JP2007103074A

JP2007103074A - 疲労特性に優れたメタルドームスイッチ

Info

Publication number: JP2007103074A
Application number: JP2005288680A
Authority: JP
Inventors: Ikuya Kurosaki; 郁也黒▲崎▼
Original assignee: Nikko Kinzoku KK
Current assignee: Nikko Kinzoku KK
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-19

Abstract

【課題】本発明の目的は、ＮｉやＡｇめっきを施していても疲労特性に優れたメタルドームスイッチを提供することにある。
【解決手段】スイッチを押したとき、湾曲部が変形し、反転した状態で接点部と接触する領域にＮｉあるいはＡｇめっきを施すメタルドームスイッチにおいて、スイッチを押したとき、湾曲部が変形し、反転した状態で接点部と接触する領域の中心から湾曲部と台座部の境界までの距離をＬとしたとき、Ｌ×０．９を含まず、Ｌ×０．９からＬの範囲内にＮｉあるいはＡｇをめっきが施されていないことを特徴とする、疲労特性に優れたメタルドームスイッチである。

Description

本発明は、高強度かつ良好な疲労特性が求められるメタルドームスイッチに関する。

近年、携帯電話やパソコン等の電子機器においては、高密度の実装化が進み、このため、これら電子機器に使用される電子部品については、小型化・薄肉化が進められている。そのなかでも、携帯電話、移動体通信等では、機器のスイッチ部分に使用されるメタルドームの小型化が要求されている。さらに、メタルドームが小型化することで、材料に繰返し負荷される応力が増大するのみならず、その負荷回数も増大する傾向にある。このように厳しい要求に応えるため、メタルドームに用いられる金属材料には強度上昇や疲労特性の向上が必要である。

このような用途においては、冷間圧延によりオーステナイト相がマルテンサイト相に変態して硬化する準安定オーステナイト系ステンレス鋼が、高い強度を有する材料として利用されている。また、ステンレス鋼帯は導電率が低いため、メタルドームとして使用されるスイッチの接点部分における電気的接触の信頼性を確保するために、ＡｇやＮｉをめっきして使用される場合が多い。
しかしながら、ＡｇやＮｉをめっきすると、めっき前と比較して疲労特性が劣ることが知られており、その対策として、めっきを施さずにステンレス鋼帯のみで使用する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平２００３−１２３５８６号公報

しかしながら、メタルドームの疲労特性を改善するために、ＮｉやＡｇを成膜しない場合、ステンレス鋼の表面状態を調整したとしてもスイッチ接点の電気抵抗が大きく、電気的接点として十分な信頼性を得ることはできない。
そこで、本発明の目的は、ＮｉやＡｇめっきを施していても疲労特性に優れたメタルドームスイッチを提供することにある。

本発明者等は、メタルドームの疲労特性について鋭意調査したところ、メタルドームの湾曲部と台座部の境界部分あるいは、この境界から僅かに湾曲部分に寄った位置にＮｉあるいはＡｇめっきを施さない材料が、それらの位置にＮｉあるいはＡｇをめっき施した材料よりも疲労特性が優れていることを見出した。疲労特性が優れているとは、メタルドームの反転操作により亀裂の発生するまでの繰返し回数が少ないことである。さらに、本発明によりめっき後の疲労特性が、めっき前と同等であることを見出した。

即ち、スイッチを押したとき、湾曲部が変形し、反転した状態で接点部と接触する領域にＮｉあるいはＡｇめっきを施すメタルドームスイッチにおいて、スイッチを押したとき、湾曲部が変形し、反転した状態で接点部と接触する領域の中心から湾曲部と台座部の境界までの距離をＬとしたとき、Ｌ×０．９からＬの範囲内にＮｉあるいはＡｇをめっきが施されていないことを特徴とする、疲労特性に優れたメタルドームスイッチである。

なお、スイッチを押したとき、湾曲部が変形し、反転した状態で接点部と接触する領域は、めっきの目的が電気的接触における電気抵抗の低下であることから、スイッチを押して反転させた場合に、電気的に接触する領域であれば良い。また、その領域の中心とは、メタルドームスイッチの形状から設計上接点部と接触するである点をいう。例えば、円形のメタルドームスイッチであれば円の中心が該当する。

以上のように、疲労亀裂の発生する場所を除いた部分にＮｉあるいはＡｇをめっきすることで、スイッチ部分の電気的接点に関して、通常のめっき材と同等の信頼性を満たしつつ、めっきによる疲労特性の低下を防ぐことで、必要な疲労特性をも達成できるメタルドームを提供できる。

以下に本発明における限定理由を説明する。
[ＡｇあるいはＮｉめっきの領域]
メタルドームは用途によって種々の大きさ、形状があるが、図１に示す円形のドーム状スイッチが広く用いられている。このドーム状スイッチは、湾曲部と台座部からなる形状になるよう板材を張出し加工することで形成される。この場合、湾曲部と台座部の境部分（図1で示す部分Ａ）は曲げ加工が加わっているため、この部分Ａは、最も加工度は高い領域となっている。そのため、スイッチを押したとき、メタルドームの湾曲部が大きく変形し、反転した状態となって、接点と接触する場合に、最も加工度が高い領域であるＡは、最も大きな応力が負荷されることになる。従ってこの部分からスイッチとして使用を繰り返した際に、亀裂が発生しやすい領域となる。

一方、メタルドームスイッチについて、スイッチとしての導電性を確保するためには、ＡｇあるいはＮｉめっきを施すことが不可欠である。しかしながら、特許文献２にも示されるように、ＡｇやＮｉをめっきすると、めっき前と比較して疲労特性が劣ることが知られている。

本発明者らは、疲労特性の劣化とその対策について鋭意検討した結果、疲労特性がめっき後の材料中の水素濃度と相関関係は見られるが、ステンレス中の水素の拡散速度が遅いため、めっきを部分的に施した場合にめっきで覆われた材料からめっきで覆われない材料へは水素が拡散しにくいことを見出した。即ち、１つの材料においてめっきを施した部分とめっきを施さない部分において水素濃度が異なる。このことに着目して、疲労による亀裂が発生しやすい領域にめっきをしないことで、めっきによる疲労特性の劣化を防げることになる。一方、メタルドームスイッチのめっきは、スイッチを反転させたときに電気的に接触する部分にのみめっきをすれば、その目的は達成することができる。

以上から、電気的接触部分と疲労による亀裂が発生しやすい領域は異なるため、後者の領域にのみめっきをすることで、電気的特性と疲労特性を同時に満たすことが可能である。
即ち、スイッチの台座部と湾曲部の境界から湾曲部寄りに分布する部分として、メタルドームスイッチの中心（Ｘ）からスイッチの台座部と湾曲部の境界までの距離をＬとしたとき、疲労による亀裂発生しやすい領域である０．９ＬからＬの間の領域にめっき施さないことを規定した。

ただし、めっき可能な領域についてであるが、上述した通り、疲労による亀裂が発生しやすい領域を除けば良く、スイッチとして必要な導電性を確保するために電気的接触部にめっきを施すことは不可欠である。

ＪＩＳに基づいた成分範囲の板厚１．５ｍｍのＳＵＳ３０１ステンレス鋼素条を購入し、冷間圧延と再結晶焼鈍を繰り返して、最終板厚０．０６ｍｍまで加工し、最終圧延終了後に歪取り焼鈍を施した。
これを板幅１０ｍｍにスリットし、スポットめっきによって一部にＮｉあるいはＡｇをめっきした後に、動作力１．５±０．１Ｎとなるように直径５ｍｍのメタルドームにプレス加工を実施し、メタルドームを作製した。なお、メタルドームの中心からスイッチの台座部と湾曲部までの距離は４．５ｍｍである。

メタルドームの疲労特性については、各めっき条件のメタルドーム１０個を荷重５００ｇｆ、速度３回／秒にて繰返しスイッチングした。１０サンプルについて５００万回までのスイッチングを行い、表面の亀裂を目視で確認した。１０個中、５個以上割れが発生したスイッチを「×」、割れ発生数２〜４個を「△」、割れ発生数１個以下を「○」とした。

発明例Ｎｏ．１〜８については、メタルドームの中心（Ｘ）からスイッチの台座部と湾曲部までの距離４．５ｍｍをＬとしたとき、いずれもめっきの範囲が０．９Ｌである４．０５ｍｍ以下となっており、めっきを実施していないメタルドームと同等の良好な疲労特性である。

一方、比較例Ｎｏ．９〜１４は、メタルドームの中心（Ｘ）から同心円状にめっきされたものであるが、いずれもめっきの範囲が０．９Ｌを超えている。したがって、疲労亀裂の発生しやすい領域にめっき膜があるため、疲労特性が劣化している。

比較例Ｎｏ．１５はめっきがメタルドームの中心（Ｘ）から少しずれて円形状にめっきされたものであり、０．９Ｌ（４．０５ｍｍ）以下の部分もありが、０．９Ｌ（４．０５ｍｍ）を超えてめっきされている部分もある。従って、疲労亀裂の発生しやすい領域に、一部分ではあるがめっき膜があるため、その部分から亀裂が発生し、疲労特性が劣っていた。

さらに、比較例Ｎｏ．１６は大部分のめっき範囲がメタルドームの中心から同心円状に０．９Ｌ（４．０５ｍｍ）以内にめっきされているが、一部がスポット的に０．９Ｌ（４．０５ｍｍ）からＬ（４．５ｍｍ）の範囲にめっきされたものである。この場合でもスポット的にめっきされた部分から亀裂が見られ、疲労特性が劣っていた。

メタルドームスイッチの模式図である。

符号の説明

Ａ湾曲部と台座部の境部分
Ｘスイッチを押したとき、湾曲部が変形し、反転した状態で接点部と接触する領域の中心
Ｌスイッチを押したとき、湾曲部が変形し、反転した状態で接点部と接触する領域の中心から湾曲部と台座部の境界までの距離

Claims

スイッチを押したとき、湾曲部が変形し、反転した状態で接点部と接触する領域にＮｉあるいはＡｇめっきを施すメタルドームスイッチにおいて、スイッチを押したとき、湾曲部が変形し、反転した状態で接点部と接触する領域の中心から湾曲部と台座部の境界までの距離をＬとしたとき、Ｌ×０．９を含まず、Ｌ×０．９からＬの範囲内にＮｉあるいはＡｇをめっきが施されていないことを特徴とする、疲労特性に優れたメタルドームスイッチ。