信號輸入用開關的製作方法

2023-05-28 15:08:51

專利名稱：信號輸入用開關的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種信號輸入用開關，尤指一種適用於音響再生機器、閉路機器、行動電話等通訊機器，以及測定機器等類的信號輸入用開關，特別是改進的可發音半球形可動接點彈簧。
一般的接點彈簧在開關操作時，是按壓接點彈簧的頂部產生彈性變形，以反轉變形而發音，在其反轉時，可動接點部的孔外圍邊緣部與固定接點部產生線接觸的＂開＂狀態，而發出＂開＂用途的信號。如此依可動接點部的多孔設計，使可動接點部的邊緣部與固定接點部由面接觸轉為線接觸，由於邊緣部的接觸力能夠克服塵埃等阻礙，而改善可動接點部與固定接點部的電氣接觸安定性。
製造接點彈簧時，必須在可動接點部打孔，並且將板狀彈簧片材衝製成半球形狀，但是因為材料彈性回復現象，以致接點彈簧不能成為均等的球狀，使其動作特性的移動量變大。並且反覆使用時對於孔周圍的拉力及壓縮應力變大，孔周圍容易產生裂痕，以致縮短製品的使用壽命。尤其目前傾向使用小尺寸接點彈簧時，此等不良影響越來越高。
另一方面可發音的半球形接點彈簧，在行動電話等方面與印刷基板一起使用時，該印刷基板的開關用導電系統通常位於同一平面上，其具有對應上述接點彈簧外周部分的接觸片，以及對應上述接點彈簧內側中央部分可動接點部的固定接點部。半球形接點彈簧的外周部分平常接置於接觸片，在＂開＂操作時接點彈簧反轉，使可動接點部壓接在導電系統的固定接點部，而電氣導通導電系統的接觸片與固定接點部。
＂開＂操作暨接點彈簧反轉時，接點彈簧外周部分必須確實的壓接於接觸片，使半球形接點彈簧外周緣部的圓錐面成為保護部，以確保有效功能。同時在接點彈簧反轉時，其保護部並不反轉，使外周緣部保持壓接在接觸片。
此保護部依其形成方式而會有行程的增減，當按押位置偏離接點彈簧的中心點時，反轉荷重與復歸荷重也變大，並且越偏離中心位置時，發音動作的觸感也會劣化。
所以本發明的第二目的為半球形接點彈簧被偏心按押時還能保持必要的行程作用，大幅度減少現有的偏心按押所產生的不良現象。
本發明在上述第一目的原則下，將半球形接點彈簧內側中央部分的可動接點部形成一凹陷部，在凹陷部周圍形成一對應於固定接點部表面的邊緣部，通過線接觸確保彼此間電氣接觸的安定性，同時於可動接點部不打孔的情形下，防止接點彈簧的壽命降低。
本案在上述第二目的原則下，半球形接點彈簧在中央部分形成一半球形部，而半球形部的外周緣部以一或二段以上的圓錐面構成保護部，同時上述半球形部與保護部相接構成環狀屈曲部，使按押半球形接點彈簧時可確保必要的行程距離，同時減少因偏心按押所引起的不良現象。
更具體進行闡述說明，本發明開關在可發音的半球形接點彈簧的內側中央部分設為可動接點部，此可動接點部系對應固定接點部進行接觸或脫離，使可動接點部與固定接點部之間進行電氣＂開＂或＂關＂狀態；依上述可動接點部預設一凹陷部，在此凹陷部周圍則形成邊緣部，以接觸固定接點部表面。
另外，本發明開關係在開關盒內收納一可發音的半球形接點彈簧，以及一壓接於接點彈簧頂部且可沿其彈性變形方向自由位移的操作鈕，此接點彈簧的外周部分接置於接觸片，而接點彈簧的內側中央部分設為可動接點部，此可動接點部系對應開關盒內的固定接點部進行接觸或脫離，使可動接點部與固定接點部之間進行電氣＂開＂或＂關＂狀態；依上述可動接點部預設一凹陷部，在此凹陷部周圍則形成邊緣部，以接觸固定接點部表面。
在較佳實施例中，該可發音的半球形接點彈簧的中央部分設為半球形部，再由此半球形部的外周緣部形成一或二段圓錐面保護部，使半球形部與保護部相接構成一環狀屈曲部。
在可行實施例中，該可動接點部的凹陷部可設為圓形、橢圓形、多角形或星形。
在

圖1～4所示的接點彈簧3，以其厚度0.06mm，直徑3.5mm的不鏽鋼板為例，基本上其為一體成型的半球形狀，同時在中央部分所設定的曲率或橢圓形球面形成一半球形部5，以及在此半球形部5的外周緣部形成一圓錐面保護部6，並且兩者間相接構成一環狀的屈曲部7，同時保護部6的圓錐面頂點位於半球形部5的頂點側凸側。而接點彈簧3的內側中央鍍銀部分(即是半球形部5的凹側中央部分)的可動接點部8制設一凹陷部9，同時此凹陷部9周圍形成一行程作用邊緣部10。此接點彈簧3內側在衝壓加工同時製成凹陷部9，所以會相對制出外側面的突部11。
接點彈簧3的保護部6位於開關盒2內部，因此其與埋入開關盒2底部的環狀接觸片12保持接觸，而成為電氣導電狀態。同時，可動接點部8的行程作用邊緣部10為朝向一埋在開關盒2底部中央的固定接點部13，然後可經由接觸產生電氣導電狀態。上述接觸片12及固定接點部13分別與露出開關盒2外部的接續端子14、15成為一體。
操作鈕4配置在開關盒2內部，藉其一端突部17接觸接點彈簧3的半球形部5頂部，同時操作鈕4可沿著接點彈簧3的彈性變形方向活動位移，而其一端凸緣部16則被開關盒2的開關蓋18所限制，使操作鈕4保持一段外露部分。
圖5表示接點彈簧3往復行程的移動距離S(橫軸)與動作荷重N(縱軸)的特性表。如圖所示對於接點彈簧3的半球形部5的中心方向施加動作荷重N時，可動接點部8(邊緣部10)的行程移動距離S會比例增加，但當動作荷重N1使往復行程超過移動距離S1時，接點彈簧3由於反轉反向彎曲而發出聲音，因此比現在更小的動作荷重N2、N3會使其繼續移動至相應的行程移動距離S2、S3，而維持反轉反向彎曲狀態。如無動作荷重N3時，接點彈簧3即重新回復原本正向彎曲狀態。
當操作者將操作鈕4往下按押時，接點彈簧3根據圖5的特性表，隨著動作荷重N而彈性變形成為扁平狀態。在接點彈簧3通過行程移動距離S1而發出聲音時，接點彈簧3的半球形部5會成為圖2、圖6所示形狀，以屈曲部7作為屈曲線而反轉反向彎曲，同時可動接點部8的邊緣部10接觸固定接點部13，而成為導電的＂開＂狀態。在半球形部5反轉時，保護部6仍然維持原本方向，以接觸壓靠於接觸片12上，而保持導電狀態。
在此＂開＂狀態中，可動接點部8的邊緣部10成環狀線接觸固定接點部13的表面。即使接觸部分有微細的塵埃，但因可動接點部8的邊緣部10線接觸壓力升高，所以對固定接點部13產生極大力量，而使可動接點部8的邊緣部10與固定接點部13間的接觸安定性大幅度改善，因此電氣性特也更為良好。
雖然在衝壓加工凹陷部9時會殘留變形應力，但凹陷部9的變形應力小於傳統打孔時產生的剪斷變形應力，並且接點彈簧3在彈性變形時，其凹陷部9周圍的伸張應力及壓縮應力均小於傳統打孔構造，因此接點彈簧3的凹陷部9不容易產生裂痕，而具有更長使用壽命。同時半球形部5沒有打孔，因此不會有塵埃侵入。同時為避免凹陷部9的深度影響接點彈簧3的特性，因此最好設為接點彈簧3板厚的三分之二。
凹陷部9的形狀除了圓形之外，也可如圖7所示設為橢圓形、多角形、星形等形狀。在圖8所示實施例中，可動接點部8的凹陷部9外周可形成隆起狀邊緣部10，此時凹陷部9也可採用半球面狀，其邊緣部10一般而言設成連續環狀，但也可設成不連續狀態。
圖3、圖4所示接點彈簧3在半球形部5的外周緣部形成一段圓錐面保護部6。而圖9、圖10所示的接點彈簧3實施例中，其兩段式保護部6是由不同的圓錐面保護段6a、6b所構成，因此在半球形部5與保護段6a之間形成一屈曲部7a，而保護段6a與保護段6b之間則形成另一屈曲部7b。同時，保護部6不限定於二段，也可設成三段或更多段。
圖11A、B、C所示接點彈簧3，即是對應圖3、圖4中設有一段保護部6的接點彈簧3。而圖11D則是對應圖9、圖10中具有二段保護部6的接點彈簧3。如圖面所示，接點彈簧3都放置在印刷電路基板19的表面上，使接點彈簧3的可動接點部8對應基板19的固定接點部13，而保護部6的端邊則接觸基板19的接觸片12。
如圖11A所示的開關點滅操作，也就是動作荷重N作用於半球形部5的中心時，接點彈簧3會沿著屈曲部7產生變形反轉，如果動作荷重N由半球形部5的中心往外偏移時，會使接點彈簧3反轉的動作荷重N′力量增加，因此復歸荷重也變大，所以發音感覺也會劣化。又如動作荷重N′的作用位置靠近半球形部5的外周部時，復歸荷重會快速上升，但反而使動作荷重N的作用範圍縮小。如果此範圍相對縮小，則接點彈簧3配置在行動電話基板19時，基板19與接點彈簧3的位置缺少精密度，以致行動電話的開關鍵會成為不穩狀態。所以在必須要求極高精度的位置時，相對使組立、檢查等作業極費時間，尤其接點彈簧3的尺寸最近已傾向小型化。按例，對於保護部6的角度設為α25度(圓錐面底角)。
如圖11B中為了降低復歸荷重，將保護部6的角度(圓錐面底角)設為α15度；或如圖11C所示將其半徑方向長度縮短，以使復歸荷重變小；但相對導致接點彈簧3完全反轉所必要的移動距離變大。結果，開關操作時，在接點彈簧3完全反轉之前，其邊緣部10會碰到基板19的平面上，以致移動距離不足，而使發音動作不完全，甚至劣化它的觸感。
在圖11D中採用二段式保護部6，以充分確保移動距離，如此可以把第二段的彎曲角度(α-α′)，即屈曲部7a、7b的彎曲角度變小。結果雖然動作荷重N由半球形部5的中心稍為偏移位置，也不會使反轉時的動作荷重N′力量變大，同時復歸荷重也變小，讓動作荷重N的操作範圍廣，發音動作的觸感也比較良好。尤其保護部6設為兩保護段6a、6b，各屈曲部7a、7b的角度也能較小，因此接點彈簧3在衝壓加工工藝中，可以減少模具的損耗，並且荷重特性變化縮小，又無不穩狀態，而能保持優秀的量產安定性。
圖12表示圖11A、B、C、D中接點彈簧3往復行程的移動距離S(橫軸)與動作荷重N(縱軸)的特性表，其中圖11B、C的接點彈簧3在完全反轉以前，邊緣部10已碰到基板19的平面上，以致移動距離不足，發音動作不完全。因此圖11A、D的接點彈簧3是能充分的確保移動距離S，又能達到完全的發音動作。
在圖13、圖14所示實施例中，將多個接點彈簧3組立在行動電話，該等接點彈簧3的半球形部5凸側面黏接有黏著膜20，使其凹側對著印刷電路基板21表面，每個接點彈簧3的可動接點部8是對應印刷電路基板21的固定接點部13，而保護部6的端邊則接觸印刷電路基板21的接觸片12。然後在此印刷電路基板21的平面上，由固定接點部13及接觸片12構成導電系統。
本發明在接點彈簧可動接點部的凹陷部周圍形成一邊緣部，以線接觸於固定接點部的表面，即使有微細塵埃附著，也由於接觸壓力大，而能確保電氣性的安定接觸狀態，同時接點彈簧的可動接點部沒有打孔，所以根本沒有塵埃的侵入，尤其對於凹陷部周圍會發生的拉力及壓縮應力都比較能夠控制，因此其邊緣部不易產生裂痕，延長接點彈簧的壽命，所以能長時間保持安定的開關機能。
更可將接點彈簧的外周緣設制一段圓錐面保護部，使其在半球形部反轉時，也保持反轉前的型態，所以保護部的端邊與接觸片之間的電氣性接觸相當確實，電氣特性安定。如保護部由二段以上形成的話，雖然屈曲部的角度小也能確保必要的行程移動距離，尤其按押處偏離半球形部的中心時，其往復動作觸感不會劣化，同時由於外周部的二段彎曲形狀因素，彎曲部分的壓力也縮小，同時也減少接點彈簧的不穩狀態。
權利要求
1.一種信號輸入用開關，其特徵在於在可發音的半球形接點彈簧的內側中央部分設為可動接點部，此可動接點部對應固定接點部進行接觸或脫離，使可動接點部與固定接點部之間進行電氣＂開＂或＂關＂狀態；依上述可動接點部預設一凹陷部，在此凹陷部周圍則形成邊緣部，以接觸固定接點部表面。
2.一種信號輸入用開關，其特徵在於在開關盒內收納一可發音的半球形接點彈簧，以及一壓接於接點彈簧頂部且可沿其彈性變形方向自由位移的操作鈕，此接點彈簧的外周部分接置於接觸片，而接點彈簧的內側中央部分設為可動接點部，此可動接點部對應開關盒內的固定接點部進行接觸或脫離，使可動接點部與固定接點部之間進行電氣＂開＂或＂關＂狀態；依上述可動接點部預設一凹陷部，在此凹陷部周圍則形成邊緣部，以接觸固定接點部表面。
3.如權利要求1或2所述的信號輸入用開關，其特徵在於該可發音的半球形接點彈簧的中央部分設為半球形部，再由此半球形部的外周緣部形成一圓錐面保護部，使半球形部與保護部相接構成一環狀屈曲部。
4.如權利要求3所述的信號輸入用開關，其特徵在於該保護部至少由兩組不同圓錐面形成兩組保護段，使兩組保護段之間及其與半球形部之間各相接構成一環狀屈曲部。
5.如權利要求1或2所述的信號輸入用開關，其特徵在於該可動接點部的凹陷部可設為圓形、橢圓形、多角形或星形。
全文摘要
一種信號輸入用開關，在可發音的半球形接點彈簧的內側中央部分設為可動接點部，此可動接點部預設一凹陷部，在此凹陷部周圍則形成邊緣部，以線接觸固定接點部表面；而接點彈簧半球形部的外周緣部形成一圓錐面保護部，使半球形部與保護部相接構成一環狀屈曲部；從而改善可動接點部與固定接點部的電氣接觸安定性，延長使用壽命，並且確保按押的移動距離。
文檔編號H01H5/00GK1462050SQ0212867
公開日2003年12月17日 申請日期2002年8月12日 優先權日2002年5月31日
發明者增田政次 申請人:不二電子工業株式會社