JP4585699B2 - キースイッチ及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭用、車載用、携帯用などの電気機器で用いられるキースイッチ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のキースイッチとしては、例えば特公平６−９３３３５号公報に開示されるような構成のものが知られている。同公報に開示されるキースイッチには、図４に示すように、押しボタン型の操作部４１、回路基板などの基台４２上に形成された一対の固定接点４３，４４、操作部４１の押圧操作に連動して固定接点４３，４４に対し接離する可動接点４５などが備えられている。操作部４１は、同操作部４１から下方に向かって延出する弾性支持部４６により、基台４２から離間した位置において基台４２上に弾性支持されている。そして、操作部４１の裏面には、可動接点４５である金属板４７にゴム層４８を積層して形成された積層体４９が、操作部４１と一体移動可能に設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のキースイッチの場合、可動接点４５が金属板４７よりなるために柔軟性がなく、異物の介在によって可動接点４５と固定接点４３，４４との間の接触不良が起こりやすいという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記のような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、異物の介在による接点間の接触不良の発生を抑制することができるキースイッチ及びその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、操作部の裏面に、その操作部の押圧操作に連動することで、固定接点に対して接離する可動接点を備えたキースイッチであって、前記可動接点が、ゴム層と樹脂層とを積層した弾性を有する基材における前記樹脂層の表面に形成された金属薄膜であり、前記樹脂層を構成する樹脂材料を前記ゴム層及び前記金属薄膜の形成時並びに前記操作部の形成時の温度に耐え得る耐熱性を有する樹脂材料（但し、ポリエチレンテレフタレートを除く）としたことを要旨とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のキースイッチにおいて、前記樹脂層を構成する樹脂材料が、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリアセタール、変性ポリフェニレンエーテル、及びアクリロニトリルブタジエンスチレンから選ばれる少なくとも一種であることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のキースイッチにおいて、前記ゴム層が、前記操作部及び樹脂層との一体化が可能な材料であって、ゴム材料及び熱可塑性エラストマーから選ばれる少なくとも一種で構成されることを要旨とする。
【０００７】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のキースイッチにおいて、製造の際、基材の表面に金属薄膜を積層して積層体を形成した後、その積層体を操作部に一体化させることを要旨とする。
【０００８】
請求項５に記載の発明は、操作部の裏面に、その操作部の押圧操作に連動することで、固定接点に対して接離する可動接点を備え、その可動接点が、弾性を有する基材の表面に形成された金属薄膜であるキースイッチの製造方法であって、ゴム層と樹脂層とを積層することで弾性を有する基材を形成し、その基材の樹脂層の表面に金属薄膜を積層して積層体を形成した後、その積層体を、操作部の形状にほぼ対応する形状のキャビティを有する成形型におけるインサート部材装着部に装着させ、その状態で成形材料をキャビティに射出させて、操作部の裏面と前記ゴム層とを接合させるとともに操作部を成形することで操作部と積層体とを一体化させる工程を備え、前記樹脂層を構成する樹脂材料を前記ゴム層及び前記金属薄膜の形成時並びに前記操作部の形成時の温度に耐え得る耐熱性を有する樹脂材料（但し、ポリエチレンテレフタレートを除く）としたことを要旨とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態について図面に基づき説明する。
図１は、本実施形態におけるキースイッチを示す図である。同図に示すキースイッチには、押しボタン型の操作部１１、回路基板などの基台１２上に形成された一対の固定接点１３，１４、操作部１１の押圧操作に連動して固定接点１３，１４に対し接離する可動接点１５などが備えられている。
【００１０】
操作部１１は、同操作部１１から下方に延出する弾性支持部１６により、基台１２から離間した位置において同基台１２上に弾性支持されている。この操作部１１と弾性支持部１６は、ゴム状弾性体によって一体に形成されている。ゴム状弾性体としては常温でゴム状弾性を有する材料であればよい。具体例としては、シリコーンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、イソプレンゴム、熱可塑性エラストマー等が挙げられ、それらの中でもシリコーンゴム及び熱可塑性エラストマーが好ましい。シリコーンゴムの場合は、耐久性が高まるだけでなく操作部１１の押圧操作にクリック感を付与することができる。また熱可塑性エラストマーの場合は、耐久性とともにリサイクル性も向上させることができる。
【００１１】
操作部１１の裏面には、同操作部１１と一体移動可能に積層体１７が設けられている。積層体１７は、図２に示すように、ゴム層１８と樹脂層１９とを積層して形成した基材２０の樹脂層１９側の面に導電性薄膜としての金属薄膜２１をさらに積層したものである。図１に示すように、積層体１７は基材２０のゴム層１８側の面において操作部１１に一体化されており、金属薄膜２１が基台１２上の固定接点１３，１４に対向するようになっている。そして、この金属薄膜２１が前記可動接点１５を構成している。
【００１２】
ゴム層１８の材質は、操作部１１との一体化及び樹脂層１９との積層が可能なゴム材料あるいは熱可塑性エラストマーであれば特に限定されない。具体例としては上記の操作部１１及び弾性支持部１６の説明の際に例示したゴム状弾性体が挙げられる。ゴム層１８の厚みは、０．１〜１ｍｍの範囲が好ましく、０．２〜０．５ｍｍの範囲がより好ましい。
【００１３】
また、樹脂層１９の材質は、ゴム層１８及び金属薄膜２１の形成時の温度並びに操作部１１の成形時の温度に耐えるだけの耐熱性を有する樹脂材料であれば特に材質は限定されない。具体例としては、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリエステル、ポリアセタール、ポリアミド、変性ポリフェニレンエーテル、アクリロニトリルブタジエンスチレン等が挙げられる。樹脂層１９の厚みは、０．０２〜０．５ｍｍの範囲が好ましく、０．０５〜０．２ｍｍの範囲がより好ましい。
【００１４】
一方、金属薄膜２１は、導電性の金属であれば特に材質は限定されない。金属薄膜２１の厚みは、０．０５〜２０μｍの範囲が好ましく、０．１〜５μｍの範囲がより好ましい。尚、この金属薄膜２１について、図１〜３においては便宜的に厚みを誇張して示している。
【００１５】
このキースイッチにおいては、操作部１１に図１中の矢印Ｆ方向の押圧力を加えて弾性支持部１６の弾性力に抗して操作部１１を押下し、可動接点１５を一対の固定接点１３，１４に接触させると、両固定接点１３，１４間が短絡されてスイッチがＯＮの状態となる。一方、操作部１１に対する押圧を解除すると、弾性支持部１６の弾性力によって操作部１１が離間位置に復元し、両固定接点１３，１４間の短絡が開放されてスイッチがＯＦＦの状態となる。
【００１６】
次に、上記の操作部１１及び弾性支持部１６を成形するための成形装置について説明する。図３は、その成形装置に備えられた成形型３１を示す図である。この成形型３１は、上型３１ａと下型３１ｂとから構成され、両型３１ａ，３１ｂの型割面が互いに離間した状態（型開き状態）と、両型３１ａ，３１ｂの型割面が互いに当接した状態（型締め状態）とをとりうる構成となっている。これら上型３１ａと下型３１ｂとの型割面には、操作部１１及び弾性支持部１６の形状にほぼ対応する形状のキャビティ３２が形成されている。また、下型３１ｂには、インサート部材装着部としての凹部３３が設けられている。
【００１７】
次に、上記のように構成されるキースイッチの製造方法について説明する。
このキースイッチの製造方法には、インサート成形法により積層体１７を操作部１１に一体化する工程が含まれる。この工程では、図３に示す成形型３１を備えた上記の成形装置が使用される。その動作を説明すると、まず、上型３１ａと下型３１ｂを型開きした状態で、下型３１ｂの凹部３３に積層体１７を装着させる。そして、両型３１ａ，３１ｂを型締めした後、図示しないゲートからキャビティ３２内に成形材料を射出させ、硬化させる。これにより、操作部１１及び弾性支持部１６が成形されると同時に、積層体１７が操作部１１に一体化される。
【００１８】
尚、積層体１７はゴム層１８と樹脂層１９と金属薄膜２１を積層して形成されるが、ゴム層１８と樹脂層１９を積層した後に金属薄膜２１を積層してもよいし、樹脂層１９と金属薄膜２１を積層した後にゴム層１８を積層してもよい。また、樹脂層１９上にゴム層１８を形成する方法としては、未硬化のゴム材料又は熱可塑性エラストマーを樹脂層１９上に塗工して硬化させる方法、シート状のゴム状弾性体を樹脂層１９に接着又は融着させる方法等が挙げられる。また、樹脂層１９の表面に金属薄膜２１を形成する方法としては、鍍金や蒸着による方法のほか、金属箔の接着や融着による方法などが挙げられる。
【００１９】
本実施形態によって得られる効果について、以下に記載する。
・ 本実施形態のキースイッチにおける可動接点１５は、ゴム層１８と樹脂層１９を積層した基材２０の表面に形成された金属薄膜２１によって構成されており、従来の金属板４７よりなる可動接点４５（図４参照）に比べて柔軟性を有している。従って、可動接点１５と固定接点１３，１４との間に異物が介在する場合であっても、その異物に追従して可動接点１５が変形することで可動接点１５と固定接点１３，１４との間の接触不良を防ぐことができる。
【００２０】
・ 積層体１７はゴム層１８と樹脂層１９を積層して形成された基材２０を主体としており、従来の金属板４７を主体とする積層体４９（図４参照）に比べて柔軟性を有している。このため、積層体１７を成形型３１の凹部３３に装着させる際など、キースイッチの製造時において積層体１７を取り扱う際に、可動接点１５に誤って折れや欠けを生じるのを抑制することができ、製造歩留まりを向上させることができる。また、積層体１７の取り扱いに従来ほど注意を払わなくても済むので、製造を容易化することもできる。
【００２１】
・ 従来のキースイッチの中には、絶縁性ゴムに導電性フィラー（カーボンブラック、金属粒子など）を配合した導電性ゴムによって接点が構成されるものも知られている。この場合、接点に柔軟性があるので異物の介在による接点間の接触不良の発生を抑制することができるが、金属板４７よりなる場合（図４参照）に比べて接点の電気的特性が劣るという欠点があった。しかし、本実施形態の場合は、金属薄膜２１により可動接点１５が構成されるので、金属板４７よりなる場合（図４参照）と同様、低抵抗、高電流容量などの金属特有の良好な電気的特性を示しうる。
【００２２】
・ 従来のキースイッチの中には、洋白などの金属製の基材の表面に鍍金などの方法で金属薄膜を形成して、その金属薄膜を接点とする構成のものが知られている。この場合、基材が弾性に劣るために異物の介在による接点間の接触不良が発生しやすいのみならず、金属薄膜にピンホールがあった場合等に基材が腐食するという欠点があった。しかし、本実施形態の場合、基材２０がゴム材料又は熱可塑性エラストマーと樹脂材料から構成されているので腐食のおそれがない。しかも、金属製の基材に比べてコストの点でも有利である。
【００２３】
【実施例】
次に、実施例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
厚さ０．０７５ｍｍのポリイミドフィルム（鐘淵化学工業製：アピカル）の片面にシリコーンゴム（東レ・ダウコーニング製：ＳＨ２２６０）を厚さ０．４ｍｍに積層して１７０℃で６分間の加硫にて硬化させるとともに、もう片面には金を厚さ０．３μｍに鍍金し、積層体１７を形成した。そして、この積層体１７をダイセット抜きにてφ３ｍｍに打ち抜き加工し、それをシリコーンゴム製の操作部１１に対しインサート成形にて一体化した。
【００２４】
（実施例２）
厚さ０．０５ｍｍのニカフレックス（ニッカン工業製：片面銅箔積層ポリイミドフィルム）のポリイミドフィルム面にシリコーンゴム（東レ・ダウコーニング製：ＳＨ２２５０）を厚さ０．４ｍｍに積層して１７０℃で６分間の加硫にて硬化させるとともに、もう片面の銅箔面には金を厚さ０．３μｍに鍍金し、積層体１７を形成した。そして、この積層体１７をダイセット抜きにてφ３ｍｍに打ち抜き加工し、それをシリコーンゴム製の操作部１１に対しインサート成形にて一体化した。
【００２５】
（参考例３）
厚さ１００μｍのポリエステルフィルムの片面にシリコーンゴム（東レ・ダウコーニング製：ＳＨ２２５０）を厚さ０．４ｍｍに積層して１７０℃で６分間の加硫にて硬化させるとともに、もう片面には真空蒸着装置中で蒸着圧力５×１０-4ｔｏｒｒ、製膜速度５ｎｍ／分の条件で２０分間、金を真空蒸着させて厚さ１００ｎｍの金属蒸着層（金属薄膜）を形成し、積層体１７を形成した。そして、この積層体１７をダイセット抜きにてφ３ｍｍに打ち抜き加工し、それをシリコーンゴム製の操作部１１に対しインサート成形にて一体化した。
【００２６】
上記の実施例１、実施例２及び参考例３のいずれの場合も、積層体１７を操作部１１に一体化させるにおいて成形型３１の凹部３３に積層体１７を装着する際、接点１５に折れや欠けが生じることはなかった。また、接点１５の表面抵抗値は１Ω未満と低抵抗であった。
【００２７】
尚、前記実施形態を次のように変更して構成することもできる。
・ 前記実施形態においては積層体１７と操作部１１とをインサート成形によって一体化するようにしたが、接着や融着などの方法で一体化してもよい。
【００２８】
・ 前記実施形態においては基材２０をゴム層１８と樹脂層１９の二層構造としたが、三層以上で構成してもよい。
【００２９】
・ 前記実施形態においては導電性薄膜として金属薄膜２１を基材２０の表面に形成したが、金属薄膜２１をその他の導電性薄膜に変更して構成してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、異物の介在による接点間の接触不良の発生を抑制することができる。
【００３１】
また、低抵抗、高電流容量などの金属特有の良好な電気的特性を接点に付与することができる。
【００３２】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加え、基材が腐食するおそれがないので接点の耐久性を向上させることができるうえに、基材を安価に得ることができる。
【００３３】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明の効果に加え、積層体を操作部に一体化させる際に接点に折れや欠けが生じるのを抑制することができる。
【００３４】
請求項５に記載の発明によれば、インサート成形法によって積層体を操作部に一体化させる際に接点に折れや欠けが生じるのを抑制するとともに、異物の介在による接点間の接触不良の発生が起こりにくいキースイッチを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のキースイッチを示す断面図。
【図２】積層体を示す断面図。
【図３】キースイッチの製造に用いられる成形型を示す断面図。
【図４】従来のキースイッチを示す断面図。
【符号の説明】
１１…操作部、１３，１４…接点としての固定接点、１５…接点としての可動接点、１７…積層体、２０…基材、２１…導電性薄膜としての金属薄膜、３１…成形型、３２…キャビティ、３３…インサート部材装着部としての凹部。

Claims (5)

1. 操作部の裏面に、その操作部の押圧操作に連動することで、固定接点に対して接離する可動接点を備えたキースイッチであって、前記可動接点が、ゴム層と樹脂層とを積層した弾性を有する基材における前記樹脂層の表面に形成された金属薄膜であり、前記樹脂層を構成する樹脂材料を前記ゴム層及び前記金属薄膜の形成時並びに前記操作部の形成時の温度に耐え得る耐熱性を有する樹脂材料（但し、ポリエチレンテレフタレートを除く）としたことを特徴とするキースイッチ。
2. 前記樹脂層を構成する樹脂材料が、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリアセタール、変性ポリフェニレンエーテル、及びアクリロニトリルブタジエンスチレンから選ばれる少なくとも一種である請求項１に記載のキースイッチ。
3. 前記ゴム層が、前記操作部及び樹脂層との一体化が可能な材料であって、ゴム材料及び熱可塑性エラストマーから選ばれる少なくとも一種で構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のキースイッチ。
4. 製造の際、基材の表面に金属薄膜を積層して積層体を形成した後、その積層体を操作部に一体化させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のキースイッチ。
5. 操作部の裏面に、その操作部の押圧操作に連動することで、固定接点に対して接離する可動接点を備え、その可動接点が、弾性を有する基材の表面に形成された金属薄膜であるキースイッチの製造方法であって、
   ゴム層と樹脂層とを積層することで弾性を有する基材を形成し、その基材の樹脂層の表面に金属薄膜を積層して積層体を形成した後、その積層体を、操作部の形状にほぼ対応する形状のキャビティを有する成形型におけるインサート部材装着部に装着させ、その状態で成形材料をキャビティに射出させて、操作部の裏面と前記ゴム層とを接合させるとともに操作部を成形することで操作部と積層体とを一体化させる工程を備え、
   前記樹脂層を構成する樹脂材料を前記ゴム層及び前記金属薄膜の形成時並びに前記操作部の形成時の温度に耐え得る耐熱性を有する樹脂材料（但し、ポリエチレンテレフタレートを除く）としたことを特徴とするキースイッチの製造方法。

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