特許 7222729 感圧スイッチ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-07

(45)【発行日】2023-02-15

(54)【発明の名称】感圧スイッチ

(51)【国際特許分類】

   H01H 36/00 20060101AFI20230208BHJP

   H01H 13/00 20060101ALI20230208BHJP

   G01L 1/14 20060101ALI20230208BHJP

【ＦＩ】

H01H36/00 K

H01H36/00 J

H01H13/00 C

G01L1/14 J

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019014364

(22)【出願日】2019-01-30

(65)【公開番号】P2020123481

(43)【公開日】2020-08-13

【審査請求日】2022-01-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000131430

【氏名又は名称】シチズン電子株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100180806

【弁理士】

【氏名又は名称】三浦 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100196601

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 祐市

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 敬久

(72)【発明者】

【氏名】藤江 吉弘

(72)【発明者】

【氏名】三浦 充紀

【審査官】井上 信

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５９－１１９６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２９２２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１５０７３９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ３６／００

Ｈ０１Ｈ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板上に配置された導電性の第１ランドと、
前記第１ランド上に配置された誘電部材と、
上方から押下されていないときの前記誘電部材との間の距離が所定の離隔距離となるように前記誘電部材の上方に前記誘電部材から離隔して配置され、上方から押下されることに応じて前記誘電部材との間の距離が前記離隔距離よりも短くなる可とう性の導電部材と、
前記基板上に配置され、前記第１ランド、前記誘電部材及び前記導電部材を封止する封止シートと、
前記第１ランドに電気的に接続された第１電極と、
前記導電部材に電気的に接続された第２電極と、を有し、
前記導電部材は、前記封止シートから少なくとも一部が離隔して配置される、
感圧スイッチ。

【請求項2】

高さが前記離隔距離である枠状の平面形状を有し、前記誘電部材と前記導電部材との間に配置されることで、前記誘電部材と前記導電部材とを前記離隔距離だけ離隔するスペーサ枠部材を更に有する、請求項１に記載の感圧スイッチ。

【請求項3】

前記基板と前記封止シートの間に上枠部材を更に有する、請求項１又は２に記載の感圧スイッチ。

【請求項4】

前記第１ランドと絶縁されるように前記基板上に配置された導電性の第２ランドと、
前記基板上に配置され、前記第１ランド、前記第２ランド、前記誘電部材及び前記導電部材を収容する収容部が形成される外枠部材と、
前記第２ランドと前記導電部材とを電気的に接続する接続部材と、を更に有し、
前記接続部材は、前記外枠部材の内側面に沿って配置され、
前記導電部材は、前記誘電部材上に配置される本体部、及び前記本体部から前記外枠部材の方向に延伸して前記接続部材に電気的に接続する突出部を有する、請求項１～３の何れか一項に記載の感圧スイッチ。

【請求項5】

前記基板上に配置され、前記第１ランド、前記誘電部材及び前記導電部材を収容する収容部が形成される外枠部材と、
前記基板、前記第１ランド、前記外枠部材、前記誘電部材、及び前記導電部材を収納する導電性の収納ケースと、を更に有し、
前記導電部材は、前記誘電部材上に配置される本体部、及び前記本体部から前記外枠部材の外側面まで延伸して収納ケースに電気的に接続する突出部を有する、請求項１～３の何れか一項に記載の感圧スイッチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、感圧スイッチ及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

スマートフォン等の移動体通信機器や、ペンタブレット装置等の電子機器に使用される操作スイッチとして感圧スイッチが使用されている。感圧スイッチは、内部に誘電部材と、誘電部に空隙を介して隣接して配置される導電部材を有し、上方から押下されたときの誘電部材と導電部材間の空隙の距離変化による静電容量変化を検出するスイッチである。

【0003】

誘電部材と導電部材が接触した時の静電容量は表面状態により変化するため、感圧スイッチは、防塵性、防水性が求められる。

【0004】

特許文献１には、誘電体と、誘電体の一の面に取り付けられた第１の電極と、他の面側に配置された可撓性を有する第２の電極と、第２電極と他の面との間を離隔するスペーサとを有する可変容量コンデンサが開示されている。可変容量コンデンサは、第２電極と他の面との間の距離を変化させる押圧体とを更に有し、感圧スイッチとして機能する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平０５－２７５２８３号公報

【0006】

しかし、特許文献１に記載された、可変容量コンデンサは、防塵性、防水性を有さず、誘電体と第２の電極の間の静電容量は、接触面の表面状態により大きく変化、又は検出不能となる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、製造が容易で防塵性、及び防水性に優れた感圧スイッチを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る感圧スイッチは、基板と、基板上に配置された導電性の第１ランドと、第１ランドと絶縁されるように基板上に配置された導電性の第２ランドと、第１ランド上に配置された誘電部材と、上方から押下されていないときの誘電部材との間の距離が所定の離隔距離となるように誘電部材の上方に誘電部材から離隔して配置され、上方から押下されることに応じて誘電部材との間の距離が隔離距離よりも短くなる可とう性の導電部材と、第２ランドと導電部材とを電気的に接続する接続部材と、基板上に配置され、第１ランド、第２ランド、誘電部材及び導電部材を収容する収容部が形成される外枠部材と、外枠部材上に配置され、収容部に収容された第１ランド、第２ランド、誘電部材及び導電部材を封止する封止シートと、第１ランドに電気的に接続された第１電極と、第２ランドに電気的に接続された第２電極と、を有することを特徴とする。

【0009】

本発明に係る感圧スイッチは、導電部材が、上に凸な導電性バネであることが好ましい。

【0010】

本発明に係る感圧スイッチは、高さが隔離距離である枠状の平面形状を有し、誘電部材と導電部材との間に配置されることで、誘電部材と導電部材とを離隔距離だけ離隔するスペーサ枠部材を更に有することが好ましい。

【0011】

本発明に係る感圧スイッチは、外枠部材と封止シートの間に上枠部材を更に有することが好ましい。

【0012】

本発明に係る感圧スイッチは、外枠部材が、上面と下面とを貫通する貫通孔が形成され、接続部材は、上端が導電部材に接し、且つ、下端が第２ランドに接するように貫通孔に挿入されることが好ましい。

【0013】

本発明に係る感圧スイッチは、接続部材が外枠部材の内側面に沿って貼り付けられていることが好ましい。

【0014】

本発明に係る感圧スイッチは、接続部材が、基板、第１ランド、第２ランド、誘電部材、導電部材、封止シート及び外枠部材を収納し、外枠部材の外側面に沿った導電性の収納ケースであることが好ましい。

【0015】

本発明に係る感圧スイッチは、下方に凸状の形状を有する底部、底部から上方に向かって延伸する棒状の軸部、及び軸部の側面から軸部の延伸方向と直交する方向に延伸するフランジを有し、底部が封止シートと接するように配置されるプランジャーと、軸部が貫通可能な開口が形成された上面、及び上面の端部から上面に直交する方向に延伸する側面を有するプランジャーケースと、を更に有し、フランジは、上面と封止シートとの間に配置されることが好ましい。

【0016】

本発明に係る感圧スイッチは、第１ランド、及び第１ランドと絶縁された第２ランドが配置された基板が複数連接した形状の集合基板に、複数の基板が連接した形状に対応して、感圧スイッチを構成する外枠部材が複数連接された形状の集合外枠部材を配置し、各第１ランド上に誘電部材をそれぞれ配置し、各第２ランドと導電部材とを電気的に接続する接続部材を配置し、各誘電部材と隔離して導電部材をそれぞれ配置し、各導電部材を覆い、集合外枠部材上に集合封止シートを配置し、集合外枠部材上に集合封止シートが配置された集合基板を加熱して、集合基板及び集合封止シートと外枠部材とを接着すると共に、第２ランド及び電動部材と接続部材とを接着し、集合外枠部材上に集合封止シートが配置された集合基板を切断することを含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、製造が容易で防塵性、及び防水性に優れた感圧スイッチを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１実施形態の感圧スイッチの一例の構成の概要を説明する図であり、（ａ）は、感圧スイッチ１の斜視図であり、（ｂ）は感圧スイッチ１の分解斜視図であり、（ｃ）は（ａ）に示したＡ－Ａ′線における断面図である。

【図2】第１実施形態の感圧スイッチが上方からの押下によって、変化する状態を説明する断面図であり、（ａ）は感圧スイッチ１が上方から押下されていないときの断面図であり、（ｂ）は感圧スイッチ１が上方から押下されたときの断面図である。

【図3】感圧スイッチの製造方法の一例を示す図である。

【図4】第２実施形態の感圧スイッチの一例の構成の概要を説明する図であり、（ａ）は感圧スイッチの３斜視図であり、（ｂ）は感圧スイッチ３の分解斜視図であり、（ｃ）は（ａ）に示したＡ－Ａ′線における断面図である。

【図5】第２実施形態の感圧スイッチが上方からの押下によって、変化する状態を説明する断面図である。（ａ）は感圧スイッチ３が上方から押下されていないときの断面図であり、（ｂ）は感圧スイッチ３が上方から押下されたときの断面図である。

【図6】第３実施形態の感圧スイッチの一例の構成の概要を説明する図であり、（ａ）は感圧スイッチ４の斜視図であり、（ｂ）は感圧スイッチ４の分解斜視図であり、（ｃ）は（ａ）に示したＡ－Ａ′線における断面図である。

【図7】第３実施形態の感圧スイッチが上方からの押下によって、変化する状態を説明する断面図である。（ａ）は感圧スイッチ４が上方から押下されていないときの断面図であり、（ｂ）は感圧スイッチ４が上方から押下されたときの断面図である。

【図8】感圧スイッチの接続部材の変形例を示す図であり、（ａ）は変形例１の感圧スイッチ５の一例を示す断面図であり、（ｂ）は変形例２の外枠部材の外側面に沿った内側面を有する一例を示す断面図である。

【図9】上方からの押下に対応した本発明の感圧スイッチの第１電極と第２電極間の電圧を検出する電圧検出システムの一例を示し、（ａ）は感圧スイッチと等価な感圧コンデンサを示し、（ｂ）は電圧検出システムのブロックダイヤグラムを示す。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本開示の一側面に係る感圧スイッチについて図を参照しつつ説明する。但し、本開示の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。尚、以下の説明及び図において、同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0020】

［第１実施形態の感圧スイッチの構成の概要］
図１は、第１実施形態の感圧スイッチの一例の構成の概要を説明する図であり、（ａ）は、感圧スイッチの斜視図であり、（ｂ）は感圧スイッチの分解斜視図であり、（ｃ）は（ａ）に示したＡ－Ａ′線における断面図である。

【0021】

感圧スイッチ１は、基板１０、第１ランド１１、第２ランド１２、外枠部材１３、誘電部材１４、スペーサ枠部材１５、接続部材１６、導電部材１７、上枠部材１８、及び封止シート１９を有する。感圧スイッチ１の製造工程において、例えば熱硬化性樹脂製接着剤を使用して各部材を接着するため、感圧スイッチ１を構成する部材は、リフローに対応できる耐熱性を有することが好ましい。

【0022】

基板１０は、例えば絶縁性樹脂材料により形成された平板状の部材であり、矩形の表面を有する。基板１０上には、導電性の第１ランド１１が配置される。第１ランド１１は、例えば矩形の平板導体であり、基板１０の上面中央部に配置され、上面に誘電部材１４を載置する。第１ランド１１の外周側に、第１ランド１１と絶縁されるように導電性の第２ランド１２が配置される。第２ランド１２は、例えば円形の平板導体である。尚、第２ランド１２は、例えば、円形の代わりに、矩形でもよく、また第１ランド１１を囲む矩形枠状の平板導体でもよい、さらに平板導体を複数設けてもよい。第１ランド１１及び第２ランド１２は、導電性プラスチック等の導電性部材により形成され、基板１０の表面に配置される。尚、第１ランド１１及び第２ランド１２は、金属箔、例えば銅箔が蒸着された基板をエッチングすることにより形成されてもよい。

【0023】

外枠部材１３は、第１ランド１１を囲み、第２ランド１２を覆うように、基板１０上面に配置される。外枠部材１３は、基板１０の外周に合わせて樹脂材料により構成される、例えば矩形の枠状の部材であり、接着剤又は接着部材、例えば接着シート２０を介して基板１０の上面に接着される。接着剤又は接着部材は熱硬化性樹脂を素材とすることが好ましい。各部材の配置後に加熱して接着することができるからである。

【0024】

外枠部材１３が基板１０上面に配置されることにより、外枠部材１３は、第１ランド１１を囲み、第２ランド１２、誘電部材１４、スペーサ枠部材１５及び導電部材１７を収容する収容部１３１を形成する。

【0025】

外枠部材１３は、貫通孔１３２と切欠きガイド１３３を有する。貫通孔１３２は、第２ランドと導電部材１７とを電気的に接続するための接続部材１６を挿入するための孔であり、外枠部材１３の上面から下面に抜けるように設けられている。貫通孔１３２は、貫通孔１３２の下面側開口が、第２ランド１２の少なくとも一部分と重なるように設けられている。尚、貫通孔１３２の開口形状は、接続部材の形状に対応すれば、円以外の、例えば矩形形状であってもよい。

【0026】

又、基板１０上面に外枠部材１３を接着するための接着シート２０は、貫通孔１３２の下面側開口と第２ランド１２の重なる部分に対応する部分が開口している。第２ランド１２と導電部材１７とを電気的に接続するためである。同様に、接着剤、例えば熱硬化性樹脂製接着剤を塗布して、基板１０上面に外枠部材１３を配置するときも、貫通孔１３２の下面側開口と第２ランド１２の重なる部分に対応する部分には接着剤は塗布されない。

【0027】

切欠きガイド１３３は、導電部材１７の突出部１７２と嵌合する溝であり、突出部１７２を外枠部材１３上面の貫通孔１３２の開口に導く。

【0028】

誘電部材１４は平板状の部材であり、第１ランド１１上に配置される、例えば比誘電率１，０００以上、厚さ０．２ｍｍ以上の誘電体である。誘電体は、例えばチタン酸バリウムである。誘電部材１４は、感圧スイッチが上方から押下されたときの誘電部材１４と導電部材１７間の空隙の距離変化による静電容量変化の感度を高める作用をする。誘電部材１４は不図示の接着剤又は接着部材を介して第１ランド１１の上面に接着される。

【0029】

スペーサ枠部材１５は、絶縁性を有する平板状の枠部材であり、上平面の高さが所定の隔離距離となるように誘電部材１４上に配置され、誘電部材１４と導電部材１７とを隔離して空隙を形成する。スペーサ枠部材１５は、例えば厚さ０．００５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の絶縁性樹脂である。スペーサ枠部材１５は不図示の接着剤又は接着部材を介して誘電部材１４の上面に接着される。

【0030】

接続部材１６は、貫通孔１３２に挿入され、第２ランド１２と導電部材１７とを電気的に接続する、例えば円柱状の導電性樹脂により形成される。一例として、接続部材１６は立方体形状や、略円錐形状でもよい。又、貫通孔１３２に、例えば導電性熱硬化性樹脂ペースト、ハンダペーストを注入し、導電部材１７を配置した後に、加熱処理により接続部材１６が形成されてもよい。第２ランド１２と導電部材１７との電気的接続を確実にすることが容易にできる。

【0031】

導電部材１７は、本体部１７１と突出部１７２を有し、可とう性を有する、例えば平板状の導電性ゴムにより形成される。導電部材１７の厚さは０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。本体部１７１は、スペーサ枠部材１５上に配置され、突出部１７２は、本体部１７１から外枠部材１３方向に延伸し、切欠きガイド１３３と嵌合して、外枠部材１３上面の貫通孔１３２開口に達し、接続部材１６と電気的に接続する。

【0032】

導電部材１７は、感圧スイッチ１が上方から押下されていないときの誘電部材１４との間の距離が所定の離隔距離となるように誘電部材１４の上方に離隔して配置される。導電部材１７は、上方から押下されることに応じて誘電部材１４との間の距離が所定の隔離距離よりも短くなり、誘電部材１４と導電部材１７の間の静電容量が変化する。

【0033】

上枠部材１８は、基板１０の外周に合わせて樹脂材料により構成される、例えば矩形の枠状の部材であり、不図示の接着剤又は接着部材を介して外枠部材１３の上面に接着される。切欠きガイド１３３と嵌合する突出部１７２の固定を強化するためである。尚、上枠部材１８は、外枠部材１３の切欠きガイド１３３に代えて、又は、同じく切欠きガイドを下面側に設けてもよい。尚、上枠部材１８は省略されてもよい。

【0034】

封止シート１９は、導電部材１７を覆うように、不図示の接着剤又は接着部材を介して上枠部材１８の上面に接着される。封止シート１９は、防水性と可とう性を有する、例えばポリイミド製のシートで成形されている。封止シート１９を使用することにより、収容部１３１に収容された第１ランド１１、第２ランド１２、誘電部材１４、スペーサ枠部材１５、及び導電部材１７を封止することができ、感圧スイッチ１の防塵、及び防水性が確保される。更に、各部材を接着する接着剤又は接着部材は防塵性、防水性を有することが好ましい。

【0035】

図１（ｃ）は図１（ａ）に示したＡ－Ａ′線における断面図である。基板１０上面に外枠部材１３が配置されることにより、第１ランド１１を囲み、第２ランド１２、誘電部材１４、スペーサ枠部材１５及び導電部材１７を収容する収容部１３１が形成される。

【0036】

基板１０の下面には、第１ランド１１とビアホール１０１を介して接続する第１電極１０２と、第２ランド１２とビアホール１０３を介して接続する第２電極１０４が形成される。第１電極１０２と第２電極１０４を介して感圧スイッチ１は外部機器と接続される。外部機器から第１電極と第２電極間に所定の電圧が印加される。第２電極は、誘電部材１４と導電部材１７との間の距離が所定の離隔距離よりも短くなることに応じて変化する第１電極との間の電圧を出力する。

【0037】

図２は、第１実施形態の感圧スイッチが上方からの押下によって、変化する状態を説明する断面図である。（ａ）は感圧スイッチ１が上方から押下されていないときの断面図であり、（ｂ）は感圧スイッチ１が上方から押下されたときの断面図である。

【0038】

感圧スイッチ１が上方から押下されていないとき、誘電部材１４と導電部材１７との間の所定の隔離距離はｄである。感圧スイッチ１は、押下体２００、例えば、指、非誘電性樹脂製ペンによって封止シート１９の上方から押下されると、封止シート１９は下に凸となり、導電部材１７の本体部１７１を押し下げる。導電部材１７は、可とう性を有する、例えば平板状の導電性ゴムにより形成されているので、本体部１７１が下に凸に湾曲する。本体部１７１が下に凸に湾曲することにより、誘電部材１４と導電部材１７の間の距離は所定の隔離距離よりも短いｄ－Δｄとなり、誘電部材１４と導電部材１７の間の静電容量が変化する。

【0039】

［感圧スイッチの製造方法の一例の概要］
第１実施形態の感圧スイッチを一例として、本発明に係る感圧スイッチを複数個まとめて製造する工程を説明する。

【0040】

図３は感圧スイッチの製造方法の一例を示す図である。（ａ）は複数の基板が連接した形状の集合基板２１上に複数の接着シートが連接した形状の集合接着シート２２を介して複数の外枠部材が連接した形状の集合外枠部材２３が配置される工程を示す図である。（ｂ）は集合基板２１と集合外枠部材２３により形成された各ボックス２４内に誘電部材１４、スペーサ枠部材１５、接続部材１６、及び導電部材１７がそれぞれ配置される工程を示す図である。（ｃ）は上枠部材が連接した形状の集合上枠部材２５が配置され、更に複数の封止シートが連接した形状の集合封止シート２６が配置される工程を示す図である。（ｄ）は、集合基板を切断する工程を示す図である。

【0041】

まず、感圧スイッチ１の基板１０が複数個、例えば２×３の計６個の基板１０が連接した形状の一枚の集合基板２１が用意される。各基板１０の上面には、例えばパターンエッチングで形成された第１ランド１１と第２ランド１２がそれぞれ配置されている。

【0042】

集合基板２１の上面に集合接着シート２２が配置される。集合接着シート２２は、各基板１０の第１ランドと第２ランドに対応する部分が開口している接着シートである。集合接着シート２２の上に、集合外枠部材２３が配置される。集合外枠部材２３は、集合基板２１の各基板１０の配列と同じ配列で複数の外枠部材１３が連接した形状の集合外枠部材である。集合基板２１と集合外枠部材２３を配置することにより複数の、本例では２×３の計６個のボックス２４が形成される。各ボックス２４は、第１ランド１１を囲み、第２ランド１２、誘電部材１４、スペーサ枠部材１５及び導電部材１７を収容する収容部１３１に相当する。

【0043】

次に、各ボックス２４内に、誘電部材１４、スペーサ枠部材１５、接続部材１６、及び導電部材１７がそれぞれ配置される。誘電部材１４は第１ランド１１上に配置され、スペーサ枠部材１５は誘電部材１４上に、例えば熱硬化性樹脂製接着剤又は接着シートを介して配置される。接続部材１６は、貫通孔１３２に挿入される。接続部材１６が、例えば導電性熱硬化性樹脂ペースト、ハンダペーストのときは、ペーストはディスペンサを使用して貫通孔１３２に注入される。導電部材１７は切欠きガイド１３３に勘合するように配置される。

【0044】

更に、上枠部材が連接した形状の集合上枠部材２５が配置され、更に複数の封止シートが連接した形状の集合封止シート２６が例えば熱硬化性樹脂製接着剤又は接着シートを介して配置され、感圧スイッチ１が連接する集合感圧スイッチ２７ができる。尚、感圧スイッチ１が上枠部材を使用しないときは、集合上枠部材２５は配置されない。集合感圧スイッチ２７は、接着剤又は接着シートの熱硬化、及び接続部材１６に使用する導電性熱硬化性樹脂ペースト、ハンダペーストの溶融のために加熱処理が行われる。加熱処理後、集合感圧スイッチ２７が常温となった後、集合感圧スイッチ２７は、図３（ｄ）の破線に示すように切断され、本例では、２×３の計６個の感圧スイッチ１となる。

【0045】

［第２実施形態の感圧スイッチの構成の概要］
第１実施形態の感圧スイッチでは、上方からの押下は封止シートに対して行われる。第２実施例の感圧スイッチでは、封止シートの上にプランジャーを設け、上方からの押下はプランジャーに対して行われるようにしている。

【0046】

図４は、第２実施形態の感圧スイッチの一例の構成の概要を説明する図であり、（ａ）は感圧スイッチの斜視図であり、（ｂ）は感圧スイッチの分解斜視図であり、（ｃ）は（ａ）に示したＡ－Ａ′線における断面図である。

【0047】

感圧スイッチ３は、基板１０、第１ランド１１、第２ランド１２、外枠部材１３、誘電部材１４、スペーサ枠部材１５、接続部材１６、導電部材１７、上枠部材１８、封止シート１９、プランジャー３１、及びプランジャーケース３２を有する。

【0048】

基板１０、第１ランド１１、第２ランド１２、外枠部材１３、誘電部材１４、スペーサ枠部材１５、接続部材１６、導電部材１７、上枠部材１８、及び封止シート１９については、実施形態１の感圧スイッチ１と同じであるため、説明を省略する。

【0049】

プランジャー３１は封止シート１９の上に配置される。プランジャー３１は、封止シート１９と接する凸状の形状を有する底部３１１、底部３１１から上方に向かって延伸する棒状の軸部３１２、及び軸部３１２の側面から軸部３１２の延伸方向と直交する方向に延伸するフランジ３１３とを有する。プランジャー３１は、例えばポリフタルアミド製の樹脂モールドで形成される。

【0050】

プランジャーケース３２は、基板１０の外周に合わせて樹脂材料により構成される、例えば矩形の枠状のケースであり、不図示の接着剤又は接着部材を介して封止シート１９の上面に接着される。プランジャーケース３２は、開口３２１が形成された上面、及び上面の端部から上面に直交する方向に延伸する側面を有し、開口３２１からプランジャー３１のフランジ３１３より上の部分を突出させ、プランジャー３１のフランジ３１３を含む下の部分を収納する。

【0051】

プランジャー３１は、上方から押圧が加わると基板１０に垂直な方向に移動して、封止シート１９に押圧が伝わる。プランジャー３１を介することにより、微妙な押圧変化の検出が可能となる。

【0052】

図５は、第２実施形態の感圧スイッチが上方からの押下によって、変化する状態を説明する断面図である。（ａ）は感圧スイッチ３が上方から押下されていないときの断面図であり、（ｂ）は感圧スイッチ３が上方から押下されたときの断面図である。

【0053】

感圧スイッチ３が上方から押下されていないとき、誘電部材１４と導電部材１７との間の所定の隔離距離はｄである。感圧スイッチ３は、押下体２００によってプランジャー３１の頭部が押されると、プランジャー３１の底部３１１と接する封止シート１９が上方から押下されることになるので封止シート１９は下に凸となり、導電部材１７の本体部１７１を押し下げる。導電部材１７は、可とう性を有する、例えば平板状の導電性ゴムにより形成されているので、本体部１７１が下に凸に湾曲する。本体部１７１が下に凸に湾曲することにより、誘電部材１４と導電部材の間の距離は所定の隔離距離よりも短いｄ－Δｄとなり、誘電部材１４と導電部材１７の間の静電容量が変化する。

【0054】

［第３実施形態の感圧スイッチの構成の概要］
第１及び第２実施形態の感圧スイッチは、平坦な板状の導電部材を使用する。第２実施例の感圧スイッチは、上に凸な導電性バネを導電部材として使用する。

【0055】

図６は、第３実施形態の感圧スイッチの一例の構成の概要を説明する図であり、（ａ）は感圧スイッチの斜視図であり、（ｂ）は感圧スイッチの分解斜視図であり、（ｃ）は（ａ）に示したＡ－Ａ′線における断面図である。

【0056】

感圧スイッチ４は、基板４０、第１ランド４１、第２ランド４２、外枠部材４３、誘電部材４４、接続部材４５、導電部材４６、封止シート４７を有する。

【0057】

基板４０は、例えば絶縁性樹脂材料により形成された平板状の部材であり、矩形の表面を有する。基板４０上には、導電性の第１ランド４１が配置される。第１ランド４１は、例えば矩形の平板導体であり、基板４０の上面中央部に配置され、上面に誘電部材４４を載置する。第１ランド４１の外周側に、第１ランド４１と絶縁されるように導電性の第２ランド４２が配置される。第２ランド４２は、例えば円形の平板導体である。尚、第２ランド４２は、例えば第１ランド４１を囲む矩形枠状の平板導体でもよい。第１ランド４１及び第２ランド４２は、導電性プラスチック等の導電性部材により形成され、基板４０の表面に配置される。尚、第１ランド４１及び第２ランド４２は、金属箔、例えば銅箔が蒸着された基板をエッチングすることにより形成されてもよい。

【0058】

外枠部材４３は、第１ランド４１を囲み、第２ランド４２を覆うように、基板４０上面に配置される。外枠部材４３は、基板４０の外周に合わせて樹脂材料により構成される、例えば矩形の枠状の部材であり、接着剤又は接着部材、例えば接着シート２０を介して基板４０の上面に接着される。

【0059】

外枠部材４３が基板４０上面に配置されることにより、外枠部材４３は、第１ランド４１を囲み、第２ランド４２、誘電部材４４、及び導電部材４６を収容する収容部４３１を形成する。

【0060】

外枠部材４３は、貫通孔４３２と、外枠部材の内側面を切欠いた対向する２つの切欠き部４３３、４３４を有する。貫通孔４３２は、第２ランド４２と導電部材４６とを電気的に接続するための接続部材４５を挿入するための孔であり、切欠き部４３３の上面から外枠部材４３の下面に抜けるように設けられている。貫通孔４３２は、貫通孔４３２の下面側開口が、第２ランド４２の少なくとも一部分と重なるように設けられている。尚、貫通孔４３２の開口形状は、円以外の、例えば矩形形状であってもよい。接続部材４５の形状に対応するためである。

【0061】

又、基板４０上面に外枠部材４３を接着するための接着シート４８は、貫通孔４３２の下面側開口と第２ランドの重なる部分に対応する部分が開口している。第２ランドと導電部材４６とを電気的に接続するためである。同様に、接着剤、例えば熱硬化性接着剤を塗布して、基板４０上面に外枠部材４３を接着するときも、貫通孔４３２の下面側開口と第２ランド４２の重なる部分に対応する部分には接着剤は塗布されない。

【0062】

２つの切欠き部４３３、４３４は、誘電部材４４の上に架橋される導電部材４６の２つの端部を配置するために外枠部材４３の内側面を切欠いて対向するように設けられている。

【0063】

誘電部材４４は平板状の部材であり、第１ランド４１上に配置される、例えば比誘電率１，０００以上、厚さ０．２ｍｍ以上の誘電体である。誘電部材４４は、感圧スイッチ４が上方から押下されたときの誘電部材４４と導電部材４６間の空隙の距離変化による静電容量変化の感度を高める作用をする。誘電部材４４は不図示の接着剤又は接着部材を介して第１ランド４１の上面に接着される。

【0064】

接続部材４５は、貫通孔４３２に挿入され、第２ランド４２と導電部材４６とを電気的に接続する、例えば、円柱状の導電性樹脂により形成される。一例として、接続部材４５は立方体形状でもよい。又、貫通孔４３２に、例えば導電性熱硬化性樹脂ペースト、ハンダペーストを注入し、導電部材４６を配置した後に、加熱処理により接続部材４５が形成されてもよい。

【0065】

導電部材４６は、上方からの押下に応じて湾曲可能な弾性を有する導電性の板バネ部材であり、例えばステンレス鋼により構成される。また、導電部材４６は、導電性樹脂材料で構成されるバネ部材であってもよい。導電部材４６は、湾曲したバネ形状を有する本体部４６１と本体部４６１の端部から本体部の内側方向に折り曲げられて延伸する突出部４６２を有する。導電部材４６は、誘電部材４４に対して上に凸となるように２つの切欠き部４３３、４３４に配置される。

【0066】

導電部材４６は、誘電部材４４の上に架橋され、感圧スイッチ４が上方から押下されていないとき誘電部材４４との間の距離が所定の離隔距離となるように誘電部材４４の上方に誘電部材４４から離隔して配置され、誘電部材４４と隔離した空隙を形成する。感圧スイッチ４が上方から押下されたとき、誘電部材４４と導電部材４６の本体部４６１間の隔離距離変化により第１ランド４１と導電部材４６の本体部４６１間の静電容量が変化する。

【0067】

突出部４６２は、本体部４６１の端部から本体部の内側方向に折り曲げられて延伸し、切欠き部４３３上面の貫通孔４３２の開口に達しているので、接続部材４５と電気的に接続する。

【0068】

封止シート４７は、導電部材４６を覆うように、不図示の接着剤又は接着部材を介して外枠部材４３の上面に接着される。封止シート４７は、防水性と可とう性を有する、例えばポリイミド製のシートで成形されている。封止シート４７を使用することにより、収容部４３１に収容された第１ランド４１、第２ランド４２、誘電部材４４、及び導電部材４６を封止することができ、感圧スイッチ４の防塵性、防水性が確保される。更に、各部材を接着する接着剤又は接着部材は防塵性、防水性を有することが好ましい。

【0069】

図６（ｃ）は図６（ａ）に示したＡ－Ａ′線における断面図である。基板４０上面に外枠部材４３が配置されることにより、第１ランド４１を囲み、第２ランド４２、誘電部材４４、及び導電部材４６を収容する収容部４３１が形成される。

【0070】

基板４０の下面には、第１ランド４１とビアホール４０１を介して接続する第１電極４０２と、第２ランド４２とビアホール４０３を介して接続する第２電極４０４が形成される。第１電極４０２と第２電極４０４を介して感圧スイッチ４は外部機器と接続される。

【0071】

図７は、第３実施形態の感圧スイッチが上方からの押下によって、変化する状態を説明する断面図である。（ａ）は感圧スイッチが上方から押下されていないときの断面図であり、（ｂ）は感圧スイッチが上方から押下されたときの断面図である。

【0072】

感圧スイッチ４が上方から押下されていないとき、誘電部材４４と導電部材４６との間の所定の隔離距離はｄである。押下体２００によって封止シート４７が上方から押下されると封止シート４７は下に凸となり導電部材４６の本体部４６１を押し下げる。導電部材４６は、湾曲可能な弾性を有する導電性の板バネ部材であるので、本体部４６１が下に湾曲して、外枠部材４３の対向する２つの切欠き部４３３、４３４のそれぞれの側面方向に広がり、切欠き部４３３、４３４のそれぞれの側面に接触する。本体部４６１が湾曲することにより、誘電部材４４と導電部材４６の間の距離は所定の隔離距離よりも短いｄ－Δｄとなり、誘電部材１４と導電部材１７の間の静電容量が変化する。

【0073】

［接続部材の変形例］
第１～３実施形態の感圧スイッチは、接続部材を外枠部材の貫通孔に挿入していた。変形例１の感圧スイッチは、接続部材を外枠部材の内側面に沿わせた例である。変形例２の感圧スイッチは、接続部材を導電性の収納ケースとして外枠部材の外側面に沿わせた例である。説明を簡単にするため第１実施形態の感圧スイッチ１の変形例として説明するが、接続部材の変形例は第１実施形態の感圧スイッチに限定されるわけではない。

【0074】

図８は、感圧スイッチの接続部材の変形例を示す図であり、（ａ）は変形例１の感圧スイッチの一例を示す断面図であり、（ｂ）は変形例２の感圧スイッチの一例を示す断面図である。

【0075】

変形例１の感圧スイッチ５は、基板１０、第１ランド１１、第２ランド５２、外枠部材５３、誘電部材１４、スペーサ枠部材１５、接続部材５６、導電部材５７、上枠部材１８、及び封止シート１９を有する。外枠部材５３の内側面に沿って接続部材５６が貼り付けられている。したがって、基板１０上の第２ランド５２は、接続部材５６に接続するように、第１ランド１１寄りに移動する。ビアホール５０３と第２電極５０４は、第２ランド５２の移動に対応するように移動する。導電部材５７の突出部５７２は、接続部材５６に接続するように短くなっている。更に、外枠部材５３に貫通孔と切欠きガイドは設けられていない。

【0076】

変形例２の感圧スイッチ６は、基板１０、第１ランド１１、第２ランド６２、外枠部材６３、誘電部材１４、スペーサ枠部材１５、導電部材６７、上枠部材１８、及び封止シート１９を収納する導電性の収納ケース６６を有する。収納ケース６６は、例えば金属製又は導電性樹脂製のケースである。収納ケース６６は、封止シート１９を覆い外枠部材６３と上枠部材１８の外側面に沿って基板１０の下面に達する。第２ランド６２は、収納ケース６６と電気的に接続するように基板１０の外周まで延伸し、突出部６７２は、収納ケース６６と電気的に接続するように外枠部材６３の外側面まで延伸している。導電性の収納ケース６６は接続部材として機能する。

【0077】

収納ケース６６と封止シートとの間、収納ケース６６と基板１０の外周との間を防水性接着剤で固着することにより、感圧スイッチ６の防塵性、防水性は更に高くなる。尚、第２電極６０４から導体パターンを収納ケース６６にまで延伸して電気的に接続するようにすれば、第２ランド６２は不要となる。

【0078】

［感圧スイッチの電圧検出システム］
上方からの押下に対応した本発明の感圧スイッチの第１電極と第２電極間の電圧を検出する電圧検出システムの一例を説明する。説明を簡単にするために、第１実施形態１の感圧スイッチ１を例として説明するが、電圧検出システムは第１実施形態の感圧スイッチ１に限定されるものではない。

【0079】

図９は、上方からの押下に対応した本発明の感圧スイッチの第１電極と第２電極間の電圧を検出する電圧検出システムの一例を示し、（ａ）は感圧スイッチと等価な感圧コンデンサを示し、（ｂ）は電圧検出システムのブロックダイヤグラムを示す。

【0080】

感圧スイッチ１は、上方からの押下に応じて誘電部材１４と導電部材１７との間の隔離距離の変化に対応して静電容量が変化することから、可変容量コンデンサ７と等価である。第１電極１０２と第２電極１０４はそれぞれ可変容量コンデンサ７の端子に相当する。可変容量コンデンサ７の静電容量をＣｓと表わす。

【0081】

電圧検出システム８は、発振回路８１、発振回路８１の出力端子に接続されているスイッチトキャパシタ回路８２、スイッチトキャパシタ回路８２の出力端子に接続されているサンプルホールド回路８３、発振回路８１の出力端子とサンプルホールド回路８３との間に接続されているモノステーブルマルチバイブレータ８４、及びサンプルホールド回路８３の出力端子に接続されている増幅器８５とを有する。

【0082】

スイッチトキャパシタ回路８２は、オペアンプ８６、オペアンプ８６の反転入力端子と発振回路８１との間に接続されている静電容量がＣｒである基準コンデンサ８７、オペアンプ８６の反転入力端子と出力端子の間に接続されている静電容量がＣｓである可変容量コンデンサ７、及び可変容量コンデンサ７に並列に接続されていると共に発振回路８１に接続されているアナログスイッチ８８とを有する。

【0083】

アナログスイッチ８８を発振回路８１と同期してスイッチングさせると、可変容量コンデンサ７と基準コンデンサ８７の静電容量の商に比例した半波の振幅変調の出力が得られる。この出力電圧Ｖｏｕｔは，
Ｖｏｕｔ＝－Ｖｐ・（Ｃｒ／Ｃｓ）
と表わされる。ここで、Ｖｐは可変容量コンデンサ７と基準コンデンサ８７への印加電圧である。

【0084】

発振回路８１の出力信号を受けるモノステーブルマルチバイブレータ８４は、タイミングパルスを生成してサンプルホールド回路８３に与える。このサンプルホールド回路８３は、タイミングパルスを受けた時点のオペアンプ８６の出力を保持して増幅器８５に与える。電圧検出システム８により、可変容量コンデンサ７の静電容量Ｃｒに比例した出力電圧Ｖｏｕｔを検出することが可能となる。

【0085】

本発明に係る感圧スイッチは、基板の平面形状を矩形として説明したが、他の平面形状、例えば円形としてもよい。又、基板形状にあわせて配置される、第１ランド、外枠部材、誘電部材、スペーサ枠部材、導電部材の本体部、上枠部材、及び封止シートの少なくとも１つの平面形状が円形状であってもよい。

【0086】

当業者は、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換、及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。

【符号の説明】

【0087】

１、３、４、５，６ 感圧スイッチ
１０、４０ 基板
１０２、４０２ 第１電極
１０４、４０４、５０４，６０４ 第２電極
１１、４１ 第１ランド
１２、４２、５２，６２ 第２ランド
１３、４３、５３，６３ 外枠部材
１４、４４ 誘電部材
１５ スペーサ枠部材
１６、４５、５６、６６ 接続部材
１７、４６ 導電部材
１８ 上枠部材
１９、４７ 封止シート
２１ 集合基板
２２ 集合接着シート
２３ 集合外枠部材
２４ ボックス
２５ 集合上枠部材
２６ 集合封止シート
２７ 集合感圧スイッチ
８ 電圧検出システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】