JP2010015726A - メンブレンスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチ設計の自由度を高くし、高寿命のスイッチを提供する。
【解決手段】メンブレンスイッチ１は、頭頂部の可動接点部５Ａが可動自在に可撓性を備えた椀型形状の導電性材料からなるスイッチ用ドーム５と、このスイッチ用ドーム５の可動接点部５Ａと対向して配設される中央接点１５Ａとこの中央接点１５Ａの周りに配置される外周接点１５Ｂとからなる固定接点部１５を設けた基板３と、この基板３上の所定位置に前記スイッチ用ドーム５を配置すべく押さえるドーム押え部材１７と、前記スイッチ用ドーム５の外方に位置してエンボス形状をなし、かつ意匠印刷層１９を設けると共に前記エンボス部９の内側に前記スイッチ用ドーム５を押圧するための突起部２１を印刷して設けた表面シート７と、を備える。また、前記エンボス部９が前記スイッチ用ドーム５の外方に位置すべく前記表面シート７を前記基板３上に粘着して一体的に構成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、メンブレンスイッチに関し、特に電子機器内で使用されるもので、明瞭なクリック感触を有する薄型のメンブレンスイッチに関する。

従来、メンブレンスイッチは、パソコン周辺機器や携帯電話等のキースイッチから電子レンジや洗濯機等の民生機器用操作パネル部にわたって世界中で幅広く利用されている。しかし、近年は、小型化、軽量化、薄型化、低価格化の要求が増えている。

図６ないしは図８を参照するに、従来のメンブレンスイッチ１０１は、スペーサ１０３を挟んで隙間を介して対向する２枚の基板１０５，１０７に配置した一対の接触電極１０９，１１１からなるスイッチ素子の上に、表面シート１１３が両面粘着材１１５で貼り付けられたスイッチである。なお、前記２枚の基板１０５，１０７はスペーサ１０３の両面に両面粘着材１１７で貼り付けられている。

さらに、前記表面シート１１３は、前記スイッチ素子に対応する位置に当該スイッチ素子と反対側に向けて球面状にエンボス加工された複数のエンボス部１１９（押下部）を備えると共に、該エンボス部１１９の周囲には前記スイッチ素子側に突出した突出部１２１を備えるものである。突出部１２１はエンボス部１１９の周囲に複数箇所、例えば９０°の間隔を隔てて４箇所形成したり、あるいは８箇所形成しており、クリック感を生じさせつつ反転させるように工夫されている。また、前記表面シート１１３のエンボス加工側の表面には意匠印刷層１２３が形成されている。

メンブレンスイッチ１０１の製造方法としては、図８に示されているように、絶縁樹脂としての例えばＰＥＴの表面にスクリーン印刷により銀ペーストを印刷して形成した接触電極１０９，１１１を有するフレキシブル基板１０５，１０７を形成する。このフレキシブル基板１０５，１０７に両面粘着材１１７を貼り付けて、粘着材付きの第１，第２フレキシブル基板１０５，１０７を形成する。さらに、上記の第１，第２フレキシブル基板１０５，１０７の間にスペーサ１０３を挟んで、接触電極１０９，１１１同士が対向するように貼り合わせてスイッチ素子を形成する。

一方、表面シート１１３は、図７に示されているように、絶縁材としての例えばＰＥＴ上にスクリーン印刷により意匠印刷層１２３を設けて形成される。この表面シート１１３に対して金型を使用して意匠印刷層１２３の面側からＰＥＴ側に向かってエンボス加工を行ってエンボス部１１９を形成する。これと同時に、エンボス部１１９の周囲にＰＥＴ側から意匠印刷層１２３の側に向かって突出部１２１を形成する。スイッチ素子と表面シート１１３のエンボス部１１９の位置が合うように両面粘着材１１５で貼り付けることにより、メンブレンスイッチ１０１が形成される。

上記の従来のメンブレンスイッチ１０１に該当するものとしては特許文献１に示される。
特開２００５−１９２８１号公報

ところで、従来のメンブレンスイッチ１０１においては、クリック感触を調節するために、表面シート１１３上のスイッチ素子側に向けて突出した突出部１２１や、エンボス形状の設計に手間がかかるという問題点があった。これと同時に、表面シート１１３のエンボス形状が複雑になるに伴い、金型設計工数が増加するという問題点があった。

また、従来のメンブレンスイッチ１０１は、表面シート１１３上の突出部１２１及びエンボス部１１９によりクリック感触を得ているが、繰り返し使用によって表面シート１１３が劣化した場合、クリック感触が悪化するというという問題点があった。

この発明は、スイッチ設計の自由度を高くし、高寿命のスイッチを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明のメンブレンスイッチは、中央接点とこの中央接点の周りに配置される外周接点とからなる固定接点部を表面に設けた基板と、
この基板の前記外周接点に当接する外周縁を備えると共に前記中央接点に対向する頭頂部の可動接点部を備えた可撓性で、かつ椀型形状の導電性材料からなるスイッチ用ドームと、
前記基板上の所定位置に前記スイッチ用ドームを配置すべく押さえるために、基板上に貼り付けられたドーム押え部材と、
前記スイッチ用ドームの外方に位置してエンボス部を施し、かつエンボス部の下面に意匠印刷層を設けた表面シートと、
前記エンボス部の意匠印刷層の内側に前記スイッチ用ドームを押圧するために設けられた突起部と、を備え、
前記意匠印刷層の突起部と前記スイッチ用ドームの可動接点部との位置が合うように、前記ドーム押え部材と前記意匠印刷層とが粘着材で一体化されていることを特徴とするものである。

この発明のメンブレンスイッチは、前記メンブレンスイッチにおいて、前記粘着材が両面粘着材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、この発明によれば、エンボス部を施した表面シートは意匠印刷層を設けることだけとしたので、意匠設計や構造設計の自由度の高いメンブレンスイッチを得ることができる。また、クリック感は別途に設けたスイッチ用ドームにより得るようにしたので、表面シートが劣化した後にも、良好なクリック感触を持続させることができ、高寿命なメンブレンスイッチが得られる。また、より一層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ないしは図４を参照するに、この実施の形態に係るメンブレンスイッチ１は、基板としての例えばＰＣＢ（Printed Circuit Board）もしくはＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などのプリント配線基板３に、複数のスイッチ用ドーム５（メタルドームもしくは金属製クリックバネ）が組み込まれる。前記プリント配線基板３に設けた固定接点部（詳しくは後述する）と各スイッチ用ドーム５でスイッチ素子が形成される構成である。

さらに、エンボス加工を施して複数のエンボス部９（押下部）を備えた絶縁樹脂からなる表面シート７が、前記各エンボス部９を対応する前記各スイッチ用ドーム５の上方に位置するようにしてプリント配線基板３に両面粘着材１１で貼り付けられた一体型の構造である。

なお、この実施の形態では、図４に示されているように複数のスイッチ素子の箇所を設けているが、単に１箇所のスイッチ素子だけでも適用されるものである。したがって、メンブレンスイッチ１は、プリント配線基板３と表面シート７が貼り付けられて図４に示されているように全体としてシート状に形成された中に１つないしは複数のスイッチ素子を設けた形態である。

上記のスイッチ用ドーム５は、導電性材料としての例えばステンレスもしくは銅系金属の板材を加工することによって得られる。さらに、基板３上の接点部に接離可能な可撓性を備えた椀型形状のものである。なお、スイッチ用ドーム５は、直径が例えば４ｍｍで、高さは例えば０．２ｍｍである。

また、プリント配線基板３は、絶縁シート１３の上に導電性材料からなる中央接点（中央電極）１５Ａが備えられ、この中央接点１５Ａの周りに外周接点（外周電極）１５Ｂが環状に備えられており、中央接点１５Ａと外周接点１５Ｂで電極対となる固定接点部１５を構成している。なお、プリント配線基板３には回路がパターン形成されている。

プリント配線基板３の上には、前述したスイッチ用ドーム５が電極対の中央接点１５Ａと外周接点１５Ｂに整合させて配置されている。すなわち、スイッチ用ドーム５は、上記の中央接点１５Ａと外周接点１５Ｂとの導通をＯＮ・ＯＦＦせしめるために、スイッチ用ドーム５の頭頂部の凹面側に位置する可動接点部５Ａが前記中央接点１５Ａに接離可能な可撓性を備えており、その椀型形状の外周が外周接点１５Ｂに接続して載置されるものである。

上記のスイッチ用ドーム５は、その椀型形状の凸面側は例えば絶縁性のラバーシートなどの樹脂シートからなるドーム押え部材としての例えばドーム押えシート１７により基板３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１７は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの樹脂シートを基材とするシート材と、このシート材の一面に塗布した例えばアクリル系もしくはシリコン系粘着材からなる粘着剤層とから構成される片面粘着材であり、スイッチ用ドーム５を保持する粘着剤層はそのまま基板３の表面に貼り付けられる粘着剤と同じである。

また、上記のスイッチ用ドーム５は、上記の中央接点１５Ａ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中央接点１５Ａが位置するように配置されている。つまり、スイッチ用ドーム５の頭頂部が下方へ押圧されると、頭頂部の付近が反転して凹むように押し込まれて可動接点部５Ａが中央接点１５Ａに接触し、導通するように位置している。

表面シート７は、前記スイッチ用ドーム５に対応する位置に当該スイッチ用ドーム５と反対側に向けて球面状にエンボス加工された複数のエンボス部９を備えるものである。さらに、前記表面シート７のエンボス加工側の表面には意匠印刷層１９が設けられ、さらにエンボス部９のほぼ中央には突起部２１が印刷形成されている。

この実施の形態のメンブレンスイッチ１の製造方法としては、図３に示されているように、絶縁シート１３としての例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）の表面にスクリーン印刷により銀ペーストを印刷して中央接点１５Ａ及び外周接点１５Ｂからなる固定接点部１５（接触電極）を有するプリント配線基板としての例えばフレキシブル基板３を形成する。片面粘着材であるドーム押えシート１７にスイッチ用ドーム５を貼り付け、このドーム押えシート１７をフレキシブル基板３の絶縁シート１３に貼り付けることで、スイッチ用ドーム５を有するスイッチ素子を形成する。

一方、表面シート７は、図２に示されているように、シート状の絶縁樹脂であるＰＥＴの上に、スクリーン印刷により意匠印刷層１９と突起部２１を印刷して形成される。この表面シート７に対して金型を使用して意匠印刷層１９の面側からＰＥＴ側に向かって突起部２１を中心に円弧状にエンボス加工を行ってエンボス部９を形成する。

スイッチ用ドーム５と表面シート７のエンボス部９の位置が合うように表面シート７がフレキシブル基板３上のドーム押えシート１７に粘着材としては例えば両面粘着テープなどの両面粘着材１１で貼り付けることにより、メンブレンスイッチ１が形成される。

上記構成により、この実施の形態のメンブレンスイッチ１は、図５に示されているように、表面シート７に形成したエンボス部９が人の指などで押し込まれると、エンボス部９の裏面側に設けられた突起部２１がドーム押えシート１７の上からスイッチ用ドーム５の頭頂部の可動接点部５Ａを押し下げる。

すると、スイッチ用ドーム５はその頭頂部の可動接点部５Ａが変位し変形し、反転して凹むように押し込まれる。これにより、スイッチ用ドーム５の可動接点部５Ａが中央接点１５Ａに接触し、対をなす電極である中央接点１５Ａと外周接点１５Ｂがスイッチ用ドーム５を介して相互に電気的に接続されて、メンブレンスイッチ１がＯＮ状態となる。

このとき、スイッチ用ドーム５は、スイッチ用ドーム５の頭頂部の付近が反転して凹むので、この変形時にクリック感が得られるように構成されている。また、表面シート７のエンボス部９から指などを離すと、スイッチ用ドーム５はそれ自身の弾性力により初期形状の原位置に復帰するので表面シート７のエンボス部９も原位置に復帰し、対をなす電極である中央接点１５Ａと外周接点１５Ｂの間は電気的に分断され、メンブレンスイッチ１はＯＦＦ状態となる。

次に、上記の実施の形態のメンブレンスイッチ１の効果を調べるために、この実施の形態の構成に基づいた実施例を作成し、さらに、この実施例と比較するために図６の従来のメンブレンスイッチ１０１を比較例として作成した。

なお、実施例と比較例は、それぞれ、下記に示す材料を用い、実施例及び比較例の製造方法でメンブレンスイッチ１，１０１を作製した。

使用材料としては、フレキシブル基板３，１０５，１０７は、材質がＰＥＴフィルム〔帝人デュポンフィルム（株）社製 型番；ＨＳＬ〕で、厚さが１００μｍである。基板３，１０５，１０７に接触電極を含む電気回路を形成する銀を主成分とする導電性インクは、銀ペースト〔東洋紡（株）社製 型番；ＤＸ−３５１Ｈ−３０〕である。

表面シート７，１１３は、材質がＰＥＴフィルム〔帝人デュポンフィルム（株）社製 型番；ＨＳＬ〕で、厚さが１００μｍである。意匠印刷層１９，１２３は、意匠印刷用インク〔（株）セイコーアドバンス社製 型番；ＰＡＬマット〕で意匠印刷した。

実施例の突起部２１は、ＵＶ硬化型樹脂インク〔東洋インキ製造（株）杜製 型番；ＳＳ点字用インキ〕で印刷形成した。

両面粘着材１１，１１５，１１７は、テサテープ（株）（社製 型番；４９８３）のものを使用した。

実施例のスイッチ用ドーム５は、材質がＳＵＳ〔ステンレス、山元（株）社製型番；Ｆ３０１６Ｓ〕を使用した。

実施例のドーム押えシート１７（片面粘着材）は、材質がポリエステルフィルムテープ〔（株）イザワ社製型版；［５］〕を使用した。

比較例のスペーサ１０３は、材質がＰＥＴフィルム〔帝人デュポンフィルム（株）社製 型番；ＨＳＬ〕を使用し、厚さが２５μｍである。

以上の実施例と比較例のメンブレンスイッチ１，１０１のエンボス部９，１１９に対して打鍵耐久試験を実施した。なお、打鍵耐久試験を実施する際に、打鍵子にはシリコンゴム（硬度５０、ＳＲ７ｍｍ）を使用した。打鍵荷重が７Ｎで、打鍵回数は５０万回である。なお、Ｎ数はＮ＝６としている。

その結果、打鍵耐久試験後のクリック率は、表１に示されている通りである。なお、クリック率を図るための押し子には真鍮製φ２．０ｍｍで、先端が平面となっているものを使用した。

表１から分かるように、表面シート７，１１３が劣化した場合、比較例では２０．５％であり、打鍵耐久試験前の３０．３％に対して約２／３まで低下している。一方、実施例では２９．８％であり、打鍵耐久試験前の３２．７％に対して余り低下していない。したがって、実施例では良好なクリック感触を持続させることが可能であることを確認できた。

以上のことから、この実施の形態のメンブレンスイッチ１は、クリック感触が円弧状のスイッチ用ドーム５によって制御されるので、表面シート７のエンボス形状は意匠印刷層１９のみを考慮して設計することが可能となる。これにより、設計が容易であり、しかも設計の自由度も高くなる。

また、フレキシブルなプリント配線基板３と表面シート７の間にスペーサを必要としないので、従来の構造に比べて薄型化が可能である。

また、クリック感は別途に設けたスイッチ用ドーム５により得るようにしたので、メンブレンスイッチ１を繰り返しの使用によって表面シート７が劣化した場合でも、スイッチ用ドーム５はクリック感触が悪化することがないので、高寿命なスイッチ構造とすることができる。

この発明の実施の形態のメンブレンスイッチの断面図である。 図１の表面シートの断面図である。 図１の基板側の断面図である。 一部断面を示すメンブレンスイッチの全体的な斜視図である。 図１の動作を示す状態説明図である。 従来のメンブレンスイッチの断面図である。 図６の表面シートの断面図である。 図６の基板側の断面図である。

符号の説明

１ メンブレンスイッチ
３ プリント配線基板（基板）
５ スイッチ用ドーム
５Ａ 可動接点部
７ 表面シート
９ エンボス部
１１ 両面粘着材
１３ 絶縁シート
１５ 固定接点部
１５Ａ 中央接点（中央電極）
１５Ｂ 外周接点（外周電極）
１７ ドーム押えシート（ドーム押え部材）
１９ 意匠印刷層
２１ 突起部

Claims (2)

1. 中央接点とこの中央接点の周りに配置される外周接点とからなる固定接点部を表面に設けた基板と、
   この基板の前記外周接点に当接する外周縁を備えると共に前記中央接点に対向する頭頂部の可動接点部を備えた可撓性で、かつ椀型形状の導電性材料からなるスイッチ用ドームと、
   前記基板上の所定位置に前記スイッチ用ドームを配置すべく押さえるために、基板上に貼り付けられたドーム押え部材と、
   前記スイッチ用ドームの外方に位置してエンボス部を施し、かつエンボス部の下面に意匠印刷層を設けた表面シートと、
   前記エンボス部の意匠印刷層の内側に前記スイッチ用ドームを押圧するために設けられた突起部と、を備え、
   前記意匠印刷層の突起部と前記スイッチ用ドームの可動接点部との位置が合うように、前記ドーム押え部材と前記意匠印刷層とが粘着材で一体化されていることを特徴とするメンブレンスイッチ。
2. 前記粘着材が両面粘着材であることを特徴とする請求項１記載のメンブレンスイッチ。

Images