JP4712255B2

JP4712255B2 - 押釦スイッチ用接点部材

Info

Publication number: JP4712255B2
Application number: JP2001301860A
Authority: JP
Inventors: 和房横山; 崇川村
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP2003109449A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電極に当接して通電可能な押釦スイッチ用接点部材、特に、弾性を有するシリコーンゴムを用いた押釦スイッチ用接点部材の耐久性の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、押釦スイッチには、押釦を押圧することにより電極に当接して通電する接点部材が配置されている。また、携帯電話等の小型電子機器の押釦スイッチでは、回路開閉機能、復元機能、操作釦機能を１枚のシリコーンゴムシートに一体化したものが多用されている。
【０００３】
図３は、従来の小型電子機器の押釦スイッチの断面図を示している。図４は、従来の小型電子機器の押釦スイッチに使用されている接点部材の断面図を示している。
【０００４】
図３において、３０は押釦スイッチであり、回路基板Ｐに取り付けるためのべース部材３１と、回路基板Ｐ上に設けられた電極３２に対向して配置される押圧部３３とを有している。押圧部３３の裏面には、電極３２と接触して所定の電気回路を通電できる押釦スイッチ用接点部材３４を有している。押圧部３３とベース部材３１とは、押圧部３３を押圧しない状態で押釦スイッチ用接点部材３４と電極３２とを所定の間隔に保持し、押圧部３３を押圧した状態で押釦スイッチ用接点部材３４を電極３２から離間させる方向に付勢するバネ部材３５にて一体に接続されている。このため、この従来の押釦スイッチ３０にあっては、部品点数が少なくコストダウンが図れるといった利点を有し、広く使用されている。
【０００５】
ここで、押釦スイッチ用接点部材３４は、シリコーンゴムからなる押圧部３３との接着性を確保するため同じシリコーンゴムを主体としており、図４（ａ）に示したように、シリコーンゴムにカーボンブラックを練り込んで成形した導電性シリコーンゴム３６の成形品や、図４（ｂ），図４（ｃ）に示したように、導電性シリコーンゴム３６の両面或いは片面に導電性カーボン繊維布３７を貼り付けたもの等が知られている。
【０００６】
このような従来の押釦スイッチ３０では、押圧部３３を押圧すると、バネ部材３５が変形し、押釦スイッチ用接点部材３４が電極３２に当接することにより通電することができる。このとき、電極３２と当接する部分に弾性に富むシリコーンゴムが配置されているため、押釦スイッチ用接点部材３４が電極３２に当接する際に、電極３２の形状に対応して押釦スイッチ用接点部材３４が変形することにより、接触面積を広く確保することができる。
【０００７】
また、図４（ｄ）に示したように、シリコーンゴム層３８にプライマー処理層３９を介して金属箔層４０を貼り付けた押釦スイッチ用接点部材３４にあっては、電極３２に接触する金属箔層４０の電気抵抗値が低いため、品質が高く好適なものであった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４（ｄ）に示した押釦スイッチ用接点部材３４では、シリコーンゴム層３８が弾性変形し易いので金属箔層４０に過度の応力が負荷され易く、これを防ぐには金属箔層４０を厚肉に形成しなければならない。そこで、金属箔層４０を厚肉とした場合には、金属箔層４０の剛性が高くなり、押釦スイッチ用接点部材３４と電極３２との間に絶縁性異物が存在すると、金属箔層４０が異物の形状に応じて変形できない。その結果、電極３２との接触面積が減少して電気抵抗値が増大したり、押釦スイッチ用接点部材３４と電極３２との間に隙間が生じて通電が確保できなくなる等の問題点を有していた。
【０００９】
また、図４（ａ）に示した押釦スイッチ用接点部材３４では、使用を重ねるに連れてシリコーンゴムに加わる圧縮力の作用により表面にシリコーンオイルが吹き出して電気抵抗値が増大したり、導電性シリコーンゴム３６が電極３２に密着した状態で離れなくなる、いわゆるスティッキング現象が生じることがある。また、図４（ｂ）又は図４（ｃ）に示した押釦スイッチ用接点部材３４では、使用時に繰返し荷重を受けることにより、導電性カーボン繊維布３７の一部が破断して落下し、電極３２に付着することで電気回路がショートすることもあった。
【００１０】
さらに、図４（ａ）乃至図４（ｃ）に示した押釦スイッチ用接点部材３４にあっては、押圧部３３の天面や側面の外表面に操作による汗や汚れ等に由来する脂肪酸エステル類が付着した場合、脂肪酸エステル類が導電性シリコーンゴム３６に浸透し、カーボンブラック粒子間に侵入して電気抵抗値を増大させたり、電極３２との当接部分に達して、その部分に絶縁物を形成することとなり、その結果、押釦スイッチ用接点部材３４と電極３２間の電気抵抗値を増大させるという問題点があった。
【００１１】
そこで、この発明は、以上のような問題を解決すべく、異物が介在した場合であっても通電に必要な電極との接触面積を確保することができると共に、長期間使用しても経時的な劣化によるスティッキング等が生じ難い押釦スイッチ用接点部材を提供することを課題としている。
【００１２】
また、この発明では、脂肪酸エステル類による電気抵抗値の増大を防止できる押釦スイッチ用接点部材を提供することを課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
以上のような課題を解決すべく、請求項１に記載の発明は、シリコーンゴム層の表面に、弾性率が７００ＭＰａ以上の第１の樹脂層を形成し、この第１の樹脂層に接着層を介して弾性変形可能な金属箔層を設け、前記シリコーンゴム層と前記第１の樹脂層との間に、弾性率が７００ＭＰａ未満の第２の樹脂層を設け、この第２の樹脂層は、シリコーン系接着層及びウレタン系樹脂層からなることを特徴としている。ここで、第１および第２の樹脂層の弾性率は、いずれもＡＳＴＭ−Ｄ８８３でいうところの標準状態における弾性率を意味する。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成に加えて、前記第１の樹脂層は、耐熱性を有することを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成に加えて、前記第１の樹脂層は、耐脂肪酸エステル性を有することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面に従って説明する。
【００１７】
［発明の実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に係る押釦スイッチ用接点部材であり、携帯電話等の小型電子機器の押釦スイッチとしての適用例を示している。
【００１８】
押釦スイッチ用接点部材２１は、図１に示すように、押圧部２に固定されるシリコーンゴム層４を有し、シリコーンゴム層４の電極３側に、シリコーン系接着層２２及びウレタン系樹脂層２３からなる弾性率が７００ＭＰａ未満の第２の樹脂層１４を有し、第２の樹脂層１４の電極３側に、弾性率が７００ＭＰａ以上の第１の樹脂層６としての厚さ２５μｍのＰＥＴフィルムを有し、第１の樹脂層６の電極３側に接着層２４を有し、接着層２４の電極３側に金属箔層８としての厚さ１０μｍのアルミニウム箔を有している。つまり、この実施の形態１にあっては、シリコーンゴム層４と第１の樹脂層６との間に第２の樹脂層１４が介在した構成となっている。
【００１９】
金属箔層８としては、アルミニウムやステンレス等、薄膜を形成可能な金属であれば適宜選択でき、使用環境下での信頼性を向上する目的で金メッキ等の他の金属をメッキ処理して使用することも可能である。
【００２０】
この金属箔層８は、厚いと曲げ剛性が高くなるため、例えば５〜２０μｍと薄く形成することが望ましく、電極３との接触時に接触面の形状に応じて変形し易いものとしている。
【００２１】
金属箔層８とシリコーンゴム層４との間に配置される耐熱性を有する第１の樹脂層６は、脂肪酸エステル類の浸透性がシリコーンゴム層４より低いものであって、金属箔層８を使用時に補強できる強度を有する必要があり、シリコーンゴム層４より硬質であり、かつ金属箔層８より軟質の樹脂が好適に使用できる。また、この第１の樹脂層６は、電気回路で発生する熱に対して安定な樹脂である必要があり、小型電子機器の押釦スイッチの場合、例えば熱変形温度が１００℃以上であるものが好適である。
【００２２】
このような第１の樹脂層６としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ボリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリイミド、ポリカーボネート、又はそのポリマーアロイ等が挙げられる。なお、この第１の樹脂層６の厚さは、厚いと曲げ剛性が高くなり、薄いと補強効果が得られないため、金属箔層８の強度に応じて適宜選択することになるが、例えば５０〜２００μｍのものが使用される。
【００２３】
このような構成の実施の形態１に係る押釦スイッチ用接点部材２１を製造するには、例えば次のようにして行うことができる。
【００２４】
まず、第１の樹脂層６としての厚さ２５μｍのＰＥＴフィルムに、金属箔層８としての厚さ１０μｍのアルミニウム箔を接着した金属箔付きフィルムを製作する。このような構成のフィルムとして、アルペット１０−２５（パナック（株）製）等の市販品があるが、これを使用してもよい。
【００２５】
次に、この第１の樹脂層６の表面にウレタン系樹脂（ＭＰ−４、（株）セイコーアドバンス製）をスクリーン印刷により塗布してウレタン系樹脂層２３を形成して乾燥させる。そして、ウレタン系樹脂層２３に重なるようにシリコーン系接着剤（ＴＳＥ３２２１、ＧＥ東芝シリコーン（株）製）をスクリーン印刷により塗布してシリコーン系接着層２２を形成し、その上にシリコーンゴム層４としての０．９ｍｍのシリコーンゴムシートをトッピングし、１３０℃で１時間加熱硬化し、所定の形状に打ち抜くことにより押釦スイッチ用接点部材２１を完成する。
【００２６】
実施の形態１に係る押釦スイッチ用接点部材２１においては、第１の樹脂層６により金属箔層８が補強されているので、弾性に富むシリコーンゴム層４に直接金属箔層８を設けたものに比べて、金属箔層８を薄く形成することができる。そのため、押釦スイッチ用接点部材２１の大きな変形に対しては第１の樹脂層６で強度を維持することができ、小さな変形に対しては金属箔層８と接着層２４がその形状変化に追従することが可能である。
【００２７】
その結果、押釦スイッチ内に絶縁性の異物が侵入して押釦スイッチ用接点部材２１と電極３との間に絶縁性の微細な異物が存在しても、金属箔層８がその形状に応じて変形して電極３と接触することができ、接触面積を確保して電気抵抗値を低く維持することが可能である。
【００２８】
また、電極３との接触面が金属箔層８であるため電極に粘着することがないので、スティッキング現象が生じることがなく、また、シリコーンオイルが押釦スイッチ用接点部材２１の接触面に吹き出すこともないため、経時的な劣化が生じ難い。
【００２９】
また、使用時に汗や汚れ等に由来する脂肪酸エステル類が押圧部２の外表面に付着してシリコーンゴム層４に浸透しても、第１の樹脂層６が脂肪酸エステル類の浸透を防ぎ、電極３との接触部分に到達して絶縁物質が形成されることを抑制することができる。特に、この実施の形態１に係る押釦スイッチ用接点部材２１では、電極３との接触部分が金属箔層８であるため、脂肪酸エステル類が２重にブロックされることから、押釦スイッチ用接点部材２１の表面に絶縁物質が形成されることを確実に防止することができる。
【００３０】
さらに、第１の樹脂層６とシリコーンゴム層４との間に第２の樹脂層１４が配置されているため、押釦スイッチ用接点部材２１の接触面がより電極３の形状に対して追従性が増す。
【００３１】
［発明のその他の実施の形態］
なお、実施の形態１では、小型電子機器の押釦スイッチにこの発明を適用した例について説明したが、この発明に係る押釦スイッチ用接点部材は、接点部材の一部にシリコーンゴムを使用するスイッチであれば、他のスイッチにも同様に用いることが可能であり、特に外部から脂肪酸エステル類が付着し易い部分に使用される押釦スイッチに好適である。
【００３２】
【実施例】
以下、この発明の効果を確認するために使用した実施例及び比較例と、これらを用いた実験結果について説明する。
【００３３】
［実施例１］
実施例１は実施の形態１に対応するものであり、シリコーンゴム層４としての０．９ｍｍのシリコーンゴムシート、第１の樹脂層６としての厚さ２５μｍのＰＥＴフィルム、第２の樹脂層１４としてウレタン系樹脂層２３であるウレタン系樹脂（ＭＰ−４、（株）セイコーアドバンス製）とシリコーン系接着層２２であるシリコーン系接着剤（ＴＳＥ３２２１、ＧＥ東芝シリコーン（株）製）、金属箔層８として厚さ１０μｍのアルミニウム箔を用い、第１の樹脂層６と金属箔層８との接着層２４としてシランカップリング剤（ＫＢＭ４０３、信越化学工業（株）製）を用いて、押釦スイッチ用接点部材２１を製作した。
【００３４】
［比較例１］
比較例１は、図４（ａ）に示した従来の押釦スイッチ用接点部材３４に対応するものであり、カーボンブラックをシリコーンゴムに練り込んで実施例１と同一の厚さの導電性シリコーンゴムの成形品を製作した。
【００３５】
［比較例２］
比較例２は、図４（ｂ）に示した従来の押釦スイッチ用接点部材３４に対応するものであり、導電性シリコーンゴムの両面にカーボン繊維布を接着して実施例１と同一の厚さとしたものである。
【００３６】
［比較例３］
比較例３は、図４（ｄ）に示した従来の押釦スイッチ用接点部材３４に対応するものであり、シリコーンゴム層にプライマー（Ｎｏ．２５、信越化学工業（株）製）を介して２０μｍのステンレス箔を接着したものである。
【００３７】
（１）耐スティッキング性
電極幅０．５ｍｍ、電極ピッチ１．０ｍｍの櫛歯状パターンからなる回路基板Ｐ上に設けた電極３，３２に対向させて、実施例１と比較例１乃至３の各押釦スイッチ用接点部材２１，３４を固定した押釦スイッチ１０，３０を配置して、耐スティッキング性試験を行った。
【００３８】
具体的には、押圧部２，３３に１ｋｇの荷重を負荷した状態で７日間室温で放置した後、その負荷を解除した際に、押釦スイッチ用接点部材２１，３４が回路基板Ｐから離れて元の位置まで復帰するまでの時間を測定することにより行った。
【００３９】
その結果は、表１のとおりである。
【表１】

【００４０】
表１から明らかなように、比較例１及び２では負荷を解除した際に押圧部３３が回路基板Ｐから離れて元の位置まで復帰するまでにある程度の時間を要し、いわゆるスティッキング現象が生じていることが確認された。
【００４１】
これに対して、電極３との接触面が金属箔層８からなる実施例１及び比較例３では、負荷を解除した際に押圧部２が回路基板Ｐから離れて瞬時に元の位置まで復帰し、スティッキング現象が生じることはなかった。
【００４２】
（２）脂肪酸エステル類の浸透性
図２に示したような押圧部２，３３の天面に椀状部を有する試験用の押釦スイッチを製作し、押圧部２，３３の裏面に実施例１と比較例１乃至３の各押釦スイッチ用接点部材２１，３４を固定して脂肪酸エステル類の浸透性試験を行った。
【００４３】
具体的には、押圧部２，３３の椀状部４１に牛脂Ｇ（和光純薬（株）製）を満たし、８５℃の恒温層内に放置し、押釦スイッチ用接点部材２１，３４の電気抵抗値の経時変化を測定することにより行った。
【００４４】
その結果は、表２のとおりである。
【表２】

【００４５】
表２から明らかなように、比較例１及び２ではいずれも電気抵抗値が上昇したが、比較例３と第１の樹脂層６を介して金属箔層８を設けた実施例１では、電気抵抗値の変化が少なく、ほぼ一定の電気抵抗値を維持した。
【００４６】
（３）打鍵耐久性
図２に示した試験用の押釦スイッチに実施例１と比較例１乃至３の各押釦スイッチ用接点部材２１，３４を固定し、打鍵耐久性試験を行った。
【００４７】
具体的には、突き上げ式試験機を使用して、押釦スイッチの設定荷重の２倍の荷重を加え、設定ストロークの２．５倍の突き上げ量で、１秒間に１回のサイクルで打鍵し、電気抵抗値の経時変化を測定するとともに、外観の変化を確認することにより行った。
【００４８】
その結果は、表３のとおりである。
【表３】

【００４９】
表３から明らかなように、実施例１では、比較例３に比べて金属箔層が薄いものの、第１の樹脂層６を備えているため、金属箔層８が破壊されることがなく、比較例３と同等の低い電気抵抗値を維持し、外観の変化も生じなかった。
【００５０】
（４）接触電気抵抗値
図２に示した試験用の押釦スイッチに実施例１と比較例１乃至３の各押釦スイッチ用接点部材２１，３４を固定し、押釦スイッチ用接点部材２１，３４の表面に絶縁性異物が存在する場合と、存在しない場合における接触電気抵抗値を測定した。
【００５１】
具体的には、平面形状が円形をした電極（直径３．０ｍｍ）の投影面積内に直径１００μｍの略球形のガラスビーズ（絶縁性異物）を１個、５個、１０個、１５個、２０個の条件でそれぞれ任意に配置して、負荷５００ｇ、サイクルスピード１回／秒にて５００回打鍵した後に接触電気抵抗値を測定し、絶縁性異物が存在しない場合における接触電気抵抗値と比較した。
【００５２】
その結果は、表４のとおりである。
【表４】

【００５３】
表４の比較例３において、異物個数１０個、１５個、２０個の欄に記載のある「測定不能」とは、試験に使用した測定器（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴＲ６５６１ＤＩＧＩＴＡＬＭＵＬＴＩＭＥＴＥＲ、日本電色工業株式会社製）の性能として最大で１２ｋΩまでしか測定できないことから、接触電気抵抗値が１２ｋΩを超えていたことを示している。
【００５４】
表４から明らかなように、比較例３では絶縁性異物がある場合と絶縁性異物がない場合とで接触電気抵抗値の変化量が大きいが、実施例１ではその変化量が小さく、実用上問題のない通電性能が得られることが確認できた。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、シリコーンゴム層の表面に、弾性率が７００ＭＰａ以上の第１の樹脂層を形成し、この第１の樹脂層に接着層を介して弾性変形可能な金属箔層を設け、前記シリコーンゴム層と前記第１の樹脂層との間に、弾性率が７００ＭＰａ未満の第２の樹脂層を設け、この第２の樹脂層は、シリコーン系接着層及びウレタン系樹脂層からなるので、第１の樹脂層が金属箔層を補強しつつ金属箔層の弾性変形が実現できる。これにより、絶縁性の異物が電極と押釦スイッチ用接点部材との間に介在することがあっても、金属箔層が変形することで電極との接触面積を確保し、導電材料層に電気抵抗値の低い金属を使用することができ、スティッキングやショート等による経時的な劣化を防止することができる。
【００５６】
また、請求項２に記載の発明によれば、前記第１の樹脂層は、耐熱性を有するので、請求項１の効果に加えて、回路基板で発生する熱に対して安定性が増大し、押釦スイッチ用接点部材の耐久性を改良することができる。
【００５７】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、前記第１の樹脂層は、耐脂肪酸エステル性を有するので、請求項１又は２の効果に加えて、脂肪酸エステル類の浸透が抑制され、電気抵抗値の増大を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る押釦スイッチ用接点部材の断面図である。
【図２】実験に用いた押釦スイッチの断面図である。
【図３】従来の小型電子機器に使用される一般的な押釦スイッチの断面図である。
【図４】（ａ）乃至（ｄ）は従来の押釦スイッチ用接点部材の断面図である。
【符号の説明】
４シリコーンゴム層
６第１の樹脂層
８金属箔層
１４第２の樹脂層
２１，３４押釦スイッチ用接点部材
２２シリコーン系接着層
２３ウレタン系樹脂層
２４接着層

Claims

シリコーンゴム層の表面に、弾性率が７００ＭＰａ以上の第１の樹脂層を形成し、この第１の樹脂層に接着層を介して弾性変形可能な金属箔層を設け、前記シリコーンゴム層と前記第１の樹脂層との間に、弾性率が７００ＭＰａ未満の第２の樹脂層を設け、この第２の樹脂層は、シリコーン系接着層及びウレタン系樹脂層からなることを特徴とする押釦スイッチ用接点部材。
前記第１の樹脂層は、耐熱性を有することを特徴とする請求項１に記載の押釦スイッチ用接点部材。
前記第１の樹脂層は、耐脂肪酸エステル性を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の押釦スイッチ用接点部材。