２に係る発明の作用がそのまま本発明においても得られる。従って、プリント回路基板構造においてプリント回路基板を小型化することができると共に、その設置スペースを削減することができる。これにより、プリント回路基板構造の設計の自由度が高くなり、製品も小型軽量化することができる。さらには、製造コストの削減にも繋がる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図８を用いて、本発明に係る電気導通機能を有する弾性シート構造及びプリント回路基板構造の実施形態について説明する。
【００１６】
図１には、本実施形態に係るシリコンラバーシートの平面図が示されている。また、図２には、シリコンラバーシートがプリント回路基板と一体化された状態が縦断面図にて示されている。
【００１７】
これらの図に示されるように、「弾性シート材」としてのシリコンラバーシート１０は、平面視で矩形状に形成されたシート本体部１２を備えている。このシート本体部１２の表面側には、縦断面視で逆凸字形状に形成された「押圧部」としてのラバーコンタクト１４が一体に形成されている。従って、ラバーコンタクト１４はシート本体部１２と同一の材料（即ち、非導電性材料でかつ弾性材料）によって構成されている。なお、本実施形態では、合計６個のラバーコンタクト１４を桝目状に配置している。
【００１８】
ラバーコンタクト１４は、扁平な円柱形状に形成された上部１４Ａと、この上部１４Ａと同様の扁平な円柱形状に形成された下部１４Ｂと、上部１４Ａの外周下縁とシート本体部１２の表面とを繋ぎかつ弾性変形可能とされたスカート状の支持部１４Ｃと、によって構成されている。これらの上部１４Ａ、下部１４Ｂ、及び支持部１４Ｃは、すべてシート本体部１２と一体に形成されている。また、上部１４Ａは図２の矢印Ａ方向への押圧力（操作力）を受ける部分であり、下部１４Ｂは上部１４Ａよりも小径とされて後述する可動接点（配線群３０の始端部３２Ａ、３４Ａ、３６Ａ、３８Ａ〜３８Ｃ）を押し下げる部分である。
【００１９】
上記構成のラバーコンタクト１４の下方には、シート本体部１２の裏面まで続く空洞部１６が形成されている。これにより、ラバーコンタクト１４は、空洞部形成位置において持上げられた状態で中空支持されている。従って、ラバーコンタクト１４の上部１４Ａに矢印Ａ方向への押圧力が加わると、支持部１４Ｃが弾性変形し、これにより下部１４Ｂが空洞部１６の内部下方へ節度的に変位可能とされている。
【００２０】
また、上述したシリコンラバーシート１０のシート本体部１２の裏面側には、板状の凹部１８が形成されている。この凹部１８には、当該凹部１８の深さと略同一の板厚寸法を有する固定部材２０が装着されている。固定部材２０は樹脂製の基板として構成されており、弾性材料によって構成されたシリコンラバーシート１０を支持する支持部材として機能する。なお、この固定部材２０が凹部１８内に装着されることにより、空洞部１６が閉塞されるようになっている。
【００２１】
さらに、上述したシリコンラバーシート１０のシート本体部１２の側部裏面側には、ラバーコンタクト１４と反対方向へ突出する回路基板取付部２２が一体に形成されている。従って、この回路基板取付部２２の形成部位だけが他の部位よりも厚く形成されている。この回路基板取付部２２の下面には、幅方向寸法Ｐ’（図２参照）が非常に小さいプリント回路基板（ＰＣＢ）２４が片持ち支持された状態で取り付けられている。プリント回路基板２４にはコネクタ２６が装着されている他、種々の回路デバイス２８が装着されている。
【００２２】
図１に示されるように、上述したシリコンラバーシート１０のシート本体部１２には、導電性材料によって構成された「導通部材」としての配線群３０が桝目状に配置されている。本実施形態では、ラバーコンタクト１４が２列に配置されて合計６箇所に設定されていることから、配線群３０は、左右一対で合計６本の外側配線３２、３４、３６と、ラバーコンタクト１４の形成位置で各々横方向に分岐された合計１本の内側配線３８と、によって構成されている。そして、本実施形態では、これらの配線群３０がシート本体部１２の板厚方向の中間部に埋設されている（配線の中間取り回し方式）。
【００２３】
各外側配線３２、３４、３６の始端部３２Ａ、３４Ａ、３６Ａは半月板形状に形成されており、対応するラバーコンタクト１４の下部１４Ｂの下面にそれぞれ当接配置されている。また、各外側配線３２、３４、３６の終端部３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂは、一箇所（即ち、シリコンラバーシート１０の片隅で回路基板取付部２２が形成されている部分）に集約配置されている。
【００２４】
一方、内側配線３８の始端部３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃも同様の半月板形状に形成されており、対応するラバーコンタクト１４の下部１４Ｂの下面に当接配置されている。なお、外側配線３２、３４、３６の始端部３２Ａ、３４Ａ、３６Ａ、並びに内側配線３８の始端部３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃは、いずれも本発明における「導通部材の始端部」に相当する部分であり、かつ「可動接点」としての機能を果たす部分でもある。また、両者の間には、所定の接点ギャップ４０が設定されている。
【００２５】
また、内側配線３８の終端部３８Ｄは、左側の外側配線３２、３４、３６の終端部群（３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂ）と右側の外側配線３２、３４、３６の終端部群（３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂ）との間に配置されている。従って、すべての外側配線３２、３４、３６の終端部３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂと内側配線３８の終端部３８Ｄとが、シリコンラバーシート１０のシート本体部１２の一箇所（角部）に集約配置されている。なお、請求項２、請求項４記載の本発明における「特定の少数箇所」とは、本実施形態の場合、前記の「シート本体部１２の角部一箇所」のことを指している。
【００２６】
上述した外側配線３２、３４、３６の終端部３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂ及び内側配線３８の終端部３８Ｄは、プリント回路基板２４の所定位置に接続されている。これにより、シリコンラバーシート１０内に埋設された配線群３０とプリント回路基板２４との電気的導通状態が確保されている。
【００２７】
また、上述した固定部材２０の上面の所定位置（ラバーコンタクト１４の下部１４Ｂと対向する位置）には、導電性材料によって構成された「固定接点」としての固定コンタクト４２が配置されている。
【００２８】
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００２９】
シリコンラバーシート１０に設けられたラバーコンタクト１４を矢印Ａ方向から押すと、その裏面に当接状態で配置された外側配線３６の始端部３６Ａ並びに内側配線３８の始端部３８Ｃがラバーコンタクト１４の下部１４Ｂによって押圧される。このため、双方の始端部３６Ａ、３８Ｃが弾性変形して固定部材２０の上面に配置された固定コンタクト４２に接触する。これにより、外側配線３６と内側配線３８とによる導通経路が閉成され、プリント回路基板２４への導通経路が確保される。
【００３０】
このように本実施形態では、導電性材料によって構成されると共に配線状に形成された配線群３０を、非導電性材料によって構成されると共にシート状に形成されたシリコンラバーシート１０内に埋設し、当該配線群３０の終端部３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂ、３８Ｄをプリント回路基板２４に接続することとしたので、プリント回路基板２４がすべてのラバーコンタクト１４の配設範囲をカバーできる程度の大きさを有している必要はない。換言すれば、本実施形態では、従来ではプリント回路基板２４側に設けられていた配線群３０（電気的導通経路）の機能を非導電性材料によって構成されたシリコンラバーシート１０側に転換することにより、プリント回路基板２４に要求される機能の簡略化を図ることが可能となる。従って、本実施形態を適用すれば、プリント回路基板２４は、配線群３０の終端部３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂ、３８Ｄとの接続部位さえカバーできれば、それでよいことになる。このため、プリント回路基板２４を小型化することができると共に、その設置スペースを削減することができる。ちなみに、本実施形態の場合、プリント回路基板２４の幅方向寸法は、従来のプリント回路基板１１０の幅方向寸法Ｐ（図８参照）に比べて半分以下のＰ’（図２参照）で済む。
【００３１】
以上により、本実施形態に係る電気導通機能を有する弾性シート構造及びプリント回路基板構造によれば、設計の自由度が高くなり、製品も小型軽量化することができる。さらには、製造コストの削減を図ることができる。
【００３２】
また、本実施形態では、図１からも判るように、シリコンラバーシート１０のラバーコンタクト１４は合計６箇所に点在して配置されているが、配線群３０の終端部３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂ、３８Ｄはシリコンラバーシート１０の角部一箇所に集約して配置されているため、プリント回路基板２４自体は配線群３０の終端部３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂ、３８Ｄが配置される特定の一箇所をカバーできる範囲に存在すればよいことになる。従って、本実施形態に係る電気導通機能を有する弾性シート構造及びプリント回路基板構造は、ラバーコンタクト１４の設置個数が増えれば増える程、プリント回路基板２４の小型化及びそれに伴う設置スペースの削減効果が際立って効いてくる。
【００３３】
さらに、本実施形態に係る電気導通機能を有する弾性シート構造及びプリント回路基板構造を適用すると、以下に説明する効果も得られる。
【００３４】
すなわち、図３及び図４に示されるように、プリント回路基板２４の設置スペースが削減されるため、従来では占有されていたプリント回路基板２４の側方スペース４４が開放空間となる。そのため、図３に示される如く、固定部材４６及び「弾性シート材」としてのシリコンラバーシート４８の片側（プリント回路基板２４が設置されない側）を傾斜させたり、或いは、図４に示される如く、固定部材５０及び「弾性シート材」としてのシリコンラバーシート５２の片側を直角に屈曲させたりすること（以下、「自由形状化（自由曲面化）」と称す）が可能となる。その結果、一方のラバーコンタクト１４の操作方向は図２に示されるものと同様にＡ方向となるが、他方のラバーコンタクト１４の操作方向を斜め方向である矢印Ｂ方向（図３参照）や、直交方向である矢印Ｃ方向（図４参照）にすることができる。従って、設計の自由度を高めることができ、種々の装置への適用が可能となる。
【００３５】
なお、上述した本実施形態では、配線群３０をシリコンラバーコンタクト１４の厚さ方向中間部に埋設する構成（配線の中間取廻し方式）を採ったが、技術的には、導通部材をシリコンラバーシートの下面や上面といった表面に取付ける構成（配線の表面取廻し方式）を採ることも可能である。例えば、図５に示される開示例では、配線群３０がシリコンラバーシート６０の下面に貼り付けられているが、このようにすることも可能である。
【００３６】
また、上述した本実施形態では、ラバーコンタクト１４が複数箇所に設置される構成を採ったが、これに限らず、図６及び図７に示されるように、「弾性シート材」としてのシリコンラバーシート６２上に「押圧部」としてのラバーコンタクト６４が一箇所だけに設けられた構成に対して本発明を適用してもよい。なお、図６及び図７では、配線６６の中間取り回し方式で図示したが、配線６６の表面取廻し方式にすることも可能である。
【００３７】
さらに、上述した本実施形態では、配線群３０の終端部３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂ、３８Ｄをシリコンラバーシート１０の角部一箇所に集めたが、必ずしも一箇所である必要はなく、プリント回路基板２４の設置スペースの削減効果が得られるのであれば、比較的近接する二箇所或いは三箇所等でも差し支えない。請求項２、請求項４の「特定の少数箇所」とは、前記意味である。
【００３８】
また、上述した本実施形態では、配線群３０の始端部３２Ａ、３４Ａ、３６Ａ、３８Ｄをそのまま可動接点として使用する構成を採ったが、可動接点を別個独立に設けて導通部材の始端部に接続する構成を採ってもよい。
【００４０】
また、上述した本実施形態では、ラバーコンタクト１４を上部１４Ａ、下部１４Ｂ、支持部１４Ｃという三つの要素で構成することにより、ラバーコンタクト１４に弾性変形を利用した節度機能を付与したが、本発明の技術的範囲を解釈するに際しては節度機能の有無は問わない。
【００４１】
さらに、上述した本実施形態では、可動接点として外側配線３２、３４、３６の始端部３２Ａ、３４Ａ、３６Ａ、並びに内側配線３８の始端部３８Ａ〜３８Ｃを弾性変形させる接点構造を採用したが、これに限らず、種々の接点構造を採用することができる。
【００４２】
また、上述した本実施形態では、（回路基板取付部２２内に配索される終端部３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂを除いて）外側配線３２、３４、３６及び内側配線３８を同一平面上に存在する配線として構成したが、他の配線の張り方を採用することも可能である。例えば、図２をベースにして描いた図８に示されるように、外側配線３６の始端部３６Ａの近傍部分３６Ａ’並びに内側配線３８の始端部３８Ｃの近傍部分３８Ｃ’（即ち、ラバーコンタクト１４の直下に形成された空洞部１６内に位置する部位）をラバーコンタクト１４の下部１４Ｂの側面及び支持部１４Ｃの裏面に沿うように適宜屈曲させる構成を採ってもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の本発明に係る電気導通機能を有する弾性シート構造及び請求項３記載のプリント回路基板構造は、導電性材料によって構成されると共に配線状に形成された導通部材を、非導電性材料によって構成されると共にシート状に形成された弾性シート材内に埋設し、当該導通部材の終端部をプリント回路基板に接続することとしたので、設計の自由度が高くなり、しかも小型軽量化及び低廉化を図ることができるという優れた効果を有する。
【００４４】
また、請求項２記載の本発明に係る電気導通機能を有する弾性シート構造及び請求項４記載のプリント回路基板構造は、導通部材の始端部を押圧部の設定箇所に応じて任意の複数箇所に分散して配置する一方で、導通部材の終端部を特定の少数箇所に集約して配置する構成であるため、押圧部を多く設定すればする程、プリント回路基板の設置スペースの削減による設計の自由度向上効果、小型軽量効果、低廉効果が顕著に現れるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るシリコンラバーシートの平面図である。
【図２】図１に示されるシリコンラバーシートがプリント回路基板と一体化された状態を示す縦断面図である。
【図３】自由形状化の一例を示す図２に対応する縦断面図である。
【図４】自由形状化の他の例を示す図２に対応する断面図である。
【図５】配線の中間取廻し方式に替えて、配線の下面取廻し方式を採用した実施形態を示す図２に対応する縦断面図である。
【図６】ラバーコンタクトを一箇所にだけ設けた実施形態を示すシリコンラバーシートの概略斜視図である。
【図７】図６に示されるシリコンラバーシートの縦断面図である。
【図８】外側配線及び内側配線の張り方の変形例を示す図２に対応する縦断面図である。
【図９】従来のプリント回路基板構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０ シリコンラバーシート（弾性シート材）
１４ ラバーコンタクト（押圧部）
２０ 固定部材（支持部材）
２４ プリント回路基板
３０ 配線群（導通部材）
３２ 外側配線
３２Ａ 始端部（可動接点）
３２Ｂ 終端部
３４ 外側配線
３４Ａ 始端部（可動接点）
３４Ｂ 終端部
３６ 外側配線
３６Ａ 始端部（可動接点）
３６Ｂ 終端部
３８ 内側配線
３８Ａ 始端部（可動接点）
３８Ｂ 始端部（可動接点）
３８Ｃ 始端部（可動接点）
３８Ｄ 終端部
４２ 固定コンタクト（固定接点）
４８ シリコンラバーシート（弾性シート材）
５２ シリコンラバーシート（弾性シート材）
６２ シリコンラバーシート（弾性シート材）
６４ ラバーコンタクト（押圧部）
６６ 配線
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気導通機能を有する弾性シート構造及びプリント回路基板構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９には、従来のプリント回路基板構造が示されている。この図に示されるように、シリコンラバーシート１００の所定位置には、節度機能を有する複数のラバーコンタクト１０２が一体に形成されている。これらのラバーコンタクト１０２の裏面には、可動接点１０４が固着されている。一方、上記シリコンラバーシート１００の裏面側には、固定接点１０６及びコネクタ１０８等が組み込まれたプリント回路基板（ＰＣＢ）１１０が配設されている。このプリント回路基板１１０の幅方向寸法Ｐは、シリコンラバーシート１００の幅方向寸法Ｑと略同一に設定されている。
【０００３】
上記構成によれば、シリコンラバーシート１００に設けられたラバーコンタクト１０２を押圧すると、ラバーコンタクト１０２が弾性変形して沈込み、可動接点１０４が押圧方向へ変位して固定接点１０６と導通される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のプリント回路基板構造の場合、シリコンラバーシート１００にはコンタクト（接点）機能及び節度機能のみを求め、ラバーコンタクト１０２間の導通はプリント回路基板１１０で別途確保するという観点で構成されているため、プリント回路基板１１０は平面視で少なくともすべてのラバーコンタクト１０２の配設範囲をカバーできる程度の大きさが必要となる。このため、プリント回路基板１１０が大型化し、いきおいプリント回路基板１１０の設置スペースも大きくなる。その結果、設計の自由度低下、製品の大型化、重量増加、コスト増加等の不利が生じていた。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、設計の自由度が高くなり、しかも小型軽量化及び低廉化を図ることができる電気導通機能を有する弾性シート構造及びプリント回路基板構造を得ることが目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明に係る電気導通機能を有する弾性シート構造は、非導電性材料によって構成されると共にシート状に形成され、押圧されることにより弾性変形して裏面側に設けられた可動接点を所定距離だけ押圧方向へ変位させて支持部材に設けられた固定接点に導通させる押圧部を備えた弾性シート材と、この弾性シート材内に埋設されかつ導電性材料によって構成されると共に配線状に形成され、始端部が前記押圧部の下方に設けられかつ前記支持部材によって閉塞された空洞部内において弾性変形可能に支持された可動接点に接続されると共に終端部が弾性シート材の裏面側に別個独立に設けられるプリント回路基板への接続用として当該弾性シート材の外部に露出された導通部材と、を有するとしている。
【０００７】
請求項２記載の本発明に係る電気導通機能を有する弾性シート構造は、請求項１記載の発明において、前記導通部材の始端部は前記押圧部の設定箇所に応じて任意の複数箇所に分散して配置されている一方で、前記導通部材の終端部は特定の少数箇所に集約して配置されている、ことを特徴としている。
【０００８】
請求項３記載の本発明に係るプリント回路基板構造は、非導電性材料によって構成されると共にシート状に形成され、押圧されることにより弾性変形して裏面側に設けられた可動接点を所定距離だけ押圧方向へ変位させて支持部材に設けられた固定接点に導通させる押圧部を備えた弾性シート材と、この弾性シート材の裏面側に固定されたプリント回路基板と、を含んで構成されたプリント回路基板構造であって、導電性材料によって構成されると共に配線状に形成され、かつ、始端部が前記押圧部の下方に設けられかつ前記支持部材によって閉塞された空洞部内において弾性変形可能に支持された前記可動接点に接続されると共に終端部が前記プリント回路基板に接続される導通部材を、前記弾性シート材内に埋設した、ことを特徴としている。
【０００９】
請求項４記載の本発明に係るプリント回路基板構造は、請求項３記載の発明において、前記導通部材の始端部は前記押圧部の設定箇所に応じて任意の複数箇所に分散して配置されている一方で、前記導通部材の終端部は特定の少数箇所に集約して配置されている、ことを特徴としている。
【００１０】
請求項１記載の本発明によれば、弾性シート材に設けられた押圧部を押すと、その裏面側に設けられた可動接点が所定距離だけ押圧方向へ変位され、支持部材に設けられた固定接点に導通される。この弾性シート材内には導通部材が埋設されており、その始端部が押圧部の下方に設けられかつ支持部材によって閉塞された空洞部内において弾性変形可能に支持された可動接点に接続されている。また、導通部材の終端部は弾性シート材の裏面側に別個独立に設けられたプリント回路基板に接続されるべく弾性シート材の外部に露出されている。従って、導通経路は確保される。
【００１１】
このように本発明では、導電性材料によって構成されると共に配線状に形成された導通部材を、非導電性材料によって構成されると共にシート状に形成された弾性シート材内に埋設し、当該導通部材の終端部をプリント回路基板に接続することとしたので、プリント回路基板がすべての押圧部の配設範囲をカバーできる程度の大きさを有している必要はない。換言すれば、本発明では、従来ではプリント回路基板側に設けられていた導通部材（電気的導通経路）の機能を非導電性材料によって構成された弾性シート材に転換することにより、プリント回路基板の機能の簡略化を図ることが可能となる。従って、本発明を適用すれば、プリント回路基板は、導通部材の終端部との接続部位さえカバーできれば、それでよいことになる。このため、プリント回路基板を小型化することができると共に、その設置スペースを削減することができる。これにより、設計の自由度が高くなり、製品も小型軽量化することができる。さらには、製造コストの削減にも繋がる。
【００１２】
請求項２記載の本発明によれば、導通部材の始端部は押圧部の設定箇所に応じて任意の複数箇所に分散して配置されている一方で、導通部材の終端部は特定の少数箇所に集約して配置されているため、押圧部が如何に複数箇所に分散されようとも、プリント回路基板自体は導通部材の終端部が配置される特定の少数箇所をカバーできる範囲に存在すればよいことになる。従って、押圧部を多く設定すればする程、本発明は効果的に作用する。
【００１３】
請求項３記載の本発明は、請求項１記載の本発明の考え方をプリント回路基板構造に適用したものである。すなわち、本発明では、弾性シート材とプリント回路基板とを含んでプリント回路基板構造が構成されている。かかる本発明において、請求項１記載の電気導通機能を有する弾性シート構造がそのまま適用されているため、前述した請求項１に係る発明の作用がそのまま本発明においても得られる。従って、本発明においても、プリント回路基板を小型化することができると共に、その設置スペースを削減することができる。これにより、設計の自由度が高くなり、製品も小型軽量化することができる。さらには、製造コストの削減にも繋がる。
【００１４】
請求項４記載の本発明は、請求項２記載の本発明の考え方をプリント回路基板構造に適用したものである。すなわち、本発明では、弾性シート材とプリント回路基板とを含んでプリント回路基板構造が構成されている。かかる本発明において、請求項２記載の電気導通機能を有する弾性シート構造がそのまま適用されているため、前述した請求項２に係る発明の作用がそのまま本発明においても得られる。従って、プリント回路基板構造においてプリント回路基板を小型化することができると共に、その設置スペースを削減することができる。これにより、プリント回路基板構造の設計の自由度が高くなり、製品も小型軽量化することができる。さらには、製造コストの削減にも繋がる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図８を用いて、本発明に係る電気導通機能を有する弾性シート構造及びプリント回路基板構造の実施形態について説明する。
【００１６】
図１には、本実施形態に係るシリコンラバーシートの平面図が示されている。また、図２には、シリコンラバーシートがプリント回路基板と一体化された状態が縦断面図にて示されている。
【００１７】
これらの図に示されるように、「弾性シート材」としてのシリコンラバーシート１０は、平面視で矩形状に形成されたシート本体部１２を備えている。このシート本体部１２の表面側には、縦断面視で逆凸字形状に形成された「押圧部」としてのラバーコンタクト１４が一体に形成されている。従って、ラバーコンタクト１４はシート本体部１２と同一の材料（即ち、非導電性材料でかつ弾性材料）によって構成されている。なお、本実施形態では、合計６個のラバーコンタクト１４を桝目状に配置している。
【００１８】
ラバーコンタクト１４は、扁平な円柱形状に形成された上部１４Ａと、この上部１４Ａと同様の扁平な円柱形状に形成された下部１４Ｂと、上部１４Ａの外周下縁とシート本体部１２の表面とを繋ぎかつ弾性変形可能とされたスカート状の支持部１４Ｃと、によって構成されている。これらの上部１４Ａ、下部１４Ｂ、及び支持部１４Ｃは、すべてシート本体部１２と一体に形成されている。また、上部１４Ａは図２の矢印Ａ方向への押圧力（操作力）を受ける部分であり、下部１４Ｂは上部１４Ａよりも小径とされて後述する可動接点（配線群３０の始端部３２Ａ、３４Ａ、３６Ａ、３８Ａ〜３８Ｃ）を押し下げる部分である。
【００１９】
上記構成のラバーコンタクト１４の下方には、シート本体部１２の裏面まで続く空洞部１６が形成されている。これにより、ラバーコンタクト１４は、空洞部形成位置において持上げられた状態で中空支持されている。従って、ラバーコンタクト１４の上部１４Ａに矢印Ａ方向への押圧力が加わると、支持部１４Ｃが弾性変形し、これにより下部１４Ｂが空洞部１６の内部下方へ節度的に変位可能とされている。
【００２０】
また、上述したシリコンラバーシート１０のシート本体部１２の裏面側には、板状の凹部１８が形成されている。この凹部１８には、当該凹部１８の深さと略同一の板厚寸法を有する固定部材２０が装着されている。固定部材２０は樹脂製の基板として構成されており、弾性材料によって構成されたシリコンラバーシート１０を支持する支持部材として機能する。なお、この固定部材２０が凹部１８内に装着されることにより、空洞部１６が閉塞されるようになっている。
【００２１】
さらに、上述したシリコンラバーシート１０のシート本体部１２の側部裏面側には、ラバーコンタクト１４と反対方向へ突出する回路基板取付部２２が一体に形成されている。従って、この回路基板取付部２２の形成部位だけが他の部位よりも厚く形成されている。この回路基板取付部２２の下面には、幅方向寸法Ｐ’（図２参照）が非常に小さいプリント回路基板（ＰＣＢ）２４が片持ち支持された状態で取り付けられている。プリント回路基板２４にはコネクタ２６が装着されている他、種々の回路デバイス２８が装着されている。
【００２２】
図１に示されるように、上述したシリコンラバーシート１０のシート本体部１２には、導電性材料によって構成された「導通部材」としての配線群３０が桝目状に配置されている。本実施形態では、ラバーコンタクト１４が２列に配置されて合計６箇所に設定されていることから、配線群３０は、左右一対で合計６本の外側配線３２、３４、３６と、ラバーコンタクト１４の形成位置で各々横方向に分岐された合計１本の内側配線３８と、によって構成されている。そして、本実施形態では、これらの配線群３０がシート本体部１２の板厚方向の中間部に埋設されている（配線の中間取り回し方式）。
【００２３】
各外側配線３２、３４、３６の始端部３２Ａ、３４Ａ、３６Ａは半月板形状に形成されており、対応するラバーコンタクト１４の下部１４Ｂの下面にそれぞれ当接配置されている。また、各外側配線３２、３４、３６の終端部３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂは、一箇所（即ち、シリコンラバーシート１０の片隅で回路基板取付部２２が形成されている部分）に集約配置されている。
【００２４】
一方、内側配線３８の始端部３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃも同様の半月板形状に形成されており、対応するラバーコンタクト１４の下部１４Ｂの下面に当接配置されている。なお、外側配線３２、３４、３６の始端部３２Ａ、３４Ａ、３６Ａ、並びに内側配線３８の始端部３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃは、いずれも本発明における「導通部材の始端部」に相当する部分であり、かつ「可動接点」としての機能を果たす部分でもある。また、両者の間には、所定の接点ギャップ４０が設定されている。
【００２５】
また、内側配線３８の終端部３８Ｄは、左側の外側配線３２、３４、３６の終端部群（３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂ）と右側の外側配線３２、３４、３６の終端部群（３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂ）との間に配置されている。従って、すべての外側配線３２、３４、３６の終端部３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂと内側配線３８の終端部３８Ｄとが、シリコンラバーシート１０のシート本体部１２の一箇所（角部）に集約配置されている。なお、請求項２、請求項４記載の本発明における「特定の少数箇所」とは、本実施形態の場合、前記の「シート本体部１２の角部一箇所」のことを指している。
【００２６】
上述した外側配線３２、３４、３６の終端部３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂ及び内側配線３８の終端部３８Ｄは、プリント回路基板２４の所定位置に接続されている。これにより、シリコンラバーシート１０内に埋設された配線群３０とプリント回路基板２４との電気的導通状態が確保されている。
【００２７】
また、上述した固定部材２０の上面の所定位置（ラバーコンタクト１４の下部１４Ｂと対向する位置）には、導電性材料によって構成された「固定接点」としての固定コンタクト４２が配置されている。
【００２８】
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００２９】
シリコンラバーシート１０に設けられたラバーコンタクト１４を矢印Ａ方向から押すと、その裏面に当接状態で配置された外側配線３６の始端部３６Ａ並びに内側配線３８の始端部３８Ｃがラバーコンタクト１４の下部１４Ｂによって押圧される。このため、双方の始端部３６Ａ、３８Ｃが弾性変形して固定部材２０の上面に配置された固定コンタクト４２に接触する。これにより、外側配線３６と内側配線３８とによる導通経路が閉成され、プリント回路基板２４への導通経路が確保される。
【００３０】
このように本実施形態では、導電性材料によって構成されると共に配線状に形成された配線群３０を、非導電性材料によって構成されると共にシート状に形成されたシリコンラバーシート１０内に埋設し、当該配線群３０の終端部３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂ、３８Ｄをプリント回路基板２４に接続することとしたので、プリント回路基板２４がすべてのラバーコンタクト１４の配設範囲をカバーできる程度の大きさを有している必要はない。換言すれば、本実施形態では、従来ではプリント回路基板２４側に設けられていた配線群３０（電気的導通経路）の機能を非導電性材料によって構成されたシリコンラバーシート１０側に転換することにより、プリント回路基板２４に要求される機能の簡略化を図ることが可能となる。従って、本実施形態を適用すれば、プリント回路基板２４は、配線群３０の終端部３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂ、３８Ｄとの接続部位さえカバーできれば、それでよいことになる。このため、プリント回路基板２４を小型化することができると共に、その設置スペースを削減することができる。ちなみに、本実施形態の場合、プリント回路基板２４の幅方向寸法は、従来のプリント回路基板１１０の幅方向寸法Ｐ（図８参照）に比べて半分以下のＰ’（図２参照）で済む。
【００３１】
以上により、本実施形態に係る電気導通機能を有する弾性シート構造及びプリント回路基板構造によれば、設計の自由度が高くなり、製品も小型軽量化することができる。さらには、製造コストの削減を図ることができる。
【００３２】
また、本実施形態では、図１からも判るように、シリコンラバーシート１０のラバーコンタクト１４は合計６箇所に点在して配置されているが、配線群３０の終端部３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂ、３８Ｄはシリコンラバーシート１０の角部一箇所に集約して配置されているため、プリント回路基板２４自体は配線群３０の終端部３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂ、３８Ｄが配置される特定の一箇所をカバーできる範囲に存在すればよいことになる。従って、本実施形態に係る電気導通機能を有する弾性シート構造及びプリント回路基板構造は、ラバーコンタクト１４の設置個数が増えれば増える程、プリント回路基板２４の小型化及びそれに伴う設置スペースの削減効果が際立って効いてくる。
【００３３】
さらに、本実施形態に係る電気導通機能を有する弾性シート構造及びプリント回路基板構造を適用すると、以下に説明する効果も得られる。
【００３４】
すなわち、図３及び図４に示されるように、プリント回路基板２４の設置スペースが削減されるため、従来では占有されていたプリント回路基板２４の側方スペース４４が開放空間となる。そのため、図３に示される如く、固定部材４６及び「弾性シート材」としてのシリコンラバーシート４８の片側（プリント回路基板２４が設置されない側）を傾斜させたり、或いは、図４に示される如く、固定部材５０及び「弾性シート材」としてのシリコンラバーシート５２の片側を直角に屈曲させたりすること（以下、「自由形状化（自由曲面化）」と称す）が可能となる。その結果、一方のラバーコンタクト１４の操作方向は図２に示されるものと同様にＡ方向となるが、他方のラバーコンタクト１４の操作方向を斜め方向である矢印Ｂ方向（図３参照）や、直交方向である矢印Ｃ方向（図４参照）にすることができる。従って、設計の自由度を高めることができ、種々の装置への適用が可能となる。
【００３５】
なお、上述した本実施形態では、配線群３０をシリコンラバーコンタクト１４の厚さ方向中間部に埋設する構成（配線の中間取廻し方式）を採ったが、技術的には、導通部材をシリコンラバーシートの下面や上面といった表面に取付ける構成（配線の表面取廻し方式）を採ることも可能である。例えば、図５に示される開示例では、配線群３０がシリコンラバーシート６０の下面に貼り付けられているが、このようにすることも可能である。
【００３６】
また、上述した本実施形態では、ラバーコンタクト１４が複数箇所に設置される構成を採ったが、これに限らず、図６及び図７に示されるように、「弾性シート材」としてのシリコンラバーシート６２上に「押圧部」としてのラバーコンタクト６４が一箇所だけに設けられた構成に対して本発明を適用してもよい。なお、図６及び図７では、配線６６の中間取り回し方式で図示したが、配線６６の表面取廻し方式にすることも可能である。
【００３７】
さらに、上述した本実施形態では、配線群３０の終端部３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂ、３８Ｄをシリコンラバーシート１０の角部一箇所に集めたが、必ずしも一箇所である必要はなく、プリント回路基板２４の設置スペースの削減効果が得られるのであれば、比較的近接する二箇所或いは三箇所等でも差し支えない。請求項２、請求項４の「特定の少数箇所」とは、前記意味である。
【００３８】
また、上述した本実施形態では、配線群３０の始端部３２Ａ、３４Ａ、３６Ａ、３８Ｄをそのまま可動接点として使用する構成を採ったが、可動接点を別個独立に設けて導通部材の始端部に接続する構成を採ってもよい。
【００４０】
また、上述した本実施形態では、ラバーコンタクト１４を上部１４Ａ、下部１４Ｂ、支持部１４Ｃという三つの要素で構成することにより、ラバーコンタクト１４に弾性変形を利用した節度機能を付与したが、本発明の技術的範囲を解釈するに際しては節度機能の有無は問わない。
【００４１】
さらに、上述した本実施形態では、可動接点として外側配線３２、３４、３６の始端部３２Ａ、３４Ａ、３６Ａ、並びに内側配線３８の始端部３８Ａ〜３８Ｃを弾性変形させる接点構造を採用したが、これに限らず、種々の接点構造を採用することができる。
【００４２】
また、上述した本実施形態では、（回路基板取付部２２内に配索される終端部３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂを除いて）外側配線３２、３４、３６及び内側配線３８を同一平面上に存在する配線として構成したが、他の配線の張り方を採用することも可能である。例えば、図２をベースにして描いた図８に示されるように、外側配線３６の始端部３６Ａの近傍部分３６Ａ’並びに内側配線３８の始端部３８Ｃの近傍部分３８Ｃ’（即ち、ラバーコンタクト１４の直下に形成された空洞部１６内に位置する部位）をラバーコンタクト１４の下部１４Ｂの側面及び支持部１４Ｃの裏面に沿うように適宜屈曲させる構成を採ってもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の本発明に係る電気導通機能を有する弾性シート構造及び請求項３記載のプリント回路基板構造は、導電性材料によって構成されると共に配線状に形成された導通部材を、非導電性材料によって構成されると共にシート状に形成された弾性シート材内に埋設し、当該導通部材の終端部をプリント回路基板に接続することとしたので、設計の自由度が高くなり、しかも小型軽量化及び低廉化を図ることができるという優れた効果を有する。
【００４４】
また、請求項２記載の本発明に係る電気導通機能を有する弾性シート構造及び請求項４記載のプリント回路基板構造は、導通部材の始端部を押圧部の設定箇所に応じて任意の複数箇所に分散して配置する一方で、導通部材の終端部を特定の少数箇所に集約して配置する構成であるため、押圧部を多く設定すればする程、プリント回路基板の設置スペースの削減による設計の自由度向上効果、小型軽量効果、低廉効果が顕著に現れるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るシリコンラバーシートの平面図である。
【図２】図１に示されるシリコンラバーシートがプリント回路基板と一体化された状態を示す縦断面図である。
【図３】自由形状化の一例を示す図２に対応する縦断面図である。
【図４】自由形状化の他の例を示す図２に対応する断面図である。
【図５】配線の中間取廻し方式に替えて、配線の下面取廻し方式を採用した実施形態を示す図２に対応する縦断面図である。
【図６】ラバーコンタクトを一箇所にだけ設けた実施形態を示すシリコンラバーシートの概略斜視図である。
【図７】図６に示されるシリコンラバーシートの縦断面図である。
【図８】外側配線及び内側配線の張り方の変形例を示す図２に対応する縦断面図である。
【図９】従来のプリント回路基板構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０ シリコンラバーシート（弾性シート材）
１４ ラバーコンタクト（押圧部）
２０ 固定部材（支持部材）
２４ プリント回路基板
３０ 配線群（導通部材）
３２ 外側配線
３２Ａ 始端部（可動接点）
３２Ｂ 終端部
３４ 外側配線
３４Ａ 始端部（可動接点）
３４Ｂ 終端部
３６ 外側配線
３６Ａ 始端部（可動接点）
３６Ｂ 終端部
３８ 内側配線
３８Ａ 始端部（可動接点）
３８Ｂ 始端部（可動接点）
３８Ｃ 始端部（可動接点）
３８Ｄ 終端部
４２ 固定コンタクト（固定接点）
４８ シリコンラバーシート（弾性シート材）
５２ シリコンラバーシート（弾性シート材）
６２ シリコンラバーシート（弾性シート材）
６４ ラバーコンタクト（押圧部）
６６ 配線
Claims (4)
- 非導電性材料によって構成されると共にシート状に形成され、押圧されることにより弾性変形して裏面側に設けられた可動接点を所定距離だけ押圧方向へ変位させて支持部材に設けられた固定接点に導通させる押圧部を備えた弾性シート材と、
この弾性シート材内に埋設されかつ導電性材料によって構成されると共に配線状に形成され、始端部が前記押圧部の下方に設けられかつ前記支持部材によって閉塞された空洞部内において弾性変形可能に支持された可動接点に接続されると共に終端部が弾性シート材の裏面側に別個独立に設けられるプリント回路基板への接続用として当該弾性シート材の外部に露出された導通部材と、
を有することを特徴とする電気導通機能を有する弾性シート構造。 - 前記導通部材の始端部は前記押圧部の設定箇所に応じて任意の複数箇所に分散して配置されている一方で、
前記導通部材の終端部は特定の少数箇所に集約して配置されている、
ことを特徴とする請求項１記載の電気導通機能を有する弾性シート構造。 - 非導電性材料によって構成されると共にシート状に形成され、押圧されることにより弾性変形して裏面側に設けられた可動接点を所定距離だけ押圧方向へ変位させて支持部材に設けられた固定接点に導通させる押圧部を備えた弾性シート材と、
この弾性シート材の裏面側に固定されたプリント回路基板と、
を含んで構成されたプリント回路基板構造であって、
導電性材料によって構成されると共に配線状に形成され、かつ、始端部が前記押圧部の下方に設けられかつ前記支持部材によって閉塞された空洞部内において弾性変形可能に支持された前記可動接点に接続されると共に終端部が前記プリント回路基板に接続される導通部材を、前記弾性シート材内に埋設した、
ことを特徴とするプリント回路基板構造。 - 前記導通部材の始端部は前記押圧部の設定箇所に応じて任意の複数箇所に分散して配置されている一方で、
前記導通部材の終端部は特定の少数箇所に集約して配置されている、
ことを特徴とする請求項３記載のプリント回路基板構造。
Priority Applications (4)
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| JP2002004577A JP3996400B2 (ja) | 2002-01-11 | 2002-01-11 | 電気導通機能を有する弾性シート構造及びプリント回路基板構造 |
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