JP2014216201A - 接点及びスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 耐腐食性の良好な接点及びそれを使用したスイッチを提供する。【解決手段】 接点１は、樹脂フィルム３と、樹脂フィルム３上に形成された上面の平らな島状の導電層５と、導電層５の上面及び側面に形成された貴金属層７と、を備える。導電層５の側面にも貴金属層が形成されているので、良好な耐腐食性を得られる。なお、樹脂フィルム３と導電層５とを銅張りポリイミドフィルム（銅張板）とすれば、好適な材質のフィルムを手軽にかつ安価に得ることができる。この場合、島状導電層５を、銅張りポリイミドフィルムをエッチングして形成することができる。【選択図】 図１

Description

本発明は、耐腐食性が良好な接点、及び、それを用いた電子機器や車載用操作スイッチに使用されるスイッチに関する。

シリコーンゴムやエラストマーを材料として成形されるキースイッチ等に設けられる可動接点として、一般に、カーボンを含有したゴム接点や金属薄板接点が用いられる。この金属薄板接点の代表的なものは、洋白やリン青銅の上にニッケルメッキを施し、さらに金メッキを施した後ゴムと接合し、その後所定形状に打ち抜いたものである。この接点を、ゴム層が上側となるように金型にセットし、シリコーンゴムを用いてインサート成形してスイッチが作製される（例えば、特許文献１参照）。

このような金属薄板接点は、側面に洋白などの破断面が露出しているので、その部分から腐食が起こりやすいという問題がある。

特開昭６３−９６８２２号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであって、耐腐食性の良好な接点及びそれを使用したスイッチを提供することを目的とする。

本発明の接点は、 樹脂フィルムと、 該樹脂フィルム上に形成された上面の平らな島状の導電層と、 該導電層の上面及び側面に形成された貴金属層と、を備えることを特徴とする。

本発明においては、導電層の側面にも貴金属層が形成されており、導電性の材料がいずれの面からも露出していないので、良好な耐腐食性を得られる。また、基材が柔らかい樹脂フィルムであるため、従来の金属基材の接点に比べて、基板（固定接点）へのナジミが良い（固定接点の凹凸に沿いやすい）。さらに、金属基材の接点の場合は、基板上に非導電性の微小なゴミが付着していると、両接点間の接触状態に弊害が生じて導通不良となりやすいが、樹脂フィルムは柔軟性を有するので、そのような弊害を除くことができる。したがって、導通不良の起こりにくい接点を提供できる。

ここでいう貴金属とは、典型的には、金（その合金を含む）や金＋ロジウム、銀合金、パラジウム合金などである。導電層を構成する材料は、典型的には、銅やニッケル、スズ合金などである。なお、ニッケルやパラジウムの層を介して導電層上に貴金属層を形成したものも本発明に含まれる。

本発明においては、 前記樹脂フィルムと前記導電層が銅張りポリイミドフィルムであり、 前記島状導電層が、該銅張りポリイミドフィルムの銅張り層における前記島状導電層以外の部分をエッチングで除去することにより形成されていることが好ましい。

本発明によれば、樹脂フィルム層と導電層とが積層されたフィルムとして、市販の銅張りポリイミドフィルム（銅張板）を使用すれば、好適な材質のフィルムを手軽にかつ安価に得ることができる。また、このようなフィルムを使用することにより、導電性が良好で、従来の金属基材を有する接点に比べて柔らかく、基板（固定接点）とのナジミが良い接点を大量に生産できる。なお、台状導電層を、蒸着やスパッタリング、印刷により形成することもできる。

本発明においては、 前記貴金属層が、前記島状導電層へ無電解メッキすることにより形成されていることが好ましい。

無電解パラジウムメッキにより、台状の導電層の側面にも貴金属層をうまく形成することができる。

本発明の接点の製造方法は、 樹脂フィルム上に上面の平らな島状の導電層を形成し、 該導電層の上面及び側面に貴金属層を形成することを特徴とする。

本発明の接点の製造方法は、 銅張りポリイミドフィルムを準備し、 該フィルム上の銅張り層をエッチングして上面の平らな島状銅層部を形成し、 得られた島状銅層部の上面及び側面に、無電解メッキにより貴金属層を形成して接点導電部を形成し、 前記銅張りポリイミドフィルムの、前記接点導電部の周囲のポリイミドフィルムを打ち抜くことすることを特徴とする。

本発明のゴムスイッチは、 ゴムスイッチ本体と、該ゴムスイッチ本体の一部に貼り付けられた可動接点を備え、前記可動接点が該可動接点に対向する部分に配置された固定接点と接触して導通するゴムスイッチであって、 前記可動接点が前記に記載された接点であることを特徴とする。

本発明のゴムスイッチの製造方法は、 樹脂フィルム上に上面の平らな島状の導電層を形成し、 該導電層の上面及び側面に貴金属層を形成して接点導電部を形成し、 前記樹脂フィルムの、前記接点導電部の周囲のポリイミドフィルムを打ち抜いて接点を作製し、 該接点を金型中に置き、該接点にゴム又は軟質弾性樹脂製キートップを成形しながら接合することを特徴とする。

本発明のゴムスイッチの製造方法は、 銅張りポリイミドフィルムを準備し、 該フィルム上の銅張り層をエッチングして上面の平らな島状銅層部を形成し、 得られた島状銅層部の上面及び側面に、無電解メッキにより貴金属層を形成して接点導電部を形成し、 前記ポリイミドフィルムの、前記接点導電部の周囲のポリイミドフィルムを打ち抜いて接点を作製し、 該接点を金型中に置き、該接点にゴム又は軟質弾性樹脂製キートップを成形しながら接合することを特徴とする。

本発明においては、 前記接点導電部を形成した後、前記フィルムの、前記接点導電部の反対側の面をプライマー処理することが好ましい。これにより、キートップ材料と接合しやすくなる。
ただし、液状シリコーンゴムを使用して成形しながら接合する場合は、プライマー処理は不要なものもある。

さらに、プライマー処理した面にシリコーンゴム層を成形し、その後、シリコーンゴム層付きのフィルムの、接点導電部の周囲のフィルムを打ち抜いて接点を作製してもよい。この場合、フィルム全体の厚さが厚くなって剛性が高くなり、フィルムを取扱いやすくなる。

本発明のゴムスイッチのさらに他の製造方法は、 前記に記載の接点の樹脂フィルムと、ゴム又は軟質弾性樹脂製キートップとを接着剤で接着することを特徴とする。
本発明においては、接点の樹脂フィルムにシリコーンゴム層を設け、このシリコーンゴム層を接着剤でキートップに接着することもできる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、導電層の上面と側面の全体に貴金属層が形成されているので、導電層の腐食が起こりにくい接点を提供できる。さらには、基材が柔らかい樹脂フィルムであるので、基板（固定接点）とのナジミが良く、導通不良の起こりにくい接点を提供できる。

本発明の実施の形態に係る接点を示す図であり、図１（Ａ）は側断面図、図１（Ｂ）は平面図である。 図１の接点及びスイッチの製造工程を説明するフローチャートである。 図２のフローチャートの各段階における接点の状態を説明する側断面図である。 図２のフローチャートの各段階における接点の状態を説明する側断面図である。 図２のフローチャートの各段階における接点の状態を説明する側断面図である。 図１の接点を用いたスイッチの側面図である。 図１の接点の写真であり、図７（Ａ）は上面、図７（Ｂ）は側面である。 従来の接点の写真であり、図８（Ａ）は上面、図８（Ｂ）は側面である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る接点の構造を説明する。図１（Ａ）は断面図、図１（Ｂ）は平面図である。
本発明の接点１は、樹脂フィルム３と、樹脂フィルム３上に形成された台状の導電層５と、導電層５の上面（樹脂フィルムと反対側の面）及び側面に形成された貴金属層７（下地層を含む）と、を備える。

樹脂フィルム３は、平面形状が円形のフィルムであり、耐熱性（使用環境温度−４０℃〜＋８０℃）及び耐薬品性（エッチング液、メッキ液）が良好で、商業的に安価に入手可能な材料で作製される。このような材料としては、ポリイミドが好ましい。その他、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）フィルム、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）フィルム、ＬＣＰ（液晶ポリマー）フィルムを使用することもできると思われる。寸法の一例としては、厚さｔ１が５０μｍ、径ｄ１が３ｍｍである。なお、厚さや径は接点が使用される製品によって変更される。

導電層５は、上面が平らで、平面形状が円形の島状のもので、導電性が良好で、エッチング加工性が優れた材料で作製される。このような材料としては、銅が好ましい。寸法の一例としては、厚さｔ２は樹脂フィルムの厚さよりも薄く３５μｍであり、貴金属層７を含む径ｄ２は樹脂フィルム３の径よりも小さく２．９ｍｍである。なお、後述するように貴金属層７の膜厚は導電層５の径に比べて非常に薄いため、この径ｄ２は導電層５自体の径とほとんど同じである。

このようなポリイミド製のフィルム上に銅の層が形成されたものとして、銅張板と呼ばれる製品が広く普及している。このような製品の内、膜厚５０μｍのポリイミドフィルムと、膜厚が３５μｍの銅箔が積層されたもの（商品名ＲＦ７７０−２１ＲＢＳ（パナソニック社製））が、扱いやすさの点で好ましい。このような市販品を利用することにより、樹脂フィルム（ポリイミドフィルム）と導電層（銅層）の積層体を安価にかつ簡易に入手できる。この銅張板から接点の形状を形成する方法は後述する。
なお、市販の銅張板にはガラス繊維が含まれているものがあるが、この場合、銅張板から接点の形状に打ち抜きする際にガラス粉が散り、スイッチ化すると導通不良等を起こす可能性があるので、ガラス繊維が含まれているものは適さない。

貴金属層７は、導電層５の上面（樹脂フィルムと反対側の面）と側面とを覆うように形成されている。貴金属は、導電性や耐腐食性に優れており、例えば金を使用することができる。貴金属層（例えば金）を前述の銅製の導電層に形成する場合、銅への付着性を考慮するとニッケルなどを介在させる必要がある。このような方法として無電解メッキを適用して、導電層側から、ニッケル層、パラジウム層、金層が順に形成される。各層の膜厚の一例は、ニッケル層が６μｍ、パラジウム層が０．２μｍ、金層が０．０８μｍであり、全体の厚さｔ３は６．２８μｍである。

この接点１は、導電層５の上面と側面とが完全に貴金属層７（パラジウム・金層）で覆われているため、耐腐食性が良好である。さらに、市販の銅張板を使用することにより、同じ性質のものを大量生産できるとともに、比較的簡易に製造できる。なお、ゴムスイッチに取り付ける際は、樹脂フィルム３をスイッチ側に接合する（接合方法は後述する）。

次に、図２〜６を参照して、この接点及びこの接点を使用したスイッチの製造方法の一例を説明する。図２は、スイッチの製造工程の一例を説明するフローチャートである。図３〜６は、各工程を説明する側断面図である。
まず、図２に示すフローチャートのＳ１で、銅張りポリイミドフィルムとして、市販品の銅張板（商品名ＲＦ７７０−２１ＲＢＳ（パナソニック社製））を準備する。この銅張板は、図３（Ａ）に示すように、前述のように厚さ５０μｍのポリイミドフィルム３に、厚さ３５μｍの銅の層５が積層されたものである。なお、他の製品を使用することもできるが、ポリイミドフィルムの厚さは３５μｍ〜１００μｍ、銅層の厚さは１８μｍ〜３５μｍが好ましい。

また、銅張板を使用せずに、ポリイミドフィルム上に、台状の銅の層を、メッキ、接着、圧着、蒸着、印刷等の方法で形成してもよい。
さらに、樹脂フィルムとしては、ポリイミドの他に、前述のＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）フィルム、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）フィルム、ＬＣＰ（液晶ポリマー）フィルムを使用できる。使用目的によっては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）やＰＣ（ポリカーボネート）のシートを使用できる。導電層としては、銅や銅合金、ニッケル合金を使用できる。

次に、Ｓ２で、銅張板をエッチングして、ポリイミドフィルム上に台状の導電層（銅層）を形成する。この方法としてドライフィルムレジストを使用する方法を説明する。まず、銅張板の銅層上にドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）をラミネートし、フォトマスクを使用して径が２．９ｍｍの円が複数配列されたパターンを露光する。隣接する円間のスキマは２ｍｍ程度（０．５〜２．５ｍｍ）が好ましい。これにより露光された部分（円パターン）の感光層が硬化する。その後、弱アルカリ液で洗浄して、露光されなかった部分（円以外の部分）のレジストを除去する。この結果、露光されていない部分（円以外の部分）の感光したレジストと銅層が露出する。
次に、エッチング液に浸漬して露出した銅層を除去し、感光したレジストを強アルカリ液で除去すると、図３（Ｂ）に示すように、ポリイミドフィルム３上に円形の銅層５が台状に形成される。
ドライフィルムレジストとしては、フォテック（商品名、日立化成工業社製）等を使用できる。エッチング液としては、塩化第二鉄溶液、塩化第二銅溶液、アルカリエッチング液（Ｃｕ（ＮＨ_３）_４Ｃｌ_２）等を使用できる。

次に、Ｓ３で、メッキ処理（無電解メッキ）を行い銅層の表面（上面及び側面）に下地層及び貴金属を形成する。詳細には、銅層の表面（上面及び側面）にニッケル層、パラジウム層、金層を順に形成する。ニッケル層の膜厚は６μｍ（好適な範囲は２〜６μｍ）、パラジウム層の膜厚は０．２μｍ（好適な範囲は０．１〜０．５μｍ）、金層の膜厚は０．０８μｍ（好適な範囲は、０．０５〜０．５μｍ）である。

代表的なメッキ液、温度、時間を例示すれば、ニッケル層形成には、メッキ液：ＰＢ−６０６（商品名、株式会社ＪＣＵ社製）、浴温：８０℃、時間：約３０分、パラジウム層形成には、メッキ液：ＰＢ−８０２（商品名、株式会社ＪＣＵ社製）、浴温：５０℃、時間：約１３分、金層形成には、メッキ液：ＰＢ−１２００（商品名、株式会社ＪＣＵ社製）、浴温：８５℃、時間：１５分である。なお、メッキ時間と膜厚はほぼ比例するので、所望の膜厚となるように時間を選定する。

貴金属層の形成方法として、他に、蒸着を挙げることができる。

これにより、図３（Ｃ）に示すように、ポリイミドフィルム３上に多数形成された台状の銅層５の上面と側面に貴金属層７が形成される。ここで、上面と側面に貴金属層７が形成された銅層５の全体を接点導電部８とする。

この後、このポリイミドフィルムをスイッチ化する。スイッチ化の方法の一例を図４〜図６を参照して説明する。
まず、スイッチ２０の構造を説明する。スイッチ２０は、図６に示すように、ゴムスイッチ本体２１と、本体２１に設けられた接点１とを有する。接点１に対向する基板Ｓ上には、固定接点Ｃが設けられている。本体２１はシリコーンゴムで作製され、押圧操作される押圧部２１ａと、基板Ｓに固定される支持部２１ｂと、押圧部２１ａから支持部２１ｂにつながる、斜め下方向に張り出すように形成されたスカート部２１ｃとを有する。押圧部２１ａの下面には、接点１が設けられている。押圧部２１ａを押し下げると、スカート部２１ｃが外に膨らむように変形して、押圧部２１ａの下面に設けられた接点１が基板Ｓ上の固定接点Ｃに当接し、導通が得られる。

スイッチ化する（図６に示すゴムスイッチ２０の本体２１の押圧部２１ａに接点１を結合する）方法としては、ゴムスイッチ本体２１にインサート成形する方法、又は、貼り合わせる方法をとることができる。
インサート成形する場合は、まず、図２に示すフローチャートのＳ４で、ポリイミドフィルム３の裏面（接点導電部８が形成された面の反対側の面）をプライマー処理し、Ｓ５で、同面にシリコーンゴム層９を成形する（図４（Ａ）参照）。シリコーンゴム層９の厚さは０．５ｍｍである。プライマー処理の具体的方法例としては、プライマーＣ（商品名、信越化学工業社製）を塗布後に乾燥処理する方法がある。このプライマー処理したフィルムを金型にセットし、シリコーンゴムを成形することにより、フィルム３の裏面にシリコーンゴム層９が形成される。

次に、Ｓ６で、このシリコーンゴム層付きのポリイミドフィルム３の接点導電部８の周囲のフィルムを切り出して接点１（シリコーンゴム層付き）を形成する（図４（Ｃ）参照）。切り出す際、銅層の径（２．９ｍｍ）よりも広い径（前述のように、ポリイミドフィルムの径は３ｍｍ）とする。このようにすることにより、接点導電部８が切り出し用の工具に干渉しない。
切り出す方法として、図４（Ｂ）に示すように、例えば、切り出す径（この例では３ｍｍ）と同じ径の環状の刃を有する下ピン３１と、この下ピン３１に対向する押さえピン３２とを用い、両ピン間に、ポリイミドフィルム３を、シリコーンゴム層９を下側としてセットする。そして、下ピン３１をエアシリンダーで強めに上昇させて、下ピン３１の刃でシリコーンゴム層９とポリイミドフィルム３とを同時に打ち抜く。

次に、Ｓ７で、図４（Ｄ）に示すように、この接点１を、ゴムスイッチ成形用の金型３５（下型）に、シリコーンゴム層９が上側となるようにセットする。そして、ゴムスイッチの材料であるシリコーンゴム成形材料１５をその上に乗せて、本体２１の形状にインサート成形する。この際、シリコーンゴム層９とゴムスイッチ２０の本体２１の押圧部２１ａとが加硫接着する。これによりゴムスイッチ２０（図６（Ａ）参照）が作成される。

または、Ｓ４で、ポリイミドフィルム３の裏面（接点導電部８が形成された面の反対側の面）を必要に応じプライマー処理した後（プライマー処理なしの場合もある）、Ｓ８で、ポリイミドフィルム３の接点導電部８の周囲のフィルムを切り出して接点１（シリコーンゴム層なし）を形成することもできる。この場合、Ｓ９で、接点１を、ゴムスイッチ成形用の金型（下型）に、プライマー処理面が上側となるようにセットし、ゴムスイッチの材料であるシリコーンゴムシートをその上に乗せて、本体２１の形状にインサート成形する。

貼り合わせる場合は、Ｓ１０で、図５（Ａ）に示すポリイミドフィルム３の接点導電部８の周囲を切り出して接点１を形成する（図５（Ｂ）参照）。この場合も、切り出す際、銅層の径（２．９ｍｍ）よりも広い径（前述のように、ポリイミドフィルムの径は３ｍｍ）とする。

この場合は、予めシリコーンゴムでゴムスイッチの本体２１を作製しておく。そして、Ｓ１１で、図５（Ｃ）に示すように、ゴムスイッチ本体２１の押圧部２１ａの下面に、接点１のポリイミドフィルム３側の面を接着剤で接着する。接着剤として、シリコーン系ＲＴＶ接着剤（例えば、信越化学工業社製ＫＥ４８０５（商品名））を使用できる。この場合、接着剤を一方の接着面に塗布して、他方の接着面に貼り付けた後、所定時間（例えば３０分）放置する。この際、必要に応じて加熱してもよい。

あるいは、図４（Ｃ）に示す、シリコーンゴム層９付きの接点１の、シリコーンゴム層９を、ゴムスイッチの本体２１の押圧部２１ａに接着してもよい。シリコーンゴム層を設けない場合はフィルム全体の厚さが薄く、取り扱いにくいが、シリコーンゴム層を設けると厚さが厚くなって剛性が増し、取扱いやすくなる。

図７、８の写真を参照して、図５（Ｂ）に示した方法で作製された接点の外観を説明する。図７は、図５（Ｂ）のポリイミドフィルムから切り出した接点、図６は、比較として従来の接点（ゴム、洋白、ニッケル、金が順に積層されたもの）を示す。各図の（Ａ）は平面視、（Ｂ）は側面視である。
図８に示す従来の接点は、図８（Ａ）に示すように、上面には金の層が確認されるが、図８（Ｂ）に示すように、側面には金の層は形成されておらず、銀色の洋白が露出している。

一方、図７に示す本発明の接点は、図７（Ａ）に示すように、平面において、上面は金の層が形成されている。また、金層（導電層）の径をポリイミドフィルムの径よりも小さくしたので、金層の周囲に黄色のポリイミドフィルムが存在している。また、図７（Ｂ）から、側面にも金の層が形成されていることがわかる。

１ 接点 ３ 樹脂フィルム（ポリイミドフィルム）
５ 導電層 ７ 貴金属層
８ 接点導電部 ９ シリコーンゴム層
１５ シリコーンゴムシ成形材料
２０ ゴムスイッチ ２１ 本体
３１ 下ピン ３２ 押さえピン
３５ 金型

Claims (12)

1. 樹脂フィルムと、
   該樹脂フィルム上に形成された上面の平らな島状の導電層と、
   この島状導電層の上面及び側面に形成された貴金属層と、
   を備えることを特徴とする接点。
2. 前記樹脂フィルムと前記導電層が銅張りポリイミドフィルムであり、
   前記島状導電層が、該銅張りポリイミドフィルムの銅張り層における前記島状導電層以外の部分をエッチングで除去することにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の接点。
3. 前記貴金属層が、前記島状導電層に無電解メッキすることにより形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の接点。
4. 樹脂フィルム上に上面の平らな島状の導電層を形成し、
   該導電層の上面及び側面に貴金属層を形成することを特徴とする接点の製造方法。
5. 銅張りポリイミドフィルムを準備し、
   該フィルムの銅張り層をエッチングして上面の平らな島状銅層部を形成し、
   得られた島状銅層部の上面及び側面に、無電解メッキにより貴金属層を形成して接点導電部を形成し、
   前記銅張りポリイミドフィルムの、前記接点導電部の周囲のポリイミドフィルムを打ち抜くことを特徴とする接点の製造方法。
6. ゴムスイッチ本体と、該ゴムスイッチ本体の一部に貼り付けられた可動接点を備え、該可動接点が、該可動接点に対向する部分に配置された固定接点と接触して導通するゴムスイッチであって、
   前記可動接点が請求項１、２又は３に記載された接点であることを特徴とするゴムスイッチ。
7. 樹脂フィルム上に上面の平らな島状の導電層を形成し、
   該導電層の上面及び側面に貴金属層を形成して接点導電部を形成し、
   前記樹脂フィルムの、前記接点導電部の周囲を打ち抜いて接点を作製し、
   該接点を金型中に置き、該接点に、ゴム又は軟質弾性樹脂製キートップを成形しながら接合することを特徴とするスイッチの製造方法。
8. 銅張りポリイミドフィルムを準備し、
   該フィルムの銅張り層をエッチングして上面の平らな島状銅層部を形成し、
   得られた島状銅層部の上面及び側面に、無電解メッキにより貴金属層を形成して接点導電部を形成し、
   前記銅張りポリイミドフィルムの、前記接点導電部の周囲のポリイミドフィルムを打ち抜いて接点を作製し、
   該接点を金型中に置き、該接点に、ゴム又は軟質弾性樹脂製キートップを成形しながら接合することを特徴とするスイッチの製造方法。
9. 前記接点導電部を形成した後、前記フィルムの、前記接点導電部の反対側の面をプライマー処理することを特徴とする請求項７又は８に記載のスイッチの製造方法。
10. さらに、前記プライマー処理した面にシリコーンゴム層を成形することを特徴とする請求項９に記載のスイッチの製造方法。
11. 請求項１、２又は３に記載の接点の樹脂フィルムと、ゴム又は軟質弾性樹脂製キートップとを接着剤で接着することを特徴とするスイッチの製造方法。
12. 前記樹脂フィルムにシリコーンゴム層を形成し、該シリコーンゴム層を前記キートップに接着剤で接着することを特徴とする請求項１１に記載のスイッチの製造方法。