JP4191067B2 - 押釦スイッチ用カバー部材 - Google Patents

Description

本発明は、各種入力機器、特には携帯電話、リモコン、電卓、及び車載用のスイッチ装置に有用な押釦スイッチ用カバー部材に関するものである。

近年、携帯性を高めるために低消費電力化が携帯電話等入力機器に求められている。この入力機器の低消費電力化を図るためには、押釦と、押釦に対応するスイッチ回路が配設された回路基板との間に押圧時に通電させるための可動接点部を有する押釦スイッチ用カバー部材において、可動接点部の低抵抗化を図ることが必要となる。

従来、可動接点部に用いる導電性部材としては、シリコーンゴムにアセチレンブラック等のカーボンブラックを導電性フィラーとして添加した導電性部材が主に使用されている（特許文献１を参照）。

このアセチレンブラック等のカーボンブラックを用いて導電性部材の抵抗値を下げるためには、シリコーンゴムに多量のカーボンブラックを添加する必要がある。ところが、シリコーンゴムにカーボンブラックを大量に添加することは、混練時にカーボンブラックの連鎖構造が破壊され、抵抗が上昇するほか、均一分散のために少量ずつの添加が必要となるため、作業効率を著しく悪化させ、人件費等作製に係るコストがかかるという問題があった。また、大量のカーボンブラックをシリコーンゴムに添加したとしても、その結果、シリコーンゴム物性の変化を起こし、可動接点部の耐久性を低下させ、押釦スイッチ用カバー部材の耐久性を低下させてしまうといった問題があった。
特開平８−２７６４３５号公報

本発明は、上記従来技術の問題点を鑑みて、低抵抗の可動接点部材を作製することにより、低消費電力化が可能でかつ耐久性の高い押釦スイッチ用カバー部材を提供することを課題とする。

かかる課題を達成するため、請求項１に記載の発明は、押釦と該押釦に対応するスイッチ回路が配設された回路基板との間に、押圧時に通電するための可動接点部を有する押釦スイッチ用カバー部材であって、前記可動接点部は、カーボンナノ粒子とポリオルガノシロキサン組成物のバインダー成分とからなる最表層と、該最表層よりカーボンナノ粒子の配合量が少ないか或いは全くカーボンナノ粒子を含まない層との複層構造とするとともに、前記最表層の表面粗さの平均値（Ｒａ）が０．１μｍ以上１０μｍ以下としたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加えて、前記可動接点部のゴム硬度１０〜８０ＩＲＨＤであることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、前記可動接点部は、カーボンナノ粒子とポリオルガノシロキサン組成物のバインダー成分とからなる最表層と、該最表層よりカーボンナノ粒子の配合量が少ないか或いは全くカーボンナノ粒子を含まない層との複層構造とするとともに、前記最表層の表面粗さの平均値（Ｒａ）が０．１μｍ以上１０μｍ以下としたので、カーボンナノ粒子の使用量を削減でき押釦スイッチ用カバー部材に使用する導電部材を安価にすることができる。

請求項２に記載の発明によれば、可動接点部のゴム硬度１０〜８０ＩＲＨＤであるので、請求項１の効果に加えて、接点部材として必要な硬度を有しながら基板パターンへの適度な追従性を確保できる。

以下、図１を用いて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る押釦スイッチ用カバー部材の概念図である。

押釦スイッチ用カバー部材１０は、押釦１１に対応するスイッチ回路が配設された回路基板１８との間に、押圧時に回路基板１８に配設された固定接点部１８の開回路を閉じて通電するための可動接点部１２とから構成される。この可動接点部１２は、カーボンナノ粒子と押釦１１に接着させるためのバインダー成分とによって形成されている。

押釦１１は、押圧時の荷重を伝えるための押釦本体部１３と、押圧時に撓んで可動接点部１２とスイッチとを通電させるためのスカート部１４と、文字等が印刷された押下面１５とから構成される。

可動接点部１２は、接着のためのバインダー成分にカーボンナノ粒子を配合すると、その表面に凹凸が形成される。この凹凸による表面粗さの平均値（Ｒａ）が０．１μｍ以上１０μｍ以下程度となるように最表層１６にカーボンナノ粒子が配合されている。

なお、絶縁性のバインダー成分は、ポリオルガノシロキサン組成物を用いる。これによって、耐熱耐寒性に優れまた押釦スイッチ用カバー部材として広く使用されているシリコーンゴムとの一体化が容易に実施でき、製造工程の簡略化ができる。

また、可動接点部１２のゴム硬度は、１０〜８０ＩＲＨＤとなるように作製するのが望ましい。これは、可動接点部１２のゴム硬度が１０ＩＲＨＤ未満であると、接点を基板に押し付けた際に接点が変形、破損してしまう。また、８０ＩＲＨＤを越えるとゴム特性の低下により傷がつきやすくなり、回路基板のパターンへの追従性が著しく減少し、スイッチとしての通電特性が悪化する。

なお、可動接点部１２はカーボンナノ粒子を配合した最表層と少なくとも最表層よりもカーボンナノ粒子の配合量が少ないか或いは全く含まない層との複層構造とすることで、カーボンナノ粒子の使用量を削減でき導電部材を安価にすることもできる。

以上のとおり、本発明の実施の形態に基づくカーボンナノ粒子を添加した導電性部材を用いることにより、低抵抗の押釦スイッチ用カバー部材１０を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る実施例について詳しく説明する。
[実施例1]

実施例１として、カーボンナノ粒子を主成分とした導電性部材を用いて可動接点部１２を形成した押釦スイッチ用カバー部材１０の製造方法について、導電性部材をインクタイプで作成する方法を基に説明する。

以下、導電元インクの作製方法について説明する。

白金系触媒（商品名：Ｃａｔ−ＰＬ−２、信越化学工業（株）製）２．６４ｇ、制御材（商品名：ベンゾトリアゾール、関東化学（株）製）０．１３ｇ、溶剤（エタノール、関東化学（株）製）２２．４３ｇを攪拌混合した。次にビニル基含有シロキサンレジン（商品名：ＳＩＬＢＡＳＥ４３７、信越化学工業（株）製）４８０ｇを擂潰機に量りとりここに先の混合物を加えて攪拌した。さらにビニル基含有ジメチルポリシロキサン生ゴム（商品名：ＫＥ−７８ＶＢＳ、信越化学工業（株）製）７２０ｇ、ＳｉＨ基含有シリコーンオイル（商品名：ＫＦ９９、信越化学工業（株）製）６２．２４ｇ、補強剤（商品名：ＫＥ−１２１２Ｃ、信越化学工業（株）製）１３２．９ｇをその都度攪拌作業をしながら順次加えた。最後にカーボンナノ粒子としてカーボンナノファイバー（商品名：ＶＧＣＦ、昭和電工（株）製）３６０ｇと溶剤（商品名：ケロシン、関東化学（株）製）１５００．０ｇを数回に分けて加え１時間攪拌した後三本ロールにて混合分散させ導電元インクを作製した。

以下、導電性インクの作製方法について説明する。

上述の方法で作製した導電元インクを、超音波振動を駆けながらさらに溶剤（商品名：ケロシン、関東化学（株）製）にて固形分が１５％になるように分散、希釈した。

以下、押釦スイッチ用カバー部材１０の製造方法について説明する。

シリコーンゴムコンパウンド（商品名：ＫＥ−９４１Ｕ、信越化学工業（株）製）に架橋材（商品名：Ｃ−８、信越化学工業（株）製）を２重量部配合した原料を使用して、所定の形状にプレス成形法にて１７０℃、１０分間成形して、押釦本体部１３、スカート部１４、押下面１５、及び押下面１５の反対面に形成された、３ｍｍ径、０．５ｍｍ高さの可動接点部１２が一体に成形された押釦スイッチ用カバー部材１０を得た。

以下、接点印刷による可動接点部１２の形成方法について説明する。

上述の方法で製造した押釦スイッチ用カバー部材１０の可動接点用凸部に、１５％の導電インクをピン転方法にて転写した後、１８０℃、３０分の熱処理にて硬化させ、３ｍｍ径、５０μｍ厚みの円形の最表層１６と及び押釦隣接層１７とからなる可動接点部１２を印刷形成した。

以上の方法を用いて製造した押釦スイッチ用カバー部材１０の接触抵抗値を、ガラスエポキシ性電極基板（電極幅０．５ｍｍ、電極ピッチ１ｍｍ、金フラッシュメッキ仕上げ）上にて、テスター（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ Ｒ６５６１ ＤＩＧＩＴＡＬ ＭＵＬＴＩＭＥＴＥＲ）にて押圧時の負荷に相当する荷重２００ｇで測定したところ、１．５Ωであった。また、可動接点部１２のゴム硬度４０ＩＲＨＤであった。

さらに、この押釦スイッチ用カバー部材１０を、打鍵耐久試験（荷重２００ｇ、打鍵速度３．３回／秒）を実施したところ、１００万回まで可動接点部１２の脱離がなく、安定した押釦スイッチ機能を保持していた。
[実施例２]

実施例２として、カーボンナノ粒子を主成分とした導電性部材を用いて可動接点部１２を形成した押釦スイッチ用カバー部材１０の製造方法について、導電性部材を成形物タイプで作成する方法を基に説明する。

ビニル基含有ジメチルポリシロキサン生ゴム（商品名：ＫＥ−７８ＶＢＳ、信越化学工業（株）製）５７７ｇ、ビニル基含有ジメチルポリシロキサン生ゴム（商品名：ＫＥ−８０ＶＢＳ、信越化学工業（株）製）２０ｇ、過酸化物系架橋材（商品名Ｃ−８、信越化学工業（株）製）３８ｇを二本ロールミキサーにより分散混合させた後、カーボンナノ粒子としてカーボンナノファイバー（商品名：ＶＧＣＦ、昭和電工（株）製）３８６ｇを数回に分けて加えながら二本ロールミキサーにて分散混合させて導電性ゴムコンパウンドを作製した。

上述の導電性ゴムパウンドを厚みが０．５５ｍｍになるようにプレス成形にて１７５℃、１０分間加熱圧縮成形した導電ゴムシートを得た。この導電ゴムシートを、３ｍｍ径のボンチで打ち抜き３ｍｍ径、０．５５ｍｍ厚みの可動接点部１２の部材を作製した。この部材を押釦スイッチ用カバー部材１０の成形金型の可動接点部１２部分にあたる凹部に挿入、配置した後、実施例１と同様の材料、手法、条件にてプレス成形を行い、可動接点部１２が一体化された押釦スイッチ用カバー部材１０を得た。

この押釦スイッチ用カバー部材１０の接触抵抗値を同様の方法で測定したところ、接触抵抗値は、０．５Ωであった。また、可動接点部１２のゴム硬度７０ＩＲＨＤであった。

さらに、この押釦スイッチ用カバー部材１０を、打鍵耐久試験（荷重２００ｇ、打鍵速度３．３回／秒）を実施したところ、５００万回まで可動接点部１２の脱離がなく、安定した押釦スイッチ機能を保持していた。
［比較例］

以下、実施例との比較するための比較例について説明する。
［比較例１]

以下、実施例１との比較のために、導電性フィラーに通常のカーボンブラックを用いた場合を比較例１として説明する。

導電フィラーとしてアセチレンブラック（商品名：デンカブラック、電気化学工業（株）製）を用いて、実施例１と同様に作製した場合の押釦スイッチ用カバー部材１０の接触抵抗値はおよそ７０Ωであった。

さらに、この押釦スイッチ用カバー部材１０を、打鍵耐久試験（荷重２００ｇ、打鍵速度３．３回／秒）を実施したところ、1００万回まで可動接点部１２の脱離がなく、安定した押釦スイッチ機能を保持していた。

しかしながら、実施例で述べたカーボンナノ粒子を用いた場合に比べて、このアセチレンブラックを用いた接触抵抗値は高い値を示している。この値以下に接触抵抗を下げるためには、大量のアセチレンブラックを添加する必要があり、密度の小さなカーボンブラックを大量に添加することは混練時の作業を悪化させる。その上、シリコーンゴムの物性変化を伴い、耐久性が低くなる。したがって、耐久性を保持した上でアセチレンブラックを用いて接点部材の低抵抗化を図ることは困難であった。
［比較例２]

以下、実施例２との比較のために、導電性部材に通常のカーボンブラックインクを用いた例を比較例２として説明する。

導電フィラーを通常のカーボンのアセチレンブラック（商品名：デンカブラック、電気化学工業（株）社製）として実施例２と同様に作製した押釦スイッチ用カバー部材１０の接触抵抗値はおよそ２０Ωであった。

さらに、この押釦スイッチ用カバー部材１０を、打鍵耐久試験（荷重２００ｇ、打鍵速度３．３回／秒）を実施したところ、５００万回まで可動接点部１２の脱離がなく、安定した押釦スイッチ機能を保持していた。しかしながら、実施例で述べたカーボンナノ粒子を用いた場合に比べて、このアセチレンブラックを用いた接触抵抗値は高い値を示している。この値以下に接触抵抗を下げるためには、大量のアセチレンブラックを添加する必要があり、密度の小さなカーボンブラックを大量に添加することは混練時の作業を悪化させる。その上、シリコーンゴムの物性変化を伴い、耐久性が低くなる。したがって、耐久性を保持した上でアセチレンブラックを用いて接点部材の低抵抗化を図ることは困難であった。
［比較例３]

以下、導電性フィラーに銀コートニッケルを用いた例を比較例３として説明する。

導電性フィラーとして、粒径４０μｍの銀コートニッケルの金属粒子（商品名：銀被覆ＣＮＳ、ノバメット社製）を用いて実施例２と同様に作製した押釦スイッチ用カバー部材１０の接触抵抗値はおよそ０．２Ωであった。

さらに、この押釦スイッチ用カバー部材１０を、打鍵耐久試験（荷重２００ｇ、打鍵速度３．３回／秒）を実施したところ、およそ５万回で可動接点部１２が脱離し基板の電極表面に付着し、電気的にリークしてしまい、正常な測定ができない状況となった。これは、銀コートニッケルの金属粒子が物理的圧縮変形に追従できず、シリコーンゴムから脱離したものと推察する。

これに対して、本実施例で述べたカーボンナノ粒子を導電性部材とした場合、カーボンナノ粒子は銀コートニッケルの金属粒子に比べてはるかに微小な粒子であるので、物理的圧縮変形による脱離は起こらなかった。

本発明の実施の形態に係る押釦スイッチ用カバー部材の要部断面図である。

符号の説明

１０ 押釦スイッチ用カバー部材
１１ 押釦
１２ 可動接点部
１３ 押釦本体部
１４ スカート部
１５ 押下面
１６ 最表層
１７ 押釦隣接層
１８ 回路基板
１９ 固定接点部

Claims (2)

1. 押釦と該押釦に対応するスイッチ回路が配設された回路基板との間に、押圧時に通電するための可動接点部を有する押釦スイッチ用カバー部材であって、前記可動接点部は、カーボンナノ粒子とポリオルガノシロキサン組成物のバインダー成分とからなる最表層と、該最表層よりカーボンナノ粒子の配合量が少ないか或いは全くカーボンナノ粒子を含まない層との複層構造とするとともに、前記最表層の表面粗さの平均値（Ｒａ）が０．１μｍ以上１０μｍ以下としたことを特徴とする押釦スイッチ用カバー部材。
2. 前記可動接点部のゴム硬度１０〜８０ＩＲＨＤであることを特徴とする請求項１に記載の押釦スイッチ用カバー部材。

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