JPS5998408A - 感圧型導電性複合シ−ト - Google Patents

感圧型導電性複合シ−ト

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JPS5998408A
JPS5998408A JP57207649A JP20764982A JPS5998408A JP S5998408 A JPS5998408 A JP S5998408A JP 57207649 A JP57207649 A JP 57207649A JP 20764982 A JP20764982 A JP 20764982A JP S5998408 A JPS5998408 A JP S5998408A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 にバリア層のズレがなく、感圧性を任意に選択可能で、
かつ加圧による抵抗変化の大きい感圧型導電性複合シー
トに関するものである。
従来、たとえば導電性高分子材料に導電性粒子を分散配
合した導電性エラストマーをラバースイノチ等の電子部
品として使用する場合、導電性エラストマーを電極面上
に直接配置すると、接触しただけで通電してしまいスイ
ッチング機能を果さないため、通常、導電性エラストマ
ーと電極との間に薄い絶縁性有孔フィルムを挿入して実
用化している。即ち、導電性エラストマーを部分的に加
圧すると加圧部分の直下にあるフィルムの孔から導電性
エラストマーがはみ出して電極と接触するのでその部分
に回路が形成され、スイッチング機能が生することにな
る。
しかしなから、このような有孔フィルムを利用する感圧
導電機構は次のような欠点を有していた。
（イ）組立時に有孔フィルムが僅かにずれるだけで、導
電性エラストマーを加圧しても回路が形成されず使用不
能となりやすい。また特開昭５２　−　７４８７５号公
報に記載されているように有孔フィルムを使う場合には
、貫通穴とキーボードの接触子との位置が必ず合うよう
になっている必要がある。
（口）ズレ防止の為に有孔フィルムを接着剤で電極に固
着する方法があるが、接着剤が孔の面にはみ出して導通
化が阻害されだシ、有孔フィルムがずれたままで固着し
て補修に莫大な手間を要することになる。
以上のような欠点を改良する方法として特開昭５５−１
２４６５０号公報にみられるような導電性シート状物の
片面に非導電性繊維編織物を一体的に配した導電性複合
シートもあるが、一体的に埋設される前記編織物自身及
びソート状物と電極との距離の寸法精度を上げることが
難しく必ずしも満足のいく感圧特性が得られなかった。
また、導電性粒子の充填量を減らしたシ、機械的外力を
加え、導電粒子間を引離し、感圧性を付与する方法もあ
るが加圧による抵抗変化が少なく、大きな加圧力を要す
為、スイッチ素子としては不向きであった。
また、特開昭５３−１４７７７２号公報には、導電性磁
性体に磁場を作用させて、不均一に分布させ、感圧性を
持たせる方法が記載されているが、これは特殊な加工方
法、煩雑な成形工程を必要とし、また耐久性の点でも必
ずしも満足しうるものではなかった。
更に、導電塗料を塗布したポリエステル等のプラスチッ
クフィルムシート上に絶縁材料からなる突起を一体化さ
せた構造のものもあるが、該構造の導電性複合シートは
以下の様な欠点を有しており、満足しうる感圧特性を示
さなかった。
（１）　　シートの厚さ方向には導通せず、必らずシー
トの長さ方向のみ電気が流れるので、電極の制約を受け
る。
（２）シかも、シート自体が弾性を示さず、剛性が強い
為、加圧に対して、均一な面接触をせす、加圧位置によ
り感圧特性にバラつきを生ずる。
本発明者らは上述のような従来技術の欠点を解消すべく
鋭意検討した結果、本発明に至ったものである。
しだがって本発明の目的は、バリア層のズレがなく、感
圧性を任意に選択可能で、かつ加圧による抵抗変化の大
きい感圧型導電性檜合シートを提供することにある。
即ち本発明は、弾性高分子材料に導電性粒子を分散配合
してなる導電性エラストマーシートの少なくとも一方の
面に、絶縁材料からなり、かつ下式を満足する形状の突
起パターンを一体化した感圧型導電性複合シートをその
要旨とするものである。
突起の直径Ｒ＝　０．３〜１．５　ｉｎ（即ちドツト径
） 突起の厚みｄ　＝　０．０１〜０．１０　ｉｎ隣接突起
との中心間距離Ｊ　＝　（０，１〜３．０）＋Ｒ（即ち
ピッチ） ここで弾性高分子材料とは、天然ゴムやＳＢＲ。
ＢＲ，ＩＲ，ＥＰＤＭ、　ＥＰＭ、　ウレタンゴム、シ
リコーンゴム、　ＮＢＲ等の各種合成ゴム、ポリオレフ
ィン系、ポリエステル系、ポリウレタン系等の各種熱可
塑性ニジストマーの１種もしくは２種以上の混合体また
は共重合体を言い、これらに必要に応じて可塑剤、安定
剤、老化防止剤。
滑剤１着色剤、増量剤、補強充填剤、金属とのカップリ
ング剤が添加配合され、また好ましくは、非硫黄系ある
いは非硫黄化合物系の加硫剤。
加硫助剤、硬化触媒などが必要に応じて添加配合される
。上記弾性高分子材料の中でも、電気的性質、化学的安
定性、即ち、耐化学薬品性。
耐熱性等に優れたシリコーンゴムが特に好ましい。
導電性粒子としては、銀、銅、コバルト、ニッケル、鉄
、クロム、チタン、白金、金、アルミニラｌ１．亜鉛等
の金属粒子及び金属メッキされた粒子、或いはカーボン
ブラック、グラファイト、タングステンカーバイド等の
炭素質、金属炭化物があげられる。中でも炭素質の方が
物理的、化学的安定性に優れる点で好ましく、特にグラ
ファイトが加圧型導電複合シートとしての耐久性に優れ
、且つ軽量であシ、コスト的にも適っている。金属粒子
の場合は、加圧による抵抗変化は確かに十分太きいが、
粒子が非補強性であること及び金属粒子表面の酸化劣化
等の面で不利であり、特別の配慮が必要である。通常、
導電性粒子は容積比２５〜４５俸を弾性高分子材料中に
均一に分散させる。
本発明においては、上述の導電性エラストマーシートの
片面あるいは両面に絶縁材料からなる突起を多数設けて
、これを一体化させる。この突起の平面形状は円形が好
ましいが、必ずしも円形である必要はなく、また突起の
側面形状も必ずしも長方形や台形である必要はなく、目
的に応じて選定すれば良い。また前記一体化させる方法
としては印刷による転写が好ましい。
印刷される凸起としては、良好な絶縁性を持ち、←朧硬
化、光硬化、或いは熱硬化するような素材で、しかも導
電性エラストマーシートと接着或いは融着する材料が好
ましい。特に好址しいのはシリコーンゴムジートド同じ
シリコーン系のインキであり、熱により硬化し、熱融着
する材料が好ましい。またシリコーン系インキは繰返し
の加圧力による圧縮変形に対しても追随し、へたりが少
ない点でも好′ｆ　ｌ〜い。
印刷方法としては、非常に細かい部分に少量を正確に付
着させることが要求される為、スクリーン印刷が好まし
いが隆起印刷や突起のノ（ターン形状にケミカルエツチ
ングした突起厚さの基板（アルミ枚）にインキを塗布或
いは吹付ける方法でも良い。
突起間隔、突起径、厚みは、対応する電極板の構造寸法
、導電エラストマーシートの厚みにより、変化はあるが
、突起の直径Ｒ（以下ドツト径という）は０．３〜１．
５　ｍｍ　、好ましくは０．４〜１、０　ｍｍである。
また突起の厚みは０．０１〜０．１０ｍｍ１好ましくは
０．０２〜０．０６ｍ＋ｌである。隣接ドツトとの中心
間距離（以下ピンチという）をｌとすれば隣接ドツトの
間隔（互いの最短距離）Ｊ−Ｒは０．１〜３．０　ｍａ
ｎ、好ましくは０．２　□〜２．９　ｍｍである。
Ｊ−Ｒが０，１ｍｙ’ｉ未満となると、ＯＮ時の加圧力
が極めて高くなる傾向があり、スイッチ素子として不向
きとなる。またｆ−Ｒか３．Ｏｍｍを越えるとＯＦＦ時
、即ち無加圧時でも導電性エラストマーシートが電極板
と接触し、電流洩れ（リーキング）が生じ易い。
−１、導電性エラストマーシートとの接着面のドツト径
Ｒば、０．３ｍηＬ未満ではドツトに厚みを持たせるの
が難しく、やはり無加圧時でも、電流洩れが生じやすい
。逆にＲが１．５ｍｍを越えると、ＯＮ時の加圧力が高
くなシ、加圧しても加圧棒（スタイラス）の先端の径が
２ｍｍ以下だとＯＮ時の加圧力にバラツキを生じ、加圧
力の極めて高くなる所と低い所が出来る。
ピンチ、ドツト径が上記条件内であってもドツトの厚み
ｄが０．０１ｍｍ未満だとＯＮ時の加圧力が低く、時に
はＯＦＦ時に導電シートと電極板とが接触し、電流洩れ
が生じ易い。ドツトの厚みｄが０．１０ｎｉを越えると
、加圧棒で押した時のＯＮ時の加圧力が極めて高くなる
傾向にあり、これまたスイッチ素子として具合が悪い。
加圧の方法は加圧棒（スタイラス）に限らず、たとえば
直接、指によって入力することも可能であるが、その際
には上記範囲の中でもピッチｌを２．０〜３．０ｍｍ程
度にするのが好ましい。またスイッチのＯＮ　−ＯＦＦ
の判定レベルを変えるとと即ち、普通状態の抵抗値を上
げることによっても可能である。
以上の如く、ピンチ、ドツト径、厚さを選択すれは、目
的のＯＮ時の加圧力を得ることが可能である。導電性金
属粒子を用いた場合には、加圧時の抵抗変化が大きく、
抵抗値を小さくすることが出来る。一方、グラファイト
等の炭素質を用いた場合には、加圧時の抵抗値が比較的
高いか、本発明の方法によれば、抵抗変化は十分大きく
、笑用上例ら問題はない。導電性エラストマーシートの
厚みを増せば、ＯＮ時の加圧力は高くなるか、耐久寿命
は延びる傾向にある。従ってソートの厚さとしては、０
．５〜１．０　ｍｍの範囲が好ましい。
以下、図面を参照して本発明の感圧型導電性複合ソート
の形状を説明する。
第１図ｆａｔ　、　（ｂ）は本発明の実施例を示し、ｆ
ａｔは平面図、（ｂｌは側断面図である。図において、
ドツト２は導電性エラストマーシート１の上面に−体重
に設けられている。′！、た、Ｒはドツト２の径、ｌは
隣接ドツトとの中心間距離（ピッチ）、ｄはドツト２の
厚みを示している。第２図（ａ）。
（ｂｌは他の実施例を示し、ドツト２の縦断面は台形を
呈している。
第３図および第４図は本発明のドツトパターンを示すも
ので第３図は方眼パターン、第４図＋ｄ□綾目パターン
の例であるが、櫛目電極のギヤングへのドツトの落ち込
みがない点で第４図のパターンが好ましい。
次に実施例を挙げて本発明の詳細な説明する。
実施例１，２および比較例１〜５ シリコーンゴム１００重量部にジクミルパーオキサイド
３．４重量部とＮ！粉５００重量部を、また別のシリコ
ーンゴム１００重量部にジクミルパーオキサイド３４重
量部とグラファイト１００重量部をそれぞれ分散配合し
、プンス架橋でＱ、５ｍｉのシートを作成し、次のよう
なサンプルを得た。
（なおジクミルパーオキサイドは信越化学製Ｃ−３であ
る。） Ａ・・・上記シートをそのまま使用。
Ｂ・・・上記シートの下に孔径６ｙｔｒｙｎ、厚み０．
２　ｙｔｔｙｎの有孔フィルムバリアーを電極との間に
挿入。
Ｃ、−・上記シートの上面にＲ＝　０．５　ｍｍ　、　
ｄ　＝　０．０２龍のシリコーン樹脂製の突起をｌ−２
，０ｍｍで第３図パターンを多数印刷配列した。
Ｄ・・・上記シー）Ａに機械的外力を作用させ、導電性
粒子間を引離し、感圧性を持たせた。
上記Ａ−Ｄのシートを使用して感圧テストを行ない第５
，６図の結果を得た。また測定は１ｍＡの定電流を流し
、先端が４ｍｍの球状の加圧棒で最大加圧力３に９まで
加圧した時の電圧変化に相当する抵抗変化を測定した。
第５，６図かられかるように、バリア一層を持たない通
常の導電性エラストマーシート囚が無加圧時でも電流が
湿れ抵抗値が下がるのに対し、（Ｂ）　、　（Ｃ）は加
圧して始めて導通し、しかも（Ｃ）は（Ｂ）とほぼ同様
の加圧力と抵抗値との関係を示す。従来方式の感圧ゴム
０は、加圧時の抵抗変化がゆるやかであシ、しかも抵抗
値が高い為、スイッチ素子としては不向きであるが、（
Ｂ）　、　（Ｃ）では、抵抗変化が急激であり高感度の
感圧性を示し、好ましい特性といえる。
次にＡ−Ｄのシートを加圧して抵抗がＩＫＧになったと
きの加圧Ｆ、最大５００　ｆの加圧を繰返えし、導通し
なくなるまでの寿命およびチャタリング、つまり加圧に
ょシ絶縁状態から導通状態まで抵抗が下がる過程で、抵
抗値が、判定レベルであるＩＫＧの抵抗を何度も横切る
ことにょシ、１回の加圧で複数回ＯＮ　した状態になる
様な抵抗変化のノイズを測定し、その結果を表１に示し
た。
な≧、測定条件は次の通シである。
定電圧：５ｖ、直列抵抗ＩＫΩ 加　圧：パルス発振器により正弦半波の加振加圧棒：φ
３　ｍｍの円柱棒 最大加圧カニ　　５００　ｆ！（７，０７Ｋ！ｉ’／ｍ
　＞電　極：櫛目（導体幅０．３５ｍ７１１、ギャップ
０．５５ｍｍ、金フラッシュメッキ） 表１の結果から突起をつけたＮｌ系の導電ゴムシート（
実施例１）は、Ｎｌ系の従来方式のもの（比較例１，２
）と比べて、チャタリングが少なく、寿命ライフが改善
されていることがわかる。またＢの有孔フィルバリア一
方式（比較例３）と比べても、耐久性の上で遜色なく、
しかも、前記したような有孔フィルムバリア一方式の欠
点が改善されている。更にグラファイト系（実施例２）
に於ては、Ｎｌ系（実施例１）よりも格段と寿命がアッ
プしていることがわかる。
実施例２〜１１および比較例６〜１２ 実施例２で使用した導電エラストマーノートを使用し、
各種サイズのドツトを設け、表１の場合と同様Ｆ値、リ
ーキング発生度合、チャタリングを調べ、その結果を表
２に示した。またドツト厚みｄを一定にした場合のピッ
チｌとＦとの関係を第７〜８図に示し、ピッチｌを一定
にした場合のドツト径ＲとＦとの関係を第９図に示した
。
一般にドツト同志の距離Ｊ−Ｒが、小さくなるに従いＯ
Ｎ時の加圧力がアップする。しかしながら比較例１３に
ある様にドツト同志の距離２−ＲがＱ、１ｍｍ未満とな
ると、ＯＮ時の加圧力が高くなりすぎで使用できない。
また比較例６の如くドツト同志の距離Ｊ−Ｒが３．　Ｑ
　ｍｍを越えるとＯＮ時の加圧力は殆んど０１であり、
要するにＯＦＦ時、即ち無加圧時でも電流洩れが多発す
る。
比較例７は、導電性エラストマーシートとの接着面のド
ツト径が０．３ｍｍ未満の場合の例であシ、例えば０．
２　ｍｙｒｔ径のドツト（（厚みを持たせるのは難しく
、厚み０．０１ｍｍでは、やはり無加圧時でも電流漏れ
が起きる。また逆にドツト径が１５朋を越ると、加圧棒
の先端の径が２　ｍｍの時（比較例９）ＯＮ時の加圧力
が、加圧する場所によりばらつき好ましくない。
また比較例１０によれば、ドツト同志の距離ｌ−Ｒが適
正になってもドツト厚が０．０１ｍ１では、やはＤ　’
Ｊ−キングを発生し、ＯＮ時の加圧力も０グ近辺である
。一方、ドツト厚を上げていくと、０．０６ｉｍ（実施
例８）までは適度のＯＮ時の加圧力を示し、リーキング
、チャタリングの発生もない。しかしながら、ドツト厚
も０．１０ｍｍ（比較例１１）を越えると、ＯＮ時の加
圧力が大きくなシ、バラツキ、チャタリングの発生も見
られる。
また比較例１２は、ピッチ４．５ｍｍで、ドツト間距離
Ｊ−Ｒが３．０ｍｍを越えた場合であり、ドツト厚Ｑ、
ｌＱｉｍでも、ＯＮ時の加圧力はＯ〜６０　？を示し、
時々リーキングの発生があった。
実施例１１は、第４図パターンを印刷で多数配列した例
である。
以上説明したとおシ、本発明の感圧型導電性複合シート
は弾性高分子材料に導電性粒子を分散配合してなる導電
性エラストマーシートの少なくとも一方の面に絶縁材料
からなシ、かつドツトの直径Ｒ＝０．３〜１．５ｍｍ１
　ドツトの厚みｄ二０．０２〜０．０６＋ｕ＋、隣接ド
ツトとの中心間距離ｌ二（０，１〜３．０）＋Ｈの形状
のドツトパターンを一体化したものであるため、次のよ
うなすぐれた利点を有する。
（１）　　ドツトが一体化されている為、バリア一層の
ズレの心配がない。
（２）　　ドツトの大きさ、パターン形状、ピッチを調
整することにより、感圧性を任意に選択可能である。
（３）　　加圧時にドツトがない場合と同程度の抵抗値
が得られる。
（４）加圧による抵抗変化が大きい為、高感度のオン、
オフ機構が得られる。
（５）　　たとえば、印刷によシドットパターンを形成
させることにより、均一でしかも高精度の感圧性を付与
出来る。
本発明の感圧型導電性複合シートはキーボードスイッチ
、押釦スイッチ、防爆スイッチ等の素子として広く利用
することができる。
【図面の簡単な説明】
第１〜４図は本発明の実施例を示し、第１図（ａｌは突
起の平面図、第１図（ｂ）は側面図、第２図（ａｌは他
の実施例の突起の平面図、第２図（ｂｌは側面図、第３
，４図は突起（ドツト）パターンを示す平面図、第５〜
９図は本発明の特性を示すグラフである。 １・・・ニジストマーシート、２・・・トン、ト。 代理人　弁理士　小　川　信　− 弁理士　野　口　賢　照 弁理士　斎　下　和　彦 １ 第３図　　　　　　第４図 加圧力Ｆ（ｋ！？） ＠６　図 加圧力Ｆ　（ｋｇ） 第７図 第　８　図 Ｊ５　　（Ｊ、７　　　１．０

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 弾性高分子材料に導電性粒子を分散配合してなる導電性
    エラストマーシートの少なくとも一方の面に、絶縁材料
    からなり、かつ下式を満足する形状の突起パターンを一
    体化したことを特徴とする感圧型導電性複合シート。 突起の直径Ｒ−０，３〜１．５　ｍｍ 突起の厚みｄ−０，０１〜０．１０　ｍｍ隣接突起との
    中心間距離Ｊ＝（０，１〜３．０）＋Ｒ
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