JP4812587B2

JP4812587B2 - スイッチの製造方法

Info

Publication number: JP4812587B2
Application number: JP2006276164A
Authority: JP
Inventors: 喜和子大森
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2026-10-10
Also published as: JP2008097913A

Description

本発明は、固定接点、ドーム状可動接点、可動接点支持用の支持シート及びスイッチング操作用の押圧子を有するスイッチに係り、特に操作時における雑音を低減し固定接点と可動接点との接離を確実かつ円滑に行えるようにしたシート状のスイッチに関する。

近年、デジタルビデオカメラ、デジタルスチールカメラのように小形化、薄形化及び軽量化が要求される電子機器や、電子レンジ或いは洗濯機などのように比較的大型であってもできるだけスイッチ操作パネルのコンパクト化が要求される電子機器にはシート状の操作スイッチが組込まれるようになってきている。

そして、前記シート状スイッチは、電子機器の機能に応じて複数のシート状スイッチセルを機器操作パネルに、例えばテンキーマトリックス配列のように必要に応じた配列をもって組み込まれ、全体的に薄形のシート状に構成される。

そこで、この種の従来技術のスイッチ（セル）の一例を図３を参照して説明すると、図３（ａ）に示すように、回路基板３１は、絶縁基板３２の表面上に、固定接点としての円板状の第１接点電極３３及びその周囲を離間して囲むリング状の第２接点電極３４を設けて形成されている。

前記第１接点電極３３上方にあるメタル弾性板製の反転変形可能なドーム状可動接点３５は、ドーム中央部３５ａが第１接点電極３３から離隔して上方に凸となるように配置され、ドーム周縁部が第２接点電極３４のリングに沿って重ね合わされている。前記可動接点３５の外面に粘着された合成樹脂製の支持シート３６は、絶縁基板３２表面の前記第２接点電極３４の外周位置に亘って粘着されることにより、前記可動接点３５を回路基板３１上に支持している。

前記回路基板３１上に並行離間して配置された押圧操作板３７は、絶縁性のスペーサ３８を介在して粘着固定されている。前記押圧操作板３７の下面中央部に設けられた合成樹脂製の半球状の押圧子３９は、前記ドーム中央部３５ａに向かって突出している。

そこで、図３（ｂ）に示すように、前記押圧操作板３７の外方から矢印４０の方向に押圧操作すると、前記可動接点３５は反転変形し、最終的にはドーム中央部３５ａ内壁が前記第１接点電極３３に接触し、前記第１及び第２接点電極３３と３４との間が前記可動接点によって短絡されスイッチオンとなる。押圧操作を解除すると前記可動接点３５は自動的に復元しスイッチオフとなる。

この図３（ｂ）の押圧操作の際に、前記押圧子３９は押潰し変形され、前記支持シート３６との接触面において、横ずれ音のような雑音が耳障りな不快音として発生する。特に、前記横ずれ音はオーディオ機器に対しては録音におけるノイズを取り込むことになるという問題がある。

また、図３（ｃ）のように複数配列のスイッチセルを有する場合、図中の例えば中央部のスイッチセルを押圧操作すると、これに隣接した周囲のスイッチセルにおいては、押圧操作板３７中央部の押圧力がその周囲に張力を及ぼすために、矢印４１のように、前記押圧操作板３７の周囲部分が浮き上がるような現象を惹き起こす。その際、前記隣接セルの押圧子３９が前記支持シート３６から剥離するとき、雑音である剥離音（粘着音）が発生することが多い。この剥離音もまた、不快音及びオーディオ機器の録音ノイズとなる。

そこで、前記押圧子３９の硬度を大きくすることによって前記雑音／ノイズの低減を図ることが考えられる。しかし、特に複数のスイッチセルを配列する場合スイッチ荷重のバラツキが大きくなり、前記押圧子３９と支持シート３６との間及び前記可動接点３５と前記第１接点電極３３との間に接触や不接触などのバラツキが生じる。従って、複数スイッチセル配列に対してスイッチング特性の揃った分布が得られなくなるという難点がある。

ところで、押圧操作時の前述のような雑音の発生を抑制する従来技術を開示した特許文献１がある。この特許文献１は、前記押圧子３９の硬度或いは表面粗さを適正な値に定めることを特徴としている。
国際公開番号ＷＯ２００４／０５５８４８号公開公報

本発明は、前記従来技術のような問題を解決するためになされたものであり、ドーム状可動接点を支持する支持シートの表面粗さを改良することにより、操作時における雑音を低減し、固定接点と可動接点との接離を確実かつ円滑に行えるようにしたシート状のスイッチの製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の本発明のスイッチの製造方法において、前記スイッチは、絶縁基板の一部表面に接点電極を設けて形成された回路基板と、前記接点電極に対向配置された反転変形可能なドーム状可動接点と、前記可動接点のドーム外面側に設けられ前記可動接点を反転変形自在に支持する支持シートと、前記支持シート上に配置された押圧操作板と、前記押圧操作板の前記支持シート側に設けられ、前記接点電極及び前記可動接点のドーム頂部と重なる位置に配置される合成樹脂製の押圧子とを備え、前記支持シートは、平坦な素材シートにおける前記押圧子側に対応する面全体を粗面化加工することにより粗面化層を形成して作製されることを特徴とする。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のスイッチの製造方法において、前記粗面化層の表面粗さが１．０μｍ以上で３．０μｍ以下であることを特徴とする。

本発明で製造されるスイッチによれば、前記押圧操作板に設けられた押圧子と前記ドーム状可動接点との接離が円滑に行われ、これら部材間の横ずれ音や剥離音などのような雑音が低減される。特にオーディオ機器に応用される場合には、その録音に係るノイズを防止することができる。また、本発明のスイッチの製造方法によれば、粗面化層を形成する場合には、支持シートの平坦面に粗面化加工を施せるので、その加工が均一かつ容易に行えるという効果を奏することができる。

以下に、本発明に係るスイッチの一実施形態について図１及び図２を参照して説明する。図１は一実施形態のスイッチの断面図、図２は前記スイッチの粘着音及びスイッチ荷重のバラツキに関するテスト結果を説明するための図である。

図１に示すように、回路基板１は、絶縁基板２の表面上に、その中央位置の円板状の第１接点電極３及びその周囲を離間して囲むリング状の第２接点電極４を設けて形成されている。また、前記第１、第２接点電極３、４は固定接点となるものであり、前記絶縁基板２表面に形成された回路パターン配線層（図示せず）に接続されている。

前記第１接点電極３の上方に配置された反転変形可能な弾性板からなるドーム状可動接点５は、例えばステンレス製或いはリン青銅製などのメタルドームで構成され、そのドーム中央部５ａ（頂部）が第１接点電極３から離隔して上方に凸となるようにほぼ同軸的に対向配置されている。そして前記ドーム状可動接点５の周縁部は第２接点電極４のリングに沿って重ね合わせて摺動可能に接触されている。

前記ドーム状可動接点５の外面に粘着された支持シート６は、例えばポリエステルなどの合成樹脂フィルムにより形成され、絶縁基板２表面の前記第２接点電極４の外周位置に亘って粘着されることにより、前記可動接点５を回路基板１上に反転変形自在に支持している。

そして、前記支持シート６の外表面には、前記外表面に例えばマット（matte）加工或いは微細な傷形成を施すことによって粗面化層６ａが形成されていて、前記支持シート６はその外表面の表面粗さが１．０μｍ以上で３．０μｍ以下とされている。前記表面粗さは、ＪＩＳＢ０６０１の定義による平均面粗さＲａであり、平均線を基準に粗さ曲線ｆ（ｘ）及び平均線の方向に基準長さＬを設定し、その基準長さＬについて粗さ曲線ｆ（ｘ）の絶対値を積分し、この積分値を基準長さＬで除算して求めた平均面粗さＲａをもって表される。前記粗面化層６ａは、図１に示すように、前記支持シート６の外表面のほぼ全体に亘って形成されているが、前記押圧子９と接触する面に限定して、即ち、少なくとも押圧子９に対応する面に形成されていてもよい。

前記回路基板３１に並行し前記支持シート６上に離間して配置された押圧操作板７は、前記可動接点５を囲むように設けられた絶縁性のスペーサ８を介在して前記回路基板１上に粘着または接着固定されている。前記押圧操作板７は、例えばポリカーボネートフィルムの一表面に熱硬化性インクをスクリーン印刷し乾燥して文字や図柄などを形成し、その上に熱硬化性の第１着色インク、及びＵＶ硬化性の第２着色インクを順次スクリーン印刷／乾燥を繰り返してコーティングするなどの処理が施されている。

前記押圧操作板７の前記支持シート６側の内壁（下面）に設けられた合成樹脂製の凸状例えば半球状の押圧子９は、スイッチ操作のクリック感を良くする働きをもつものであり、前記接点電極３及び前記可動接点のドーム頂部５ａと重なる位置に配置されている。

前記押圧子９の前記ドーム頂部５ａへ向かう突出高さ（厚さ）は５０〜５００μｍ程度とされていて、前記押圧子９の先端（突端）は支持シート６表面に幾分押付けた状態で接触されている。この押付け接触状態は、前記押圧操作板７の操作に際して、その操作感触に違和感を感じさせず、前記押圧子９の押圧力を前記可動接点５に円滑かつ確実に伝達させるのに役立つ。

そして、前記押圧子９は、一般に、例えばウレタンアクリレートのような合成樹脂を半球状にモールド成形することによって作られており、前記半球面の表面粗さは全体的に一様な１．０μｍ以下程度の平滑な面とされている。

ところで、前記横ずれ音や剥離音などの雑音（不快音）の低減の一方策として、前記凸状の押圧子９の表面を粗面化加工することも考えられる。しかしながら、この方策では、前記押圧子９を所望の表面粗さを確保しつつ半球状（凸状）に成形したり、前記押圧子９の半球面に一様に所望の表面粗さの粗面化加工を施したりする作業が比較的繁雑になる傾向が見られる。これに対して、前記一実施形態としての前記支持シート６は殆どフラットな状態で粗面化加工が行われる得るために、その加工が著しく簡便かつ容易であり、所望の表面粗さを有する著しく高精度な粗面化を得ることができるという利点がある。

なお、前記一実施形態におけるスイッチの操作方法及びスイッチング機構は、前記従来技術において前述したように、この種の一般的なスイッチと同様であるので説明を省略する。

次に、図２を参照して前記一実施形態におけるスイッチの雑音の一例としての粘着音及びスイッチ荷重のバラツキに関するテスト結果について説明する。図２（ａ）は前記テスト結果のデータ一覧を表し、図２（ｂ）は前記データ一覧をグラフで表すもので、横軸、左縦軸及び右縦軸は、表面粗さ（μｍ）、粘着音（相対値）及びスイッチ荷重のバラツキをそれぞれ表す。

ここでは、種々の表面粗さ（μｍ）を有する各支持シートに係わる実施例１乃至５のサンプル及びこれらと異なる表面粗さの他の支持シートに係わる比較例１乃至３のサンプルが用意され、実施例１乃至６及び比較例１乃至３の粘着音及びスイッチ荷重のバラツキに関するテスト結果のデータが示されている。

前記スイッチ荷重は、前記押圧操作板７の押圧操作に際して、ドーム状可動接点５と固定接点（第１接点電極３）とが電気的に接続されのに必要とされる押圧荷重量で表され、そのバラツキは標準偏差を平均値で除算した値で表される。

即ち、図２（ｂ）中の特性曲線Ａで示された粘着音（相対値）についてみると、表面粗さが１．０μｍ未満の範囲にある比較例１及び比較例２の場合には粘着音が２．８以上の大きなオーダーになっているのに対して、表面粗さ１．０μｍ以上の実施例１の場合は、粘着音が１．５以下と急激に低減されていることが分かる。

同様に特性曲線Ｂで示されたスイッチ荷重のバラツキについてみると、表面粗さが３．０μｍを超える範囲にある比較例３の場合にはスイッチ荷重のバラツキが０．３５にも達し、表面粗さ３．０μｍ以下の実施例５におけるスイッチ荷重のバラツキ０．２に対して急激に増加傾向を示していることが分かる。

従って、支持シート６の粗面化層６ａの表面粗さを１．０μｍ以上、３．０μｍ以下とすることによって、実施例１〜実施例５に示すように、粘着音・剥離音や横ずれ音などの雑音（不快音）、更には前記スイッチ荷重のバラツキを大幅に低減することができる。粘着音・剥離音や横ずれ音などの雑音の低減は、特にオーディオ機器のノイズ防止のために大きな効果を発揮する。

特にテンキーを含むマトリックス配列された多数のスイッチセルを装着した電子機器への応用においては、特に剥離音（粘着音）の低減が得られ、前記スイッチ荷重のバラツキの低減によって、固定接点と可動接点との接離動作が全てのキー釦操作に対して確実かつ円滑に行われて安定したスイッチング特性が得られるように作用する。

また、支持シート６の粗面化層６ａの表面粗さは１．０μｍ以上、２．０μｍ以下の範囲とすることがより好ましい。何故なら、前記範囲とすることにより、粘着防止シートとしての前記粘着音の低減機能を確保できると共に、スイッチ荷重のバラツキを所望のより低い状態に維持し、前記スイッチング特性をより一層高いレベルに安定化させることができる。

なお、前記支持シート６は、ドーム状可動接点５の円滑な反転弾性変形を維持するために、その厚さを２００（μｍ）以下程度としておくことが好ましい。また、支持シート６の硬度は、剥離音（粘着音）の低減及び前記可動接点の円滑な反転弾性変形の維持が共に得られるような値とすることが好ましい。

ところで、前記支持シート６の粗面化層６ａは、一般的な平滑な素材シートに、つや消し加工、フロスト加工或いはマット加工などの一般的な加工技術を施すことによって容易に形成でき、例えばサンドブラスト、サンドペーパー或いは金属ブラシなどによる一般的な傷付加工で形成することができる。また、前記支持シート６は、市販のつや消し、フロスト或いはマット加工された種々の素材シート群から前記表面粗さを有するものを選択して使用することも可能であり、粗面化模様は例えば散点状或いはモザイク状など所望の模様とすることができる。

本発明の一実施形態に係るスイッチの断面図である。本発明の一実施形態に係るスイッチの粘着音及びスイッチ荷重のバラツキに関するテスト結果を説明する図であり、図２（ａ）は前記テスト結果のデータ一覧、図２（ｂ）は前記データ一覧に対応するグラフである。従来技術に係るスイッチの構造及びその操作状態を示す断面図であり、図３（ａ）は一従来スイッチの構造を示す断面図、図３（ｂ）は前記一従来スイッチの操作状態を示す断面図、図３（ｃ）は他の従来スイッチの構造及び操作状態を示す断面図である。

符号の説明

１回路基板
２絶縁基板
３第１接点電極
４第２接点電極
５ドーム状可動接点
６支持シート
６ａ支持シート表面の粗面化層
７押圧操作板
９押圧子

Claims

スイッチの製造方法であって、
前記スイッチは、絶縁基板の一部表面に接点電極を設けて形成された回路基板と、前記接点電極に対向配置された反転変形可能なドーム状可動接点と、前記可動接点のドーム外面側に設けられ前記可動接点を反転変形自在に支持する支持シートと、前記支持シート上に配置された押圧操作板と、前記押圧操作板の前記支持シート側に設けられ、前記接点電極及び前記可動接点のドーム頂部と重なる位置に配置される合成樹脂製の押圧子とを備え、
前記支持シートは、平坦な素材シートにおける前記押圧子側に対応する面全体を粗面化加工することにより粗面化層を形成して作製されることを特徴とするスイッチの製造方法。
前記粗面化層の表面粗さが１．０μｍ以上で３．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のスイッチの製造方法。