(57)【要約】【課題】その表面に樹脂シートが接着されたドーム状金属バネを使用するスイッチシートにおいて、前記ドーム状金属バネが小型化されても、クリックによる破断回数が１００万回以上の優れた耐久性を有し、また前記ドーム状金属バネのほぼ中央部を確実にクリックしてクリック率を向上させた、クリック感触の良い小型の電子機器類が得られるようにしたスイッチシート、並びにスイッチを提供することにある。【解決手段】外表面に樹脂シートを接着剤で接着したドーム状金属バネを用いたスイッチシートであって、前記ドーム状金属バネ頭頂部の前記樹脂シート並びに接着剤を除去した、穴部が形成されているスイッチシートとすることによって、解決される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外表面に樹脂シートを接着剤で接着したドーム状金属バネを用いたスイッチシートであって、前記ドーム状金属バネ頭頂部の前記樹脂シート並びに接着剤を除去した、穴部が形成されていることを特徴とする、スイッチシート。
【請求項２】
前記穴部は、その直径が前記ドーム状金属バネの外径に対して５０〜７５％であることを特徴とする、請求項１に記載のスイッチシート。
【請求項３】
前記ドーム状金属バネの外径を４ｍｍとしたときに、前記穴部の直径は２〜３ｍｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載のスイッチシート。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載されるスイッチシートを用いて構成されたことを特徴とする、スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話や電子機器等に使用される、ドーム状金属バネを用いたスイッチシート並びにスイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話器等の各種電子機器類のオンオフ操作を行う押しボタンスイッチには、ドーム状金属バネが用いられてきた。このようなドーム状金属バネは、スイッチ操作により固定接点と導通させるために、押荷重による変形を多数回に渡って繰り返し受けることになるので、通常この種ドーム状金属バネにはステンレス製の薄板が用いられている。例えば図４の符号２として示されるようなもので、最も標準的に用いられているものである。そしてこのドーム状金属バネは、図３に示すような変位と荷重が要求され、極大値Ｐ１とバネが底面に接触したときの荷重Ｐ２の内、前記Ｐ１荷重は０．５〜３Ｎ程度のものとされている。またこのような荷重特性は、打鍵回数（クリック回数）を重ねても安定していることが望ましい。しかも近年前記ドーム状金属バネは小型化する傾向にあり、外径が３〜４ｍｍ程度のものも要求されてきた。このような小型化並びに多様化によって、ドーム状金属バネはクリックによる変形によって、より大きな歪を受けるようになり、耐久性が低下することが問題となっている。具体的には、外径が４ｍｍ以下でＰ１荷重が２．０Ｎ以上のドーム状金属バネは、１００万回のクリックに耐えられずに破断することがある。そこで、このような問題点が生じないドーム状金属バネが求められている。
【０００３】
このようなドーム状金属バネを使用するスイッチシートは、図２に示されるような構造のもので、１で示されるスイッチシートは、通常ステンレス薄板（ＳＵＳ３０１Ｈ等）からなるドーム状金属バネ２の外表面に、接着剤３によって樹脂シート４が接着され、例えばプリント配線基板５のリング状の固定接点６に、固定されている。そして、前記ドーム状金属バネ２のほぼ中央上方に配置されたアクチュエータ７によって、前記スイッチシート１の前記樹脂シート４を介してクリックされると、前記ドーム状金属バネ２が内側に凹んで、回路導体８と導通するようになっている。このような技術に関しては、特許文献１が知られている。
【０００４】
また前述のスイッチシートは、耐久性に優れると共にクリック感触が優れたものであることが要求されている。このクリック感触はクリック率で表わすことができ、前記極大値の荷重（Ｐ１）と極小値の荷重（Ｐ２）から、（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐ１×１００として求められる。この数値によってクリック感触を知ることができる。通常クリック率を３０％程度以上とすることが望まれている。そこで、クリック率を高くできる種々の構造が検討されている。例えば、特許文献２や特許文献３に開示される技術も提案されているが、今だ満足できるものが得られていない。この問題は、前記ドーム状金属バネがより小型化されることによって、その対応がより難しいものとなっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２１６５８２号公報
【特許文献２】
特開２００１−１３５１８９号公報
【特許文献３】
特開２０００−１８８０３６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
よって本発明が解決しようとする課題は、その表面に樹脂シートが接着されたドーム状金属バネを使用するスイッチシートにおいて、前記ドーム状金属バネが小型化されても、クリックによる破断回数が１００万回以上の優れた耐久性を有し、また前記ドーム状金属バネのほぼ中央部を確実にクリックしてクリック率を向上させた、クリック感触の良い小型の電子機器類が得られるようにしたスイッチシート、並びにスイッチを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題の解決は、請求項１に記載されるように、外表面に樹脂シートを接着剤で接着したドーム状金属バネを用いたスイッチシートであって、前記ドーム状金属バネ頭頂部の前記樹脂シート並びに接着剤を除去した、穴部が形成されているスイッチシートとすることによって、解決される。
【０００８】
また、請求項２に記載されるように、前記穴部は、その直径が前記ドーム状金属バネの外径に対して５０〜７５％である、請求項１に記載のスイッチシートとすることによって、解決される。さらに請求項３に記載される、前記ドーム状金属バネの外径を４ｍｍとしたときに、前記穴部の直径は２〜３ｍｍである請求項１または２に記載のスイッチシートとすることによって、解決される。
【０００９】
さらに請求項４に記載されるように、請求項１〜３のいずれかに記載されるスイッチシートを用いて構成されたスイッチとすることによって、解決される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。請求項１に記載される発明は、外表面に樹脂シートを接着剤で接着したドーム状金属バネを用いたスイッチシートであって、前記ドーム状金属バネ頭頂部の前記樹脂シート並びに接着剤を除去した穴部が形成されているスイッチシートとしたので、前記ドーム状金属バネが小型化されても、打鍵回数（クリック回数）が１００万回以上であっても、破断しない優れた耐久性を有し、また前記穴部をクリックするため樹脂シートによるＰ１荷重の増加分が抑えられるので、クリック率が高いクリック感触の良い小型の機器類が得られるようになる。
【００１１】
図１により詳細に説明する。符号１が、本発明のスイッチシートである。このスイッチシート１は、従来のこの種スイッチシートと基本的には同様の構造である。例えばプリント配線基板５の固定接点６上に取り付けられるもので、外表面に樹脂シート４を接着剤３で接着したドーム状金属バネ２における、頭頂部の樹脂シート４並びに前記接着剤３（以下、樹脂シート等）を除去して、符号９で示す穴部９を形成するものである。そしてアクチュエータ７は、前記ドーム状金属バネ２の頭頂部における樹脂シート等の穴部９のほぼ中央部分をクリックし、回路導体８と導通するようにしたものである。このような構成とするのは従来のように、樹脂シート４の上からアクチュエータ７によってクリックする構造のものよりも、前記樹脂シート等が存在していない穴部９で、直接ドーム状金属バネ２の頭頂部をアクチュエータ７によりクリックする場合の方が、耐久性に優れていることを見出したことによるものである。
【００１２】
前記のような構造とすることによって、前記ドーム状金属バネのアクチュエータによるクリック回数が大幅に向上し、耐久性を有するものとなる。具体的には、従来の樹脂シート上からドーム状金属バネをクリツクしていた場合には、１００万回未満のクリック回数で破断していたドーム状金属バネが、１００万回以上のクリック回数によっても、破断することがないドーム状金属バネとして用いることができる。これは前記ドーム状金属バネ頭頂部に、前記樹脂シート４並びに接着剤３を除去した穴部９を形成したことによって、前記アクチュエータ７によるクリックが行われた場合に、前記ドーム状金属バネが圧力を受ける面積が小さくなるために、破断回数が向上し耐久性が良くなるものと考えられる。
【００１３】
また前記ドーム状金属バネ２頭頂部の樹脂シート等の穴部９は、前記ドーム状金属バネをクリックするアクチュエータのクリック位置にほぼ対応して設けられるので、前記ドーム状金属バネのほぼ中央部を確実にクリックし、また前記樹脂シートによるＰ１荷重の増加分が抑えられるので、クリック率を向上させたクリック感触の良い小型の機器類が得られる。具体的には、クリック率が３５％以上のものである。
【００１４】
前記の耐久性を確認するために、以下の実験を行った。すなわち、前記ドーム状金属バネの外径と前記穴部９の直径との関係を、アクチュエータによるクリックを破断回数として測定したものである。試料１（実験例１〜８）は、前記ドーム状金属バネの外径が３ｍｍ、試料２（実験例９〜１７）は、前記ドーム状金属バネの外径が４ｍｍの場合である。そして前記ドーム状金属バネの最大荷重（Ｐ１）は、前記外径が３ｍｍの場合は１．６Ｎ、前記外径が４ｍｍの場合は２．８Ｎである。また、前記ドーム状金属バネの頭頂部に設けられる前記穴部９の直径は、０．５〜３．７ｍｍの種々のものを用意した。またアクチュエータ７は、シリコーンゴム製で、先端の外径は、前記ドーム状金属バネの外径が３ｍｍの場合は１．５ｍｍ、前記ドーム状金属バネの外径が４ｍｍの場合は２ｍｍものを使用した。耐久性試験の結果は、表１のとおりである。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
表１の実験例１〜１７から明らかなとおり、ドーム状金属バネの頭頂部における接着された樹脂シート等に穴部を設け、この穴部をアクチュエータによってクリックすることによって、破断回数が向上することが判る。特に、前記穴部の直径を、前記ドーム状金属バネの外径の５０〜７５％とすることによって、さらには、前記ドーム状金属バネの外径が３ｍｍの場合には、前記穴部の直径を１．５〜２．２ｍｍとすることによって、アクチュエータによるクリックが１００万回以上の破断回数を有する耐久性を有すると共に、固定性にも優れたものとすることができる。また、前記ドーム状金属バネの外径が４ｍｍの場合には、前記穴部の直径を２〜３ｍｍとすることによって、アクチュエータによるクリックが１００万回以上の破断回数を有する耐久性を有すると共に、固定性にも優れたものとすることができる。
【００１７】
これに対して、実験例１〜３に示すように前記ドーム状金属バネの外径が３ｍｍの場合には、前記穴部の直径が１ｍｍ以下では、アクチュエータによるクリックが１００万回未満の破断回数であり、前記穴部の直径が２．５ｍｍ以上となると、前記破断回数は１００万回以上をクリアするが、固定性が悪く実用的でなくなるので好ましくない。また、前記ドーム状金属バネの外径が４ｍｍの場合には、実験例９〜１２に示されるように、前記穴部の直径が１．５ｍｍ以下となると、アクチュエータによるクリックが１００万回未満の破断回数となり、また前記穴部の直径が３．５ｍｍ以上になると、実験例１６や１７のように前記破断回数は１００万回以上をクリアするが、固定性が悪く実用的でなくなるので好ましくない。
【００１８】
以上の結果から、本発明は請求項２に記載されるように、前記ドーム状金属バネ上の樹脂シート並びに接着剤が除去された穴部は、その直径が前記ドーム状金属バネの外径に対して５０〜７５％であるスイッチシートとすることによって、また請求項３に記載されるように、前記ドーム状金属バネの外径を４ｍｍとしたときに、前記樹脂シート等が除去された穴部の直径は、２〜３ｍｍであるスイッチシートとすることが好ましいこともわかる。特に請求項３のように、前記ドーム状金属バネの外径が４ｍｍ以下で、前記樹脂シート等が除去された穴部の直径が２〜３ｍｍであるスイッチシートとすると、アクチュエータによるクリックが１００万回以上の破断回数を有する耐久性と、固定性に優れたスイッチシートが得られることになる。なお、前記樹脂シート等が除去された穴部の直径が、前記ドーム状金属バネの外径に対して５０％未満であると、前記アクチュエータのクリックにより前記ドーム状金属バネの圧力を受ける面積が大きくなるため、余り耐久性が良くなく、また７５％を超えると固定性が悪くなるためである。
【００１９】
以上のスイッチシートについて、より詳細に説明する。前記ドーム状金属バネ２としては、高剛性の材料が使用される。具体的には、ヤング率が７０〜２００ＧＰａの金属材料である。このようなヤング率の金属材料としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０１Ｈ等）、真鍮、リン青銅等の銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などである。特に前記スイッチシートのクリック感触、耐久性や耐食性からステンレス鋼が好ましく、その厚さは４０〜８０μｍ程度のものである。さらにこのような高剛性のドーム状金属バネを用いることによって、前記スイッチシートのクリック感触が良く、耐久性や耐食性にも優れたものとすることができる。さらに、プレス加工を用いることによって、製造コスト面からも有利な実用的なものとすることできる。なお前記ドーム状金属バネは、金属薄板からなり中央部にドーム状部が形成され、かつ前記ドーム状部の底部外周部に水平或いは若干上向きに突出する、少なくとも一対の対向する突出部が設けられたドーム状金属バネとすると、このような構造のドーム状金属バネを用いたスイッチシートは、ドーム状金属バネの外径が３〜４ｍｍ程度の小型化のものとしても、前記バネはクリックによる変形により、より大きな歪を受けることがなくなり、クリックによる耐久回数が低下することもなくなる。
【００２０】
またドーム状金属バネの表面に接着される前記樹脂シートとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等が使用され、厚さが５０〜１００μｍ程度のものである。通常接着剤によって前記ドーム状金属バネ表面に接着され、その端部は前記基板の固定接点にも接着される。なお、前記接着剤３については、特に規定されるものではなく通常使用されているもので良い。
【００２１】
つぎに、本発明のスイッチシートを用いたスイッチについて述べる。すなわち、請求項４に記載されるように、請求項１〜３のいずれかに記載されるスイッチシートを用いたスイッチとすることによって、アクチュエータによるクリック回数に対して優れた耐久性を有し、またクリッリ率が高くクリック感触の良いスイッチが得られることになる。
【００２２】
図１によって具体的に説明すると、例えばプリント配線基板５上の固定接点６を介してその上に、アクチュエータがクリックする部分の樹脂シート４並びに接着剤３を除去して、穴部９を形成したドーム状金属バネ２からなるスイッチシート１を配置し、さらにその上部に、アクチュエータ７が前記穴部９のほぼ中央部分をクリックして導通できるように構成されたスイッチとしたので、前記アクチュエータによるクリック回数が優れた耐久性を有すると共に、前記樹脂シート等を除去したことにより樹脂シートの前記Ｐ１荷重の増加分が抑えられることになり、クリック率を向上させたクリック感触の良い、小型化に対応したスイッチとすることができる。なお前記のドーム状金属バネ２は、その表面上に前記穴部を形成した樹脂シートを設けた複数のドーム状金属バネを、所定間隔を置いて配置したスイッチシートを用いても良い。なお前記アクチュエータ７は、シリコーンゴムやポリカーボネート等からなる、大きさが１．５〜２．０ｍｍ程度のものが使用される。
【００２３】
【実施例】
以下のスイッチシートを用いてスイッチを作製し、耐久性（クリック回数）並びにそのクリック率を測定した。実施例にかかるスイッチシートは、フレキシブルプリント配線基板上に、厚さ０．０５ｍｍのステンレス鋼薄板からなるドーム状金属バネの頭頂部表面に、アクチュエータの位置に対応する穴部を設けた厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートのシートを、厚さ４０μｍのアクリル系接着剤で接着したものである。なお前記ドーム状金属バネの外径は、４ｍｍ、前記穴部の直径は、約３ｍｍである。このようなスイッチシートを用いて、２ｍｍφの大きさのシリコーンゴム製のアクチュエータによって、クリック回数と圧縮荷重測定を行なってクリック率を測定した。クリック率の測定は、極大荷重とドーム状金属バネが接点と接触したときの荷重を測定し、その値から算出した。結果は、クリック回数が３００万回以上でも破壊せず、またクリック率も４０％以上の好ましいものであった。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明した通り本発明は、外表面に樹脂シートを接着剤で接着したドーム状金属バネを用いたスイッチシートであって、前記ドーム状金属バネ頭頂部の前記樹脂シート並びに接着剤を除去した穴部が形成されているスイッチシートとしたので、前記ドーム状金属バネのアクチュエータによるクリック回数が大幅に改善されて、耐久性を有するものとなる。具体的には、従来の樹脂シート上からドーム状金属バネをクリックしていたものと比較して、１００万回以上の破断回数を有するスイッチシートを得ることができる。さらに、前記穴部をクリックするために、前記樹脂シートによる前記Ｐ１荷重の増加分が抑えられるため、クリック率が高くクリック感触の良いスイッチシートである。
【００２５】
また、前記樹脂シート並びに接着剤が除去された穴部は、その直径が前記ドーム状金属バネの外径に対して５０〜７５％であるスイッチシートとすることによって、さらには前記ドーム状金属バネの外径を４ｍｍとしたときに、前記穴部の直径が２〜３ｍｍであるスイッチシートとすることによって、１００万回以上の破断回数を有し、かつクリック率が高いクリック感触の良いスイッチシートを得ることができる。
【００２６】
さらに請求項４に記載されるように、請求項１〜３のいずれかに記載されるシートスイッチを用いたスイッチとすることによって、前記アクチュエータによるクリック回数に対して優れた耐久性を有すると共に、前記アクチュエータが正確に前記ドーム状金属バネのほぼ中央部をクリックし、前記樹脂シートによる前記Ｐ１荷重の増加分が抑えられるためクリック率が高く、クリック感触の良い小型化に対応したスイッチとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のスイッチシートを模式的に示す概略断面図。
【図２】図２は、従来のスイッチシートを示す概略図面である。
【図３】図３は、ドーム状金属バネの変位と荷重の関係を示すグラフである。
【図４】図４は、ドーム状金属バネの概略断面図である。
【符号の説明】
１    スイッチシート
２    ドーム状金属バネ
３    接着剤
４    樹脂シート
５    プリント配線基板
６    固定接点
７    アクチュエータ
８    回路導体
９    穴部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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