(57)【要約】回路クロスオーバにおける銀イオン移動を防止するための遮蔽として、底部回路層の上部および／または引き続く回路層の下にカーボン層を使用することが開示される。
2013510948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メンブレンタッチスイッチの形成方法であって、
（ａ）底部基板（ｂｏｔｔｏｍ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）に銀組成物を被膜処理して、それを乾燥または硬化処理するステップと、
（ｂ）前記銀組成物の頂部にカーボン被膜を塗布して、それを乾燥または硬化処理するステップと、
（ｃ）前記カーボンに誘電体組成物を被膜処理して、それを乾燥または硬化処理するステップと、
（ｄ）回路を形成するために、前記誘電体上に銀ペースト組成物を塗布して、それを乾燥または硬化処理するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
メンブレンタッチスイッチの形成方法であって、
（ａ）底部基板に銀組成物を被膜処理して、それを乾燥または硬化処理するステップと、
（ｂ）前記銀組成物上に誘電体組成物を塗布して、それを乾燥または硬化処理するステップと、
（ｃ）前記誘電体組成物上にカーボン組成物を塗布して、それを乾燥または硬化処理するステップと、
（ｄ）回路を形成するために、前記カーボンに銀ペースト組成物を塗布するステップと、
を含む方法。
【請求項３】
メンブレンタッチスイッチの形成方法であって、
（ａ）底部基板に銀組成物を被膜処理して、それを乾燥または硬化処理するステップと、
（ｂ）前記銀組成物の頂部にカーボン被膜を塗布して、それを乾燥または硬化処理するステップと、
（ｃ）前記カーボンに誘電体組成物を被膜処理して、それを乾燥または硬化処理するステップと、
（ｄ）前記誘電体上にカーボンペースト組成物を塗布して、それを乾燥または硬化処理するステップと、
（ｅ）回路を形成するために、前記カーボン上に銀ペースト組成物を塗布して、それを乾燥または硬化処理するステップと、
を含む方法。
【請求項４】
前記銀組成物がＤｕＰｏｎｔ５０２５であり、前記誘電体組成物がＤｕＰｏｎｔ５０１８であり、前記カーボン組成物がＤｕＰｏｎｔ８１４４である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メンブレンタッチスイッチの回路クロスオーバ領域における銀イオンの移動を防止または低減する方法に関する。この方法は、銀を封止して銀イオン移動を低減または防止する１つまたは複数のカーボン層を用いる。
【背景技術】
【０００２】
メンブレンタッチスイッチのクロスオーバ領域における反対極性の銀導体は、通常、誘電体絶縁層によって分離されている。時間が経過し、高温および湿気に曝露されると、回路のクロスオーバ領域に銀イオン移動が生起することがある。これまでは、反対極性の回路層間の絶縁として誘電体絶縁層のみが用いられ、これが、この回路層間の銀イオン移動の防止に用いられる唯一の手段であった。この方法は、多くの用途において、銀イオン移動問題を十分に解決するには役立たなかった。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、メンブレンタッチスイッチの形成方法であって、（ａ）基板に銀組成物を被膜処理するステップと、（ｂ）その銀組成物を乾燥または硬化処理するステップと、（ｃ）その銀の上部に誘電体組成物を塗布するステップと、（ｄ）その誘電体組成物を乾燥または硬化処理するステップと、（ｅ）その誘電体の上部に銀組成物組成物の頂部の層を塗布するステップと、（ｆ）回路を形成するためにその銀組成物を乾燥または硬化処理するステップと、を含む方法に関する。本発明は、さらに、この方法によって製造されるスイッチに関する。
【０００４】
別の態様において、本発明は、銀の回路層の上部および／または下部に１面積領域または２面積領域のカーボンが被膜処理されるようなメンブレンタッチスイッチの作製方法に関する。このメンブレンタッチスイッチの形成方法は、（ａ）基板に底部銀組成物を被膜処理するステップと、（ｂ）その銀組成物を乾燥または硬化処理するステップと、（ｃ）前記銀組成物の頂部にカーボン被膜を塗布するステップと、（ｄ）そのカーボン組成物を乾燥または硬化処理するステップと、（ｅ）前記カーボンの上部に誘電体組成物を塗布するステップと、（ｆ）その誘電体組成物を乾燥または硬化処理するステップと、（ｇ）前記誘電体上にカーボン被膜を塗布するステップと、（ｈ）前記カーボンの上部に銀の頂部の層を塗布するステップと、（ｉ）回路を形成するためにその銀組成物を乾燥または硬化処理するステップと、を含む。さらに別の態様はこの方法によって製造されるスイッチに関する。
【０００５】
さらに別の態様は、（ａ）基板に底部銀組成物を被膜処理するステップと、（ｂ）その銀組成物を乾燥または硬化処理するステップと、（ｃ）前記銀組成物の頂部にカーボン被膜を塗布するステップと、（ｄ）前記カーボン組成物を乾燥または硬化処理するステップと、（ｅ）前記カーボンの上部に誘電体組成物を塗布するステップと、（ｆ）その誘電体組成物を乾燥または硬化処理するステップと、（ｇ）前記誘電体上に銀の頂部の層を載せるステップと、（ｈ）回路を形成するためにその銀ペースト組成物を乾燥するステップと、を含むメンブレンタッチスイッチの形成方法に関する。
【０００６】
さらに別の態様は、（ａ）基板に底部銀組成物を被膜処理するステップと、（ｂ）その銀組成物を乾燥または硬化処理するステップと、（ｃ）前記銀の上部に誘電体組成物を塗布するステップと、（ｄ）その誘電体組成物を乾燥または硬化処理するステップと、（ｅ）前記誘電体組成物の頂部にカーボン被膜を塗布するステップと、（ｆ）そのカーボン組成物を乾燥または硬化処理するステップと、（ｇ）前記カーボン上に銀の頂部の層を載せるステップと、（ｈ）回路を形成するためにその銀ペースト組成物を乾燥するステップと、を含むメンブレンタッチスイッチの形成方法に関する。さらに別の態様はこの方法によって製造されるスイッチに関する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】カーボン被膜なしの現在の実践形態の断面図を示す。これは比較用の図である。
【図２】図１に示す実施態様の上面図を示す。
【図３】頂部の銀の下にあると共に誘電体に隣り合うカーボンプリントと、そのカーボンの頂部の銀とを含む本発明の実施態様の断面図を示す。
【図４】図３の上面図を示す。
【図５】２つのカーボンプリントを含む本発明の実施態様を示す。
【図６】図５の上面図を示す。
【図７】底部銀の頂部にあると共に誘電体に隣り合うカーボンを含む本発明の実施態様を示す。
【図８】図７の上面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
世界中には何百ものメンブレンタッチスイッチの製造業者があり、銀が用いられる何千もの用途、従って、前記のように銀イオンの移動がその用途におけるメンブレンスイッチの故障を惹起し得るような用途が存在する。本発明は、銀回路プリントまたはパターンと、銀回路プリントまたは層の頂部または下におけるカーボンの上掛けプリントまたは層と、メンブレンタッチスイッチのクロスオーバを構成するための銀の回路プリント間の誘電体絶縁層であって、回路クロスオーバ層における銀イオン移動を排除するあるいは低減する誘電体絶縁層との使用に関する。
【０００９】
カーボンは、メンブレンタッチスイッチにおいて、同一表面上における反対極性の隣接回路ライン間の銀イオン移動を防止するために、銀の回路上の上掛け層または上掛けプリントとして長い間用いられてきた。しかし、カーボンは、反対極性の重ね合わせまたはクロスオーバ回路層を分離する誘電体絶縁層間の銀イオン移動の防止用として用いられたことはなかった。
【００１０】
メンブレンタッチスイッチを形成するために、基板上に厚膜導体組成物を用いることができる。メンブレンスイッチは、基板上に銀の導体組成物を塗布するステップと、その組成物を乾燥または硬化処理するステップと、回路を作製するために後続の誘電体層および銀の導体回路層を同じ方法で塗布するステップと、その回路を横断して電圧を印加するステップとによって形成される。本発明は、基板上に搭載される銀の導電層の頂部の上部またはその導電層の下における遮蔽としての不活性カーボン層の使用に関する。
【００１１】
本明細書において有用な厚い導体組成物は米国特許第６，９３９，４８４号明細書に記載されており、この米国特許明細書は参照によって本願に組み込まれる。この米国特許明細書においてはメンブレンタッチスイッチの形成方法も開示されているが、この方法は、（ａ）導体ペースト組成物を用意するステップと、（ｂ）その導体ペースト組成物を基板上に塗布するステップと、（ｃ）回路を形成するためにその組成物を乾燥するステップと、（ｄ）ステップ（ｃ）において形成された回路を横断して電圧を印加するステップとを含む。この従来型の方法においては、銀の移動を防止するためのカーボン被膜は存在しない。
【００１２】
以上のような回路においては、回路のクロスオーバ領域が存在し、このクロスオーバ領域において銀イオンの移動が生起する可能性がある。本明細書に記述する方法およびデバイスは、第１の銀回路層の頂部および／または絶縁層の頂部と、頂部の銀の導体層の下とに不活性カーボンの封止層を印刷法または他の方法で堆積させることによって、銀イオン移動を防止または低減する。このカーボンは、後続する他の任意の回路層の下にも用いることができる。
【００１３】
メンブレンタッチスイッチに用いられる誘電体絶縁層を通る銀イオンの移動を防止することが必要である。本発明の方法は、不活性カーボンの封止層を、第１の銀回路層の頂部と、絶縁層の頂部および他の後続の銀回路層の間とに、印刷または他のなんらかの方法で堆積させることによって、誘電体絶縁層を通る銀イオン移動の問題に対処する。
【００１４】
簡単なメンブレンタッチスイッチは次のようなステップによって形成される。すなわち、（ａ）導体ペースト組成物を用意するステップと、（ｂ）その導体ペースト組成物を基板上に塗布するステップと、（ｃ）回路を形成するためにその組成物を乾燥または硬化処理するステップと、（ｄ）誘電体ペースト組成物を用意するステップと、（ｅ）その誘電体絶縁層を最初の回路層の頂部の上部に塗布し、その誘電体組成物の１つの層または複数層を乾燥または硬化処理するステップと、（ｆ）第２の導体層を、上記の（ｂ）および（ｃ）と同様に誘電体絶縁層の頂部に塗布するステップと、（ｇ）上記の（ｃ）〜（ｆ）のステップにおいて形成される回路を横断して電圧を印加するステップと、である。
【００１５】
カーボンが欠落している上記の実施態様においては、導体ペースト中に用いられる銀が誘電体層を通って移動するのを防止するものが何もない。
【００１６】
本発明においては、カーボンが銀の移動を防止する。メンブレンタッチスイッチの一実施態様は次のとおりである。
【００１７】
本発明はメンブレンタッチスイッチの形成方法に関する。一実施態様において、このメンブレンタッチスイッチの形成方法は、次のステップ、すなわち、
（ａ）基板に銀組成物を被膜処理するステップと、
（ｂ）その銀組成物を乾燥または硬化処理するステップと、
（ｃ）その銀の上部に誘電体組成物を塗布するステップと、
（ｄ）その誘電体組成物を乾燥または硬化処理するステップと、
（ｅ）その誘電体の上部に銀組成物の頂部の層を塗布するステップと、
（ｆ）回路を形成するためにその銀組成物を乾燥または硬化処理するステップと、
を含む。この方法で製造されるスイッチが考えられている。
【００１８】
銀の回路層の上部および／または下部に１面積領域または２面積領域のカーボン被膜を含む、第２実施態様は次のように示される。すなわち、
メンブレンタッチスイッチの形成方法が、次のステップ、すなわち、
（ａ）基板に底部銀組成物を被膜処理するステップと、
（ｂ）その銀組成物を乾燥または硬化処理するステップと、
（ｃ）前記銀組成物の頂部にカーボン被膜を塗布するステップと、
（ｄ）そのカーボン組成物を乾燥または硬化処理するステップと、
（ｅ）前記カーボンの上部に誘電体組成物を塗布するステップと、
（ｆ）その誘電体組成物を乾燥または硬化処理するステップと、
（ｇ）前記誘電体上にカーボン被膜を塗布するステップと、
（ｈ）前記カーボンの上部に銀の頂部の層を塗布するステップと、
（ｉ）回路を形成するためにその銀組成物を乾燥または硬化処理するステップと、
を含む。この方法で製造されるスイッチが考えられている。
【００１９】
第３の実施態様は次のように記述される。すなわち、
メンブレンタッチスイッチの形成方法が、次のステップ、すなわち、
（ａ）基板に底部銀組成物を被膜処理するステップと、
（ｂ）その銀組成物を乾燥または硬化処理するステップと、
（ｃ）前記銀組成物の頂部にカーボン被膜を塗布するステップと、
（ｄ）前記カーボン組成物を乾燥または硬化処理するステップと、
（ｅ）前記カーボンの上部に誘電体組成物を塗布するステップと、
（ｆ）その誘電体組成物を乾燥または硬化処理するステップと、
（ｇ）前記誘電体上に銀の頂部の層を載せるステップと、
（ｈ）回路を形成するためにその銀ペースト組成物を乾燥するステップと、
を含む。
【００２０】
第４の実施態様は次のように記述される。すなわち、
メンブレンタッチスイッチの形成方法が、次のステップ、すなわち、
（ａ）基板に底部銀組成物を被膜処理するステップと、
（ｂ）その銀組成物を乾燥または硬化処理するステップと、
（ｃ）前記銀の上部に誘電体組成物を塗布するステップと、
（ｄ）その誘電体組成物を乾燥または硬化処理するステップと、
（ｅ）前記誘電体組成物の頂部にカーボン被膜を塗布するステップと、
（ｆ）そのカーボン組成物を乾燥または硬化処理するステップと、
（ｇ）前記カーボン上に銀の頂部の層を載せるステップと、
（ｈ）回路を形成するためにその銀ペースト組成物を乾燥するステップと、
を含む。この方法で製造されるスイッチもまた考えられている。
【００２１】
上記の実施態様において、使用し得る基板には、ＤｕＰｏｎｔのＳＴ５０５、ＳＴ５０４ポリエステルフィルム、ＤｕＰｏｎｔのＫａｐｔｏｎポリイミドフィルム、ポリカーボネートフィルム、ＦＲ−４回路ボードが含まれるが、これらに限定されない。本発明において有用な他の基板は当業者に明らかであろう。
【００２２】
上記の実施態様において、使用し得る銀導体組成物には、次のＤｕＰｏｎｔ製品、すなわち、ＤｕＰｏｎｔ５０００、５０２１、５０２５、５０２８、５０２９、５０６４、５０６９、５５２４、９１６９、ＰＶ４２８、ＰＶ４１０およびＰＶ４１２が含まれる。本発明において有用な他の導電性組成物は当業者に明らかであろう。
【００２３】
上記の実施態様において、使用し得るカーボンベースの導体組成物には、次のＤｕＰｏｎｔ製品、すなわち、ＤｕＰｏｎｔ５０６９、７１０２、７１０５、８１４４およびＰＶ４８０が含まれるが、これらに限定されない。本発明において有用な他の導電性組成物は当業者に明らかであろう。
【００２４】
上記の実施態様において、使用し得る誘電体組成物には、ＤｕＰｏｎｔ５０１８、５０１８Ａ、５０１８Ｇ、３５７１および５０３６が含まれるが、これらに限定されない。本発明において有用な他の誘電体組成物は当業者に明らかであろう。
【００２５】
上記の実施態様において、使用し得るスクリーンには、７ミル（ｍｉｌ）〜１．３ミルの範囲のワイヤの径と、２００〜４００ワイヤ／インチの範囲のメッシュカウントとを有するステンレス鋼のメッシュ、および、１ミル〜２ミルの範囲の糸の径と、２００〜４００糸／インチの範囲のメッシュカウントとを有するポリエステル糸のメッシュが含まれるが、これらに限定されない。本発明において有用な他のスクリーンは当業者に明らかであろう。
【実施例】
【００２６】
実施例１
ステップ１−底部回路ラインまたはトレースを形成するために、ポリエステル、ポリイミド、ポリカーボネート、あるいは他の可撓性または剛性の基板、例えば帝人−デュポンフィルムのＳＴ５０５の５ミルポリエステルフィルムに、溶媒ベースまたはＵＶ硬化型銀含有導体組成物またはペースト、例えばＤｕＰｏｎｔ５０２５を塗布する。この回路ラインは典型的には５〜５００ミルの幅である。続いて、この銀含有組成物を、ベルト炉またはボックス炉内で１００℃〜２５０℃の間の温度において０．５〜４５分間乾燥するか、あるいは、ＵＶ硬化装置において所要波長で所要時間硬化処理し、それによって、底部回路層を形成する。
【００２７】
ステップ２−溶媒ベースまたはＵＶ硬化型のカーボンベース導体組成物またはペースト、例えばＤｕＰｏｎｔ７１０２を、上記の銀回路に、クロスオーバ領域において、様々のメッシュカウントとワイヤまたは糸の径とのステンレス鋼スクリーンまたはポリエステルスクリーンを用いるスクリーン印刷法によって、あるいは、他のパターン形成法、例えばインクジェット印刷法またはフレキソ印刷法によって塗布する。これにより、それが銀に重なり合うような態様で、底部回路ラインまたはトレース上に上掛けプリントが形成され、それによって、クロスオーバ回路が生じる所要領域において銀をカバーする。このカーボンベースの層は、銀イオンの移動を低減または防止する、銀の層上の不活性被膜を提供する。続いて、このカーボンベース組成物を、ベルト炉またはボックス炉内で１００℃〜２５０℃の間の温度において０．５〜４５分間乾燥するか、または、ＵＶ硬化装置において所要波長で所要時間硬化処理する。
【００２８】
ステップ３−前記の例えばＤｕＰｏｎｔ５０１８のような溶媒ベースまたはＵＶ硬化型の誘電絶縁体組成物またはペーストを、ポリエステル、ポリイミド、ポリカーボネート、あるいは他の可撓性または剛性の基板上の上記のカーボンおよび銀に、様々のメッシュカウントとワイヤまたは糸の径とのステンレス鋼スクリーンまたはポリエステルスクリーンを用いるスクリーン印刷法によって、あるいは、他のパターン形成法、例えばインクジェット印刷法またはフレキソ印刷法によって塗布し、誘電体層を形成する。この誘電体は、反対極性のクロスオーバ回路間の絶縁層として用いられる。続いて、この誘電体組成物を、ベルト炉またはボックス炉内で１００℃〜２５０℃の間の温度において０．５〜４５分間乾燥するか、または、ＵＶ硬化装置において所要波長で所要時間硬化処理する。この誘電体堆積法は、全誘電体層の厚さを増大させるために、数回繰り返すことができる。
【００２９】
ステップ４−上記のステップ２に記述したような溶媒ベースまたはＵＶ硬化型のカーボンベース導体組成物またはペーストを、上記の誘電体に、スクリーン印刷法または他のパターン形成法によって、次の層において銀が塗布される領域にそれが重なり合うような態様で塗布する。このカーボンベースの層は、当該カーボンの頂部に塗布される後続の銀の層の下の不活性被膜を提供する。続いて、このカーボンベース組成物を、ベルト炉またはボックス炉内で１００℃〜２５０℃の間の温度において０．５〜４５分間乾燥するか、あるいは、ＵＶ硬化装置において所要波長で所要時間硬化処理する。
【００３０】
ステップ５−上記のステップ１に記述したような溶媒ベースまたはＵＶ硬化型の銀含有導体組成物またはペーストを、ポリエステル、ポリイミド、ポリカーボネート、あるいは他の可撓性または剛性の基板上における上記のカーボンに、スクリーン印刷法または他のパターン形成法によって塗布する。これによって頂部の回路層が構成される。続いて、この銀含有組成物を、ベルト炉またはボックス炉内で１００℃〜２５０℃の間の温度において０．５〜４５分間乾燥するか、あるいは、ＵＶ硬化装置において所要波長で所要時間硬化処理する。
【００３１】
実施例２
上記（実施例１）のステップ１〜５と同じであるが、ステップ２を完全に削除する。
【００３２】
実施例３
上記（実施例１）のステップ１〜５と同じであるが、ステップ４を完全に削除する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2013510948.tif 000010
【国際調査報告】
2013510948.tif 000011
2013510948.tif 000012
2013510948.tif 000013
2013510948.tif 000014
2013510948.tif 000015