JP3672772B2 - ラバースイッチ用接点部材 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、電気機器などに備えられる信号入力用の押しボタン式ラバースイッチの接点部材に関する。さらに詳しくは、押ボタンの押圧の際に接点部材表面から線状導電体が突出し、かつ、相手側のプリント配線回路に直接導電性弾性体が接触しない押しボタン式ラバースイッチ用接点部材とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、オーディオ機器、携帯電話等の信号入力用に備えられている押しボタン式ラバースイッチとして、図10に示すような導電性弾性体と絶縁性屈曲部から構成されるものが知られている。これは押しボタン1中央部に一定以上の圧力を加えることで屈曲部2が変形し、その背面にある導電性弾性部3をプリント配線回路上に形成される固定接点部4,5に接触させるものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記した接点機構は、ラバースイッチの接点部やプリント配線回路上の固定接点部に手油、リフロー工程でのフラックス付着などの通電を阻害する汚れが存在した場合、容易に接点障害が発生するという問題があった。
【0004】
また、ボタン式ラバースイッチとして繰り返し圧接した際、プリント配線回路上の固定接点部に接する導電性弾性体が疲労破壊をおこし、導電性弾性体の一部が剥離し、通電機能を失うか、接点部に固着することで、押圧を開放しても信号入力が解除されないという接続不良を引き起こす問題があった。
【0005】
本発明は前記の問題を解決するため、ラバースイッチの接点部やプリント配線回路上の固定接点部の汚れによる接続不良の影響を受けにくく、繰り返し圧接時に接点部材の導電性弾性体が疲労破壊しにくい押しボタン式ラバースイッチ用接点部材を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の押しボタン式ラバースイッチ用接点部材は、ラバースイッチ用接点部材の厚み方向に多数の線状導電体が配向しており、かつ接点部材の少なくとも一部分の層は導電性弾性体層で形成されており、前記線状導電体は接点部材の厚みとほぼ同程度の長さを有し、未加圧時または加圧時に線状導電体が接点部材表面の少なくとも1方向から露出し、前記接点部材の接点側の厚み方向に絶縁性弾性体層と前記導電性弾性体層と表層の絶縁性弾性層が積層形成され、前記線状導電体は前記絶縁層と前記導電層と前記表層の絶縁層を貫通しており、前記接点部材の上方のスイッチ部に一定以上の圧力を加え、プリント配線回路上に形成された複数の固定接点部に接続させたとき、前記複数の固定回路部と前記接点部材内の線状導電体とが接触し、前記接点部材内部の導電層を介して、前記複数の接点部の回路間を電気的に接続するように構成されている。
【0008】
また前記ラバースイッチ用接点部材においては、接点部材の少なくとも一部分を構成する導電性弾性体を線状導電体が貫通または接触していることが好ましい。
【0009】
また前記ラバースイッチ用接点部材においては、線状導電体の露出長さが、3μm〜30μmの範囲であることが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明において、電気的接続は図1に示すように、押しボタン12の中央部に一定以上の圧力を加えることで屈曲部11が変形し、その背面にある導電性弾性部9をプリント配線回路上に形成されてい固定接点部13,14に接触させる。すなわち、回路電極13,14に線状導電体10が接触し、接点部材内部の線状導電体10が貫通する導電性弾性体7を介し、信号入力回路として機能する。
【0011】
前記構成においては、接点部材の厚みに限定はないが、線状導電体10の座屈防止の意味から、平均長さは2mm以下が望ましい。より望ましくは平均長さ1mm以下である。
【0012】
線状導電体10は円柱状が好ましく、線経として平均直径50μm以下であることが望ましい。より望ましくは平均直径20μm以下である。
【0013】
また前記構成の線状導電体10は金属細線から選ばれ、材質としては鉄、ニッケル、ステンレススチール鋼(SUS)等が望ましく、表面には防腐と通電性能を安定させる意味で金メッキされていることが好ましい。
【0014】
また前記構成の線状導電体は、未加圧時または加圧時に接点部材表面からの突出することを特徴としている。線状導電体の突出長さに特に規定は無いが、3μm〜30μmが望ましい。より望ましくは5μm〜15μmである。
【0015】
また前記構成の接点部材内に線状導電体を突出、配向する製造方法として、例えば下記の製法がある。
【0016】
ほぼ等しい長さを有する多数の磁性線状導電体をマトリックス液中で混合、分散し、表面が非活性軟質被膜でおおわれ、前記磁性線状の長さと同等以上の間隔に保たれた2つの平面の間に該混合液を充填してシート状に保持し、磁界の作用によって線状導電体をシートの厚み方向に配向させる。その配向を維持したままその面間隔を線状体の両端部が軟質被膜中に陥入するまでせばめ、しかる後にマトリックスを固化せしめる。シートの厚み方向に、そのシートの厚みよりわずかに長い多数の線状導電体が配向しており、かつそれらの線状導電体の両端部がシート両面から突出する。
【0017】
また、前記構成のマトリックスの成分はポリマー、プレポリマー、またはモノマーのいずれかの段階で前記の磁性物質のキューリー点以下の温度において、前記の線状導電体を分散せしめるのに十分な溶融流動性を有し、重合または固化によって弾性ポリマーを形成するものであればよい。
【0018】
また、導電性弾性部7は接点部材の厚み方向に5μm以上の厚みを有し、導電性付与材として、炭素繊維、カーボン粉体、導電性金属粒子などがあげられる。
【0019】
また、絶縁性弾性体は導電性弾性体の表層部として形成され、接点部材の厚み方向に5μm以上の厚みを有することが望ましい。より望ましくは10μm以上である。
【0020】
前記した本発明の押しボタン式ラバースイッチ用接点部材によれば、厚み方向に多数の線状導電体が配向し、未加圧時または加圧時に線状導電体が接点部材表面から突出するように構成されているラバースイッチ用接点部材であって、ラバースイッチを加圧した際にプリント配線回路上の固定接点部に手油やフラックスが存在しても、回路基板へ線状導電体が食い込む形で接続する事から、それらの接続阻害物質の影響を受けにくくすることが可能であり、接続信頼性の高いラバースイッチ用接点部材とすることができる。
【0021】
また前記の押しボタン式ラバースイッチ用接点部材は厚み方向に導電層と絶縁層を交互に形成し、接点ゴムの表層は絶縁層であることを特徴としており、比較的物理強度の高い絶縁性弾性体を回路電極に接触させることで、直接的な物理的負荷を導電性弾性体に与えない構成となっている。繰り返し圧接する際に発生する導電性弾性体の劣化を抑え、物理耐久性能を向上させている。
【0022】
【実施例】
以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【0023】
図1は本発明の一実施例をラバーキーとして構成されたものを示し、図2は本発明である接点部材を示す。図3〜7は本接点部材の製造方法を時系列的に示す模式図である。
【0024】
まず、この実施例の対象である接点部材を図2を参照して説明すると、絶縁性弾性体6(例えば電気絶縁性シリコーンゴム)及び導電性弾性体7(例えば導電性シリコーン)及び絶縁弾性体8(例えば電気絶縁性シリコーンゴム)が接点部材の厚み方向に交互に配置され、これらシート9を線状導電体10(例えばフェライトタイプのステンレススチール繊維)が貫通してなり、これら線状導電体10はシート9の表面から突出している。
【0025】
前記接点部材の接続を図1を用いて説明すると、本発明の接点部材9をラバーキーの屈曲部11と接着させ、スイッチ部12に一定以上の圧力を加え、プリント配線回路上に形成された固定接点部13,14に接続させる。固定回路部13,14と接点ゴム内の線状導電体10とが接触し、接点部材内部の導電性弾性体7を介し、接点部13,14の回路間を電気的に接続する。なお、絶縁弾性体8は導電弾性体7の保護的機能を有する。
【0026】
この接点部材は次のようにして製造する。先ず、線状導電体の配向シートを作成する。線経12μmのフェライトタイプのステンレススチール繊維を切断して得た平均長さ0.5mmの短繊維(線状導電体)10を、シリコーンゴム原液17中に5重量パーセント添加し、混合し、脱泡し、この混合液を0.5mmの厚さアルミスペーサーを挟んだ2枚の厚さ50μmのポリエステルフィルム17,17の間に、液層の厚さが0.7mmになるように容量を定めて注入した(図3)。図3において、16は不活性軟質体層であり、アクリル−スチレン共重合体シートである。上側の厚さは20μm、下側の厚さは40μmとした。
【0027】
次に、金型間隔が1.2mmのときに金型間隔の磁界の強度が0.3Tである磁極兼用の平面金型に磁界をかけ、5分間経過させて短繊維(線状導電体)10をシートの厚さ方向に配向させた。次に、金型間隔を僅かに狭くした。これにより、短繊維(線状導電体)10の両先端が不活性軟質体層16の内部に埋め込まれ突き刺さった状態になった。この状態で温度を60℃に加熱し、磁界を作用させたまま金型を閉じた。その後、2時間後に金型を開き、フィルムに挟まれ硬化したシリコーンゴムシートを取り出した。その結果、図4の中間体が得られた。
【0028】
次に前記中間体から、フィルム17,17及び不活性軟質体層16,16を除去することにより、線状導電体10の配向シートが得られた(図5)。得られたシートは表面から線状導電体が突出しており、上表面が10μm、下表面が40μmの突出長さの線状導電体の配向シートが得られた。
【0029】
次に、前記で得られた線状導電体の配向シートの片面(図5の下側)に、導電性シリコーンインク(トーレ・ダウコーニング社製、PRK−3C)をスクリーン印刷法により80メッシュのスクリーン板を用い、10μm〜20μm厚の塗布した。その後、200℃の熱風循環式オーブン内でシリコーンインクを硬化した。30分後にオーブンから取り出し、図6に示すシートを得た。図6において、7は導電性シリコーンゴム層の部分である。
【0030】
次に図7のように、導電性シリコーンインク7を塗布した面に絶縁性シリコーンインク8をスクリーン印刷法により80メッシュのスクリーン板を用い、10μm〜20μm厚の塗布を行った後、150℃の熱風循環式オーブン内でシリコーンインクを硬化させた。30分後にオーブンから取り出し、図7のシートを得た。シートから露出した線状導電体10の長さは上下面とも約10μmであった。
【0031】
得られたシートをラバースイッチの接点部分に必要な大きさに裁断し、押しボタン式ラバースイッチの屈曲部11を金型内で加熱硬化する際に一体の成形をして得た。また、押しボタン式ラバースイッチの屈曲部11を加熱硬化した後にシリコーン系の1液性接着剤によって接点部材と一体化しても同様の形態が得られタ。
【0032】
上記実施例の接点部材をフラックスを塗布したプリント基板上で実装した抵抗値データを図8に示す。
【0033】
上記実施例の接点部材を独立した2電極を持つプリント基板上で繰り返し圧接したとき、導電性弾性体が電極間に転写し、固定電極間でリークが発生しないか確認したデータを図9に示す。
【0034】
図8〜9から明らかなとおり、本発明の実施例品は従来例品に比べてラバースイッチの接点部やプリント配線回路上の固定接点部の汚れによる接続不良の影響を受けにくく、繰り返し圧接時に接点部材の導電性弾性体が疲労破壊しにくい押しボタン式ラバースイッチ用接点部材であることが確認できた。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、ラバースイッチ用接点部材の厚み方向に多数の線状導電体が配向しており、かつ接点部材の少なくとも一部分は導電性弾性体で構成されており、前記線状導電体は接点部材の厚みとほぼ同程度の長さを有し、未加圧時または加圧時に線状導電体が接点部材表面の少なくとも1方向から露出するように構成したことにより、ラバースイッチの接点部やプリント配線回路上の固定接点部の汚れによる接続不良の影響を受けにくく、繰り返し圧接時に接点部材の導電性弾性体が疲労破壊しにくい押しボタン式ラバースイッチ用接点部材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の接点部材を利用した押しボタン式ラバースイッチの一例を示す断面図。
【図2】本発明の押しボタン式ラバースイッチ用接点部材の一例を示す断面図。
【図3】本発明の接点部材の製造工程を示す模式図で、線状導電体を液状ゴム溶液とともに成形金型空間に充填した工程の断面図。
【図4】同、線状導電体をシートの厚み方向に配向させゴムを硬化した工程の断面図。
【図5】同、上下方向の成形金型を取り除いた工程の断面図。
【図6】同、シートの一面に導電性シリコーンインクを塗布した工程の断面図。
【図7】同、導電性シリコーンインク層の表面に電気絶縁性シリコーンゴム層を形成した工程の断面図。
【図8】本発明の一実施例の接点部材をフラックスを塗布したプリント基板上で圧接した際の抵抗値データを示す図。
【図9】本発明の一実施例と従来例の独立した2電極を持つプリント基板上で本発明の接点部材を繰り返し圧接し、加圧を除いて2電極間上に接点部材が接触していない状態での2電極間の絶縁抵抗データを示す図。
【図10】従来の押しボタン式ラバースイッチの断面図。
【符号の説明】
1,12 押しボタン
2,11 ラバーキー屈曲部
3,7 導電性弾性部
4,5,13,14 プリント配線の回路電極
6,8 絶縁性弾性部
9 接点部材
10 線状導電体
16 不活性軟質体層
17 ポリエステルフィルム
18 液状ゴム(固化前)
Claims (2)
- ラバースイッチ用接点部材の厚み方向に多数の線状導電体が配向しており、かつ接点部材の少なくとも一部分の層は導電性弾性体層で形成されており、
前記線状導電体は接点部材の厚みとほぼ同程度の長さを有し、未加圧時または加圧時に線状導電体が接点部材表面の少なくとも1方向から露出し、
前記接点部材の接点側の厚み方向に絶縁性弾性体層と前記導電性弾性体層と表層の絶縁性弾性層が積層形成され、前記線状導電体は前記絶縁層と前記導電層と前記表層の絶縁層を貫通しており、
前記接点部材の上方のスイッチ部に一定以上の圧力を加え、プリント配線回路上に形成された複数の固定接点部に接続させたとき、前記複数の固定回路部と前記接点部材内の線状導電体とが接触し、前記接点部材内部の導電層を介して、前記複数の接点部の回路間を電気的に接続するように構成されているラバースイッチ用接点部材。 - 前記線状導電体の露出長さが、3μm〜30μmの範囲である請求項1に記載のラバースイッチ用接点部材。
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