JP2006260974A - スイッチ用ドーム及び前記スイッチ用ドームを用いたスイッチ用ドーム付シート、並びに前記スイッチ用ドームを用いたドーム型スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】一層構造のドーム押えシートであっても低粘着剤でドーム状部材を基板上に固定でき、且つリペアする際にドーム押えシートを基板から剥がしても糊残りが生じない。
【解決手段】ドーム型スイッチ１は、接点部５Ａ，５Ｂを備えた基板３と、この基板３上の接点部５Ａをほぼ中央にして覆うように配置すると共に前記接点部５Ａに接離可能な可撓性を備えた椀型形状のドーム状部材９と、このドーム状部材９の凸面側表面に被覆した酸化ケイ素層１１と、この酸化ケイ素層１１と前記基板３上に粘着剤層１３Ｂを介して貼着して前記ドーム状部材９を押さえるドーム押えシート１３と、で構成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、特に携帯電話などの小型電子機器に組み込まれるスイッチ用ドーム及び前記スイッチ用ドームを用いたスイッチ用ドーム付シート、並びに前記スイッチ用ドームを用いたドーム型スイッチに関する。

近年、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ、ＭＤ、ＣＤプレーヤ等のスイッチとしてはドーム型スイッチが使用されている。このドーム型スイッチには、メタルドーム及びこのメタルドームを基板の表面に押さえて位置を保持するためのドーム押えシートが使用されている。

図８及び図９を参照するに、従来のドーム型スイッチ１０１は、ＰＣＢ（Printed Circuit Board）もしくはＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などのプリント配線基板１０３の上に導電性材料からなる接点部１０５Ａが備えられ、この接点部１０５Ａの周りに接点部１０５Ｂが環状に備えられている。前記接点部１０５Ａに接離可能な可撓性を備えた椀型形状のドーム状部材１０７（メタルドーム）が、その外周を接点部１０５Ｂに接続して載置されている。

このドーム状部材１０７は導電材料としての例えばステンレスの材料からなる。さらに、ドーム状部材１０７は上記の接点部１０５Ａをほぼ中央にして覆うように、つまり椀型形状の凹面の中心方向側に前記接点部１０５Ａが位置するように配置されているので、ドーム状部材１０７の頂点が下方へ押圧されると、頂点付近が反転して凹むように押し込まれて接点部１０５Ａに接触し、導通することになる。

また、ドーム状部材１０７は、椀型形状の凸面側が例えば樹脂シートからなるドーム押えシート１０９により貼着されて基板１０３上に押さえられ位置決めされている。上記のドーム押えシート１０９は一層構造であり、ドーム状部材１０７を保持する粘着剤層１０９Ｂはそのまま基板の表面に貼り付けられる粘着剤と同じである（例えば、特許文献１参照）。

ちなみに、ドーム押えシート１０９は粘着力の高い粘着シートであり、シート材１０９Ａの下面と椀型形状の凸面が粘着力の高い粘着剤層１０９Ｂにより貼着され、ドーム状部材１０７の位置が保持されている。ドーム押えシート１０９は、例えば、シート材１０９Ａの厚さが５０μｍのＰＥＴで、粘着剤層１０９Ｂの厚さが２５μｍのアクリル系粘着剤である。

従来のドーム押えシート１０９に用いられていた粘着シートとしては、例えば剥離強度が３．３Ｎ／ｃｍ以上のＡ粘着シート、剥離強度が２．４５Ｎ／ｃｍ以上のＢ粘着シート、剥離強度が１．５Ｎ／ｃｍ以上のＣ粘着シートなどがあり、低粘着シートには１〜２Ｎ／ｃｍ程度の粘着シートが用いられ、高粘着シートには５Ｎ／ｃｍ程度の粘着シートが用いられている。

さらに、ドーム型スイッチ１０１について説明すると、上記のドーム押えシート１０９の上方には、アクチュエータとしての例えば図示しないキー部材がプリント配線基板１０３から離間した位置に配置されている。

上記のキー部材が人の指で押し込まれると、図１０の左側のドーム型スイッチ１０１に示されているように、ドーム押えシート１０９の上からドーム状部材１０７の頂点付近が押し下げられる。ドーム状部材１０７はその頂点付近が反転して凹むように押し込まれて接点部１０５Ａに接触して導通状態になり、ドーム型スイッチ１０１がＯＮ状態となる。上記のように、ドーム状部材１０７が反転して凹む際に、クリック感が得られるようになっている。

図１１を参照するに、従来のスイッチ用ドーム付シート１１１としては、シート材１０９Ａの一面に粘着剤層１０９Ｂを塗布してなるドーム押えシート１０９と、前記粘着剤層１０９Ｂに予め所定位置に貼着して配置した複数のドーム状部材１０７と、複数のドーム状部材１０７をシート材１０９Ａとの間で挟み込むように前記粘着剤層１０９Ｂ側の全面に貼着した剥離フィルム１１３と、から構成されている。このスイッチ用ドーム付シート１１１は、一製品として組み立てられるものである。

したがって、上記のスイッチ用ドーム付シート１１１は、上記の剥離フィルム１１３を剥がすだけで、図８に示されているように、複数のドーム状部材１０７を各対応する基板１０３の接点部１０５Ａ，１０５Ｂに位置合わせをしてドーム押えシート１０９で押さえながら粘着剤層１０９Ｂによって簡単に基板１０３の表面上に貼着することができる。
特開２００１−３５３０５号公報

ところで、従来のドーム型スイッチ１０１においては、基板１０３を修理するためにドーム押えシート１０９を基板１０３から剥がすとき、図９に示されているように基板１０３の表面に粘着剤層１０９Ｂの糊残りＡＬが発生するという問題点があった。このリペア作業において、上記の糊残りＡＬが生じないドーム押えシート１０９が要望されていた。

上記の糊残りＡＬが生じる原因は、ドーム押えシート１０９の粘着剤層１０９Ｂの粘着力と相関関係がある。つまり、粘着剤層１０９Ｂの粘着力が低い場合は、糊残りＡＬが少なくなる。しかし、粘着力が低い粘着剤を用いた場合は、基板１０３の上におけるドーム状部材１０７の位置を保持することが難しいという問題点があった。

そこで、上記の問題解決のために、図１２及び図１３に示されているように、二重構造のドーム押えシート１１５を用いたドーム型スイッチ１１７が既存の製品として用いられている。すなわち、前述した図８のドーム押えシート１０９のシート材１０９Ａと同様の第１シート材１１５Ａに、粘着力が高い粘着剤層１１５Ｂを介してドーム状部材１０７を貼着すると共に、前記ドーム状部材１０７を貼着した部分以外の粘着剤層１１５Ｂの領域には第２シート材１１５Ｃを貼着し、この第２シート材１１５Ｃを、粘着力が低い粘着剤層１１５Ｄを介して基板１０３の表面に貼着するように構成されている。

しかし、二重構造のドーム押えシート１１５は、二重構造ゆえにかかる加工時間と材料費の増加につながっているという問題点があった。さらに加えて、二重構造ゆえに薄型化しにくいという問題点があった。

この発明は上述の課題を解決するためになされたものである。

この発明のスイッチ用ドームは、基板上の接点部をほぼ中央にして覆うように配置可能で、且つ前記接点部に接離可能な可撓性を備えた椀型形状のドーム状部材と、このドーム状部材の凸面側表面に被覆した酸化ケイ素層と、で構成されていることを特徴とするものである。

この発明のスイッチ用ドーム付シートは、請求項１記載の複数のスイッチ用ドームと、
シート材の一面に粘着剤層を塗布してなるドーム押えシートであって、複数のスイッチ用ドームの酸化ケイ素層が前記粘着剤層に貼着されたシート材と、このシート材に貼着された複数のスイッチ用ドームを挟み込むようにシート材の粘着剤層側に剥離シート材と、から構成されていることを特徴とするものである。

この発明のスイッチ用ドーム付シートは、前記スイッチ用ドーム付シートにおいて、前記ドーム押えシートの粘着剤層が低粘着剤層であることが好ましい。

この発明のドーム型スイッチは、接点部を備えた基板と、請求項１記載の複数のスイッチ用ドームと、シート材の一面に粘着剤層を塗布してなるドーム押えシートであって、スイッチ用ドームの酸化ケイ素層が前記粘着剤層に貼着され、さらに前記基板上に粘着剤層を介して貼着して前記スイッチ用ドームを押えるドーム押えシートと、で構成されていることを特徴とするものである。

この発明のドーム型スイッチは、前記ドーム型スイッチにおいて、前記ドーム押えシートの粘着剤層が低粘着剤層であることが好ましい。

以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明のスイッチ用ドームによれば、ドーム状部材の凸面側の表面に酸化ケイ素層を形成したので、ドーム状部材は酸化ケイ素層を介して例えば粘着剤との粘着力を上げることができる。したがって、例えば、スイッチ用ドームがドーム型スイッチに用いられる場合、酸化ケイ素層がドーム状部材の表面との化学結合により密着しているので、酸化ケイ素層がドーム押えシートの粘着剤層に貼り付けられると、従来のような粘着剤層とドーム状部材との粘着ではなく、粘着剤層と酸化ケイ素層との粘着となる。この酸化ケイ素層との粘着力は未処理のドーム状部材を直接粘着剤層に貼り付けるよりも高くなるので、低粘着力の粘着剤を用いてもドーム押えシートによりスイッチ用ドームを確実に押さえることができ、しかも、リペアのためにドーム押えシートを剥がしても、基板上に糊残しをなくすことができる。

この発明のスイッチ用ドーム付シートによれば、剥離シート材を剥がすだけで、複数のスイッチ用ドームを各対応する基板の接点部に位置合わせを行い、ドーム押えシートで押さえながら粘着剤層によって簡単に効率よく基板の表面上に貼着することができる。基板に配置された各スイッチ用ドームの効果は、上述したスイッチ用ドームの説明と同様である。

この発明のドーム型スイッチによれば、上記のこの発明のスイッチ用ドームを用いたので、ドーム状部材の凸面側の表面に形成処理した酸化ケイ素層とドーム押えシートの粘着剤層との粘着力は、未処理のドーム状部材を直接粘着剤層に貼り付けるよりも高くなるので、低粘着力の粘着剤を用いてもドーム押えシートによりスイッチ用ドームを確実に押さえることができ、しかも、リペアのためにドーム押えシートを剥がしても、基板上に糊残しをなくすことができる。さらに、ドーム押えシートの薄型化を図ることができる。

以下、この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及び図２を参照するに、この実施の形態に係るドーム型スイッチ１は、ＰＣＢ（Printed Circuit Board）もしくはＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などのプリント配線基板３の上に導電性材料からなる接点部５Ａが備えられ、この接点部５Ａの周りに接点部５Ｂが環状に備えられている。また、前記接点部５Ａと接点部５Ｂとの導通をＯＮ・ＯＦＦせしめるスイッチ用ドーム７が設けられている。このスイッチ用ドーム７は、前記接点部５Ａに接離可能な可撓性を備えた椀型形状のドーム状部材９としての例えばメタルドームが、その外周を接点部５Ｂに接続して載置されている。

上記のドーム状部材９は導電材料としての例えばステンレスの材料からなり、ドーム状部材９は上記の接点部５Ａをほぼ中央にして覆うように、つまり椀型形状の凹面の中心方向側に前記接点部５Ａが位置するように配置されているので、ドーム状部材９の頂点が下方へ押圧されると、頂点付近が反転して凹むように押し込まれて接点部５Ａに接触し、導通することになる。

さらに、図４を併せて参照するに、上記のスイッチ用ドーム７は、ドーム状部材９の椀型形状の凸面側、つまり非接点側の表面がナノメートルオーダの超薄膜の酸化ケイ素層１１で被覆されている。

上記の酸化ケイ素層１１は、燃焼化学気相蒸着法を用いて、例えば有機ケイ素（Ｓｉ−Ｃ）化合物を酸素（空気）中でガスバーナー（液化石油ガス）で燃焼、気化させ生成した酸化ケイ素、水蒸気及び二酸化炭素の混合ガスをドーム状部材９のステンレス鏡面に形成される。酸化ケイ素層は二酸化炭素（ＳｉＯ_２）層を言う。

再び図１を参照するに、上記のスイッチ用ドーム７は、ドーム状部材９の椀型形状の凸面の酸化ケイ素層１１が例えば樹脂シートからなるドーム押えシート１３の粘着層により貼着されて基板３上に押さえられ位置決めされる。ちなみに、ドーム押えシート１３は粘着力の低い粘着シートであり、シート材１３Ａの下面とドーム状部材９の椀型形状の凸面が酸化ケイ素層１１を介して粘着力の低い（低粘着力の）粘着剤層１３Ｂにより貼着されてドーム状部材９、すなわちスイッチ用ドーム７の位置が保持されている。

上記のドーム押えシート１３は、例えば、シート材１３Ａの厚さが５０μｍのＰＥＴで、粘着剤層１３Ｂの厚さが２５μｍのアクリル系粘着剤である。ドーム押えシート１３は一層構造であり、スイッチ用ドーム７を保持する粘着剤層１３Ｂはそのまま基板３の表面に貼り付けられる粘着剤と同じである。

なお、この実施の形態における低粘着力とは、ドーム押えシート１３を基板３から剥がした際に基板３の表面上に糊残りが生じない粘着力をいう。ちなみに、ドーム押えシート１３に貼り付けられたスイッチ用ドーム７の貼付強度を測定し、外径が例えば４ｍｍのスイッチ用ドーム７のＭＤピール強度（Ｎ／ＭＤ）で考慮すると、実用上問題のない最低のレベルの低粘着力は０．３９Ｎ／ＭＤ（約４０ｇｆ／ＭＤ）である。このときのドーム押えシート１３のＪＩＳで規定された剥離試験による剥離強度は約１．７Ｎ／ｃｍ（約１７３ｇｆ／ｃｍ）である。なお、ＭＤピール強度（Ｎ／ＭＤ）はスイッチ用ドーム７の表面にドーム押えシート１３を貼り付け、引き剥がすピール試験での剥離強度を言う。

上記のように、ドーム状部材９の非接点側の表面に超薄膜の酸化ケイ素層１１がコーティングされた複数のスイッチ用ドーム７が、基板３の各接点部５Ａ，５Ｂの所定位置に効率よく配置され、且つ各スイッチ用ドーム７の凸面側がドーム押えシート１３で貼着されて基板３上に確実に効率よく押さえられるには、この実施の形態に係るスイッチ用ドーム付シート１５が用いられることが良い。

すなわち、スイッチ用ドーム付シート１５としては、図５に示されているように、シート材１３Ａの一面に粘着剤層１３Ｂを塗布してなるドーム押えシート１３と、前記粘着剤層１３Ｂに予め所定位置に貼着して配置した複数のスイッチ用ドーム７と、複数のスイッチ用ドーム７をドーム押えシート１３との間で挟み込むように前記粘着剤層１３Ｂ側の全面に貼着した剥離シート材としての例えば剥離フィルム１７と、から構成されている。このスイッチ用ドーム付シート１５は、一製品として組み立てられるものである。

したがって、上記のスイッチ用ドーム付シート１５は、図６に示されているように、上記の剥離フィルム１７を剥がすだけで、複数のスイッチ用ドーム７を各対応する基板３の接点部５Ａ，５Ｂに位置合わせを行うことができ、図１に示されているようにドーム押えシート１３で押さえながら粘着剤層１３Ｂによって簡単に基板３の表面上に貼着することができる。

さらに、この実施の形態のドーム型スイッチ１について説明すると、上記のドーム押えシート１３の上方には、アクチュエータとしての例えば図示しないキー部材がプリント配線基板３から離間した位置に配置されている。

したがって、上記のキー部材が人の指で押し込まれると、図３の左側のドーム型スイッチ１に示されているように、ドーム押えシート１３の上からスイッチ用ドーム７の頂点付近が押し下げられる。スイッチ用ドーム７はその頂点付近が反転して凹むように押し込まれて接点部５Ａに接触して導通状態になり、ドーム型スイッチ１がＯＮ状態となる。上記のように、スイッチ用ドーム７が反転して凹む際に、クリック感が得られるようになっている。

上記構成により、この実施の形態のドーム型スイッチ１は、ドーム状部材９の椀型形状の凸面側、つまり非接点側の表面にナノメートルオーダの超薄膜の酸化ケイ素層１１を密着するように被覆したので、粘着剤層１３Ｂが粘着力の低い（低粘着力）ものであっても酸化ケイ素層１１と粘着剤層１３Ｂとの境界面に高い結合性がもたらされるため、ドーム押えシート１３により粘着剤層１３Ｂを介して基板３の表面上におけるドーム状部材９、つまりスイッチ用ドーム７の位置を保持することができる。

図７を参照するに、酸化ケイ素層１１による効果を明確にするために、この実施の形態のスイッチ用ドーム７と、外表面に酸化ケイ素層１１を形成しない従来例のドーム状部材１０７とを試験片として製作し、各試験片７，１０７におけるドーム押えシート１３によるピール試験を行い、それぞれ５つの試験片７，１０７におけるピール強度を測定した。なお、各試験片７，１０７はドーム状部材７，１０７の凸側表面に酸化ケイ素層１１を形成しているか否かの違いであり、他は同じ条件である。

上記のピール試験としては、通常メタルドームは球面形状をしているため、ＪＩＳで規定されている粘着シートの引き剥がし試験はできないので、ドーム押えシート１３に貼り付けられた各試験片７，１０７を引き剥がす時の貼付強度を測定した。すなわち、外形の直径φが例えば４ｍｍ（ＭＤ）の試験片７，１０７をドーム押えシート１３から引き剥がすときの最大ピール強度を測定した。

酸化ケイ素層１１の形成処理を行った本願例のスイッチ用ドーム７と未処理の従来例のドーム状部材１０７との測定結果は図７に示されている通りである。本願例のスイッチ用ドーム７は、未処理の従来例のドーム状部材１０７の約１．５倍の剥離強度になっていることが分かる。

その理由としては、ドーム状部材９の表面に形成された酸化ケイ素層１１は、化学結合によりドーム状部材９のステンレス表面に密着するように被覆されるので、ドーム状部材９と酸化ケイ素層１１との結合力は強いものである。そして、粘着剤層１３Ｂとスイッチ用ドーム７との結合はドーム状部材９のステンレス表面とではなく、酸化ケイ素層１１との粘着となる。しかも、この酸化ケイ素層１１は粘着剤層１３Ｂとの境界面に高い結合性を有する層であるので、粘着剤層１３Ｂが低い粘着力であっても高い結合性をもたらすことができることにある。

以上のことから、この実施の形態のスイッチ用ドーム７は、糊残りが生じない低粘着力の一層構造のドーム押えシート１３を用いても、粘着剤層１３Ｂを介して基板３の上におけるドーム状部材９の位置を確実に保持できる剥離強度を引き出すことができる。したがって、修理（リペア）のためにドーム押えシート１３が基板３から剥がされても、基板３の表面に粘着剤層１３Ｂの糊残りが生じない一層構造のドーム押えシート１３を用いることが可能となり、ドーム押えシート１３の薄型化を図ることができる。

この発明の実施の形態のドーム型スイッチの縦断面図である。 図１のドーム型スイッチの斜視図である。 図１のドーム型スイッチの動作説明図である。 この発明の実施の形態のスイッチ用ドームの縦断面図である。 この発明の実施の形態のスイッチ用ドーム付シートの縦断面図である。 図５のスイッチ用ドーム付シートを用いて基板上に組み付ける際の状態説明図である。 この発明の実施の形態のスイッチ用ドーム付シートにおけるピール強度を示すグラフである。 従来のドーム型スイッチの縦断面図である。 図８のドーム型スイッチの斜視図である。 図８の従来のドーム型スイッチの動作説明図である。 従来のスイッチ用ドーム付シートの縦断面図である。 従来の他のドーム型スイッチの縦断面図である。 図１２の他のドーム型スイッチの斜視図である。

符号の説明

１ ドーム型スイッチ
３ プリント配線基板
５Ａ，５Ｂ 接点部
７ スイッチ用ドーム
９ ドーム状部材
１１ 酸化ケイ素層
１３ ドーム押えシート
１３Ａ シート材
１３Ｂ 粘着剤層
１５ スイッチ用ドーム付シート
１７ 剥離フィルム（剥離シート材）

Claims (5)

1. 基板上の接点部をほぼ中央にして覆うように配置可能で、且つ前記接点部に接離可能な可撓性を備えた椀型形状のドーム状部材と、このドーム状部材の凸面側表面に被覆した酸化ケイ素層と、で構成されていることを特徴とするスイッチ用ドーム。
2. 請求項１記載の複数のスイッチ用ドームと、
   シート材の一面に粘着剤層を塗布してなるドーム押えシートであって、複数のスイッチ用ドームの酸化ケイ素層が前記粘着剤層に貼着されたシート材と、このシート材に貼着された複数のスイッチ用ドームを挟み込むようにシート材の粘着剤層側に剥離シート材と、から構成されていることを特徴とするスイッチ用ドーム付シート。
3. 前記ドーム押えシートの粘着剤層が低粘着剤層であることを特徴とする請求項２記載のスイッチ用ドーム付シート。
4. 接点部を備えた基板と、請求項１記載の複数のスイッチ用ドームと、シート材の一面に粘着剤層を塗布してなるドーム押えシートであって、スイッチ用ドームの酸化ケイ素層が前記粘着剤層に貼着され、さらに前記基板上に粘着剤層を介して貼着して前記スイッチ用ドームを押えるドーム押えシートと、で構成されていることを特徴とするドーム型スイッチ。
5. 前記ドーム押えシートの粘着剤層が低粘着剤層であることを特徴とする請求項４記載のドーム型スイッチ。
   
   

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