(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラバースイッチ用接点部材の厚み方向に多数の線状導電体が配向しており、かつ接点部材の少なくとも一部分の層は導電性弾性体層で形成されており、
前記線状導電体は接点部材の厚みとほぼ同程度の長さを有し、未加圧時または加圧時に線状導電体が接点部材表面の少なくとも１方向から露出し、
前記接点部材の接点側の厚み方向に絶縁性弾性体層と前記導電性弾性体層と表層の絶縁性弾性層が積層形成され、前記線状導電体は前記絶縁層と前記導電層と前記表層の絶縁層を貫通しており、
前記接点部材の上方のスイッチ部に一定以上の圧力を加え、プリント配線回路上に形成された複数の固定接点部に接続させたとき、前記複数の固定回路部と前記接点部材内の線状導電体とが接触し、前記接点部材内部の導電層を介して、前記複数の接点部の回路間を電気的に接続するように構成されているラバースイッチ用接点部材。
【請求項２】
前記線状導電体の露出長さが、３μｍ〜３０μｍの範囲である請求項１に記載のラバースイッチ用接点部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、電気機器などに備えられる信号入力用の押しボタン式ラバースイッチの接点部材に関する。さらに詳しくは、押ボタンの押圧の際に接点部材表面から線状導電体が突出し、かつ、相手側のプリント配線回路に直接導電性弾性体が接触しない押しボタン式ラバースイッチ用接点部材とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、オーディオ機器、携帯電話等の信号入力用に備えられている押しボタン式ラバースイッチとして、図１０に示すような導電性弾性体と絶縁性屈曲部から構成されるものが知られている。これは押しボタン１中央部に一定以上の圧力を加えることで屈曲部２が変形し、その背面にある導電性弾性部３をプリント配線回路上に形成される固定接点部４，５に接触させるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記した接点機構は、ラバースイッチの接点部やプリント配線回路上の固定接点部に手油、リフロー工程でのフラックス付着などの通電を阻害する汚れが存在した場合、容易に接点障害が発生するという問題があった。
【０００４】
また、ボタン式ラバースイッチとして繰り返し圧接した際、プリント配線回路上の固定接点部に接する導電性弾性体が疲労破壊をおこし、導電性弾性体の一部が剥離し、通電機能を失うか、接点部に固着することで、押圧を開放しても信号入力が解除されないという接続不良を引き起こす問題があった。
【０００５】
本発明は前記の問題を解決するため、ラバースイッチの接点部やプリント配線回路上の固定接点部の汚れによる接続不良の影響を受けにくく、繰り返し圧接時に接点部材の導電性弾性体が疲労破壊しにくい押しボタン式ラバースイッチ用接点部材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の押しボタン式ラバースイッチ用接点部材は、ラバースイッチ用接点部材の厚み方向に多数の線状導電体が配向しており、かつ接点部材の少なくとも一部分の層は導電性弾性体層で形成されており、前記線状導電体は接点部材の厚みとほぼ同程度の長さを有し、未加圧時または加圧時に線状導電体が接点部材表面の少なくとも１方向から露出し、前記接点部材の接点側の厚み方向に絶縁性弾性体層と前記導電性弾性体層と表層の絶縁性弾性層が積層形成され、前記線状導電体は前記絶縁層と前記導電層と前記表層の絶縁層を貫通しており、前記接点部材の上方のスイッチ部に一定以上の圧力を加え、プリント配線回路上に形成された複数の固定接点部に接続させたとき、前記複数の固定回路部と前記接点部材内の線状導電体とが接触し、前記接点部材内部の導電層を介して、前記複数の接点部の回路間を電気的に接続するように構成されている。
【０００８】
また前記ラバースイッチ用接点部材においては、接点部材の少なくとも一部分を構成する導電性弾性体を線状導電体が貫通または接触していることが好ましい。
【０００９】
また前記ラバースイッチ用接点部材においては、線状導電体の露出長さが、３μｍ〜３０μｍの範囲であることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明において、電気的接続は図１に示すように、押しボタン１２の中央部に一定以上の圧力を加えることで屈曲部１１が変形し、その背面にある導電性弾性部９をプリント配線回路上に形成されてい固定接点部１３，１４に接触させる。すなわち、回路電極１３，１４に線状導電体１０が接触し、接点部材内部の線状導電体１０が貫通する導電性弾性体７を介し、信号入力回路として機能する。
【００１１】
前記構成においては、接点部材の厚みに限定はないが、線状導電体１０の座屈防止の意味から、平均長さは２ｍｍ以下が望ましい。より望ましくは平均長さ１ｍｍ以下である。
【００１２】
線状導電体１０は円柱状が好ましく、線経として平均直径５０μｍ以下であることが望ましい。より望ましくは平均直径２０μｍ以下である。
【００１３】
また前記構成の線状導電体１０は金属細線から選ばれ、材質としては鉄、ニッケル、ステンレススチール鋼（ＳＵＳ）等が望ましく、表面には防腐と通電性能を安定させる意味で金メッキされていることが好ましい。
【００１４】
また前記構成の線状導電体は、未加圧時または加圧時に接点部材表面からの突出することを特徴としている。線状導電体の突出長さに特に規定は無いが、３μｍ〜３０μｍが望ましい。より望ましくは５μｍ〜１５μｍである。
【００１５】
また前記構成の接点部材内に線状導電体を突出、配向する製造方法として、例えば下記の製法がある。
【００１６】
ほぼ等しい長さを有する多数の磁性線状導電体をマトリックス液中で混合、分散し、表面が非活性軟質被膜でおおわれ、前記磁性線状の長さと同等以上の間隔に保たれた２つの平面の間に該混合液を充填してシート状に保持し、磁界の作用によって線状導電体をシートの厚み方向に配向させる。その配向を維持したままその面間隔を線状体の両端部が軟質被膜中に陥入するまでせばめ、しかる後にマトリックスを固化せしめる。シートの厚み方向に、そのシートの厚みよりわずかに長い多数の線状導電体が配向しており、かつそれらの線状導電体の両端部がシート両面から突出する。
【００１７】
また、前記構成のマトリックスの成分はポリマー、プレポリマー、またはモノマーのいずれかの段階で前記の磁性物質のキューリー点以下の温度において、前記の線状導電体を分散せしめるのに十分な溶融流動性を有し、重合または固化によって弾性ポリマーを形成するものであればよい。
【００１８】
また、導電性弾性部７は接点部材の厚み方向に５μｍ以上の厚みを有し、導電性付与材として、炭素繊維、カーボン粉体、導電性金属粒子などがあげられる。
【００１９】
また、絶縁性弾性体は導電性弾性体の表層部として形成され、接点部材の厚み方向に５μｍ以上の厚みを有することが望ましい。より望ましくは１０μｍ以上である。
【００２０】
前記した本発明の押しボタン式ラバースイッチ用接点部材によれば、厚み方向に多数の線状導電体が配向し、未加圧時または加圧時に線状導電体が接点部材表面から突出するように構成されているラバースイッチ用接点部材であって、ラバースイッチを加圧した際にプリント配線回路上の固定接点部に手油やフラックスが存在しても、回路基板へ線状導電体が食い込む形で接続する事から、それらの接続阻害物質の影響を受けにくくすることが可能であり、接続信頼性の高いラバースイッチ用接点部材とすることができる。
【００２１】
また前記の押しボタン式ラバースイッチ用接点部材は厚み方向に導電層と絶縁層を交互に形成し、接点ゴムの表層は絶縁層であることを特徴としており、比較的物理強度の高い絶縁性弾性体を回路電極に接触させることで、直接的な物理的負荷を導電性弾性体に与えない構成となっている。繰り返し圧接する際に発生する導電性弾性体の劣化を抑え、物理耐久性能を向上させている。
【００２２】
【実施例】
以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００２３】
図１は本発明の一実施例をラバーキーとして構成されたものを示し、図２は本発明である接点部材を示す。図３〜７は本接点部材の製造方法を時系列的に示す模式図である。
【００２４】
まず、この実施例の対象である接点部材を図２を参照して説明すると、絶縁性弾性体６（例えば電気絶縁性シリコーンゴム）及び導電性弾性体７（例えば導電性シリコーン）及び絶縁弾性体８（例えば電気絶縁性シリコーンゴム）が接点部材の厚み方向に交互に配置され、これらシート９を線状導電体１０（例えばフェライトタイプのステンレススチール繊維）が貫通してなり、これら線状導電体１０はシート９の表面から突出している。
【００２５】
前記接点部材の接続を図１を用いて説明すると、本発明の接点部材９をラバーキーの屈曲部１１と接着させ、スイッチ部１２に一定以上の圧力を加え、プリント配線回路上に形成された固定接点部１３，１４に接続させる。固定回路部１３，１４と接点ゴム内の線状導電体１０とが接触し、接点部材内部の導電性弾性体７を介し、接点部１３，１４の回路間を電気的に接続する。なお、絶縁弾性体８は導電弾性体７の保護的機能を有する。
【００２６】
この接点部材は次のようにして製造する。先ず、線状導電体の配向シートを作成する。線経１２μｍのフェライトタイプのステンレススチール繊維を切断して得た平均長さ０．５ｍｍの短繊維（線状導電体）１０を、シリコーンゴム原液１７中に５重量パーセント添加し、混合し、脱泡し、この混合液を０．５ｍｍの厚さアルミスペーサーを挟んだ２枚の厚さ５０μｍのポリエステルフィルム１７，１７の間に、液層の厚さが０．７ｍｍになるように容量を定めて注入した（図３）。図３において、１６は不活性軟質体層であり、アクリル−スチレン共重合体シートである。上側の厚さは２０μｍ、下側の厚さは４０μｍとした。
【００２７】
次に、金型間隔が１．２ｍｍのときに金型間隔の磁界の強度が０．３Ｔである磁極兼用の平面金型に磁界をかけ、５分間経過させて短繊維（線状導電体）１０をシートの厚さ方向に配向させた。次に、金型間隔を僅かに狭くした。これにより、短繊維（線状導電体）１０の両先端が不活性軟質体層１６の内部に埋め込まれ突き刺さった状態になった。この状態で温度を６０℃に加熱し、磁界を作用させたまま金型を閉じた。その後、２時間後に金型を開き、フィルムに挟まれ硬化したシリコーンゴムシートを取り出した。その結果、図４の中間体が得られた。
【００２８】
次に前記中間体から、フィルム１７，１７及び不活性軟質体層１６，１６を除去することにより、線状導電体１０の配向シートが得られた（図５）。得られたシートは表面から線状導電体が突出しており、上表面が１０μｍ、下表面が４０μｍの突出長さの線状導電体の配向シートが得られた。
【００２９】
次に、前記で得られた線状導電体の配向シートの片面（図５の下側）に、導電性シリコーンインク（トーレ・ダウコーニング社製、ＰＲＫ−３Ｃ）をスクリーン印刷法により８０メッシュのスクリーン板を用い、１０μｍ〜２０μｍ厚の塗布した。その後、２００℃の熱風循環式オーブン内でシリコーンインクを硬化した。３０分後にオーブンから取り出し、図６に示すシートを得た。図６において、７は導電性シリコーンゴム層の部分である。
【００３０】
次に図７のように、導電性シリコーンインク７を塗布した面に絶縁性シリコーンインク８をスクリーン印刷法により８０メッシュのスクリーン板を用い、１０μｍ〜２０μｍ厚の塗布を行った後、１５０℃の熱風循環式オーブン内でシリコーンインクを硬化させた。３０分後にオーブンから取り出し、図７のシートを得た。シートから露出した線状導電体１０の長さは上下面とも約１０μｍであった。
【００３１】
得られたシートをラバースイッチの接点部分に必要な大きさに裁断し、押しボタン式ラバースイッチの屈曲部１１を金型内で加熱硬化する際に一体の成形をして得た。また、押しボタン式ラバースイッチの屈曲部１１を加熱硬化した後にシリコーン系の１液性接着剤によって接点部材と一体化しても同様の形態が得られタ。
【００３２】
上記実施例の接点部材をフラックスを塗布したプリント基板上で実装した抵抗値データを図８に示す。
【００３３】
上記実施例の接点部材を独立した２電極を持つプリント基板上で繰り返し圧接したとき、導電性弾性体が電極間に転写し、固定電極間でリークが発生しないか確認したデータを図９に示す。
【００３４】
図８〜９から明らかなとおり、本発明の実施例品は従来例品に比べてラバースイッチの接点部やプリント配線回路上の固定接点部の汚れによる接続不良の影響を受けにくく、繰り返し圧接時に接点部材の導電性弾性体が疲労破壊しにくい押しボタン式ラバースイッチ用接点部材であることが確認できた。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、ラバースイッチ用接点部材の厚み方向に多数の線状導電体が配向しており、かつ接点部材の少なくとも一部分は導電性弾性体で構成されており、前記線状導電体は接点部材の厚みとほぼ同程度の長さを有し、未加圧時または加圧時に線状導電体が接点部材表面の少なくとも１方向から露出するように構成したことにより、ラバースイッチの接点部やプリント配線回路上の固定接点部の汚れによる接続不良の影響を受けにくく、繰り返し圧接時に接点部材の導電性弾性体が疲労破壊しにくい押しボタン式ラバースイッチ用接点部材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接点部材を利用した押しボタン式ラバースイッチの一例を示す断面図。
【図２】本発明の押しボタン式ラバースイッチ用接点部材の一例を示す断面図。
【図３】本発明の接点部材の製造工程を示す模式図で、線状導電体を液状ゴム溶液とともに成形金型空間に充填した工程の断面図。
【図４】同、線状導電体をシートの厚み方向に配向させゴムを硬化した工程の断面図。
【図５】同、上下方向の成形金型を取り除いた工程の断面図。
【図６】同、シートの一面に導電性シリコーンインクを塗布した工程の断面図。
【図７】同、導電性シリコーンインク層の表面に電気絶縁性シリコーンゴム層を形成した工程の断面図。
【図８】本発明の一実施例の接点部材をフラックスを塗布したプリント基板上で圧接した際の抵抗値データを示す図。
【図９】本発明の一実施例と従来例の独立した２電極を持つプリント基板上で本発明の接点部材を繰り返し圧接し、加圧を除いて２電極間上に接点部材が接触していない状態での２電極間の絶縁抵抗データを示す図。
【図１０】従来の押しボタン式ラバースイッチの断面図。
【符号の説明】
１，１２  押しボタン
２，１１  ラバーキー屈曲部
３，７  導電性弾性部
４，５，１３，１４  プリント配線の回路電極
６，８  絶縁性弾性部
９  接点部材
１０  線状導電体
１６  不活性軟質体層
１７  ポリエステルフィルム
１８  液状ゴム（固化前）
【図１】
0003672772.tif 000002
【図２】
0003672772.tif 000003
【図３】
0003672772.tif 000004
【図４】
0003672772.tif 000005
【図５】
0003672772.tif 000006
【図６】
0003672772.tif 000007
【図７】
0003672772.tif 000008
【図８】
0003672772.tif 000009
【図９】
0003672772.tif 000010
【図１０】
0003672772.tif 000011