(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キートップ部底面より下方に突設した押圧力伝達子の先端部に、キートップ部の押圧の際にその変形によりクリック感を発生させる逆椀状バネ部材が接着剤により接着一体化された押釦スイッチ用部材であって、
該逆椀状バネ部材は、その中心部に逆椀状バネ部材直径の５％〜２０％の径の貫通孔を有し、前記逆椀状バネ部材の内面の少なくとも中央部所定範囲に導電性弾性体層が形成され、該導電性弾性体層は、該逆椀状バネ部材を押圧力伝達子に接着する際に、逆椀状バネ部材の外表面頂点より貫通孔を通じて逆椀状バネ部材の内に流出硬化した導電性接着剤で形成したものであることを特徴とする押釦スイッチ用部材。
【請求項２】
前記導電性弾性体層は、前記逆椀状バネ部材の中心部に全面にわたり所定の厚さで形成されていることを特徴とする請求項１記載の押釦スイッチ用部材。
【請求項３】
キートップ部底面より下方に突設した押圧力伝達子の先端部に、押圧の際にその変形によりクリック感を発生させる逆椀状バネ部材が接着剤により接着一体化された押釦スイッチ用部材の製造方法であって、
前記押圧力伝達子の先端部に導電性接着剤を塗布し、この先端部に、中心部に直径の５％〜２０％の径の貫通孔を有する前記逆椀状バネ部材の頂点を位置決め当接し、続いて、中心部を外して表面に微細突起を設けた治具の先端部を、前記逆椀状バネ部材の内面に嵌合させて所定の圧力で押圧し、該押圧力伝達子の先端部に塗布された前記導電性接着剤の一部を、前記貫通孔から前記逆椀状バネ部材内面側に流出させてこれを硬化させることにより、該逆椀状バネ部材の曲面と同一曲面の略凸状に導電性ゴム弾性体層を形成することを特徴とする押釦スイッチ用部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器、携帯端末、自動車用部品に使用される押釦スイッチ用部材及びこれに用いて押圧時にクリック感を発生させる逆椀状バネ部材並びに押釦スイッチ用部材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、携帯端末など軽薄短小を求められる電子機器のスイッチ部には、確実なクリック感を最小厚みで得るために、金属製や樹脂製の皿バネ（逆椀状バネ部材）をクリック感発生用部材として用いられており、これを用いた押釦スイッチ用部材も使用されている。
図７は、従来から薄形携帯電話に使用されている押釦スイッチ用部材６０を示している。この押釦スイッチ用部材６０は、キートップ部材６１と金属製皿バネ６３とは別部品としてそれぞれ筐体に組み込まれている。すなわち、金属製皿バネ６３は、固定基板６４上に配置された接着剤付き孔あきＰＥＴシート６５の孔の部分に金属製皿バネ６３の逆椀状部が対応するように配置され、その上から皿バネ固定用シート６６で覆われた状態に構成されて、キートップ部材６１とは別体となっており、この金属製皿バネ６３の上側にキートップ部材６１を重ね合わせて用いるように構成されている。
【０００３】
この場合、組み込み時の組み込み公差や部品の持つ寸法公差により、２部品の位置ずれが発生し、キートップ部材６１の底面に設けられた突起である押圧力伝達子６２が金属製皿バネ６３の中心部を押圧せず、クリック感の不良を発生させることがあった。
【０００４】
そこで、本出願人は、特願平１０−３６４９１９号にて、ドーム状の金属製皿バネを接着剤を用いて直接キートッブ部材の押圧力伝達子に接着固定する組付け方法を提案して、位置ずれに対する対策を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記提案でキートップ部材とクリック感発生用の金属製皿バネとの位置ずれは防止できるのであるが、金属製皿バネをクリック感発生用部材として使用した場合、金属製皿バネが極めて硬いため、上方から押圧した際に固定基板の接点と点接触をする特性がある。
このため、部品の組み込み際に、金属製皿バネに形成された可動接点部に微細な異物の混入や付着があると、接触不良を起こすと言う問題が有った。
この異物の具体例は、ガラスエポキシ製などからなる固定基板の切削時の紛体であったり、外部から進入する挨や砂状物であったりする。その大きさは、０．１ｍｍ径以下の物も多く、組み込み環境に注意を払っても肉眼で判別することが難しいため、問題の解決ができないの現実であった。
【０００６】
このため、最近では、図８に示すように、導電性接点６７をポリエステルシート６５に印刷し、更にポリエステルシート６５とスペーサー６８とを一体化し固定基板６４上に粘着フィルムで固定して、上方にキートップ部材６１を配置する事例や、押釦スイッチに要求されるクリック感を犠牲にして、金属製皿バネ内面や固定基板側に繊維組織を含む異方性導電弾性体シートを追加組み込む例も見られるようになっている。
【０００７】
いずれにしても、組み込み工数が増加することや、押釦スイッチとしての入力認識機能（クリック感）が減少すること、さらに部品の薄形化に対し悪影響を及ぼすなど、押釦スイッチ用部材としては不十分であった。
【０００８】
本発明は、薄形軽量で、かつ良好なクリック感を損なわず、微少異物による導通不良の発生しにくい逆椀状バネ部材を用いた押釦スイッチ用部材及びその製造方法の提供を課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明は、キートップ部底面より下方に突設した押圧力伝達子の先端部に、キートップ部の押圧の際にその変形によりクリック感を発生させる逆椀状バネ部材が接着剤により接着一体化された押釦スイッチ用部材であって、
該逆椀状バネ部材は、その中心部に逆椀状バネ部材直径の５％〜２０％の径の貫通孔を有し、前記逆椀状バネ部材の内面の少なくとも中央部所定範囲に導電性弾性体層が形成され、該導電性弾性体層は、該逆椀状バネ部材を押圧力伝達子に接着する際に、逆椀状バネ部材の外表面頂点より貫通孔を通じて逆椀状バネ部材の内に流出硬化した導電性接着剤で形成したものである。
【００１０】
請求項２に記載の押釦スイッチ用部材は、前記導電性弾性体層は、前記逆椀状バネ部材の中心部に全面にわたり所定の厚さで形成されていることを特徴としていある。
【００１１】
請求項３に記載の押釦スイッチ用部材の製造方法は、キートップ部底面より下方に突設した押圧力伝達子の先端部に、押圧の際にその変形によりクリック感を発生させる逆椀状バネ部材が接着剤により接着一体化された押釦スイッチ用部材の製造方法であって、
前記押圧力伝達子の先端部に導電性接着剤を塗布し、この先端部に、中心部に直径の５％〜２０％の径の貫通孔を有する前記逆椀状バネ部材の頂点を位置決め当接し、続いて、中心部を外して表面に微細突起を設けた治具の先端部を、前記逆椀状バネ部材の内面に嵌合させて所定の圧力で押圧し、該押圧力伝達子の先端部に塗布された前記導電性接着剤の一部を、前記貫通孔から前記逆椀状バネ部材内面側に流出させてこれを硬化させることにより、該逆椀状バネ部材の曲面と同一曲面の略凸状に導電性ゴム弾性体層を形成することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る押釦スイッチ用部材の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る押釦スイッチ用部材の第１の実施形態を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は底面図である。
この押釦スイッチ用部材１０は、図に示すように、キートップ部１１を有しており、該キートップ部１１底面より下方に設けられた押圧力伝達子１２の先端部には、押圧の際にその変形によりクリック感を発生させる金属製皿バネ（逆椀状バネ部材）１３が導電接着剤１４により接着されている。また、金属製皿バネ１３の内面中央部の所定範囲、すなわち直径でいうと、金属製皿バネ１３直径の少なくとも８％、好ましくはほぼ全面にわたって導電接着剤により構成された厚さ０．０３７〜０．１５ｍｍの導電性ゴム弾性体層１５が形成されている。
【００１８】
この金属製皿バネ１３には、その中心部に金属製皿バネ１３直径の５％〜２０％径の貫通孔１３ａが設けられており、金属製皿バネ１３の内面に形成された導電性ゴム弾性体層１５と押圧力伝達子１２に塗布された導電性接着剤１４とは、貫通孔１３ａを介して連通している。これは、金属製皿バネ１３を押圧力伝達子１２に接着する際に生じさせたものである。
【００１９】
この製造方法について説明する。
先ず、押圧力伝達子１２の先端部に、シリコーン系ゴム弾性体に導電性粒子を配合した導電性接着剤１４を塗布する。次に、この先端部に、金属製皿バネ１３の頂点を位置決めして当接する。続いて、図４に示すような、先端部４０ａが金属製皿バネ１３のドーム状の曲面と同一曲面の略凸状に形成され、かつ表面に直径が０．２ｍｍ程の複数の、好ましくは３点（図示した数）ないしは４点の微細突起４１を有する治具４０の先端部４０ａを、金属製皿バネ１３の内面に嵌合させて、所定の圧力で押圧する。これにより、押圧力伝達子１２の先端部に塗布された導電性接着剤１４の一部が、金属製皿バネ１３の中心部の貫通孔１３ａから内面に流出して導電性ゴム弾性体層１５として形成される。
【００２０】
なお、治具４０はアルミニウム又はＳＵＳで構成され、先端部４０ａ及びその近傍の表面にはテフロン（登録商標）コートが施されている。また、金属製皿バネ１３を押圧する圧力は、５００ｇｒで、その時の温度は１００℃、押圧時間は３０ｓｅｃとしている。微細突起４１の高さｔを例えば０．０４ｍｍに設定した場合、導電性ゴム弾性体層１５の厚さも０．０４ｍｍ（４０μｍ）に形成される。細突起４１の高さｔを、０．０３７〜０．１５ｍｍの範囲に設定すれば、導電性ゴム弾性体層１５の厚さも０．０３７〜０．１５ｍｍの範囲にすることができる。この場合、微細突起４１を設ける場所は、治具４０の先端部の中央部分以外とする。なお、微細突起４１の高さｔの設定は、厳密には導電性ゴム弾性体層１５の熱硬化に伴う収縮を考慮して行うことになる。なお、導電性ゴム弾性体層１５の厚さを０．０３７〜０．１５ｍｍの範囲にした理由については後述する。
【００２１】
次に、本発明に押釦スイッチ用部材の第２の実施形態について説明する。図２は、第２の実施形態を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は底面図である。
この押釦スイッチ用部材２０は、図に示すように、キートップ部２１を有しており、該キートップ部２１底面に突設された押圧力伝達子２２の先端部には、押圧の際にその変形によりクリック感を発生させる金属製皿バネ（逆椀状バネ部材）２３が接着剤２４により接着されている。また、金属製皿バネ２３の内面（内面）中央部の所定範囲、すなわち直径でいうと、金属製皿バネ２３直径の少なくとも８％以上の範囲に厚さ０．０３７ｍｍ〜０．１５ｍｍの導電性ゴム弾性体層２５が形成されている。この押釦スイッチ用部材２０が、第１の実施形態と異なる部分は、金属製皿バネ２３の中心部に貫通孔が設けられていない点である。
【００２２】
この製造方法について説明する。
先ず、金属製皿バネ２３の内面中央に液体状の導電性ゴム弾性体を供給し、さらに続いて、図５に示すような、先端部５０ａが金属製皿バネ２３のドーム状の曲面と同一曲面の凸状に形成され、かつ表面に微細突起５１を有する治具５０の先端部５０ａを、金属製皿バネ２３の内面に嵌合させて、所定の圧力で押圧する。これにより、金属製皿バネ２３の内面所定範囲に導電性ゴム弾性体層２５が形成される。次に、押圧力伝達子２２の先端部に、接着剤２４を塗布し、金属製皿バネ２３の頂点を位置決めして接着する。この場合の治具５０も、アルミニウム又はＳＵＳで構成され、先端部５０ａ及びその近傍の表面にはテフロンコートが施されている。また、金属製皿バネ２３を押圧する圧力は、５００ｇｒで、その時の温度は１００℃、押圧時間は３０ｓｅｃとしている。この場合も、微細突起４１の高さｔを例えば０．０４ｍｍに設定した場合、導電性ゴム弾性体層１５の厚さも０．０４ｍｍ（４０μｍ）に形成される。細突起４１の高さｔを、０．０３７〜０．１５ｍｍの範囲に設定すれば、導電性ゴム弾性体層１５の厚さも０．０３７〜０．１５ｍｍの範囲にすることができる。
【００２３】
第２の実施形態の押釦スイッチ用部材２０では、金属製皿バネ２３の内面に形成した導電性ゴム弾性体層２５の範囲は、図２に示すように、金属製皿バネ２３の中心部の一定範囲（金属製皿バネ２３直径の少なくとも８％以上）であるが、供給する導電性ゴム弾性体の量を増やして、図３に示すように、内面全範囲に導電性ゴム弾性体層２５を形成させるようにしてもよい。このようにすると、キートップ部２１を押圧して、金属製皿バネ２３を変形させると、金属製皿バネ２３の裾部が当接している固定基板の固定接点面を摺動して、わずかに傷を生じさせることもあるが、このように金属製皿バネ２３の内面全面にわたって導電性ゴム弾性体層２５が形成されていると、導電性ゴム弾性体層２５自体が固定接点面に当接摺動するので、傷が付きにくい。
【００２４】
金属製皿バネ１３（２３）の表面に導電性ゴム弾性体を付与するには、印刷、塗装、転写などの技術手法が考えられるが、目視確認できない異物の大きさを０．１ｍｍ以下として、この異物が該導電性ゴム弾性体層１５に確実に潜り込み固定基板との導通が取れる厚みが必要であること、また、金属製皿バネ１３（２３）の基本要求特性であるクリック感を確保しながら、荷重値１８０ｇrから２８０ｇｒを確保し、しかも異物に対し効果を示すこと、さらに導電性ゴム弾性体は、金属製皿バネ１３の逆椀状曲面に対し均一に付与されていることが要求される。
【００２５】
次に、検証した結果であるが、０．１ｍｍ以下の異物に対し導通を損なわない導電性ゴム弾性体１５（２５）の厚みは、０．０３７ｍｍから０．０５ｍｍあればよいことが判明し、好ましくは０．０４ｍｍでよいことがわかった。なお、前提である０．１ｍｍ以下の大きさの異物に対し電気的導通を損なわない範囲とした場合は、０．０３７ｍｍ以上であれば特に厚みは問わないが、厚みを厚くすれば、それだけ金属製皿バネのクリック感を損なうこととなる。そこで、上述のように厚みを０．０４ｍｍとするのが好ましい。
【００２６】
次に、導電性ゴム弾性体１５（２５）の厚みを０．０４ｍｍとして、金属製皿バネ１３（２３）の直径を３，４，５ｍｍと変え、クリック感を損なわないドーム状部の高さについて検証した結果を表１に記す。
【００２７】
【表１】
0003648415.tif 000002
【００２８】
表１から、逆椀状部の高さは０．１９ｍｍ〜０．３５ｍｍで実現可能で、好ましくは最も良好なクリック感を示したのは０．２２ｍｍであることがわかった。なお、クリック感について説明すると、キートップ部を押し下げていくと、図６に示すように、はじめはストローク変化とともに荷重は徐々に増加して行くが、所定のストロークポイントＳ１に至り、逆椀状部が下方向に急激に反転変形する。逆椀状部が下方向に急激に反転変形した直後は、ストロークが増加しても荷重はかえって低下する。さらにストロークＳ２に至り、逆椀状部に設けられた可動接点が下方に設けられた固定接点に接触するようになると、逆椀状部の変形が終わり、その後にストロークを増加させると、格別の変形を伴わずに荷重だけが急激に増加する。なお、クリック感の良好性の指標といわれているクリック率は、
（Ｆ１−Ｆ２）／Ｆ１×１００（％）
Ｆ１：ストロークＳ１のときの荷重
Ｆ２：ストロークＳ２のときの荷重
であらわされる。
ここで、良好なクリック感とは上記式の数値が３０％以上である場合とした。
【００２９】
以上のように、この実施形態では、スイッチ用装置における最大荷重要求の一般的値である１８０ｇｒから２８０ｇｒの値で、かつ金属製皿バネ径４ｍｍから６ｍｍの範囲での検証をしたが、金属製皿バネ径６ｍｍ以上、最大荷重２８０ｇｒ以上の場合は、金属製皿バネの内面に設けられる導電性ゴム弾性体の厚みは、クリック感が得られるドーム状部高さの変化と共に増すことができる。その場合、必要に応じて、治具４０，５０の微細突起の高さｔを０．０３７〜０．１５ｍｍに変えて、導電性ゴム弾性体層１５の厚さを０．０３７ｍｍ〜０．１５ｍｍにすればよい。
【００３０】
次に、導電性ゴム弾性体層１５（２５）の厚みを０．０４ｍｍとし、異物の径を０．０４ｍｍ〜０．１５０ｍｍと変えて、キートップ部材１１（２１）を押し込み、金属製皿バネのみの場合と比較して、オンするまでの時間を検証したものを表２に示す。
【００３１】
【表２】
0003648415.tif 000003
【００３２】
表２からわかるように、導電性ゴム弾性体層１５（２５）を設けた場合に比べ、金属製皿バネ１３（２３）のみの場合は反応時間がかかり、かつ異物の径が０．０９ｍｍでは接点をオンすることができなかった。導電性ゴム弾性体層１５（２５）を設けた場合は、異物の径が０．０９ｍｍでも接点はオンすることがわかった。
【００３３】
ところで、導電性ゴム弾性体層１５（２５）の厚さを０．０３７ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲とした理由を、ここで説明する。
先ず、下限である０．０３７ｍｍについてであるが、表２から、金属製皿バネのみの場合は、異物の径が０．０９ｍｍでは導通が得られず、異物の径が０．０６３ｍｍのときにはオンするまでの時間がかかるもののオンするので、ここがほぼ限界点と考えられる。したがって、目視不能な異物の最大径を０．１ｍｍとすると、これが導電性ゴム弾性体層１５（２５）の中に埋まった場合に、外部に突出する部分の高さを０．０６３ｍｍにするには、導電性ゴム弾性体層１５（２５）の厚さを、
０．１−０．０６３＝０．０３７ｍｍ
にすれば良いことがわかる。
【００３４】
次に、上限である０．１５ｍｍについて説明する。導電性ゴム弾性体１５（２５）の厚さは、厚い方向に振れるほど異物対策の点に対しては良好な結果をもたらすが、スイッチとしての基本性能である明瞭なクリック感の発生という点では、ストロークが減少するため、好適とはいえない。一般的に、金属製皿バネは、その断面形状が略台形状の上底部になだらかな半球を乗せたような形状をしており、ストロークは０．１８ｍｍから０．７ｍｍ、多くは０．２ｍｍから０．３５ｍｍである。この０．３５ｍｍストローク時においても、クリック感を損なわないようにするには、クリック感を損なわない最低ストローク０．２ｍｍを差し引いて、
０．３５−０．２＝０．１５ｍｍ
となることがわかる。
したがって、径が０．１ｍｍ以下の異物全てに対し効果を満たすために必要な導電性ゴム弾性体層は、０．０３ｍｍ〜０．１５ｍｍということになる。なお、０．１ｍｍを超える異物は、製造・組立工程における目視検査にて除去されうる。
【００３５】
次に、同様にして、接触抵抗値を測った結果を表３に記す。
【００３６】
【表３】
0003648415.tif 000004
【００３７】
表３からわかるように、金属製皿バネ１３（２３）のみのときの方が、抵抗値の低いことが当然の結果として現れたが、特に問題となる差ではなく、導電性ゴム弾性体層１５（２５）も十分接点部材として使用することができることが表示されている。導電性ゴム弾性体層１５（２５）の接触抵抗値としては、５０Ω以下であれば問題なく、弾性率と抵抗値の関連で、所望の弾性体を選べる。
但し、導電性を上げ抵抗値を下げる事を念頭に検証した場合、導電性炭素粒子や金属粒子をゴム弾性体に過分に配合すると、物理的強度から接点寿命に支障をきたすのみならず、接点粉による接点間の短絡を引き起こす可能性もある。
ゴム弾性体原材料の材料部数の１０％から４５％以内が可能で、より好ましくは１５％から３５％の範囲とする。
【００３８】
【実施例】
実施例１）
金属製皿バネは、ステンレス０．０５ｍｍ厚のＳＵＳ３０１製を逆椀状にプレス金型にて逆椀状部径５ｍｍ、逆椀状部高さ０．２６ｍｍ、最大荷重２３０ｇｒの逆椀状形状に成形する。
逆椀状部内面にＫＥ−３４９０導電性ＲＴＶ接着剤(信越化学工業製)を０．１５ｇｒ供給、逆椀状部形状と同じく先端形状を加工され、テフロン処理されたアルミニュウム製円筒形治具を（図５参照）１００℃に加熱後、金属製皿バネ内面に５００ｇｒにて３０秒間加圧形成する。
ここで得られた金属製皿バネを押圧力伝達子に接着固定することにより、押釦スイッチ用部材２０を得た。
【００３９】
実施例２）
金属製皿バネは、ステンレス０．０５ｍｍ厚のＳＵＳ３０１製を逆椀状にプレス金型にて逆椀状部径５ｍｍ、逆椀状部高さ０．２８ｍｍ、最大荷重２５０ｇｒの逆椀状部形状を成形する。この際、金属製皿バネ中央には０．７ｍｍの貫通孔を設けておく。
押圧力伝達子と金属製皿バネを接着固定する際に使用されるシリコーン系接着剤スーパーＸ（セメダイン社製）に炭素系導電粒子５材料部数、銀粒子１０材料部数配合し接着固定する。
その際、金属製皿バネ中心部から吐出した導電性接着剤を逆椀状形状と同じく先端形状を加工され、テフロン処理されたアルミニュウム製円筒形治具を（図４参照）１００℃に加熱後、金属製皿バネ内面に５００ｇｒにて３０秒間加圧形成することにより硬化した導電性ゴム弾性体層を付与された押釦スイッチ用部材１０を得た。
【００４０】
なお、上記実施形態及び実施例において、本発明にいう逆椀状バネ部材としてＳＵＳ等による金属製皿バネ１２（２３）を用いているが、クリック感を得られる部材であれば金属に変わってプラスチックなども用いることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の逆椀状バネ部材及び押釦スイッチ用部材によれば、構造が薄形でかつ軽量なのに、良好なクリック感を損なわず、微少異物による導通不良の発生しにくい効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る押釦スイッチ用部材の第１の実施形態を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は底面図である。
【図２】本発明に係る押釦スイッチ用部材の第２の実施形態を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は底面図である。
【図３】第２の実施形態の押釦スイッチ用部材の変形例を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は底面図である。
【図４】第１の実施形態に係る押釦スイッチ用部材を製造するときの治具及び製造方法を示し、（ａ）は治具の平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は導電性ゴム弾性体層の成形方法を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る押釦スイッチ用部材を製造するときの治具及び製造方法を示し、（ａ）は治具の平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は導電性ゴム弾性体層の成形方法を示し、（ｄ）は金属製皿バネをキートップ部材の押圧力伝達子に接着した状態を示す図である。
【図６】押圧荷重とストロークとの関係を示すスイッチ特性曲線である。
【図７】従来の押釦スイッチ用部材の縦断面図である。
【図８】同じく、従来の押釦スイッチ用部材の縦断面図である。
【符号の説明】
１０、２０      押釦スイッチ用部材
１１、２１      キートップ部材
１２、２２      押圧力伝達子
１３、２３      金属製皿バネ
１４    導電性接着剤
１５、２５      導電性ゴム弾性体層
２４    接着剤
４０、５０    治具
４１、５１    微細突起
【図１】
0003648415.tif 000005
【図２】
0003648415.tif 000006
【図３】
0003648415.tif 000007
【図４】
0003648415.tif 000008
【図５】
0003648415.tif 000009
【図６】
0003648415.tif 000010
【図７】
0003648415.tif 000011
【図８】
0003648415.tif 000012