技術分野この発明は、対向電極と接触する金属体を備えた押釦スイッチ用部材に関し、特に対向電極との間に絶縁性の微小な異物が存在しても導電障害を起こし難い押釦スイッチ用部材とその製造方法に関する。
背景技術パワーウインドウ、ドアミラー等に使用される押釦スイッチでは、１００〜５００ｍＡ程度の高電流が通電されるため、押釦スイッチ用部材として板状の金属体が使用されている。 また、ノーマリークローズドタイプ接点においては、押釦スイッチ用部材が対向電極に密着して離れなくなる、所謂、スティッキング現象の防止のため、押釦スイッチ用部材として板状の金属体が使用されている。
第７図に、このような高電流にも耐え得る押釦スイッチの断面を模式的に示す。
図において、１は板状の金属からなる接点構造体であり、外部から押圧操作可能なシリコーンゴム等の樹脂からなるキーパッド２に、固定基板３の対向電極４と接触可能に対向して一体化され可動接点を構成している。
従来、この接点構造体１として、洋白（Ｇｅｒｍａｎ Ｍｅｔａｌ）シートに金メッキを施して所定の形状に打ち抜いた金属板が多用されている。 このような接点構造体１を対向電極４に接触させた際、良電導性の金属板が対向電極４と接触して電流が流れるので高電流を通電することができ、金属板の強度により押釦Ｂを繰り返し打鍵しても接点構造体１が破断され難く耐久性をも有している。
しかしながら、このような板状の金属からなる接点構造体１では、金属板の強度が高くて変形し難いため、第８図に示すように、塵や埃等の絶縁性の微小な異物５がスイッチ内に入り込んで接点構造体１と対向電極４との間に付着すると、接点構造体１を対向電極４に接触させた際、金属板が異物の形状に応じて変形することができず、広い範囲で間隙５ａが生じてしまい、そのため接触面積が大幅に減少して、押釦スイッチの導電障害を生じ易いといった問題点があった。
発明の開示そこで、この発明では、可動接点を構成する接点構造体と対向電極との間に絶縁性の異物が存在しても接触面積が減少し難く、しかも耐久性を有する押釦スイッチ用部材を提供することと、このような押釦スイッチ用部材を容易に製造できる製造方法を提案することとを課題とする。
かかる課題を解決するために、第１の発明は、対向電極との接触面を構成する金属体からなる可動接点を備えたスイッチ用部材であって、前記接触面には高さ方向の多数の孔が設けられており、該孔の中に可撓性樹脂からなる充填材が充填されていることを特徴としている。
これによれば、対向電極に押釦スイッチ用部材を接触させた際、対向電極と接点構造体の接触面の孔に絶縁性異物が存在しても、孔の断面積より小さい絶縁性異物が孔に入り込むことができ、接触面となる金属体の孔周囲の金属壁の端部と対向電極との接触面積を減少させることがなく、また、隣接する孔同士を仕切る金属壁の端部に絶縁性異物が存在していても、金属体に多数の孔が設けられているために変形が容易であるため、金属体が絶縁性異物に応じて局部的に変形することができ、接触面積を大幅に減少させることがない。 そのため、押釦スイッチ用部材と対向電極との間に孔の断面積より小さい絶縁性異物が存在しても、接触面積を確保することができるので導電障害を起こし難い。 しかも、金属体の金属壁の端部が局部的に変形し易くても、高さ方向に配向した多数の孔周囲の金属壁は立体的な構造であるため金属体全体としての強度を確保することができ、これにより耐久性を確保することができる。
また、孔内に可撓性樹脂からなる充填材が充填されているので、隣接する孔同士の金属壁を充填材で補強することができ、しかも、この充填材が可撓性樹脂であるため金属体の局部的な変形を妨げることがない。 そのため、薄肉の金属壁であっても繰り返し局部的な変形を受けても破壊され難く、耐久性を向上することができる。
第２の発明は、第１の発明の構成に加えて、前記充填材は前記金属体の全高に渡って充填されていることを特徴としている。
これによれば、充填材の端部が金属壁の端部と同一平面となり、金属壁が全て充填材で補強されるため、優れた耐久性が得られる。 しかも、絶縁性異物が孔に入り込んだとしても、充填材の端部の弾性復元力により、押釦スイッチ用部材が対向電極から遠ざかる際に、絶縁性異物を孔から容易に離脱させることができるので、常に正常な状態で繰り返し使用が可能となる。
第３の発明は、第１又は２の発明の構成に加えて、前記金属体は同一断面形状の複数の貫通孔からなる略蜂の巣状の稠密構造をしていることを特徴としている。
これによれば、第１又は２の発明の効果に加えて、金属体全体の高さ方向の強度が高く、隣接する貫通孔同士の金属壁をより薄くすることが可能であるため、耐久性を維持しつつ金属壁の端部の柔軟性をより向上することができる。
第４の発明は、対向電極との接触面を構成する金属体からなる可動接点を備えた押釦スイッチ用部材の製造方法であって、高さ方向に貫通した多数の貫通孔を有する前記金属体を形成する工程と、該金属体の一端面側に可撓性樹脂シートからなる充填材を配置して前記金属体の高さ方向に加圧することにより該充填材を前記貫通孔の全高に渡って充填した金属体母材を成形する工程と、該金属体母材を所定の形状に打ち抜いて接点構造体を形成する工程と、該接点構造体をキーパッドと接合する工程と備えたことを特徴としている。
これによれば、多数の貫通孔が設けられて変形し易くなっている金属体が、充填材で補強されているため、打ち抜き時やその後の工程で金属体の変形を防止することができ、製造中に接触面の平面度を損ねることを防止できる。 したがって、押釦スイッチ用部材の製造が容易となる。
発明を実施するための最良の形態以下、この発明の実施の形態を図を用いて説明する。
この発明の実施の形態に係る押釦スイッチ用部材の接点構造体を第１図及び第２図に示す。 なお、キーパッドに装着した状態は、第８図と同様になる。
第１図は、接点構造体の金属体の平面図である。 第２図は、押釦スイッチ用部材の接点構造体の要部縦断面図である。
この接点構造体１は、高さ方向に貫通する同一断面形状の多数の貫通孔６を備えた略蜂の巣状の稠密構造である金属体７と、この金属体７の貫通孔６内にキーパッド２側から充填されたシリコーンゴム等の可撓性樹脂からなる充填材８とを有している。 ここでは、充填材８の端部８ａが金属体７の高さ方向の一方の端部７ａと同一平面となるように配置されていて、端部７ａの外表面には充填材８が存在せず、対向電極４との接触面となっている。 一方、金属体７の他端部７ｂには、充填材８が存在していてよく、この他端７ｂに存在する充填材８を介してキーパッド２と接合されている。
なお、金属体７の略蜂の巣状の稠密構造とは、第３図に示したように、例えば金属体７の高さより薄い略均一高さの金属壁７ｃを介して隣接する貫通孔６が密集して設けられた構造をいう。 つまり、貫通孔６の断面形状は蜂の巣と同じ六角形である必要はなく、三角形、五角形、八角形等の多角形形状であってもよく、また円形であってもよい。 隣接する貫通孔６同士の境となる金属壁７ｃは全て繋がっており、それらの金属壁７ｃを均一な肉厚とするには、三角形、四角形、六角形の中から選択すればよい。
このような構成の接点構造体１では、キーパッド２を押圧して対向電極４に当接させれば、金属体７の一方の端部７ａが対向電極４に接触して通電可能となる。
このとき、接点構造体１や対向電極４に貫通孔６の断面積より小さな微小な絶縁性異物５が付着していると、接触時に接点構造体１と対向電極４間に挟まれる。 第４図では絶縁性異物５が充填材８の端部８ａとの間に挟まれ、第５図では絶縁性異物５が金属体７の端部７ａとの間に挟まれている状態を示している。
第４図に示したように、充填材８の端部８ａとの間に挟まれた場合、この接点構造体１では絶縁性異物５によって充填材８が変形して、貫通孔６内に入り込むため、金属体７の端部７ａと対向電極４との接触面積が減少することがない。
また、第５図に示したように、金属体７の端部７ａとの間に挟まれた場合、金属体７の金属壁７ｃが薄肉であり、しかも、貫通孔６を介して離間した状態で配列されているため、一部の金属壁７ｃを変形させることが容易で、絶縁性異物５の形状に応じて金属体７が局部的に変形することができる。 そのため、絶縁性異物５が存在しても金属体７の端部７ａと対向電極４との接触面積を大幅に減少させることがない。 この傾向は、貫通孔６の断面積より僅かに大きい絶縁性異物５であっても同じである。
すなわち、この接点構造体１によれば、スイッチ内に侵入した塵や埃等の絶縁性異物５が対向電極４と押釦スイッチ用部材１との間に存在しても、金属体７の端部７ａに多数の貫通孔６が設けられているため、絶縁性異物５が多数の貫通孔６に入り込んだり、絶縁性異物５に応じて金属体７が局部的に変形して接触面積の減少を抑えることができるので、導電障害を生じ難い。
しかも、単に金属体７を薄く形成したものと異なり、高さ方向に配向した多数の貫通孔６により金属壁７ｃを立体的な構造にしているため、金属体７全体の強度を確保することができ、そのため耐久性が低下し難い。
さらに、多数の貫通孔６内に充填材８が充填されているため、金属壁７ｃが薄肉に形成されていても充填材８で補強することができ、しかも、この充填材８が可撓性樹脂であるため金属体７の局部的な変形を妨げることがない。 そのため、薄肉の金属壁７ｃが繰り返し局部的な変形を受けることができ、耐久性が維持されている。
充填材８の充填量は、少なくとも金属体７の高さの１／２以上とすれば補強による効果が得られて好ましく、特に貫通孔６の全高に渡って充填し端部８ａが金属壁７ｃの端部７ａと同一平面となるようにすれば、金属壁７ｃが全て充填材８で補強されるため、優れた耐久性が得られる。 しかも、絶縁性異物５が貫通孔６に入り込んだとしても、充填材８の端部８ａの弾性復元力により、接点構造体１が対向電極４から遠ざかる際に、絶縁性異物５を貫通孔６から容易に離脱させることができるので、常に正常な状態で繰り返し使用が可能となる。
また、金属体７が略蜂の巣状の稠密構造を有するため、金属体７全体の高さ方向の機械的強度が高く、金属体７の端部７ａのどの部位においても、金属壁７ｃの肉厚を薄くすることが可能であり、金属体７の耐久性を維持しつつ接触面をより柔軟にしている。
さらに、金属体７がシート状体に多数の貫通孔４を設けたものであるので、接触面となる金属体７の金属壁７ｃの端部７ａが平面状になっているため、金属壁７ｃの肉厚と同程度の線径を有する縦線と横線とで編み込んだような金属メッシュのように飛び飛びに対向電極４に点接触するものに比べて接触面積を大きくすることができると共に、接触面との圧力や金属壁７ｃに負荷される応力が均一となるため、繰り返し使用時に疲労し難く、耐久性を維持できる。
なお、図示した実施の形態では、金属体７には高さ方向に貫通する貫通孔６を設けているが、金属体７の接触面には少なくとも接触面から高さ方向に向かう孔があればよく、この孔は必ずしも金属体７の高さ方向に貫通している必要はない。 つまり、孔より小さい形状をした絶縁性異物５がその接触面に付着したとしても、その絶縁性異物５は金属体７の接触面に設けた孔に入り込むため、金属体７の端部７ａと対向電極４との接触面積が減少することがないので、導電性能を低下させることはないといえる。
次に、このような接点構造体１を採用した押釦スイッチ用部材１の製造方法について説明する。
第１図に示したような接点構造体１を製造するには、まず、第６ａ図に示したように、金属シートをエッチング処理する等の方法で高さ方向に貫通した多数の貫通孔６を形成し、略蜂の巣状の稠密構造を有する金属体シート１１を得る。 この金属体シート１１にプライマー処理を施し、第６ｂ図に示したように、一方側の面にシリコーンゴムからなる充填材シート１２を積層する。 次に、この充填材シート１２を所定の金型により高さ方向に加圧すると共に加熱して一体成形することにより、第６ｃ図に示したように、多数の貫通孔６の全高に渡って充填材８を充填した金属体母材Ｈを得る。 このとき、金属体母材Ｈの一方側の面には充填材８が残り、他方側の面には充填材８が存在しないようにする。 そして、これを所定の形状に打ち抜くことにより、第１図に示すような接点構造体１を得る。
なお、このようにして得られた接点構造体１の充填材８が存在している面にシリコーンゴムを用いたキーパッド２を接合すれば、充填材８とキーパッド２とが同じ材質となるから、容易にこれらを一体化した押釦スイッチ用部材Ｐが完成できる。
このようにして接点構造体１を製造すれば、高さ方向に貫通した貫通孔６を有する金属体シート１１に充填材シート１２を配置して高さ方向に加圧することにより成形するため、多数の貫通孔６内に充填材８を充填することが容易である。 しかも、貫通孔６に充填材８が充填された状態で金属体シート１１を打ち抜いて所定の形状にするため、多数の貫通孔６が設けられて変形し易い金属体７が充填材８により補強されていて、打ち抜き時やキーパッド２との接合工程等において金属体１が変形するのを防止することができ、これにより接触面となる端部７ａの平面度を維持し易い。 そのため、押釦スイッチ用部材Ｐの製造が容易になる。
次に、この発明の実施例について説明する。
［実施例１］
高さ５０μｍのＳＵＳ３０４からなる金属シートをエッチング処理することにより、断面六角形の貫通孔６を多数配列させた略蜂の巣状の稠密構造を有する金属体シート１１を作製した。 この金属体シート１１では、金属壁７ｃの端部７ａ，７ｂの肉厚（以下、線幅という。）が２０μｍ、平行に配置される金属壁７ｃ，７ｃ間の幅（以下、空間幅という。）が１８５μｍ、貫通孔６の断面積（以下、空孔面積という。）が２９６４０μｍ ２ 、空孔面積／金属体の金属部分の面積（以下、オープニングという。）が８１．４％、充填率（１００−オープニング）は１８．６％となっている。
この略蜂の巣状の稠密構造を有する金属シートの片面に、プライマーＮｏ． １８（信越化学工業（株）製）を刷毛塗りで塗布し、２００℃の環境下で一時間乾燥させることによりプライマー処理を施した。
このプライマー処理面に、シリコーンコンゴム（シリコーンコンパウンドＫＥ−９５１Ｕ１００重量部に架橋剤Ｃ−８を２重量部を配合、いずれも信越化学工業（株）製）からなり、高さ１．０ｍｍの充填材シート１２を、張り合わせて積層体を得た。
次に、この積層体を所定の金型に配置して、温度１６０℃及び圧力１８０ｋｇ／ｃｍ ２の条件で５分間圧縮成形し、多数の貫通孔６の全高に渡ってシリコーンゴムが充填されたシート状の成形体を得た。
そして、この成形体を所定形状に打ち抜くことにより接点構造体１を得た。
さらに、この接点構造体１を所定のキーパッド成形用金型に、シリコーンゴムで覆われている面を上面にして配置し、その上にシリコーンゴム（シリコーンコンパウンドＫＥ−９４１Ｕ１００重量部に架橋剤Ｃ−８を２重量部を配合、いずれも信越化学工業（株）製）からなる高さ２．０ｍｍのシリコーンゴムシートを配置し、温度１７５℃及び圧力２００ｋｇ／ｃｍ ２の条件で５分間圧縮成形を行い、接点構造体１とキーパッド２との一体成形体からなる押釦スイッチ用部材Ｐを製造した。
このようにして製造された押釦スイッチ用部材Ｐを、第１図に示すような押釦スイッチに用い、粒径５０μｍの略球形の絶縁性異物５を対向電極４上に所定の個数をほぼ均一に分布させて配置し電気特性を測定することにより、導通試験を行った。
試験では、絶縁性異物５の配置個数及び打鍵回数を変化させて、ＤＣ１２Ｖ、５００ｍＡの負荷条件下における電圧降下値を測定した。 なお、打鍵は２００ｇの荷重で３．３回／秒の条件により行った。 その結果を表１に示す。
［比較例１］
金属体シート１１に貫通孔６を形成しない他は、実施例１と同一にして押釦スイッチ用部材を製造して、実施例１と同一に導通試験を行った。 その結果を表１に示す。
［実施例２及び比較例２］
実施例１及び比較例１と同一の接点構造体を用いて、平均粒径１００μｍの略球形の絶縁性異物５を用いる他は、実施例１及び比較例１と同一に導通試験を行った。 その結果を表２に示す。
［実施例３］
線幅４５μｍ、空間幅３８０μｍ、空孔面積１２５０５４μｍ
２ 、及びオープニング７９．９％の略蜂の巣状の稠密構造を有し、高さ５０μｍのＳＵＳ３０４からなる金属体シート１１を用いて、シリコーンゴムの充填率を２０．１％とする他は、実施例１と同一にして得た接点構造体を用い、粒径２００μｍの略球形の絶縁性異物５を用いる他は実施例１と同一にして導通試験を行った。 その結果を表３に示す。
［比較例３］
金属体シート１１に貫通孔６を形成しないで製造された比較例１と同一の接点構造体を用いて、実施例３と同一に導通試験を行った。 その結果を表３に示す。
［実施例４］
高さ５０μｍのニッケルからなる金属シートをエッチング処理することにより、断面六角形の貫通孔６を多数配列させた略蜂の巣状の稠密構造を有する金属体シート１１を作製した。 この金属体シート１１では、線幅が６０μｍ、空間幅が１００μｍ、空孔面積が８６６０μｍ
２ 、オープニングが３９．１％となっていた。
この金属体シート１１の全表面に０．５μｍの金メッキを施した後、実施例１と同一にして接点構造体を製造し、実施例１と同一にして導通試験を行った。 その結果を表４に示す。
［比較例４］
金属体シートに貫通孔を形成しない他は、実施例４と同一にして接点構造体を製造し、実施例４と同一にして導通試験を行った。 結果を表４に示す。
［実施例５及び比較例５］
実施例４及び比較例４と同一の接点構造体を用いて、粒径１００μｍの略球形の絶縁性異物５を用いる他は、実施例４及び比較例４と同一に導通試験を行った。 その結果を表５に示す。
表１乃至５から明らかなように、貫通孔６を有しない金属体シートを用いた比較例１乃至５では、絶縁性異物５が大きくなるほど、また、絶縁性異物５の存在数が多くなるほど、さらに、打鍵回数が増加するほど、電圧降下値が大きくなっている。
他方、多数の貫通孔６が設けられた接点構造体１を用いた実施例１乃至５では、いずれの場合にも電圧降下値に大きな変化は見られず、安定していた。
また、接点構造体１の金属体７をステンレス鋼で製作した実施例１乃至３に比べてニッケルを用いた実施例４及び５では電圧降下値が小さく、より導電性が良好な押釦スイッチ用部材１が得られた。
なお、前記実施例１乃至５及び比較例１乃至５の試験結果から、携帯電話用押釦スイッチの使用時に付着し易い５０〜１００μｍ程度の粒径を中心とする略球形の絶縁性異物であれば、空間幅が１００〜４００μｍ程度で、オープニングが３０〜９０％程度であるものが好ましいことが確認された。
［実施例６］
材質をＳＵＳ３０４とし、線幅が２０μｍ、空間幅が１８５μｍ、空孔面積が２９６４０μｍ
２として、略蜂の巣状の稠密構造体とメッシュ構造体（線径２０μｍ）とを用いて、実施例１と同一の方法で、それぞれ接点構造体を製作した。
これらの接点構造体１を用い、電流無負荷状態で２００ｇの荷重で打鍵して外観及び抵抗値の変化を比較した。 外観の評価は接触面に目視で傷が発見されたものを不良（×）とした。 また、抵抗値の評価は、固定基板３上の２本のパターン間の絶縁抵抗が低下してスパークする状態になったときを不良（×）とした。 その結果を表６に示す。
［実施例７］
線幅が３０μｍ、空間幅が１７５μｍ、空孔面積が２６５２２μｍ
２とする他は、実施例６と同一にして、略蜂の巣状の稠密構造体とメッシュ構造体（線径３０μｍ）との比較を行った。 その結果を表６に示す。
表６の結果から明らかなように、メッシュ構造体を用いた接点構造体に比べ、略蜂の巣状の稠密構造体を用いた接点構造体は、耐久性に優れていた。
メッシュ構造の接点構造体は、高さ方向に貫通する多数の凹部を接触面に有していて、略蜂の巣状の稠密構造体と同様の異物に対する効果が期待できるものの、メッシュの縦線と横線の線材が耐久性に劣るため、耐久性が要求されない押釦スイッチには使用可能であるが、耐久性が要求される用途には不向きである。
また、表６の結果から、略蜂の巣状の稠密構造体の場合、線幅が２０μｍあれば実用上使用できる耐久性を有することが確認できたが、２０μｍより細い線幅は製造が困難であるため、線幅は２０μｍ以上とするのが好ましいといえる。
産業上の利用可能性この発明によれば、対向電極との間に絶縁性の微小な異物が存在しても導電障害を起こし難い押釦スイッチ用部材が得られるので、パワーウインドウ、ドアミラー等に使用される押釦スイッチ等の接点部に高電流が通電されるものや、ノーマリークローズドタイプ接点等のスティッキング現象の防止が要求される押釦スイッチに使用する押釦スイッチ用部材として好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の実施形態に係る押釦スイッチ用部材の接点構造体の金属体の平面図である。
第２図は、同接点構造体の要部縦断面図である。
第３図は、同接点構造体の一端部の拡大図である。
第４図は、同接点構造体の充填材と対向電極との間に絶縁性異物が存在する状態を表した説明図である。
第５図は、同接点構造体の金属体と対向電極との間に絶縁性異物が存在する状態を表した説明図である。
第６図は、同接点構造体の製造工程を説明する断面図であり、第６ａ図は金属シートに貫通孔を形成した状態を示し、第６ｂ図は金属シートの一方側の面に充填材シートを積層した状態を示し、第６ｃ図は貫通孔に充填材を充填した成形体を示している。
第７図は、従来の押釦スイッチの模式的な断面図である。
第８図は、従来の板状の金属からなる接点構造体と対向電極との接触状態を表した要部断面である。
【０００２】
性をも有している。
しかしながら、このような板状の金属からなる接点構造体１では、金属板の強度が高くて変形し難いため、第８図に示すように、塵や埃等の絶縁性の微小な異物５がスイッチ内に入り込んで接点構造体１と対向電極４との間に付着すると、接点構造体１を対向電極４に接触させた際、金属板が異物の形状に応じて変形することができず、広い範囲で間隙５ａが生じてしまい、そのため接触面積が大幅に減少して、押釦スイッチの導電障害を生じ易いといった問題点があった。
発明の開示そこで、この発明では、可動接点を構成する接点構造体と対向電極との間に絶縁性の異物が存在しても接触面積が減少し難く、しかも耐久性を有する押釦スイッチ用部材を提供することと、このような押釦スイッチ用部材を容易に製造できる製造方法を提案することとを課題とする。
かかる課題を解決するために、第１の発明は、対向電極との接触面を構成する金属からなる可動接点を備えたスイッチ用部材であって、前記接触面には高さ方向の多数の孔が設けられており、該孔を構成する前記金属体の一部である金属壁が前記対向電極側に平面状の端部を有するとともに、前記孔の中に可撓性樹脂からなる充填材が充填されることにより前記金属壁が補強されていることを特徴としている。
これによれば、対向電極に押釦スイッチ用部材を接触させた際、対向電極と接点構造体の接触面の孔に絶縁性異物が存在しても、孔の断面積より小さい絶縁性異物が孔に入り込むことができ、接触面となる金属体の孔周囲の金属壁の端部と対向電極との接触面積を減少させることがなく、また、隣接する孔同士を仕切る金属壁の端部に絶縁性異物が存在していても、金属体に多数の孔が設けられているために変形が容易であるため、金属体が絶縁性異物に応じて局部的に変形することができ、接触面積を大幅に滅少させることがない。 そのため、押釦スイッチ用部材と対向電極との間に孔の断面積より小 |
