JP2006351255A

JP2006351255A - ドーム型押圧スイッチ

Info

Publication number: JP2006351255A
Application number: JP2005173104A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Yamamoto; 和寛山本; Shoji Mimura; 彰治味村; Kunihiro Naoe; 邦浩直江
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2005-06-14
Filing date: 2005-06-14
Publication date: 2006-12-28

Abstract

【課題】本発明は、ドーム状金属バネの耐食性や耐摩耗性の向上を図ったドーム型押圧スイッチを提供するものである。
【解決手段】かゝる本発明は、ステンレス又はリン青銅の薄い金属板からなるドーム状金属バネ１２０を備えたドーム型押圧スイッチ１００において、金属バネ表面にＡｇ層を介してロジウム層が形成されているドーム型押圧スイッチにあり、このロジウム層は耐食性に優れ、硬度も高く（ビッカース硬度Ｈｖ＝８００〜１０００）、長期的に渡って安定した特性を呈することから、極めて薄い層の形成でも、耐食性や耐摩耗性の向上を図ったドーム型押圧スイッチが得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドーム状金属バネの耐食性や耐摩耗性の向上を図ったドーム型押圧スイッチに関するものである。

近年、ドーム状金属バネを備えたドーム型押圧スイッチが、携帯電話などを中心にして、種々の電子機器において広く使用されている。ドーム状金属バネは、それ自体が一方の電極をなし、スイッチ操作時（ＯＮ、ＯＦＦ時）、ドーム自体が変形して（潰れたり、バネ復帰して）、ドーム直下の他方の電極である、固定電極側と接触したり、離脱したりするものである。

ドーム状金属バネの素材は、通常ステンレスやリン青銅などの薄い金属板からなり、固定電極側との接触抵抗を低減させるため、ＡｇメッキによりＡｇ層を施してある。
しかしながら、Ａｇ層の場合、酸化や硫化に対する耐食性に難があり、Ａｇ層が変色して、接触抵抗が増加するという問題があった。また、機械的な接触部分（固定電極側との接触部分など）では、繰り返しの押圧接触により、摩耗し易いという問題もあった。

このため、耐食性については、従来から、Ａｇ層上にさらにＡｕやＡｕ合金をメッキして、耐食性を向上させることが行われているが（特許文献１）、ＡｕやＡｕ合金は柔らかく機械的な強度が小さいため、摩耗し易く、耐摩耗性に問題があった。勿論、このようにして摩耗すると、下層のＡｇ層が現れるため、耐食性の低下が避けられない。
特開２００２−３３４６２８公報

そこで、本発明者等は、Ａｇ層上に、耐食性や耐摩耗性を向上させるため、種々の金属メッキを施して、試験したところ、ロジウム（Ｒｈ）層を設けると、後述するように、良好な結果が得られることを見い出した。
つまり、ロジウムは耐食性に優れ、硬度も高く（ビッカース硬度Ｈｖ＝８００〜１０００）、長期的に渡って安定した特性を呈することから、極めて薄い層（０．００５〜０．０２０μｍ）の形成でも、ドーム状金属バネにおいて、十分耐食性や耐摩耗性を向上させることができることを見い出したのである。

本発明は、このような着想に基づきなされたもので、少なくともドーム状金属バネの他の部材（主に固定接点）との機械的な接触部分に、ロジウム層を形成して、耐食性や耐摩耗性の向上を図ったドーム型押圧スイッチを提供するものである。

請求項１記載の本発明は、ドーム状金属バネを備えたドーム型押圧スイッチにおいて、前記金属バネ表面にロジウム層が形成されていることを特徴とするドーム型押圧スイッチにある。

請求項２記載の本発明は、前記ドーム状金属バネがステンレス又はリン青銅の薄い金属板からなり、その表面に施した貴金属層又はその他の金属層上に前記ロジウム層が形成されていることを特徴とする請求項１記載のドーム型押圧スイッチにある。

請求項３記載の本発明は、前記ロジウム層が、ドーム状金属バネの少なくとも固定接点側と接触する面側に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のドーム型押圧スイッチにある。

本発明のドーム型押圧スイッチによると、少なくともドーム状金属バネの他の部材（主に固定接点）との機械的な接触部分に、ロジウム層を形成してあるため、耐食性や耐摩耗性の向上を図ることができる。つまり、繰り返しの押圧操作によっても、ロジウム層が摩耗し難く、酸化や硫化による変色などにも強いため、経時的に安定した抵抗特性のスイッチが得られる。

図１は、本発明に係るドーム型押圧スイッチの一例を示したものである。
このドーム型押圧スイッチ１００において、１１０はスイッチ基板、１２０はこのスイッチ基板１１０に設置された、一方の電極をなすドーム状金属バネ、１３０はスイッチ基板１１０側に埋設された、他方の電極をなす固定接点、１４０はドーム状金属バネ１２０のドーム頂部１２１を押圧する押圧凸部１４１と操作用のボタン凸部１４２を有する押圧ボタン、１５０は押圧ボタン用のホルダ、１６０は押圧ボタン１４０のボタン凸部１４２が貫通される貫通穴１６１を有するカバー、１７０、１７０はスイッチ基板１１０側に埋設された、ドーム状金属バネ１２０側のリード線部である。

このドーム型押圧スイッチ１００では、使用者（操作者）が、押圧ボタン１４０のボタン凸部１４２を押圧すると、押圧凸部１４１がドーム状金属バネ１２０のドーム頂部１２１を押し潰す。これにより、その内側が固定接点１３０の接点部１３１に接触するため、電気的な通電（ＯＮ）が得られる。

逆に、使用者（操作者）が、押圧ボタン１４０から押圧力を解除すると、ドーム状金属バネ１２０が、バネ復帰（バネ復元力）により元の状態に戻り、押圧ボタン１４０を元の位置に復帰させる一方、その内側が固定接点１３０の接点部１３１から離れるため、電気的な切断（ＯＦＦ）が得られる。

このような動作を行う、ドーム状金属バネ１２０は、通常ステンレスやリン青銅の薄い金属板からなる。そして、その表面、少なくとも固定接点１３０と接触する側には、図２に示すように、予め貴金属層、例えば、ＡｇメッキなどによりＡｇ層２１０を形成した上で、さらに、このＡｇ層２１０上にロジウム層２２０を形成してある。また、リン青銅の場合は、Ａｇ層に替えて、メッキなどによりＮｉ層を形成した上にロジウム層を形成することもできる。Ａｇメッキについては、特に限定されないが、例えば、メッキ浴組成として、シアン化銀５ｇ／ｌ（リットル）、シアン化カリウム２０ｇ／ｌ、炭酸カリウム１０ｇ／ｌのものを用い、電流密度０．５Ａ／ｄｍ²、浴温度２５℃のもとで行えばよい。

ロジウム層２２０をＡｇ層２１０上に形成する場合、その方法は、特に限定されないが、例えば、メッキ法やスパッタ法などにより行えばよい。そして、その厚さは０．００５〜０．０２０μｍ程度でよい。その理由は、以下の試験結果から明らかなように、このように薄い層であっても、十分な耐食性や耐摩耗性の向上効果が得られるからである。また、薄い層でも十分機能するということで、ロジウムの使用量が少なくて済むというメリットも得られる。

メッキ法によるロジウム層の形成にあたっては、特に限定されないが、例えば、メッキ浴組成として、ロジウム２ｇ／ｌ（リットル）、硫酸４０ｇ／ｌ、光沢剤適量のものを用い、電流密度１．０Ａ／ｄｍ²、浴温度５０℃のもとで行えばよい。

因みに、図１と同構造のドーム型押圧スイッチとして、本発明のように、ロジウム層を形成したドーム状金属バネを用いたものと、ロジウム層のないもののサンプル（各ｎ＝４０個）を製造した。ドーム状金属バネの素材はステンレス（ＳＵＳ３０１、厚さ＝５０μｍ）で、メッキ法によりＡｇ層（厚さ＝１．０μｍ）が予め形成されたものである。ドームの外径（直径）は４ｍｍとした。そして、ロジウム層の厚さについては、３種類（０．００５μｍ、０．０１０μｍ、０．０２０μｍ）のものを製造した。

これらの各サンプルスイッチについて、繰り返し押圧を与える打鍵試験を行い、試験前後のドーム状金属バネと固定接点との接触抵抗（平均値）を測定した。
つまり、試験前にスイッチの押圧ボタンを押圧して、スイッチＯＮの状態で、金属バネと固定接点との接触抵抗を、各サンプルのスイッチについて測定した。次に、繰り返しの打鍵試験では、先端径がシリコーンゴム部材（硬度：Ｈｓ６０°）からなる打鍵部として用い、各サンプルスイッチの押圧ボタンを、動作速度３回／秒で８Ｎ（ニートン）の押圧荷重を３００万回作用させて行った。そして、この打鍵試験の終了後、上記と同様、スイッチの押圧ボタンを押圧して、スイッチＯＮの状態で、金属バネと固定接点との接触抵抗を、各サンプルスイッチについて測定した。その結果が表１の如くであった。

この表１から、ロジウム層を形成したドーム状金属バネを用いた、本発明に係るスイッチの場合、すべて打鍵試験の前後において、接触抵抗の変化が殆どないことが分る。つまり、０．００５〜０．０２０μｍの極めて薄い層のロジウム層であっても、十分な耐摩耗性が得られることが分る。これに対して、ロジウム層のないものにあっては、打鍵試験の前後において、ドーム状金属バネと固定接点との接触抵抗の変化（０．０１Ω→１．０２Ω）が大きく、耐摩耗性が不十分であることが分る。

次に、上記と同様にして、図１と同構造のドーム型押圧スイッチとして、本発明のように、ロジウム層を形成したドーム状金属バネを用いたものと、ロジウム層のないもののサンプル（各ｎ＝４０個）を製造した。ドーム状金属バネの素材はステンレス（ＳＵＳ３０１、厚さ＝５０μｍ）で、ドーム状金属バネの素材はステンレス（ＳＵＳ３０１、厚さ＝５０μｍ）で、メッキ法によりＡｇ層（厚さ＝１．０μｍ）が予め形成されたものである。ドームの外径（直径）は４ｍｍとした。そして、ロジウム層の厚さについては、３種類（０．００５μｍ、０．０１０μｍ、０．０２０μｍ）のものを製造した。

これらの各サンプルスイッチについて、硫化水素を用いた硫化試験（濃度：４ｐｐｍ、温度：４０℃、湿度：８０％）を行い、試験前後のドーム状金属バネと固定接点との接触抵抗（平均値）を測定した。
つまり、試験前にスイッチの押圧ボタンを押圧して、スイッチＯＮの状態で、金属バネと固定接点との接触抵抗を、各サンプルのスイッチについて測定した。次に、硫化試験では、上記硫化条件の容器内に各サンプルスイッチを入れ、９６時間放置して行った。そして、この硫化試験の終了後、上記と同様、スイッチの押圧ボタンを押圧して、スイッチＯＮの状態で、金属バネと固定接点との接触抵抗を、各サンプルスイッチについて測定した。その結果が表２の如くであった。

この表２から、ロジウム層を形成したドーム状金属バネを用いた、本発明に係るスイッチの場合、すべて硫化試験の前後において、接触抵抗の変化が殆どないことが分る。つまり、０．００５〜０．０２０μｍの極めて薄い層のロジウム層であっても、十分な耐食性が得られることが分る。これに対して、ロジウム層のないものにあっては、硫化試験の前後において、ドーム状金属バネと固定接点との接触抵抗の変化（０．０１Ω→０．８２Ω）が大きく、耐食性が不十分であることが分る。

なお、上記説明では、ドーム型押圧スイッチの構造が図１に示したものであったが、本発明は、必ずしもこのような構造のみのものに限定されるものではない。ドーム状金属バネを備えた押圧スイッチに広く適用することができる。

本発明に係るドーム型押圧スイッチの一例を示した縦断面図である。図１の押圧スイッチにおけるドーム状金属バネの拡大縦断面図である。

符号の説明

１００・・・ドーム型押圧スイッチ、１１０・・・スイッチ基板、１２０・・・ドーム状金属バネ、１３０・・・固定接点、１４０・・・押圧ボタン、１５０・・・ホルダ、１６０・・・カバー、２１０・・・Ａｇ層、２２０・・・ロジウム層

Claims

ドーム状金属バネを備えたドーム型押圧スイッチにおいて、前記金属バネ表面にロジウム層が形成されていることを特徴とするドーム型押圧スイッチ。
前記ドーム状金属バネがステンレス又はリン青銅の薄い金属板からなり、その表面に施した貴金属層又はその他の金属層上に前記ロジウム層が形成されていることを特徴とする請求項１記載のドーム型押圧スイッチ。
前記ロジウム層が、ドーム状金属バネの少なくとも固定接点側と接触する面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のドーム型押圧スイッチ。