JP5647065B2

JP5647065B2 - メタルドーム及びその製造方法

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Publication number: JP5647065B2
Application number: JP2011106857A
Authority: JP
Inventors: 貴俊百瀬
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2031-05-12
Also published as: JP2012238483A

Description

メタルドーム及びその製造方法に関する。

従来、携帯電話などのキースイッチの接点部品としてメタルドームが使用されている。メタルドームは弾性変形可能な薄膜の金属板をプレス加工することによって製造され、中央部が上側に膨らんだドーム形状を有する。

基板上に設けられた接点を覆うようにメタルドームが配置され、操作者がキースイッチの表面を押し操作すると、メタルドームが弾性変形して基板上に設けられた接点と導通する。

特開２００５−７１７８３号公報

後述する予備的事項で説明するように、金属板の本体部に繋ぎ部で連結された金属平板部をドーム状にプレス加工することに基づいて、膨出部とその端部に設けられた台座部とを備えたメタルドームが製造される。このとき、金属平板部と繋ぎ部との間の比較的幅が狭い境界部が押圧部材で押圧されるため、境界部が破断することがある。

このため、金属板を搬送する際に破断部が金型に引掛かるなどして送りずれが生じ、信頼性よく順次プレス加工することが困難になる。

また、金属平板部と繋ぎ部との境界部が破断していると、金属平板部をドーム状に成形した後に繋ぎ部から切断する際に、金属板の破断片が金型に落下することがある。その破断片の影響によって各金型でのプレス加工で打痕を誘発することになり、信頼性よくプレス加工することが困難になる。

プレス加工する際に送りずれや打痕の発生が防止されるメタルドームの製造方法及びメタルドームを提供することを目的とする。

以下の開示の一観点によれば、上側に膨らむ膨出部と、前記膨出部の端部から内側に屈曲して繋がる第１傾斜部と、前記第１傾斜部の端部から外側に屈曲して繋がる第２傾斜部とを備えた台座部とを有する小判形のメタルドームであって、前記小判形の長手方向の両端部に前記台座部がそれぞれ設けられており、前記台座部内の領域に第１傾斜部と第２傾斜部とを画定する押圧痕からなる境界線が形成されており、かつ、前記第１傾斜部及び前記第２傾斜部は水平軸から下側に傾斜しており、前記第１傾斜部の水平軸からの傾斜角度は、前記第２傾斜部の水平軸からの傾斜角度よりも大きいメタルドームが提供される。

さらに、その開示の他の観点によれば、金属板に開口部を設けることにより、繋ぎ部によって本体部に連結された金属平板部を形成する工程と、前記金属平板部と前記繋ぎ部との境界部より内側の前記金属平板部をプレス加工することにより、上側に膨らむ膨出部と、前記膨出部の端部から水平軸に対して下側に傾斜する第１傾斜部と、前記第１傾斜部の端部から水平軸に対して下側に傾斜する第２傾斜部とを備えたメタルドーム部材を形成する工程と、前記メタルドーム部材を前記繋ぎ部から切断することにより、前記膨出部と、前記膨出部の端部に設けられ、前記第１傾斜部及び前記第２傾斜部から形成された台座部とを備えたメタルドームを得る工程とを有し、前記台座部内の領域に第１傾斜部と第２傾斜部とを画定する押圧痕からなる境界線が形成され、かつ、前記第１傾斜部の水平軸からの傾斜角度は、前記第２傾斜部の水平軸からの傾斜角度よりも大きく設定されるメタルドームの製造方法が提供される。

以下の開示によれば、メタルドームの製造方法では、金属板に設けられた金属平板部をプレス加工してメタルドーム部材を形成する際に、金属平板部と繋ぎ部との境界部より内側の金属平板部が金型の押圧部材で押圧される。これにより、金属平板部と繋ぎ部との境界部が金型で押圧されないので、境界部が破断するおそれがなくなる。

従って、金属板を搬送する際に、送りずれが発生するおそれがなくなり、信頼性よく順次プレス加工することができる。

次いで、メタルドーム部材を繋ぎ部から切断することにより、個々のメタルドームが得られる。金属平板部と繋ぎ部との境界部が破断していないので、金属板を切断してメタルドームを得る際に金属板から破断片が分離して落下するおそれはない。

これにより、各金型でプレス加工する際に破断片による打痕の発生が防止され、信頼性よくプレス加工することができる。

図１は予備的事項に係るメタルドームの製造方法を示す平面図（その１）である。図２（ａ）〜（ｃ）は予備的事項に係るメタルドームの製造方法を示す断面図及び平面図（その２）である。図３（ａ）及び（ｂ）は予備的事項に係るメタルドームの製造方法を示す平面図（その３）である。図４は実施形態のメタルドームの製造方法を示す平面図（その１）である。図５（ａ）及び（ｂ）は実施形態のメタルドームの製造方法を示す断面図及び平面図（その２）である。図６は実施形態のメタルドームの製造方法を示す平面図（その３）である。図７（ａ）及び（ｂ）は実施形態のメタルドームを示す平面図及び断面図である。図８（ａ）及び（ｂ）は実施形態の変形例のメタルドームを示す平面図及び断面図である。

以下、実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

本実施形態の説明の前に、基礎となる予備的事項について説明する。

予備的事項に係るメタルドームの製造方法では、まず、図１に示すように、金型によって帯状の金属板１００に開口部１００ａを設けることにより、繋ぎ部１４０によって本体部１２０に連結された金属平板部１６０を形成する。本体部１２０に連結された金属平板部１６０は帯状の金属板１００の搬送方向（図１では縦方向）に多数並んで配置される。

次いで、図２（ａ）に示すように、支持部材２２０及び押圧部材２４０を備えた金型２００に金属板１００を搬送し、支持部材２２０及び押圧部材２４０の間に金属板１００を配置する。支持部材２２０は、上面側の中央部に凸状面（球面）Ｓ１を備え、凸状面Ｓ１の対向する一対の端部に傾斜面Ｓ２を備えている。

また、押圧部材２４０は、下面側の中央部に支持部材２２０の凸状面Ｓ１に対応する凹状面Ｓ３を備え、凹状面Ｓ３の対向する一対の端部に支持部材２２０の傾斜面Ｓ２に対応する傾斜面Ｓ４を備える。さらに、押圧部材２４０は、傾斜面Ｓ４の外側に下面ＨＳを備える。

そして、支持部材２２０の凸状面Ｓ１の上に配置された金属板１００の金属平板部１６０を押圧部材２４０によって支持部材２２０側に押圧する。

これにより、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、金属平板部１６０がドーム状に加工されてメタルドーム部材１８０となる。メタルドーム部材１８０では、主要部が上側に膨らむ膨出部１６０ａとして形成され、膨出部１６０ａの対向する一対の端部に台座部１６０ｂが形成される。両側の台座部１６０ｂは膨出部１６０ａの端部から内側（下方向）に屈曲して繋がる傾斜部として形成される。

その後に、金属板１００を別の金型（不図示）に搬送し、メタルドーム部材１８０と繋ぎ部１４０との境界部Ａ（図２（ｂ））より多少内側の位置のメタルドーム部材１８０を切断することにより、メタルドーム部材１８０を繋ぎ部１４０から分離する。これにより、図２（ｃ）に示すように、膨出部１６０ａとその対向する一対の端部に設けられた台座部１６０ｂとを備えた個々のメタルドーム３００が得られる。

メタルドーム３００は携帯電話などのキースイッチの接点部品として使用され、荷重とストローク（高さ）の関係を満足させるために、膨出部１６０ａの対向する一対の両端部に膨出部１６０ａと不連続面となって内側に傾斜する台座部１６０ｂが設けられる。

以上のように、予備的事項に係るメタルドームの製造方法では、最終的に得られるメタルドーム３００内に不必要なプレス加工の押圧痕が残らないように、製品となる領域の外側を極力プレス加工するようにしている。

従って、前述したメタルドームの製造方法の図２（ａ）及び（ｂ）のプレス加工の工程では、図３（ａ）に示すように、メタルドーム部材１８０と繋ぎ部１４０の境界部Ａが金型２００の押圧部材２４０の鋭利なエッジ部で押圧されるため、境界部Ａが破断することがある。

繋ぎ部１４０の幅は金属平板部１６０の幅より細いため、押圧部材２４０の鋭利なエッジ部で押圧されると、幅広部に比べて金属板が延びて厚みが薄くなりやすく、破断が起こりやすい。

メタルドーム部材１８０と繋ぎ部１４０の境界部Ａが破断していると、金属板１００を搬送する際に破断部が金型に引掛かるなどして送りずれが生じてしまい、信頼性よく順次プレス加工することが困難になる。

また、図３（ｂ）に示すように、メタルドーム部材１８０と繋ぎ部１４０の境界部Ａが破断していると、境界部Ａから多少内側の位置のメタルドーム部材１８０を切断してメタルドーム３００を得る際に、金属板１００から分離された破断片が金型に落下する。

この破断片は他の金型に飛散することもあり、破断片の影響によって各金型でのプレス加工で打痕を誘発することになり、信頼性よくプレス加工することが困難になる。

メタルドーム部材１８０と繋ぎ部１４０との境界部Ａの破断を防止するために、押圧部材２４０の鋭利なエッジ部をハンドラップする（研磨して丸くする）方法がある。しかしながら、この方法では、境界部Ａの破断を完全に防止することは不可能であり、少なからず送りずれや打痕が発生してしまう。

以下に説明する実施形態のメタルドームの製造方法では前述した不具合を解消することができる。

（実施の形態）
図４〜図６は実施形態のメタルドームの製造方法を示す断面図、図７は実施形態のメタルドームを示す平面図及び断面図である。

実施形態のメタルドームの製造方法では、まず、図４に示すように、金型によって帯状の金属板１０に開口部１０ａを設けることにより、繋ぎ部１４によって本体部１２に連結された金属平板部１６を形成する。繋ぎ部１４は「吊り部」と呼ばれることもある。図４の例では、金属平板部１６は小判形（楕円状の形状）で形成され、小判形の長手方向の両端に繋ぎ部１４が繋がっている。

本体部１２に連結された金属平板部１６は帯状の金属板１０の搬送方向（図５では縦方向）に多数並んで配置される。金属平板部１６の形状として、小判形の他に、円形などのキースイッチとして機能する各種の形状を採用することができる。

金型を使用するプレス加工により金属板１０が順次打ち抜き加工されて、本体部１２に繋ぎ部１４によって連結される多数の金属平板部１６が設けられる。

金属板１０は、好適には、ばね性を有するステンレス鋼から形成される。金属板１０の厚みは例えば１０〜１００μｍであり、金属板１０の幅Ｗ１は例えば２〜２０ｍｍである。金属平板部１６の幅Ｗ２は例えば１〜５ｍｍ程度であり、繋ぎ部１４の幅Ｗ３は金属平板部１６の幅Ｗ２よりかなり細く設定される。

次いで、図５（ａ）に示すように、支持部材２２及び押圧部材２４を備えた金型２０に金属板１０を搬送し、支持部材２２及び押圧部材２４の間に金属板１０を配置する。

支持部材２２は、上面側の中央部に凸状面（球面）Ｓ１を備え、凸状面Ｓ１の対向する一対の端部に下側に傾く傾斜面Ｓ２を備えている。

また、押圧部材２４は、下面側の中央部に支持部材２２の凸状面Ｓ１に対応する凹状面Ｓ３を備えている。さらに、押圧部材２４は、凹状面Ｓ３の対向する一対の端部に支持部材２２の傾斜面Ｓ２と平行に配置された傾斜面Ｓ４を備える。また、押圧部材２４は、傾斜面Ｓ４の外側に下面ＨＳを備えている。

押圧部材２４の一対の傾斜面Ｓ４の内側端部Ｂは、メタルドームの台座部の内側端部に対応する位置に配置される。また、押圧部材２４の一対の傾斜面Ｓ４の外側端部Ｃは、図４の金属平板部１６と繋ぎ部１４との境界部Ａより内側に配置される。

つまり、押圧部材２４の一対の傾斜面Ｓ４の外側端部Ｃは、メタルドームの台座部となる領域の外側端部から内側にずれた位置（好適には台座部となる領域の中心部）に配置されるようになっている。これにより、押圧部材２４は図４の金属平板部１６と繋ぎ部１４との境界部Ａを押圧しないようになっている。

このような金型２０を使用して、金属平板部１６と繋ぎ部１４との境界部Ａより内側の金属平板部１６をプレス加工する。これにより、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、上側に膨らむ膨出部３０と、膨出部３０の端部から内側（下方向）に屈曲して繋がる第１傾斜部３２ａと、第１傾斜部３２ａの端部から外側（上方向）に屈曲して繋がる第２傾斜部３２ｂとを備えたメタルドーム部材１ａが形成される。

このとき、金属平板部１６と繋ぎ部１４との境界部Ａ（図４）は押圧部材２４で押圧されず、境界部Ａより内側の金属平板部１６の部分が押圧部材２４で押圧される。

これにより、金属平板部１６と繋ぎ部１４との境界部Ａが金型２０で押圧されないので、境界部Ａが破断するおそれがない。

このようにして、メタルドーム部材１ａの台座部となる領域（図５の第１傾斜部３２ａ及び第２傾斜部３２ｂの領域）の中心部が押圧部材２４でプレス加工される。メタルドーム部材１ａの幅は繋ぎ部１４の幅よりかなり太いため、その部分の金属板１０が延伸するとしても破断するおそれはない。

膨出部３０、第１傾斜部３２ａ及び第２傾斜部３２ｂを備えたメタルドーム部材１ａを形成する工程は、図５（ａ）及び（ｂ）の例のように１回のプレス加工で行ってもよいし、あるいは複数回に分けてプレス加工してもよい。複数回に分けてプレス加工する場合は、最初に第１の工程で膨出部３０を形成し、次に第２の工程で第１傾斜部３２ａ及び第２傾斜部３２ｂを形成すればよい。

次いで、図６に示すように、次の工程で、メタルドーム部材１ａと繋ぎ部１４との境界部Ａで切断することにより、メタルドーム部材１ａを繋ぎ部１４から分離する。これにより、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態のメタルドーム１が得られる。図７（ａ）は実施形態のメタルドームを示す平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＩ−Ｉに沿った断面図である。

このとき、メタルドーム部材１ａと繋ぎ部１４との境界部Ａの近傍には、金属板１０が破断している箇所がないので、境界部Ａを切断してメタルドーム１を得る際に金属板１０から破断片が分離して金型２０に落下するおそれはない。

以上のように、金属平板部１６をプレス加工する際に金属平板部１６と繋ぎ部１４との境界部Ａが破断するおそれがないので、金属板１０を搬送する際に送りずれが発生する不具合が解消され、信頼性よく順次プレス加工することができる。

また、金属板１０を切断してメタルドーム１を得る際に破断片が発生しないので、各工程でプレス加工する際に破断片による打痕の発生が防止され、信頼性よくプレス加工することができる。

図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態のメタルドーム１は、上側に膨らむ膨出部３０と、膨出部３０の対向する一対の端部に設けられた台座部３２とを備えている。図７（ａ）に示すように、平面視すると、メタルドーム１は小判形（楕円状の形状）を有し、小判形の長手方向の両端に三日月状の台座部３２がそれぞれ繋がって形成されている。

前述したメタルドームの製造方法で説明したように、金属平板部１６をドーム状にプレス加工する際に、金属平板部１６と繋ぎ部１４との境界部Ａを押圧せずに、メタルドーム１の台座部３２になる領域の中心部を押圧するようにしている。すなわち、金属平板部１６と繋ぎ部１４との境界部Ａの破断しないように製品内の領域をプレス加工している。

このため、本実施形態のメタルドーム１の台座部３２の構造は、予備的事項で説明したメタルドーム３００の台座部１６０ｂと異なっている。本実施形態のメタルドーム１の台座部３２は、膨出部３０の端部から内側（下方向）に屈曲して繋がる第１傾斜部３２ａと、第１傾斜部３２ａの端部から外側（上方向）に屈曲して繋がる第２傾斜部３２ｂとを備えている。

このように、本実施形態のメタルドーム１では、台座部３２の中心部に押圧痕（屈曲部）が残っている（図７（ａ）の第１傾斜部３２ａと第２傾斜部３２ｂとの間の境界線）。

本実施形態のメタルドーム１は、携帯電話などのキースイッチの接点部品として使用される。特に図示しないが、基板上に設けられた接点を覆うように弾性変形可能なメタルドーム１が配置され、操作者がキースイッチの表面を押し操作すると、メタルドーム１が弾性変形して基板上に設けられた接点と導通する。

また、操作者が押し操作を終了すると、メタルドーム１に加えられていた押圧力が解除されて、メタルドーム１が変形状態から復元して、接点との間の導通が解除される。このような押し操作及び操作解除によって、キースイッチがオンオフスイッチとして機能する。

上記したように、本実施形態のメタルドーム１では、台座部３２の中心部に押圧痕（屈曲部）が残っている点で、予備的事項で説明したメタルドーム３００（図２（ｃ））と異なっている。

本実施形態のメタルドーム１の台座部３２の構造は、予備的事項のメタルドーム３００と同様に、荷重とストローク（高さ）の関係を満足させることができ、荷重特性や耐久性について問題ないことが確認された。

本実施形態のメタルドーム１の構造を採用することにより、製造過程においてプレス加工する際の送りずれや打痕の発生が防止されるので、安定して歩留りよくメタルドームが製造される。

図８（ａ）及び（ｂ）には、本実施形態の変形例のメタルドーム２が示されている。図８（ｂ）は図８（ａ）のＩＩ―ＩＩに沿った断面図である。

図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、変形例のメタルドーム２では、膨出部３０が円形で形成され、膨出部３０を取り囲むように外周部全体に第１傾斜部３２ａ及び第２傾斜部３２ｂを備えた台座部３２が設けられている。変形例のメタルドーム２の台座部３２の基本構造は、図７（ａ）及び（ｂ）のメタルドーム１の台座部３２と同一である。

変形例のメタルドーム２の台座部３２は、膨出部３０の外周端部から内側（下方向）に屈曲して繋がるリング状の第１傾斜部３２ａと、第１傾斜部３２ａの外周端部から外側（上方向）に屈曲して繋がるリング状の第２傾斜部３２ｂとを備えている。

変形例のメタルドーム２は、前述した図５（ａ）及び（ｂ）の工程で別の金型を使用することにより、図７（ａ）及び（ｂ）のメタルドーム１の製造方法と同様な方法で製造することができる。

変形例のメタルドーム２においても、図７（ａ）及び（ｂ）のメタルドーム１と同様な効果を奏する。

１，２…メタルドーム、１ａ…メタルドーム部材、３０…膨出部、３２…台座部、３２ａ…第１傾斜部、３２ｂ…第２傾斜部、１０…金属板、１２…本体部、１４…繋ぎ部、１６…金属平板部、２０…金型、２２…支持部材、２４…押圧部材、Ａ…境界部、Ｓ１…凸状面、Ｓ２，Ｓ４…傾斜面、Ｓ３…凹状面、ＨＳ…下面。

Claims

上側に膨らむ膨出部と、
前記膨出部の端部から内側に屈曲して繋がる第１傾斜部と、前記第１傾斜部の端部から外側に屈曲して繋がる第２傾斜部とを備えた台座部とを有する小判形のメタルドームであって、
前記小判形の長手方向の両端部に前記台座部がそれぞれ設けられており、
前記台座部内の領域に第１傾斜部と第２傾斜部とを画定する押圧痕からなる境界線が形成されており、かつ、
前記第１傾斜部及び前記第２傾斜部は水平軸から下側に傾斜しており、前記第１傾斜部の水平軸からの傾斜角度は、前記第２傾斜部の水平軸からの傾斜角度よりも大きいことを特徴とするメタルドーム。
円形の外周部を有し、上側に膨らむ膨出部と、
前記膨出部の端部から内側に屈曲して繋がるリング状の第１傾斜部と、前記第１傾斜部の端部から外側に屈曲して繋がるリング状の第２傾斜部とを備えた台座部とを有し、
前記台座部内の領域に第１傾斜部と第２傾斜部とを画定する押圧痕からなる境界線が形成されており、かつ、
前記第１傾斜部及び前記第２傾斜部は水平軸から下側に傾斜しており、前記第１傾斜部の水平軸からの傾斜角度は、前記第２傾斜部の水平軸からの傾斜角度よりも大きいことを特徴とするメタルドーム。
前記台座部の形状は、三日月状であることを特徴とする請求項１に記載のメタルドーム。
金属板に開口部を設けることにより、繋ぎ部によって本体部に連結された金属平板部を形成する工程と、
前記金属平板部と前記繋ぎ部との境界部より内側の前記金属平板部をプレス加工することにより、上側に膨らむ膨出部と、前記膨出部の端部から水平軸に対して下側に傾斜する第１傾斜部と、前記第１傾斜部の端部から水平軸に対して下側に傾斜する第２傾斜部とを備えたメタルドーム部材を形成する工程と、
前記メタルドーム部材を前記繋ぎ部から切断することにより、前記膨出部と、前記膨出部の端部に設けられ、前記第１傾斜部及び前記第２傾斜部から形成された台座部とを備えたメタルドームを得る工程とを有し、
前記台座部内の領域に第１傾斜部と第２傾斜部とを画定する押圧痕からなる境界線が形成され、かつ、
前記第１傾斜部の水平軸からの傾斜角度は、前記第２傾斜部の水平軸からの傾斜角度よりも大きく設定されることを特徴とするメタルドームの製造方法。
前記金属平板部は小判形で形成され、前記小判形の長手方向の両端側に前記繋ぎ部が繋がっており、前記小判形の長手方向の両端部に前記台座部がそれぞれ設けられることを特徴とする請求項４に記載のメタルドームの製造方法。
前記金属平板部は円形で形成され、前記円形の外周部全体に前記台座部が設けられることを特徴とする請求項４に記載のメタルドームの製造方法。
前記繋ぎ部の幅は、前記金属平板部の幅より細いことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載のメタルドームの製造方法。
前記台座部の形状は、三日月状であることを特徴とする請求項４又は５に記載のメタルドームの製造方法。