(57)【要約】【課題】「クリック率」や「ピーク荷重値」などについて良好な荷重特性が得られ、また、耐久性が良好であって、良好な荷重特性が十分な長期間に亘って維持されるようになされたメタルドームスイッチを提供する。【解決手段】一主面上に固定接点電極１が形成されたベース基材２と、固定接点電極１に対応する位置に配された可動接点となるメタルドーム３とを備え、固定接点電極１は、ベース基材２の表面上に形成された少なくとも一つの突起部２ｃを覆って形成されている。【選択図】図１
2007179921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一主面上に固定接点電極が形成されたベース基材と、
前記固定接点電極に対応する位置に配された可動接点となるメタルドームと
を備え、
前記固定接点電極は、前記ベース基材の表面上に形成された少なくとも一つの突起部を覆って形成されている
ことを特徴とするメタルドームスイッチ。
【請求項２】
一主面上に固定接点電極が形成されたベース基材と、
前記固定接点電極に対応する位置に配された可動接点となるメタルドームと、
絶縁材料からなり、前記メタルドームを覆って配置されたメタルドーム押さえシートと、
押圧操作されることにより、前記メタルドーム押さえシートを介して前記メタルドームを前記固定接点電極側に押圧し、該メタルドームを変形させるキーマット層と
を備え、
前記固定接点電極は、前記ベース基材の表面上に形成された少なくとも一つの突起部を覆って形成されている
ことを特徴とするスイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話装置等の種々の電子機器における入力キースイッチ等として使用されるメタルドームスイッチ（皿バネ式スイッチ）に関し、また、このようなメタルドームスイッチを用いて構成されたスイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話装置等の電子機器においては、入力キースイッチとして、いわゆるメンブレンスイッチやメタルドームスイッチ（皿バネ式スイッチ）等を用いたクリック感のあるスイッチ装置が使用されている。このようなクリック感のあるスイッチ装置として、特許文献１に記載されているメタルドームスイッチを用いたスイッチ装置は、図３に示すように、接点電極１０１が形成された接点回路ベース基材１０２を有し、この接点回路ベース基材１０２上にメタルドーム（皿バネ）１０３及びメタルドーム押さえシート１０４を有するとともに、さらに、メタルドーム押さえシート１０４上にキーマット層１０５を有して構成されている。
【０００３】
接点回路ベース基材１０２には、接点電極１０１に接続された内部配線回路１０６が形成されている。これら接点電極１０１と内部配線回路１０６とは、ビア（Via）、または、スルーホール（TH）１０７によって接続されている。接点電極１０１は、接点回路ベース基材１０２の表面上に形成されている。
【０００４】
メタルドーム１０３は、薄い金属板によってドーム状（皿状）に形成されており、接点電極１０１上に位置して設置されている。このメタルドーム１０３には、ディンプル（接点回路１０１側への突起）、穴、上部突起（接点回路１０１と反対方向への突起）等が形成された種々の形状のものがある。現在は、１個乃至５個のディンプルが設けられたものが主流になっている。
【０００５】
メタルドーム１０３は、メタルドーム押さえシート１０４によって覆われた状態で、接点回路ベース基材１０２の上面に固定されている。メタルドーム押さえシート１０４は、接着剤層１０８により、接点回路ベース基材１０２の表面及びメタルドーム１０３の上面に接着されている。
【０００６】
キーマット層１０５は、メタルドーム押さえシート１０４上に設置されるベースラバー１０９と、このベースラバー１０９に接着剤１１０により接着されたキートップ１１１とにより構成されている。ベースラバー１０９は、合成樹脂材料によりシート状に形成されており、メタルドーム押さえシート１０４に対向する下面部にプランジャ部１１２を有している。このプランジャ部１１２は、ベースラバー１０９下面部より下方に向けて突設された突起部として形成されている。キートップ１１１は、押釦となる部分であって、合成樹脂材料により形成されている。このキートップ１１１の押圧操作される上面部は、文字や記号等が印刷されるキートップ加装飾部１１３となっている。
【０００７】
このスイッチ装置においては、キートップ１１１の上面部が押圧操作されると、このキートップ１１１がメタルドーム１０３側に移動し、ベースラバー１０９が押圧されて変形する。このベースラバー１０９は、キートップ１１１によって押圧されて変形することにより、プランジャ部１１２により、メタルドーム押さえシート１０４を介してメタルドーム１０３の上面中央部を押圧する。すると、メタルドーム１０３は、接点回路ベース基材１０２側に弾性変位し、 接点電極１０１に接触する。接点電極１０１にメタルドーム１０３が接触することにより、この接点電極１０１において離間したパターン間が導通され、スイッチ操作がなされる。
【０００８】
また、従来のメタルドームスイッチにおいては、図４に示すように、メタルドーム１０３は、その片側のみが、接点回路ベース基材１０２の表面上に設置された絶縁層１０２ａ上に乗り上げた状態で設置されたものがある。絶縁層１０２ａは、ＰＩ（Polyimide）製保護フィルムやＰＥＴ（Polyethyleneterephthalate）製保護フィルム、もしくは、印刷された絶縁材料からなるカバーレイである。接点回路ベース基材１０２が片面回路構造である場合、すなわち、接点回路ベース基材１０２として銅箔をエッチングしてパターンを成形したＦＰＣ回路を用いた場合や、導電性インクを印刷にてパターンを成形したメンブレン回路を用いた場合には、このような構成が採られる。このようなメタルドームスイッチにおいては、メタルドーム１０３は、図４中θで示す角度だけ、接点回路ベース基材１０２に対して傾いて設置されることとなる。
【０００９】
なお、このようなスイッチ装置において、キートップ１１１を押圧操作した人が感じるクリック感（クリック感触）は、メタルドーム１０３の特性に大きく依存している。すなわち、メタルドーム１０３が有しているクリック感が、メタルドーム押さえシート１０４、ベースラバー１０９及びキートップ１１１を伝わって、押圧操作した指により感じられることとなる。一般に、この種のクリック感は、荷重変位測定器等によって計測することが可能であり、図５に示すように、荷重変位曲線というデータとして数値化して示すことができる。
【００１０】
一般に、〔｛（ピーク荷重値）−（ボトム荷重値）｝／ピーク荷重値〕×１００（％）を、感触の良し悪しを示す「クリック率」とし、また、スイッチ操作の軽重の程度を示す数値として「ピーク荷重値」を用いている。「ピーク荷重値」は、メタルドーム１０３に対する荷重を増加させていったときに、メタルドーム１０３の変形が始まる直前における荷重の極大値を指す数値である。そして、「ボトム荷重値」は、メタルドーム１０３の変形が終了したときにおける荷重の極小値を指す数値である。
【００１１】
メタルドームスイッチに要求される荷重特性は、対象とする製品によって異なるが、一般には、「クリック率」の数値が大きいほど感触がよく、また、「ピーク荷重値」が大きいほど重い感触のスイッチであると感じられる。
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−０３１１５４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、前述したような従来のメタルドームスイッチを用いたスイッチ装置においては、良好なスイッチ感触が得られるかどうかは、メタルドーム１０３そのものの特性に依存するところが多い。良好なスイッチ感触を得るために、例えば、メタルドーム１０３を作製する金型を改造してメタルドーム１０３の形状を変更し、「ピーク荷重値」や「クリック率を」上げると、初期状態でのスイッチ感触は良好となるが、耐久性の不十分な短寿命のメタルドームスイッチとなってしまう。
【００１４】
そして、このようにメタルドーム１０３の形状を変更して「クリック率を」上げた場合には、スイッチ操作時のノイズ音（クリックノイズ）が発生しやすくなる。このようにして「クリック率を」上げると、一般に、メタルドーム１０３が接点電極１０１に接触するときの速度が大きくなるので、衝突音が大きくなるためである。
【００１５】
また、良好なスイッチ感触を得るためにプランジャ部１１２の形状を変更すると、メタルドーム１０３が押圧されるときに、このメタルドーム１０３に必要以上の歪み変形を生じさせてしまう虞れがあり、メタルドーム１０３の破壊や耐久性の低下を招来してしまう虞れがある。
【００１６】
また、メタルドーム１０３にディンプル（接点回路１０１側への突起）が形成されている場合には、スイッチ操作がなされたときに、接点電極１０１において、ディンプルの縁部分の当接箇所に荷重が集中し、接点電極１０１が破壊される虞れがある。特に、接点回路ベース基材１０２として多層基板や両面基板等を用いる場合には、内部配線にも影響する虞れがある。
【００１７】
さらに、図４に示したように、メタルドーム１０３が接点回路ベース基材１０２に対して傾いて設置されているメタルドームスイッチにおいては、絶縁層１０２ａが、この絶縁層１０２に乗り上げているメタルドーム１０３のエッジ部によって切断、破壊される虞れがある。絶縁層１０２ａがメタルドーム１０３のエッジ部によって切断されると、回路が短絡してしまい、スイッチとしての機能が失われてしまう。
【００１８】
また、このようにメタルドーム１０３が傾いて設置されているメタルドームスイッチにおいては、スイッチ操作がなされたときのメタルドーム１０３の歪み変形がメタルドーム１０３の中心に対して非対称な変形となるため、メタルドーム１０３が歪みによる損傷を受け易くなり、メタルドームスイッチとしての寿命が短くなる虞れがある。
【００１９】
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、「クリック率」や「ピーク荷重値」などについて良好な荷重特性が得られ、また、耐久性が良好であって、良好な荷重特性が十分な長期間に亘って維持されるようになされたメタルドームスイッチを提供することを目的とし、また、このようなメタルドームスイッチを用いて構成されたスイッチ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するため、本発明は、以下の構成のいずれか一を有するものである。
【００２１】
〔構成１〕
本発明に係るメタルドームスイッチは、一主面上に固定接点電極が形成されたベース基材と、固定接点電極に対応する位置に配された可動接点となるメタルドームとを備え、固定接点電極は、ベース基材の表面上に形成された少なくとも一つの突起部を覆って形成されていることを特徴とするものである。
【００２２】
〔構成２〕
本発明に係るスイッチ装置は、一主面上に固定接点電極が形成されたベース基材と、固定接点電極に対応する位置に配された可動接点となるメタルドームと、絶縁材料からなり、メタルドームを覆って配置されたメタルドーム押さえシートと、押圧操作されることによりメタルドーム押さえシートを介してメタルドームを固定接点電極側に押圧し該メタルドームを変形させるキーマット層とを備え、固定接点電極は、ベース基材の表面上に形成された少なくとも一つの突起部を覆って形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るメタルドームスイッチ及びスイッチ装置は、構成１、または、構成２を有することにより、固定接点電極は、ベース基材の表面上に形成された少なくとも一つの突起部を覆って形成されているので、メタルドームにディンプル、穴、上部突起等を設ける必要がなく、メタルドームの寿命の長い高耐久性を有するメタルドームスイッチ及びスイッチ装置を実現することができる。
【００２４】
また、固定接点電極が覆っている突起部の硬度を適度に低い硬度とすることにより、より高い耐久性を実現でき、また、メタルドームが固定接点電極に接触するときのノイズ音を低減することが可能となる。なお、突起部をなす材料は、導電性の材料であっても非導電性の材料であってもよい。
【００２５】
すなわち、本発明は、「クリック率」や「ピーク荷重値」などについて良好な荷重特性が得られ、また、耐久性が良好であって、良好な荷重特性が十分な長期間に亘って維持されるようになされたメタルドームスイッチを提供することを目的することができ、また、このようなメタルドームスイッチを用いて構成されたスイッチ装置を提供することができるものである。
【００２６】
そして、このメタルドームスイッチにおいては、ベース基材を、それぞれ個別に作製された上部接点電極シート及び下部接点電極シートを貼り合わせた構成とし、固定接点電極を下部接点電極シートに形成して上部接点電極シートの透孔より上側に臨むようにし、上部接点電極シートの透孔の周囲の接点電極にメタルドームの周縁部を載せることにより、メタルドームが傾きを生じずに設置されるようにすることができる。この場合には、メタルドームの耐久性を良好なものとし、メタルドームスイッチの耐久性を向上させることができる。また、この場合には、下部接点電極シートに形成された固定接点電極の高さを、メタルドームが載っている上部接点電極シートの接点電極よりも、例えば、１０μｍ乃至３０μｍほど低くすることができ、固定接点電極に接触したときのメタルドームの変形量を大きくすることによって、「ボトム荷重値」を低くして、「クリック率」が高くすることができる。
【００２７】
さらに、上部接点電極シート及び下部接点電極シートをそれぞれ両面配線とすることにより、例えば、部品実装等の機能を追加することもできる。また、上部接点電極シート及び下部接点電極シートの回路パターン間を一部においてメタルドームスイッチと並列に接続することにより、回路抵抗を下げることが可能であり、メンブレンスイッチが高抵抗であることを改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００２９】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明に係るメタルドームスイッチの構成を示す断面図である。
【００３０】
本発明に係るスイッチ装置は、以下に述べるように、本発明に係るメタルドームスイッチを備えて構成されるものである。このメタルドームスイッチは、図１に示すように、接点電極１が形成された接点回路ベース基材２を有し、この接点回路ベース基材２上に可動接点となるメタルドーム（皿バネ）３を有して構成されている。メタルドーム３は、メタルドーム押さえシート４に覆われて接点回路ベース基材２に固定されている。そして、本発明に係るスイッチ装置は、このメタルドームスイッチ上に、キーマット層５を備えることによって構成される。
【００３１】
接点回路ベース基材２は、それぞれ個別に作製された上部接点電極シート２ａ及び下部接点電極シート２ｂを貼り合わせた構成となっている。これら上部接点電極シート２ａ及び下部接点電極シート２ｂは、各電極シート２ａ，２ｂ間に接着剤や粘着材を挟んでラミネート加工されることによって、貼り合わせられている。接点電極１は、下部接点電極シートｂの表面上に形成されており、上部接点電極シート２ａに形成された透孔を介して、上側に臨んでいる。そして、上部接点電極シート２ａの透孔の周囲には、メタルドーム３の周縁部が載置されるための接点電極が形成されている。接点電極１は、下部接点電極シート２ｂの表面上に形成された突起部２ｃを覆って形成されている。この突起部２ｃは、例えば、エポキシ樹脂等のように、堅く、また、成形しやすい樹脂材料によって形成されており、十分な耐久性を有している。この突起部２ｃは、非導電性の材料によって形成されていてもよくまた、導電性の材料によって形成されていてもよい。なお、メンブレンのような印刷回路の場合には、予め突起部２ｃを形成した上に、スクリーン印刷によって導電性回路を形成することができる。
【００３２】
メタルドーム３は、薄い金属板によってドーム状（皿状）に形成されており、接点電極１上に位置して設置されている。このメタルドーム３は、メタルドーム押さえシート４によって覆われた状態で、接点回路ベース基材２の上面に固定されている。このメタルドーム３は、ディンプル、穴、上部突起等が設けられておらず、単純な皿バネ形状となっており、最も寿命が長い形状となっている。
【００３３】
そして、このメタルドーム３は、周縁部を上部接点電極シート２ａの透孔の周囲の接点電極に載置させており、接点回路ベース基材２に対して傾きを生ずることなく設置されている。したがって、このメタルドーム３は、後述するようにスイッチ操作がなされても、良好な耐久性を維持することができる。
【００３４】
メタルドーム押さえシート４は、ＰＥＴ（Polyethyleneterephthalate）基材の如き絶縁材料からなり、接着剤層８により、接点回路ベース基材２の表面及びメタルドーム３の上面に接着されている。
【００３５】
キーマット層５は、メタルドーム押さえシート４上に設置されるベースラバー９と、このベースラバー９に接着剤１０により接着されたキートップ１１とにより構成されている。ベースラバー９は、合成樹脂材料により平坦なシート状に形成され、メタルドーム３の中心部に対応する位置に、メタルドーム３側に向けた突起状のプランジャ部７を有している。キートップ１１は、押釦となる部分であって、合成樹脂材料により形成されている。このキートップ１１の押圧操作される上面部は、文字や記号等が印刷されるキートップ加装飾部１３となっている。
【００３６】
このメタルドームスイッチにおいては、キートップ１１の上面部が押圧操作されると、このキートップ１１がメタルドーム３側に移動し、ベースラバー９が押圧されて変形する。このベースラバー９は、キートップ１１によって押圧されて変形することにより、プランジャ部７により、メタルドーム押さえシート４を介して、メタルドーム３の上面中央部を押圧する。すると、メタルドーム３は、接点回路ベース基材２側に弾性変位し、 接点電極１に接触する。このように、接点電極１にメタルドーム３が接触することにより、上部接点電極シート２ａ及び下部接点電極シート２ｂのパターン間が導通され、スイッチ操作がなされる。
【００３７】
このメタルドームスイッチにおいては、突起部２ｃの数や、堅さを適宜調整することにより、より高い耐久性を実現でき、また、メタルドームが固定接点電極に接触するときのノイズ音を低減することが可能となる。また、突起部２ｃの高さは、下部接点電極シート２ｂに形成された接点電極１の高さが、メタルドーム３が載っている上部接点電極シート２ａの接点電極よりも、例えば、１０μｍ乃至３０μｍほど低くなるようにすることが好ましい。この場合には、接点電極１に接触したときのメタルドーム３の変形量を大きくすることによって、「ボトム荷重値」を低くして、「クリック率」が高くすることができる。
【００３８】
なお、上部接点電極シート２ａ及び下部接点電極シート２ｂをそれぞれ両面配線とすることにより、例えば、部品実装等の機能を追加することもできる。また、上部接点電極シート２ａ及び下部接点電極シート２ｂの回路パターンを一部においてメタルドームスイッチと並列に接続することにより、回路抵抗を下げることが可能であり、メンブレンスイッチが高抵抗であることを改善することができる。この場合には、上部接点電極シート２ａ及び下部接点電極シート２ｂに形成された回路パターンは、ＡＣＡ（Anisotropic Conductive Adhesive：異方導電単性接着剤）や、ＡＣＦ（Anisoropic Conduc1ive Film：異方導電性フィルム）、ＡＣＰ（Anisoropic Conduc1ive Paste）などによって接続したり、個別に外部コネクタに接続することができる。
【００３９】
このメタルドームスイッチは、携帯電話、ゲーム機、電化製品等のほとんどの全ての入力スイッチに適用できる。特に、小型家電製品のように、高耐久特性が要求される製品において、特に効果的である。
【００４０】
〔第２の実施の形態〕
図２は、本発明に係るメタルドームスイッチの第２の実施の形態における構成を示す断面図である。
【００４１】
本発明に係るメタルドームスイッチにおいて、突起部２ｃは、下部接点電極シート２ｂがポリイミドベースの銅箔エッチング回路（ＦＰＣ）である場合には、図２に示すように、ポリイミドのベースにプレス加工によって小さな突起部２ｃを形成しておき、この突起部２ｃの背面よりディスペンスやスクリーン印刷によって堅い樹脂材料を埋め込み、最後に、保護層を貼り合わせることによって形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るメタルドームスイッチの第１の実施の形態における構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係るメタルドームスイッチの第２の実施の形態における構成を示す断面図である。
【図３】従来のメタルドームスイッチの構成を示す断面図である。
【図４】従来のメタルドームスイッチの構成をの他の例を示す断面図である。
【図５】メタルドームスイッチにおける荷重変位曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１    接点電極
２    接点回路ベース基材
２ａ  上部接点電極シート
２ｂ  下部接点電極シート
２ｃ  突起部
３    メタルドーム
４    メタルドーム押さえシート
５    キーマット層
７    プランジャ部
９    ベースラバー
１１  キートップ
【図１】
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【図２】
2007179921.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007179921.tif 000006
【図５】
2007179921.tif 000007