JP2002133965A - メンブレンスイッチ及びその製造方法 - Google Patents

メンブレンスイッチ及びその製造方法

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JP2002133965A
JP2002133965A JP2000323807A JP2000323807A JP2002133965A JP 2002133965 A JP2002133965 A JP 2002133965A JP 2000323807 A JP2000323807 A JP 2000323807A JP 2000323807 A JP2000323807 A JP 2000323807A JP 2002133965 A JP2002133965 A JP 2002133965A
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membrane switch
switch
fine particles
circuit board
insulating fine
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Toshifumi Nakajima
敏文 中嶋
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、無荷重時の不測の電極間接触によ
っても短絡が起こらず、スイッチ使用者のタッチ操作時
にのみ本来のスイッチの機能が得られるメンブレンスイ
ッチを提供せんとするものである。 【解決手段】 かゝる本発明は、上部及び下部回路基板
10,20間の対向する内側の適宜位置に一対の電極1
1,21を設けたメンブレンスイッチにおいて、両電極
表面の少なくとも一方側に絶縁性微粒子51の混合され
た導電性スペーサ層50を設けてあるため、無荷重時の
電極間接触では高抵抗値を得て短絡を防止する一方、ス
イッチ使用者のタッチ操作時には導通して本来のスイッ
チの機能が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータのキ
ーボードや各種の電子機器又は装置の入力スイッチなど
に使用されるメンブレンスイッチに係り、特に電極間の
短絡防止を図ったものに関する。
【0002】
【従来の技術】メンブレンスイッチは、その構成を大ま
かに示すと、図4の如くで、シート状の上部回路基板1
0及び下部回路基板20、さらにこれらの間に介在され
るスペーサシート30からなり、上部回路基板10及び
下部回路基板20の適宜位置の対向する内側には、一対
の電極11,21を設ける一方、この部分に対応するス
ペーサシート30部分には、その一部を除去した空間の
スイッチ室(電極室)31を設け、上記両電極11,2
1の接触、非接触によってスイッチング動作が得られる
ようになっている。
【0003】上部回路基板10、下部回路基板20及び
スペーサシート30は、一般にポリエチレンテレフタレ
ートなどのプラスチックフィルムからなり、電極11,
21や必要な回路などは、銀や銅ペースト若しくは半田
などの印刷法によって形成されている。ここで、スペー
サシート30は、両電極11,21が通常の状態で接触
しないように適当なスペースを設けるためのもので、こ
のようなシートで形成するだけでなく、印刷などの方法
によって形成することもある。
【0004】このような構造のメンブレンスイッチで
は、上部回路基板10及び下部回路基板20をなす各プ
ラスチックフィルム側などに弛み(製造段階の当初から
の弛みや、経時的な使用による弛み)があると、両電極
11,21は、非操作時の無荷重時においても接触し
て、短絡(ショート)する懸念があった。特に近年の電
子機器の小型化によりメンブレンスイッチ自体の小型化
も進み、電極11,21間の隙間はかなり狭くなってき
ており、この懸念は益々大きくなってきている。
【0005】このため、一部には、図5に示すように、
一方(両方も可能であるが)の電極21の表面側に短絡
を防止するため、多数の絶縁性のドットスペーサ40を
プリント基板製造技術などで用いられる印刷法で設ける
ことが試みられている。
【0006】このような多数のドットスペーサ40が電
極21表面上に形成されると、仮に他方の電極11側が
プラスチックフィルム側の弛みで自然接触するような状
況になっても、このドットスペーサ40が邪魔になっ
て、両電極11,21間の短絡が防止される一方、スイ
ッチ使用者が、例えば上側の電極11を指などで押圧す
れば、この電極11の表面がドットスペーサ40間の電
極21の表面側(金属面)に落ち込んで接触するため、
両電極11,21間で通電し、本来のスイッチ機能が得
られることになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
多数のドットスペーサ40が組み込まれたメンブレンス
イッチの場合、スイッチ使用者の多数回のタッチ操作に
よっては、両電極11,21間の通電が得られず、入力
ミスが発生するという問題点があった。その原因として
は、多数のドットスペーサ40を、上述したようなプリ
ント基板製造技術などの印刷法で成形する場合、ドット
スペーサ径をなるべく小さく形成しようとしても、数1
00μm程度の大きさが限界であるため、ドットスペー
サ径が大き過ぎて、通電の断続が良好に機能しないため
と思われる。
【0008】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、一対の電極間の短絡を良好に防止す
る一方で、入力ミスの発生を低減させたメンブレンスイ
ッチ及びその製造方法を提供せんとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項1記
載の発明は、上部及び下部回路基板間の対向する内側の
適宜位置に一対の電極を設けてなるメンブレンスイッチ
において、前記両電極表面の少なくとも一方側に絶縁性
微粒子の混合された導電性スペーサ層を設けたことを特
徴とするメンブレンスイッチにある。
【0010】本発明に係る請求項2記載の発明は、前記
絶縁性微粒子の平均粒径が5〜50μmであることを特
徴とする請求項1記載のメンブレンスイッチにある。
【0011】本発明に係る請求項3記載の発明は、上部
及び下部回路基板間の対向する内側の適宜位置に一対の
電極を設けてなるメンブレンスイッチの製造方法におい
て、前記両電極表面の少なくとも一方側に印刷法により
絶縁性微粒子の混合された導電性スペーサ層を設けるこ
とを特徴とするメンブレンスイッチの製造方法にある。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係るメンブレン
スイッチの一実施例になる一部を示したもので、一方の
電極21(他方の電極11又は両電極11,21も可)
の表面側に、絶縁性微粒子51の混合された導電性スペ
ーサ層50が設けてある。なお、本発明に係るメンブレ
ンスイッチの全体構造は、上記図4に示したメンブレン
スイッチとほぼ同様の構造としてあり、同図4のメンブ
レンスイッチと同一構成部分には同一符号を付してあ
る。
【0013】導電性スペーサ層50に混合される絶縁性
微粒子51としては、平均粒径が5〜50μm程度の無
機又は有機材料からなる微粉体を用いることとし、例え
ばこれを、ポリエステルなどのプラスチック材料に適当
な溶剤(シクロヘキサンなど)やカーボンブラックなど
の導電性付与材と共に混合、添加して導電性のペースト
剤を作る。そして、より具体的には、このペースト剤
を、図2(a)〜(b)に示すように、下部回路基板の
適宜位置に配置された電極21の表面上に、プリント基
板製造技術などで用いられる印刷法によって、塗布し、
乾燥させた後、他方の電極11を対峙させる。これによ
って、本発明のメンブレンスイッチが簡単に得られる。
【0014】上記ペースト剤の塗布時には、ペースト剤
の粘性や塗布厚などを適宜調整して、絶縁性微粒子51
が導電性スペーサ層50中に安定して保持される一方、
その外方側半球部分が内側に突出するように形成する。
このためには、先ず、ペースト剤中の不揮発成分(残存
部分)が体積的にで70〜20%程度となるようにして
微粒子の保持力を確保する。一方、このペースト剤にな
る導電性スペーサ層50は、上下の両電極11,21間
に位置して、スイッチ使用者の押圧操作時には導通する
必要があるものの、無荷重の自然接触時などには高抵抗
値を呈する必要がある。しかし、実際の塗布では、突出
した絶縁性微粒子51の外方側半球部分にペースト剤が
る可能性が高いため、導電性スペーサ層50の厚さは、
膜厚の垂直方向に対して高抵抗値が得られるように、1
0μm程度で、好ましくは5μm程度とするとよい。
【0015】導電性スペーサ層50における絶縁性微粒
子51の外方側半球部分の突出部を模式的に示すと、図
3の如くと考えられる。この絶縁性微粒子51の外方側
半球部分の突出構造により、仮に他方の電極11側が、
何からの原因によって(基板側のプラスチックフィルム
の弛みやスイッチ室内の圧力変化などが主な原因である
が)、図示の破線位置に降下して、一方の電極21側と
接触するような状況となったとしても、電極11の金属
面は絶縁性微粒子51の外方側半球部分の突出した頂点
部と点接触するのみである。
【0016】したがって、このとき、絶縁性微粒子51
の平均粒径は、上記のように5〜50μm程度と極めて
小さいため、この点接触による接触形態では、仮に絶縁
性微粒子51の外方側半球部分にペースト剤が残存する
ようなことがあって、電極全体としては、高抵抗値がそ
のまま維持される。つまり、無荷重の自然接触時にあっ
ては、大きな抵抗値が得られ、両電極11,21間の短
絡(ショート)は効果的に防止される。一方、スイッチ
使用者の押圧操作時には、その押圧力によって電極11
の金属面側が絶縁性微粒子51の外方側半球部分の突出
部は勿論のこと、電極全体の各絶縁性微粒子51間の導
電性スペーサ層50部分に広く接触されるため、導通
し、スイッチ本来の機能が得られる。
【0017】(実施例1)次に、このような本発明の動
作を確認するため、先ず、サンプルのガラス板上に導電
性カーボンペーストを塗布し、この上に下記のように調
整した本発明の導電性スペーサ層をなすペースト剤を塗
布し、乾燥させ、20×20mmの塗膜を形成した。こ
のサンプルのガラス板を一方の電極とする一方、さら
に、他方の電極に相当するものとして、他のガラス板に
導電性カーボンペーストを塗布し、乾燥させ、20×2
0mmの塗膜を形成した。本発明の導電性スペーサ層を
なすペースト剤は、ポリエステル樹脂(東洋紡社製、商
品名バイロン200)を溶剤(シクロヘキサン)に溶解
し、これに絶縁性微粒子としてメタクリル樹脂(PMM
A)粒子(平均粒径20μm)とカーボンブラックを混
合し、混練したものである。
【0018】(比較例1)両電極として、ガラス板上に
導電性カーボンペーストを塗布し、乾燥させ、20×2
0mmの塗膜を形成したものを用意した。
【0019】(比較例2)サンプルのガラス板上に導電
性カーボンペーストを塗布し、この上に下記のように調
整した導電性スペーサ層をなすペースト剤を塗布し、乾
燥させ、20×20mmの塗膜を形成した。このサンプ
ルのガラス板を一方の電極とする一方、さらに、他方の
電極に相当するものとして、他のガラス板に導電性カー
ボンペーストを塗布し、乾燥させ、20×20mmの塗
膜を形成した。上記導電性スペーサ層をなすペースト剤
は、ポリエステル樹脂(東洋紡社製、商品名バイロン2
00)を溶剤(シクロヘキサン)に溶解し、これに絶縁
性微粒子としてシリカ粒子(平均粒径1μm)とカーボ
ンブラックを混合し、混練したものである。
【0020】(比較例3)サンプルのガラス板上に導電
性カーボンペーストを塗布し、この上にプリント基板製
造技術などで用いられる印刷法により、絶縁性のドット
スペーサ(大きさ150μm)を設けた20×20mm
の塗膜を形成した。このサンプルのガラス板を一方の電
極とする一方、さらに、他方の電極に相当するものとし
て、他のガラス板に導電性カーボンペーストを塗布し、
乾燥させ、20×20mmの塗膜を形成した。
【0021】上記各例(実施例1,比較例1〜3)にお
ける両電極に相当する2枚のガラス板を、それぞれの塗
膜部分を対向させる形で向き合わせ、先ず、無荷重の状
態で接触させた場合と、外部からペン先などで20gの
押圧力を掛けた場合の接触時における両ガラス板の導電
性カーボンペースト間の抵抗値を測定した。この結果
は、表1の如くであった。なお、無荷重の状態で接触は
基板側のプラスチックフィルムの弛みやスイッチ室内の
圧力変化などによる自然接触に相当し、20gの押圧力
を掛けた接触時はスイッチ使用者のタッチ操作に相当す
る。
【0022】
【表1】
【0023】表1から、本発明に係るメンブレンスイッ
チの対応する実施例1では、無荷重の状態で高い抵抗値
が得られ、電極間の短絡が効果的に防止される一方、ス
イッチ操作時の抵抗値は小さく、良好なスイッチ機能が
得られていることが判る。これに対して、比較例1〜2
では、無荷重の状態での抵抗値が小さく、電極間の短絡
が懸念される。また、比較例3では、無荷重の状態での
抵抗値が高く、かつ、スイッチ操作時の抵抗値は小さい
ものの、スイッチ操作時のポインタ飛び、即ち入力ミス
が発生することが判る。
【0024】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るメンブレンスイッチによると、無荷重時の不測の
電極間接触によっても短絡が起こらず、スイッチ使用者
のタッチ操作時にのみ本来のスイッチの機能が得られ
る。
【0025】本発明に係るメンブレンスイッチの製造方
法によると、絶縁性微粒子の混合された導電性スペーサ
層を電極表面の少なくとも一方側に印刷法により設ける
方法であるため、上記機能を有するメンブレンスイッチ
を簡単かつ安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るメンブレンスイッチの一実施例
になる一部を示した縦断面図である。
【図2】 本発明に係るメンブレンスイッチの製造方法
の一実施例を示したもので、(a)は導電性スペーサ層
の形成工程、(b)は両電極の組み付け工程である。
【図3】 図1のメンブレンスイッチの部分拡大縦断面
図である。
【図4】 従来のメンブレンスイッチの全体を示した縦
断面図である。
【図5】 従来の絶縁性ドットスペーサを設けたメンブ
レンスイッチを示した部分拡大縦断面図である。
【符号の説明】
10 上部回路基板 20 下部回路基板 30 スペーサシート 31 スイッチ室 50 導電性スペーサ層 51 絶縁性微粒子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上部及び下部回路基板間の対向する内側
    の適宜位置に一対の電極を設けてなるメンブレンスイッ
    チにおいて、 前記両電極表面の少なくとも一方側に絶縁性微粒子の混
    合された導電性スペーサ層を設けたことを特徴とするメ
    ンブレンスイッチ。
  2. 【請求項2】 前記絶縁性微粒子の平均粒径が5〜50
    μmであることを特徴とする請求項1記載のメンブレン
    スイッチ。
  3. 【請求項3】 上部及び下部回路基板間の対向する内側
    の適宜位置に一対の電極を設けてなるメンブレンスイッ
    チの製造方法において、 前記両電極表面の少なくとも一方側に印刷法により絶縁
    性微粒子の混合された導電性スペーサ層を設けることを
    特徴とするメンブレンスイッチの製造方法。
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