JPH117857A - メンブレンスイッチ - Google Patents

メンブレンスイッチ

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JPH117857A
JPH117857A JP9177702A JP17770297A JPH117857A JP H117857 A JPH117857 A JP H117857A JP 9177702 A JP9177702 A JP 9177702A JP 17770297 A JP17770297 A JP 17770297A JP H117857 A JPH117857 A JP H117857A
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metal particles
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Katsuhiko Ariga
勝彦 有賀
Masayasu Teraoka
正康 寺岡
Mikizo Motoki
幹三 本木
Tetsuji Yokoe
哲司 横江
Ichiro Ishiyama
一郎 石山
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Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Denso Corp
Original Assignee
Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Denso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】メンブレンスイッチの接触抵抗初期値及び経年
増加率を低減すること。 【解決手段】ベースフィルム11,21 上には, 樹脂系ポリ
マをバインダとしたAgより成る導体層12,22 が形成さ
れ, 導体層12,22 を覆うように樹脂系ポリマをバインダ
とした, AgとPdとの共沈による合金粒子で構成された接
点部13,23 が印刷形成されることによりFPC1,2が構成さ
れている。接点部13,23 は対向配置され, その間にはス
ペーサ3 が配置されている。これにより接点部13,23 間
が所定間隔に保持されている。合金粒子におけるAgの組
成比, 合金粒子の粒径及び接点部13,23 における合金粒
子の組成比をそれぞれ50〜97wt%, 0.5〜5.0 μm,及び91
〜95wt% に設定することにより, 接点部13,23 の接触抵
抗を小さくでき, 数百mA程度の通電を実現できる。又,
Pdを含有させることにより接点部13,23 の耐腐食性を高
め, 経年劣化による接触抵抗の増加率を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、メンブレンスイッ
チの接点部に関し、特に経年劣化による接点部の接触抵
抗の増加を防止したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば車両のホーンスイッチに用
いられるメンブレンスイッチとして、図８に示される断
面構造を有したものがある。メンブレンスイッチ１０
は、所定間隔で対向して配置された汎用の銅張りフレキ
シブルプリント基板（ＦＰＣ）５、６を有している。こ
のＦＰＣ５、６は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレー
ト）などの樹脂材より成るベースフィルム５１、６１上
に、銅箔５３、６３がそれぞれ接着剤５２、６２により
貼着されたものである。ＦＰＣ５、６のいずれか一方に
は、樹脂材より成るスペーサ６４がドット状に印刷等に
より形成されると共に、ＦＰＣ５、６の両端部において
両者は接着層７により一定スペースを隔てて固定されて
いる。この構造により、銅箔５３、６３間が所定間隔に
保持されている。このメンブレンスイッチ１０では、銅
箔５３、６３が接点として用いられる。ＦＰＣ５側から
メンブレンスイッチ１０が押圧されると、ＦＰＣ５がス
ペーサ６４を支点にして撓み、銅箔５３と銅箔６３とが
接触して接点はオン状態となる。このとき、数百mA程度
の電流を通電させることができる。この他には、基板上
にAg粒子及びC 粒子を樹脂バインダを用いて２層に印刷
して接点が形成されたメンブレンスイッチがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
メンブレンスイッチ１０では接点材料が銅であるので、
銅箔５３、６３の表面に酸化膜や水酸化膜が生じ易く、
スイッチング時の接触抵抗が経時的に高くなるという問
題がある。さらに、銅箔５３、６３は印刷形成に比較し
て厚肉に形成されるので、比較的破断強度及び剛性が大
きく、エアバッグの展開時においてメンブレンスイッチ
１０が所定のティアラインで破断しにくいこと、破断さ
れた銅箔５３、６３による物理的衝撃が大きくなり得る
等の問題がある。又、Ag粒子とC 粒子の２層印刷により
形成された接点では、薄肉形成が可能であるが、接触抵
抗が大きく、電流容量に限界がある。数十mA程度の通電
には十分であるが、車両のホーンスイッチに用いられる
ときのように数百mA程度の電流が流れると接点の焼損を
生じ、使用に耐えることができないという問題がある。
【０００４】従って、本発明の目的は、上記課題に鑑
み、メンブレンスイッチの接点材料の耐腐食性を高め、
スイッチング時の接触抵抗初期値を低減すると共に、経
年増加を抑制することである。又、他の目的は、このメ
ンブレンスイッチがエアバッグ付きハンドルのホーンス
イッチとして用いられる場合において、接点材料の破断
強度を低減し、所望のティアラインでの破断を容易に
し、接点材料の剛性を低減し、破断された後の接点によ
る物理的衝撃を軽減することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の手段によれば、１対のＦＰＣに
接点部が対向して設けられたメンブレンスイッチにおい
て、銀(Ag)とパラジウム(Pd)とを含む金属粒子と、金属
粒子を固定する樹脂材より成るバインダとで接点部が構
成される。ここでいう金属粒子とは、固溶体、金属間化
合物、共沈法等による析出微粒子、粒子の表面と内部の
組成比が異なるコーティング金属及び傾斜合金を含む。
接点部にAg-Pd 金属粒子が用いられることにより、接点
部の接触抵抗を低減でき、数百mA程度の通電容量が得ら
れる。又、AgとPdとの金属粒子を用いることで、酸化、
硫化を防止できるので、接点部の経年劣化を防止でき
る。さらに、接点部が金属粒子と樹脂材とで構成される
ので金属単体で構成された場合に比較して破断強度及び
剛性を低減できる。よって、例えば車両のホーンスイッ
チとして用いられた場合に、所望のティアラインでの破
断を容易とし、破断後の物理的衝撃を軽減できる。
【０００６】請求項２に記載の手段によれば、接点部の
下層に、Ag粒子と樹脂材より成るバインダとで構成され
た導体層を備えることにより、回路抵抗をより低減でき
る。
【０００７】金属粒子におけるAgの組成比が97重量％を
超えると、PdよるAgの酸化及び硫化の防止効果が小さく
なり、接触抵抗の経年増加率が大きくなる。又、Agの組
成比が50重量％未満であるとPdの含有量が大きくなるの
で、接触抵抗の初期値が増加すると共に製造コストが増
加する。よって、請求項３に記載の手段の如く、金属粒
子におけるAgの組成比を50〜97重量％にすることによ
り、接触抵抗の経年増加率を小さくでき、コストダウン
が可能である。より望ましくは、請求項４に記載の手段
の如く、金属粒子におけるAgの組成比を50〜90重量％と
することで、より接触抵抗の経年増加率を抑えることが
できる。
【０００８】接点部における金属粒子の組成比が95重量
％を超えると、バインダによる金属粒子の結合力が低下
し、多数回の接点のオンオフ動作により金属粒子の微小
相対運動によりフレッティングコロージョンが生ずる。
これにより、接点部の磨耗と腐食が進行し、接触抵抗が
経年的に増加する。又、接点部の金属粒子の組成比が91
重量％未満であると、導通抵抗の初期値が大きくなり、
多数回の通電により金属粒子の焼損が増加し、接触抵抗
の経年増加率が大きくなる。よって、請求項５に記載の
手段の如く、接点部における金属粒子の組成比を91〜95
重量％とすることにより、接触抵抗の経年増加率を小さ
くできる。望ましくは、請求項６に記載の手段の如く、
接点部における金属粒子の組成比を93〜94重量％とする
ことで、より接触抵抗の経年増加率を抑えることができ
る。
【０００９】金属粒子の平均粒径が 5.0μｍを超えると
接点部中の金属粒子間の距離が大きくなり、接触抵抗の
初期値が増加する。結果、焼損や酸化が多くなり、接触
抵抗の経年増加率が大きくなる。又、金属粒子が微粒子
化するに伴って接触抵抗の経年増加は抑制されるが、粒
径 0.5μｍ未満の金属粒子の製造は困難である。よっ
て、請求項７に記載の手段の如く、金属粒子の平均粒径
を 0.5〜5.0 μｍとすることにより、接触抵抗の経年増
加率を小さくし、容易に製造可能となる。望ましくは、
請求項８に記載の手段の如く、金属粒子の平均粒径を0.
5 〜2.5 μｍとすることで、より接触抵抗の経年増加率
を抑えることができる。
【００１０】請求項９に記載の手段によれば、印刷又は
塗布により接点部が形成されることで、接点部の薄膜形
成が可能になる。
【００１１】請求項１０に記載の手段によれば、ＦＰＣ
に、切欠き、スリット又は溝が所定形状に形成されるこ
とにより、メンブレンスイッチをエアバッグ付けのステ
アリングパッドに設けた場合において、エアバッグの展
開時にメンブレンスイッチを所望の位置で容易に破断さ
せることが可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。図１は、本発明の具体的な実施例に
係わるメンブレンスイッチ１００の構成を示した模式的
断面図である。ＰＥＴなどの樹脂材より成るベースフィ
ルム１１、２１の所定領域上に、ポリエステル、ポリエ
ーテル、ポリカーボネート等の樹脂系ポリマをバインダ
としたAg粒子より成る導体層１２、２２が印刷形成され
ている。この導体層１２、２２を覆うように、接点部１
３、２３が印刷形成されている。上側ＦＰＣ１はフィル
ム１１、導体層１２及び接点部１３より構成され、下側
ＦＰＣ２はフィルム２１、導体層２２及び接点部２３よ
り構成されている。接点部１３、２３は、ポリエステ
ル、ポリエーテル、ポリカーボネート等の樹脂系ポリマ
をバインダとした、AgとPdとを含む合金粒子（金属粒
子）で構成されている。この合金粒子は、Ag粒子にPdを
共沈（付着沈殿）させることにより形成される。この合
金粒子は、共沈による他に、固溶体、金属間化合物、表
面と内部の組成が異なるコーティング金属、及び傾斜合
金で構成してもよい。接点部１３、２３は、樹脂系ポリ
マ及び合金粒子を印刷して百数十℃で乾燥させることに
よって形成される。この印刷形成により、接点部１３、
２３と導体層１２、２２のそれぞれ総合した厚さは15〜
20μｍに形成できる。本実施例では、接点部１３、２３
を構成するAg-Pd 合金粒子におけるAgの組成比を50〜97
重量％とした。又、合金粒子の平均粒径を0.5 〜5.0 μ
ｍとし、接点部１３、２３における合金粒子のバインダ
を含む全組成に対する組成比を91〜95重量％とした。
【００１３】ＦＰＣ１、２の接点部１３、２３は互いに
対向して配置され、ＦＰＣ１、２間には絶縁性のフィル
ムより成るスペーサ３が複数の箇所に配置され、接着層
４により固着されている。これにより、ＦＰＣ１、２間
が所定間隔に保持されている。このメンブレンスイッチ
１００では、上側ＦＰＣ１側から押圧力が作用すると、
ＦＰＣ１がスペーサ３を支点にして下側ＦＰＣ２側に撓
み、接点部１３と接点部２３とが接触して通電される。
【００１４】図２は、メンブレンスイッチ１００の平面
構成を示した模式図である。このメンブレンスイッチ１
００は、例えば車両のステアリングパッドに内蔵された
ホーンスイッチに用いられる。メンブレンスイッチ１０
０は、出力端子１１３を外部に導出する取り出し部１５
０を除いて全面に接点部１３、２３と導体層１２、２２
とが配置され、各接点部及び各導体層同士はリード１１
２により電気的に接続されて出力端子１１３に導かれて
いる。メンブレンスイッチ１００の所定の位置には固定
用穴１０２が設けられており、後述するエアバッグモジ
ュールへの組み付けに用いられる。又、エアバッグの展
開時にパッドが破断するときの形状に合わせて、スリッ
ト１０１、切欠き１０３が形成されている。
【００１５】図３は、メンブレンスイッチ１００がステ
アリングパッド２００内に収納された状態を示した模式
的断面図である。樹脂材などより成るアンダープレート
３００の所定位置には突起状の固定部３０１が形成さ
れ、その内部にはバッグ４００が収納されている。メン
ブレンスイッチ１００はアンダープレート３００上に配
置され、固定用穴１０２に固定部３０１が挿通され、熱
かしめ等によりメンブレインスイッチ１００がアンダー
プレート３００に固定されている。そして、これらが、
可撓性を有する樹脂材等で形成されたステアリングパッ
ド２００内に収納されている。ステアリングパッド２０
０の下面２００ａには、メンブレンスイッチ１００の接
点部１３、２３の位置に対応して圧子２０１が形成され
ている。パッド２００側から押圧力が作用すると、パッ
ド２００がメンブレンスイッチ１００側に変位し、圧子
２０１を介して押圧力がＦＰＣ１に作用し、ＦＰＣ１を
ＦＰＣ２側に変位させる。これにより、接点部１３と接
点部２３とが接触し、接点１３、２３間がオン状態にな
り、警報音が出力される。
【００１６】上記に示されるように、接点部１３、２３
と導体層１２、２２とが印刷形成されることにより、薄
肉に形成される。例えば、銅箔などの金属単体で接点を
構成した場合には通常約35μｍの肉厚になるが、本実施
例では印刷形成することで接点部１３、２３と導体層１
２、２２とを総合して15〜20μｍの肉厚に形成できる。
又、本実施例のように接点部１３、２３を、Ag-Pd から
成る合金粒子と樹脂系ポリマとで構成し、導体層１２、
２２をAg粒子と樹脂系ポリマとで構成することにより、
金属単体で構成された場合に比較して粒子間の結合力が
低減される。これらより、接点部１３、２３及び導体層
１２、２２の破断強度及び剛性を低減できるので、エア
バッグ展開時に所望のティアラインに沿って容易に破断
可能になると共に、乗員への物理的衝撃を弱めることが
できる。
【００１７】又、接点部１３、２３に接触抵抗の小さい
Agと、耐腐食性の強いPdとの合金粒子を用いることによ
り、経年劣化による接触抵抗の増加を防止し、低接触抵
抗を得て、数百mA程度の通電を実現できた。特に、接点
部１３、２３における合金粒子の組成比を適切な比に設
定することで、より望ましい結果が得られた。図５は、
Ag-Pd 合金中におけるPdの成分比（重量％）と初期接触
抵抗値（Ω）、接触抵抗経年増加率（％）との関係を示
した特性図である。尚、接触抵抗は、接触力を500gと
し、通電電流を300mA として測定した。又、接触抵抗経
年増加率は、10万回作動させたときの初期接触抵抗値に
対する接触抵抗値の増加率として定義した。図５より、
Pdの組成比が小さくなるに伴って、即ち、Agの組成比が
大きくなるに伴って初期接触抵抗値は小さくなり、接触
抵抗経年増加率は大きくなることがわかる。特に、Pdの
組成比が約3wt%未満、即ちAgの組成比が約97% を超えた
範囲では接触抵抗経年増加率が大きくなる。これは、Pd
の組成比が小さくなると耐腐食性の効果が低下し、Agが
空気中のO2やSO2 等による酸化又は硫化されることで接
触抵抗が増加するためと考えられる。又、PdはAgに比較
して高コストであるので、Pdの組成比が高くなると製造
コストが増加する。又、図５に見られるようにPdの組成
比が高くなると初期接触抵抗値が増加するので、Pdの組
成比は50wt% 以下、即ちAgの組成比は50wt% 以上が望ま
しい。よって、本実施例に示されるように接点部１３、
２３におけるAgの組成比を50〜97wt% とすることによ
り、接点部１３、２３の耐腐食性を高め、経年劣化によ
る接触抵抗の増加を防止できると共にメンブレンスイッ
チ１００のコストダウンを実現できる。望ましくは、Ag
の組成比を50〜90wt% の範囲に設定することで、より低
レベルで安定した接触抵抗経年増加率を得ることがで
き、作動耐久性をより向上できる。
【００１８】又、接点部１３、２３を構成する合金粒子
を適切な粒径にすることによっても接触抵抗の経年増加
率を小さくできる。図６は、合金粒子の平均粒径（μ
ｍ）と接触抵抗経年増加率（％）との関係を示した特性
図である。尚、図６において、合金粒子におけるAgの組
成比(Ag/(Ag+Pd))を80wt% とし、接点部１３、２３にお
ける合金粒子の組成比 (合金粒子/(合金粒子＋バイン
ダ))を92wt% とした。接触抵抗の経年増加率の測定条件
は、図５の場合と同様である。図６に見られるように、
合金粒子の粒径が増加すると接触抵抗経年増加率が大き
くなることがわかる。これは、合金粒子の粒径の増加と
共に粒子間の距離が大きくなり、接触抵抗が増加するた
めと考えられる。特に、合金粒子の粒径が5.0μｍを越
えると接触抵抗の経年増加率がより大きくなることがわ
かる。又、図６において粒径が0.5 μｍ未満のデータが
記載されていない理由は、粒径が0.5 μｍ未満の合金粒
子の形成が困難であるためである。よって、本実施例に
示されるように合金粒子の平均粒径を0.5 〜5.0 μｍと
することにより、製造可能な範囲内で接触抵抗の経年増
加率を小さくできる。望ましくは、合金粒子の平均粒径
を0.5 〜2.5 μｍの範囲にすることで、より接触抵抗経
年増加率を低下させることができる。
【００１９】又、接点部１３、２３における合金粒子の
組成比を適切な値に設定することによっても接触抵抗の
経年増加率を小さくできる。図７は、接点部１３、２３
における合金粒子の組成比 (合金粒子/(合金粒子＋バイ
ンダ))と接触抵抗経年増加率との関係を示した特性図で
ある。尚、図７において、合金粒子におけるAgの組成比
(Ag/(Ag+Pd))、及び接触抵抗の経年増加率の測定条件
は、図６の場合と同様である。図６に見られるように接
点部１３、２３における合金粒子の組成比が91wt% 未満
及び95wt% を越えた範囲では、接触抵抗の経年増加率が
急激に増加する。これは、合金粒子の組成比が91wt% 未
満であるとバインダの占める割合が大きくなるので、導
通抵抗が増加し、通電時に合金粒子の焼損が生じるため
に多数回の接点のオンオフにより接触抵抗が増加すると
考えられる。又、合金粒子の組成比が 95wt%を越える
と、バインダによる合金粒子の結合力が低下し、作動中
の合金粒子の微小相対運動によりフレッティングコロー
ジョンが生ずることによって、多数回のオンオフにより
接点部が磨耗腐食され、接触抵抗が増加すると考えられ
る。よって、本実施例に示されるように接点部１３、２
３における合金粒子の組成比を91〜95wt% とすることに
よっても接触抵抗の経年増加率を小さくできる。望まし
くは、合金粒子の組成比を93〜94wt% の範囲にすること
で、接触抵抗の経年増加率をより低下させることができ
る。
【００２０】上記実施例では、接点部１３、２３の下に
導体層１２、２２を設けて２層構造としたが、Ag-Pd 合
金粒子とバインダとから成る１層構造でもよい。又、上
記実施例では、メンブレンスイッチ１００にスリット１
０１及び切欠き１０３を設け、バッグ４００の展開時に
所望の位置にて破断する構成としたが、図４に示すよう
にベースフィルム１１、２１に溝１０４を設けた構成と
してもよい。この溝１０４は、ベースフィルム１１、２
１の両方に設けてもよく、いずれか一方に設けてもよ
い。又、上記実施例では、接点部１３、２３を印刷形成
したが、合金粒子及び樹脂材のスプレーガン等を用いた
塗布により接点部１３、２３を形成してもよい。又、上
記実施例では、メンブレンスイッチ１００を車両のホー
ンスイッチに用いられるとしたが、これに限定されるも
のではない。例えば、パネルスイッチなど押圧力が作用
した時に電気信号を出力する必要のある全ての機器に用
いることが可能である。又、上記実施例では、接点部１
３、２３を構成する合金粒子におけるAgの組成比、合金
粒子の平均粒径、及び接点部１３、２３における合金粒
子の組成比を適切な値に設定したが、これらのうち１つ
以上を適切な値に設定することによっても十分な効果が
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体的な実施例に係わるメンブレンス
イッチの断面構成を示した模式図。
【図２】メンブレンスイッチの平面構成を示した模式
図。
【図３】メンブレンスイッチをステアリングパッドに組
み付けた状態を示した模式的断面図。
【図４】メンブレンスイッチのＦＰＣに溝を設けた状態
を示した模式図。
【図５】接点部において、合金の組成比と接触抵抗値、
接触抵抗経年増加率との関係を示した特性図。
【図６】接点部において、合金粒径と接触抵抗経年増加
率との関係を示した特性図。
【図７】接点部の組成比と接触抵抗経年増加率との関係
を示した特性図。
【図８】従来のメンブレンスイッチの構成を示した模式
的断面図。
【符号の説明】
１ 上側ＦＰＣ ２ 下側ＦＰＣ ３ スペーサ ４ 接着層 １１、２１ ベースフィルム １２、２２ 導体層 １３、２３ 接点部 １００ メンブレンスイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本木 幹三 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内 (72)発明者 横江 哲司 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内 (72)発明者 石山 一郎 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １対のフレキシブルプリント基板に接点
    部を対向して備えたメンブレンスイッチにおいて、 前記接点部が、銀(Ag)とパラジウム(Pd)とを含む金属粒
    子と、前記金属粒子を固定する樹脂材より成るバインダ
    とで構成されたことを特徴とするメンブレンスイッチ。
  2. 【請求項２】 前記接点部の下層に、銀(Ag)粒子と樹脂
    材より成るバインダとで構成された導体層を有すること
    を特徴とする請求項１に記載のメンブレンスイッチ。
  3. 【請求項３】 前記金属粒子における銀(Ag)の組成比
    が、50〜97重量％であることを特徴とする請求項１に記
    載のメンブレンスイッチ。
  4. 【請求項４】 前記金属粒子における銀(Ag)の組成比
    が、50〜90重量％であることを特徴とする請求項３に記
    載のメンブレンスイッチ。
  5. 【請求項５】 前記接点部における前記金属粒子の組成
    比が、91〜95重量％であることを特徴とする請求項１に
    記載のメンブレンスイッチ。
  6. 【請求項６】 前記接点部における前記金属粒子の組成
    比が、93〜94重量％であることを特徴とする請求項５に
    記載のメンブレンスイッチ。
  7. 【請求項７】 前記金属粒子の平均粒径が、0.5 〜5.0
    μｍであることを特徴とする請求項１に記載のメンブレ
    ンスイッチ。
  8. 【請求項８】 前記金属粒子の平均粒径が、0.5 〜2.5
    μｍであることを特徴とする請求項７に記載のメンブレ
    ンスイッチ。
  9. 【請求項９】 前記接点部が印刷又は塗布により形成さ
    れたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に
    記載のメンブレンスイッチ。
  10. 【請求項１０】 前記フレキシブルプリント基板に切欠
    き、スリット又は溝が所定形状に設けられたことを特徴
    とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のメンブレ
    ンスイッチ。
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