JP2979853B2 - メンブレンスイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はメンブレンスイッチに係
わり、スクリーン印刷によって塗設した間隔シートを代
替する間隔部材を塩化ビニル系樹脂で構成し、耐折曲性
と耐摺動性をもたせ、間隔のばらつきを少なくしたメン
ブレンスイッチに関する。

【０００２】近年、情報処理機器の発展に伴って、人間
と機械のインタフェースにいろいろな入出力装置が用い
られるようになっている。そのなかで、キーボードは入
力装置として主装置に付設して用いられているが、主装
置の機種や使われる目的、場所（雰囲気）などによって
多くの種類に分けられる。

【０００３】キーボードは、かつては産業用、業務用と
して専門のオペレータが操作する装置であったが、今で
はパーソナルコンピュータなどの普及によって一般大衆
が用いる民生用の装置にもなっている。

【０００４】一般に、大衆向け装置としての重要な課題
の１つは、如何に価格を低減させるかであるが、キーボ
ードの場合にはメンブレンキーボードがそれに応えるキ
ーボードとして開発されている。そして、最近では産業
用としても多用されるようになっており、低価格化の要
請がますます大きくなっている。

【０００５】

【従来の技術】キーボードには、それに用いられるスイ
ッチの方式によって、いろいろな形式に分類され、用途
に応じて使い分けられている。しかし、最近では特殊な
用途を除けば、メンブレンキーボードが多用されるよう
になっている。

【０００６】メンブレン（Membrane) とは薄い膜のこと
であり、絶縁性のフィルムを複数枚組み合わせてスイッ
チを構成したキーボードである。キースイッチの厚みが
低背なので薄型化に対応でき、量産性に長けているので
低価格化に対応でき、信頼性も向上してきたので、最近
では民生用ばかりでなく産業用としてもよく用いられる
ようになっている。

【０００７】図５はメンブレンスイッチの基本的な断面
構成図であり、図５（Ａ）は開成状態、図５（Ｂ）は閉
成状態、図６は従来のメンブレンキーボードの一例の説
明図で、図６（Ａ）は分解斜視図、図６（Ｂ）は断面
図、図６（Ｃ）は主要部の拡大断面図である。１は導体
パターン、２は下部シート、３は上部シート、４はスイ
ッチ孔、５は間隔部材、６は凸部、７は支持板、８は間
隔シート、９は端子部、10はメンブレンスイッチであ
る。

【０００８】図５において、メンブレンスイッチの基本
的な構成は、金属やプラスチックの薄い支持板７の上
に、厚みが例えば80μｍ程度の下部シート２と間隔シー
ト８と上部シート３を順次重ねたものである。これらの
シート２、８、３には、比較的剛性をもったポリエステ
ルフィルムなどがよく用いられている。

【０００９】下部シート２と上部シート３には、例えば
縞状に導体パターン１が設けられている。この導体パタ
ーン１は、例えば貼着されている銅箔をフォトエッチン
グしたり、導電ペーストをスクリーン印刷したりして形
成される。また、間隔シート８には、キーボードのキー
配列の位置に対応して数ｍｍφのスイッチ孔４が設けら
れている。

【００１０】上下のシート２、３は、間隔シート８を介
して導体パターン１が交叉するように重ねたとき、上下
の導体パターン１がスイッチ孔４に露出する。このスイ
ッチ孔４に露出した導体パターン１はいわゆるスイッチ
の接点となっており、こうして、メンブレンスイッチ10
の素子が構成される。

【００１１】このメンブレンスイッチ10の素子をキーボ
ードのキースイッチとして用いる場合には、スイッチ孔
４に対応する上部シート３に、こゝでは図示してないが
アクチュエータやキートップなどが仕組まれる。

【００１２】図５（Ａ）において、上部シート３は剛性
によってスイッチ孔４に架設されるので上下の導体パタ
ーン１は間隔シート８の厚み分の距離を隔てて対向して
おり、メンブレンスイッチ10は開成状態となっている。

【００１３】図５（Ｂ）において、スイッチ孔４に対応
する上部シート３が押圧されると凹み、上部シート３の
導体パターン１と下部シート２の導体パターン１が当接
してメンブレンスイッチ10が閉成状態となる。押圧を解
けば上部シート３は元に戻って開成状態となる。

【００１４】このように、メンブレンスイッチ10の素子
は、３枚のシート２、８、３を重ね合わせるだけで構成
できるので、組立工数が少なくて済む。また、スイッチ
の素子の厚みは、高々 300μｍ程度にできる。従って、
メンブレンスイッチ10は、安価で、薄型、低背型のキー
ボードを構成するのに有効なスイッチである。

【００１５】ところが、さらに部材点数を減らしてメン
ブレンスイッチ10の低価格化を図るために、間隔シート
８に替わって上下のシート２、３の少なくとも一方に、
直に間隔シート８を代替する部材を塗設する方法があ
る。

【００１６】図６（Ａ）において、下部シート２と上部
シート３の表面には、それぞれ導体パターン１が、スク
リーン印刷などによって設けられ、その上に間隔部材５
が設けられている。この間隔部材５は、絶縁性のペース
トを例えばスクリーン印刷して層状に構成しており、ス
イッチ孔４や端子部９の端部を残して全面に塗着され
る。上下の導体パターン１の間隔は例えば80μｍ程度な
ので、上下のシート２、３に設ける場合には、それぞれ
のシート２、３に40μｍ程度ずつ塗着する。

【００１７】スイッチ孔４には、図６（Ｂ）に示したよ
うに導体パターン１が接点として露出しており、メンブ
レンスイッチ10の素子となっている。また、端子部９は
適宜曲げられて、図示してないコネクタなどに挿着され
るようになっている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、間隔部材５
を構成するためにスクリーン印刷を行うペーストには、
従来から、エポキシ−アクリル系やシリコン系の樹脂が
用いられていた。ところが、こうしたペースト材料を硬
化させて構成された間隔部材５は、耐折曲性や塗膜強
度、耐摺動性などがよくない。そのために、端子部９を
曲げたりコネクタへ挿着したりする際、間隔部材５が割
れたり引っ掻き傷が生じたりする。

【００１９】また、一般にスクリーン印刷によって得ら
れる塗膜は、ペーストの粘度や組成などにもよるが数十
μｍの厚い膜厚で、しかも一様な膜厚にすることはなか
なか厄介である。さらに、周縁部が盛り上がる傾向にあ
る。従って、間隔部材５の場合には、上下のシート２、
３の全面に一様な膜厚で設けることは難しいばかりでな
く、図６（Ｃ）に示したようにスイッチ孔４の周縁部が
盛り上がって厚みのばらついた凸部６を生じてしまう。

【００２０】そのため、上下のシート２、３に間隔部材
５を塗着して重ねたとき、凸部６同士が重なり合って厚
みのばらつきが増長され、上下のシート２、３の間隔が
ばらついてしまう。そして、この間隔のばらつきは、メ
ンブレンスイッチ10を閉成させる際の押圧特性のばらつ
きとなり、安定なスイッチング閉成を損なう不具合の原
因となっていた。

【００２１】そこで本発明は、塩化ビニル系のペースト
を用いて耐折曲性や塗膜強度などを向上させ、かつ間隔
のばらつきが小さくなるようになした間隔部材を具えた
メンブレンスイッチを提供することを目的としている。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上で述べた課題は、導体
パターンが配設された下部シートと上部シートの両方の
それぞれに、該導体パターンが露出するようにスイッチ
孔を残して塗設された間隔部材を有し、且つ各スイッチ
孔が対向するように各間隔部材の外方面を衝合させ、下
部シートと上部シートを重ねて形成されるメンブレンス
イッチにおいて、前記間隔部材は、塩化ビニル系樹脂と
可塑剤からなるペーストをスクリーン印刷によって塗着
したものであり、且つ該間隔部材はスイッチ孔の周縁部
が外方へ凸部状に盛り上がって形成されており、該スイ
ッチ孔は、孔径が該上部シートまたは下部シートのどち
らか一方より他方が大きく形成されており、該上部シー
トと該下部シートの重ね状態において、該間隔部材のそ
れぞれの凸部の頂上が衝合せずに左右にずれて位置して
いるように構成されたメンブレンスイッチによって解決
される。

【００２３】

【作用】従来から、メンブレンスイッチのシート素材に
は剛性をもったポリエステルフィルムがよく用いられて
いるが、本発明においては、間隔シートに代替する間隔
部材をスクリーン印刷するに際して、塩化ビニル系樹脂
のペーストを用いるようにしている。

【００２４】すなわち、下部シートと上部シートの少な
くとも一方に塩化ビニル系樹脂と可塑剤からなるペース
トを少なくとも印刷し、間隔部材に柔軟性を持たせて耐
折曲性をよくし、塩化ビニル系樹脂の強靱性を活かして
耐摺動性をよくするようにしている。また、下部シート
と上部シートの両方に間隔部材を塗設したときには、ス
イッチ孔の周縁部の凸部同士が衝合し合わないようにし
ている。

【００２５】こうすると、シートの端子部を曲げてコネ
クタに挿着する際に生じる不具合を防いだり、間隔のば
らつきの改善を図ることができる。

【００２６】

【実施例】図１は本発明の第一の実施例の説明図で、図
１（Ａ）は断面図、図１（Ｂ）は主要部の拡大断面図、
図２は本発明の第二の実施例の主要部の拡大断面図であ
る。図において、１は導体パターン、２は下部シート、
３は上部シート、４はスイッチ孔、５は間隔部材、６は
凸部、７は支持板、10はメンブレンスイッチである。

【００２７】実施例：１ 図１（Ａ）において、下部シート２と上部シート３に
は、例えば貼着された銅箔のフォトエッチングとか銅ペ
ーストのスクリーン印刷とかによって所定の導体パター
ン１が設けられている。そして、その上に間隔部材５が
スクリーン印刷によって設けられている。

【００２８】間隔部材５のスクリーン印刷に用いられる
ペーストは、塩化ビニル系の樹脂と可塑剤からなる。す
なわち、このペーストは、例えば、懸濁重合によって得
られた塩化ビニル樹脂や乳化重合によって得られた塩化
ビニル−10％酢酸ビニル共重合樹脂などの平均粒径 0.5
μｍφ程度の微粉末を、フタル酸系やりん酸系の可塑剤
に混ぜてペースト状に混練したものである。

【００２９】このペーストを、スイッチ孔４の直径が、
下部シート２にあっては 3.6ｍｍφ、上部シート３にあ
っては 4.2ｍｍφになるように、スクリーン印刷によっ
て塗布し、80度Ｃで乾燥する。乾燥後の膜厚は平均35μ
ｍで、スイッチ孔４の周縁部に生じた凸部６の高さは平
均43μｍである。

【００３０】こうして間隔部材５を塗設した下部シート
２と上部シート３を所定の位置合わせをして重ねると、
図１（Ｂ）に示したように下部シート２の間隔部材５の
凸部６の外側に上部シート３の間隔部材５の凸部６が位
置する。従って、凸部６同士が衝合して下部シート２と
上部シート３の間隔のばらつきが増長されることが防げ
る。因みに下部シート２と上部シート３の間隔は平均78
μｍである。また、間隔部材５は可撓性があって耐折曲
性に富み、また、図５（Ａ）で示した端子部における耐
摺動性も改善されている。

【００３１】こうして構成された本発明になるメンブレ
ンスイッチ10の性能を、従来のメンブレンスイッチと比
較してみると表１のようになる。

【００３２】

【表１】

【００３３】この表１から分かるように、従来例１（エ
ポキシ−アクリル系ペースト）と従来例２（シリコン系
ペースト）に較べて、本発明になる塩化ビニル系ペース
トを用いた場合には、耐折曲性、耐摺動性の両方とも優
れており、上下のスイッチ孔４の大きさを変えて凸部６
が衝合しないようにしているので、膜厚のばらつきも少
なく、従ってメンブレンスイッチ10として押圧力のばら
つきも少なくなっている。

【００３４】実施例：２ 図２において、間隔部材５が下部シート２と上部シート
３の両方に設けられた構成になっており、スイッチ孔４
の直径が、上部シート３にあっては 4.0ｍｍφ、下部シ
ート２にあっては 4.4ｍｍφになるように、スクリーン
印刷によって塗布し、乾燥固着する。

【００３５】実施例１と比較したとき、上部シート３に
設けられた間隔部材５のスイッチ孔４の直径が同じであ
れば、スイッチとしての基本的な特性に変わりはない。

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【発明の効果】３枚のシートが重ねて構成されているメ
ンブレンスイッチの間隔シートをスクリーン印刷などに
よって代替することは従来から行われているが、可撓性
に乏しく膜厚の一様性にも不具合があったが、本発明に
よれば、可撓性に富んだ塩化ビニル系のペーストを用
い、スイッチ孔の孔径を工夫することによって、折曲性
がよく、間隔のばらつきの少ないのでスイッチの押圧特
性の均一性がよいメンブレンスイッチを得ることができ
る。

【００３９】その結果、部材点数を削減して製造原価の
低減をより一層図ることができるようになり、本発明は
メンブレンスイッチ、延いてはメンブレンキーボードの
製造合理化に対して寄与するところが大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一の実施例の説明図で、（Ａ）は
断面図、（Ｂ）は主要部の拡大断面図である。

【図２】 本発明の第二の実施例の主要部の拡大断面図
である。

【図３】 メンブレンスイッチの基本的な断面構成図で
あり、（Ａ）は開成状態、（Ｂ）は閉成状態である。

【図４】 従来のメンブレンキーボードの一例の説明図
で、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は主
要部の拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 導体パターン ２ 下部シート ３ 上部シート ４ スイッチ孔 ５ 間隔部材 ６ 凸部 ７ 支持板 10 メンブレン
スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01H 13/70 H01H 11/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導体パターンが配設された下部シートと上
   部シートの両方のそれぞれに、該導体パターンが露出す
   るようにスイッチ孔を残して塗設された間隔部材を有
   し、且つ各スイッチ孔が対向するように各間隔部材の外
   方面を衝合させ、下部シートと上部シートを重ねて形成
   されるメンブレンスイッチにおいて、 前記間隔部材は、塩化ビニル系樹脂と可塑剤からなるペ
   ーストをスクリーン印刷によって塗着したものであり、
   且つ該間隔部材はスイッチ孔の周縁部が外方へ凸部状に
   盛り上がって形成されており、 該スイッチ孔は、孔径が該上部シートまたは下部シート
   のどちらか一方より他方が大きく形成されており、 該上部シートと該下部シートの重ね状態において、該間
   隔部材のそれぞれの凸部の頂上が衝合せずに左右にずれ
   て位置している ことを特徴とするメンブレンスイッチ。