スイッチモジュール
【課題】スルーホールを設けなくてもメタルドームの押圧操作に応じたスイッチ信号を取得するスイッチモジュールを提供する。
【解決手段】基板１０と、該基板１０の一方主面側に実装されたメタルドーム５０と、を備えるスイッチモジュール１であって、基板１０の一方主面１０Ａに形成され、メタルドーム５０の頭頂部５０Ａと対向する第１接点２１と、メタルドーム５０の押圧操作に応じたスイッチ信号が入力又は出力される接点電極２２とを含む第１導電回路層２０と、第１導電回路層２０に積層され、第１接点２１と接点電極２２に対向する位置にそれぞれ開口部３４，３５を有する絶縁層３０と、絶縁層３０の主面に形成され、メタルドーム５０の外縁部に接する第２接点４１と第２接点４１と接点電極２１を接続する導通回路４３を含む第２導電回路層４０と、を有する。
【解決手段】基板１０と、該基板１０の一方主面側に実装されたメタルドーム５０と、を備えるスイッチモジュール１であって、基板１０の一方主面１０Ａに形成され、メタルドーム５０の頭頂部５０Ａと対向する第１接点２１と、メタルドーム５０の押圧操作に応じたスイッチ信号が入力又は出力される接点電極２２とを含む第１導電回路層２０と、第１導電回路層２０に積層され、第１接点２１と接点電極２２に対向する位置にそれぞれ開口部３４，３５を有する絶縁層３０と、絶縁層３０の主面に形成され、メタルドーム５０の外縁部に接する第２接点４１と第２接点４１と接点電極２１を接続する導通回路４３を含む第２導電回路層４０と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタルドームを備えたスイッチモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術に関し、ベース基材の一方主面に、メタルドームが載置される環状の第１電極配線部とメタルドームの頭頂部と接触する第２電極配線部とを形成し、ベース基板の背面側の第２電極配線部に対向する位置にレーザー加工によってスルーホールを設け、このスルーホール部分を含む領域にベース基板の背面側から銀ペーストを印刷することにより、該スルーホールを通じてベース基板の表裏の配線を導通させるプリント配線板が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２００３−３６７６１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、基板にスルーホールを形成する工程は、位置合わせや削り屑の除去、さらにはめっき加工などの作業を伴うため、製造コストが上昇するという問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、スルーホールを備えなくても、メタルドームの押圧操作に応じたスイッチ信号を取得できるスイッチモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、基板と該基板の一方主面側に実装されたメタルドームとを備えるスイッチモジュールであって、前記基板の一方主面に形成され、前記メタルドームの頭頂部と対向する第１接点と、前記メタルドームの押圧操作に応じたスイッチ信号が入力又は出力される接点電極とを含む第１導電回路層と、前記第１導電回路層に積層され、前記第１接点と前記接点電極に対向する位置にそれぞれ開口部を有する絶縁層と、前記絶縁層の主面に形成され、前記メタルドームの外縁部に接する第２接点と、当該第２接点と前記接点電極を接続する導通回路を含む第２導電回路層と、を有するスイッチモジュールを提供することにより、上記課題を解決する。
【０００７】
上記発明において、前記第１導電回路層が前記第１接点及び前記接点電極と絶縁された信号回路を含み、前記導通回路が前記絶縁層を介して前記信号回路と交差するように構成することができる。
【０００８】
上記発明において、前記第２導電回路層が前記第１接点を覆う保護層を含み、
この前記第２導電回路層をカーボンペーストから形成することができる。
【０００９】
上記発明において、前記接点電極に対向する位置に設けられた開口部を、直径０．３mm以上の円形とすることができる。
【００１０】
上記発明において、前記第１接点に対向する位置に設けられた前記開口部の内周縁が前記第１接点の外周縁よりも内側に位置するように構成することができる。
【００１１】
上記発明において、前記第１導電回路層が、前記導通回路の下部であって、前記第１接点の周囲に形成された前記第１接点と同じ厚さのダミー回路を含むように構成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、基板の一方主面にメタルドームの頭頂部と対向する第１接点とスイッチ信号が入出力される接点電極とを形成するとともに、基板に積層された絶縁層の上にメタルドームの外縁部に接する第２接点と、該第２接点と接点電極を接続する導通回路を形成したので、メタルドームを押すと、第１接点と第２接点が導通し、第１接点と接点電極が導通回路により同通して、スイッチ信号の入出力回路が形成される。その結果、スルーホールを設けなくてもメタルドームの押圧操作に応じたスイッチ信号を取得するスイッチモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスイッチモジュールが搭載された携帯電話の一例を示す図である。
【図２】図１に示す携帯電話のスイッチパネルの分解斜視図である。
【図３】図２のＡ部分を拡大して示す平面図である。
【図４】図３のIV-IV線に沿う断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るスイッチモジュールの製造工程図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るスイッチモジュールを示す拡大平面図（図２のＡ部分相当図）である。
【図７】図６のVII-VII線に沿う断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るスイッチモジュールを示す拡大平面図（図２のＡ部分相当図）である。
【図９】図８のIX-IX線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて、本発明に係る本実施形態のスイッチモジュールについて説明する。
【００１５】
本実施形態のスイッチモジュールは、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルオーディオプレーヤ等の電子機器のスイッチ部分に用いられるモジュールである。本実施形態では、携帯電話のスイッチパネル１０１に本発明に係るスイッチモジュール１を適用した例を説明する。
【００１６】
図１は本発明の第１実施形態に係るスイッチモジュールが搭載されたスイッチパネル１０１を備えた携帯電話の一例を示す図である。図２は、図１に示す携帯電話１００のスイッチパネル１０１の分解斜視図である。
【００１７】
図２に示すように、スイッチパネル１０１は、操作面となる筺体１１０及び可撓性シート１２０と、スイッチシート１３０とを有する。筺体１１０には複数の開口部１１１が形成され、可撓性シート１２０には複数の凸状のボタン部１２１が形成され、スイッチシート１３０には複数のスイッチモジュール１が形成されている。
【００１８】
これらのスイッチシート１３０のスイッチモジュール１と可撓性シート１２０のボタン部１２１と筺体１１０の開口部１１１とは、ＸＹ平面上において同じ位置となるように形成されている。組み立て時においては、スイッチモジュール１とボタン部１２１の位置が合うようにスイッチシート１３０と可撓性シート１２０とを積層し、ボタン部１２１と開口部１１１の位置が合うように可撓性シート１２０と筺体１１０とを積層する。図示は省略するが、スイッチシート１３０の下層には底面側の筺体を配置し、操作面側の筺体１１０と係合させることにより、スイッチモジュール１が筺体１１０内に収容される。
【００１９】
以下に説明するスイッチモジュール１は、基板と、この基板の一方主面側に実装されるメタルドームとを備えるものである。複数のスイッチモジュール１が配設されたスイッチシート１３０は、スイッチモジュール１のメタルメタルドームを固定するため、粘着層を有する固定シートをさらに備えてもよい。
【００２０】
続いて、図３及び図４に基づいて、本実施形態に係るスイッチモジュール１の構成について説明する。図３は、図２に示すスイッチモジュール１を含むＡ部分の拡大平面図であり、図４は、図３のIV-IV線に沿う断面図である。
【００２１】
図３に示すように、スイッチモジュール１の最上層には、メタルドーム５０の外縁部との接点に沿って形成された第２接点４１と、接点電極２２と対向する位置に形成された対向電極４２と、この対向電極４２と接点電極２２との間に形成された導通回路４３と、メタルドーム５０の頭頂部と対向する第１接点２１を覆う保護層４５とを含む第２導電回路層（図中斜線を施した部分）が形成されている。第２接点４１はメタルドーム５０の外縁部の接点を含む環形状に形成されており、対向電極４２は接点電極２２よりも小さい円形状に形成されており、導通回路４３は第２接点４１の環の左右両端（図中）から２つの対向電極４２へそれぞれ延びる帯状に形成されている。また、保護層４５は、環形状に形成された第２接点４１の内側に円形状に形成されている。この保護層４５と第２接点４１とは絶縁されている。
【００２２】
また、図４に示すように、本実施形態のスイッチモジュール１は積層構造とされており、最下層から絶縁性の基板１０と、基板１０の一方主面１０Ａに形成された第１導電回路層２０と、第１導電回路層２０に積層された絶縁層３０と、絶縁層３０に積層された第２導電回路層４０と、第２導電回路層４０の上に載置されたメタルドーム５０と、を備えている。
【００２３】
本実施形態に係る基板１０は、例えば、ガラスエポキシ樹脂等から構成されるリジットなプリント配線基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）や、ポリイミド等から構成されるフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）である。
【００２４】
この基板１０の一方主面１０Ａに形成される第１導電回路層２０は、第１接点２１と、接点電極２２と、信号回路２３とを含む。これらの第１導電回路層２０は、銅、銀又は金などの金属又は金属含有材料で構成されている。第１接点２１は、メタルドーム５０の頭頂部５０Ａと対向する位置に略円形に形成され、メタルドーム５０が押圧された際に、メタルドーム５０の頭頂部と接触する。接点電極２２はメタルドーム５０の外縁部よりも外側の位置に略円形に形成されており、メタルドーム５０の押圧操作に応じたスイッチ信号が入出力される。
【００２５】
また、信号回路２３は、導通回路４３と絶縁層３０を介して立体的に交差するように、導通回路４３の下側の領域に形成されている。さらに、第１導電回路層２０は、第１接点２１から延出する配線２１ａと、接点電極２２から延出する配線２２ａとを含む。第１接点２１及び接点電極２２に入出力されたスイッチ信号は配線２１ａ及び／又は配線２２ａを介して出力される。
【００２６】
本実施形態に係るスイッチモジュール１では、信号回路２３が、第２接点４１と接点電極２２とを接続する導通回路４３の下側に絶縁層３０を介して配線されている。つまり、本実施形態の信号回路２３は、導通回路４３、第１接点２１、接点電極２２、配線２１ａ及び配線２２ａと絶縁されている。このように信号回路２３を配置することにより、導通回路４３を、信号回路２３を飛び越す（絶縁状態で交差する）ジャンパ回路として機能させることができる。その結果、スイッチ信号を伝達するための第１接点２１及び接点電極２２と、スイッチ信号以外の信号を伝達するための信号回路２３とを、基板１０の同一の主面に形成することができる。
【００２７】
本実施形態における絶縁層３０は、第１導電回路層２０の上層に形成され、接着剤層３１とカバーレイフィルム３２とを含む。絶縁層３０は、第１接点２１に対向する位置に形成された第１開口部３４と、２つの接点電極２２に対向する位置にそれぞれ形成された第２開口部３５とを有する。第１開口部３４及び第２開口部３５は貫通穴である。第１開口部３４及び第２開口部３５以外の領域、すなわち、信号回路２３、第１開口部３４の開口領域以外の第１接点２１、第２開口部３５の開口領域以外の接点電極２２は、絶縁層３０によって覆われている。その結果、信号回路２３は絶縁層３０によって第１導電回路層２０及び第２導電回路層４０と絶縁されている。
【００２８】
特に限定されないが、第２開口部３５は直径０．３mm以上の円形であることが望ましい。０．３mm未満とすると所望の接続信頼性を確保することができないからである。このように第２開口部３５の開口を０．３mm以上とする根拠は、後述する実施例１に示す。なお、上限は特に限定されず、製品の小型化の要請に応じて適宜設定することができる。
【００２９】
絶縁層３０の上層には第２導電回路層４０が形成されている。先に説明したように、第２導電回路層４０は、メタルドーム５０の外縁部に接する第２接点４１と、接点電極２２に接する対向電極４２と、対向電極４２を介して接点電極２２と第２接点４１とを接続させる導通回路４３とを含む。図４に示すように、第２接点４１は、メタルドーム５０の外縁部と接するように形成されており、対向電極４２は接点電極２２と対向する位置に絶縁層３０の第２開口部３５を埋めるように形成されており、導通回路４３は第２接点４１と対向電極４２との間に形成されている。
【００３０】
また、本実施形態の第２導電回路層４０は、第１接点２１を覆うように形成された導電性の保護層４５を含む。保護層４５は第２接点４１と絶縁されている。保護層４５を構成する材料は、導電性材料であれば特に限定されないが、本実施形態の保護層４５はカーボンペーストにより形成されている。保護層４５を酸化腐食性の低いカーボンペーストで形成することにより、金属等により形成された第１接点２１を酸化腐食から保護することができる。この保護層４５の上面の高さは任意に設定することができるが、本実施形態では、保護層４５の上面の高さ、第２接点４１の上面の高さ、導通回路４３の上面の高さ及び対向電極４２の上面の高さはすべて同じであり、第２導電回路層４０の上面は平坦になっている。
【００３１】
第２導電回路層４０の上層には、メタルドーム５０が載置される。メタルドーム５０は、ステンレスや銅系金属などの導電性及び可撓性を持つ材料で構成されている。メタルドーム５０の形状は限定されないが、例えば、３〜６ｍｍ程度の直径、及び０．１〜０．４ｍｍ程度の高さのドーム形状である。このメタルドーム５０は、頭頂部自体が可動接点として機能し、頭頂部が押圧されるとドーム形状が徐々に反転変形する一方で、頭頂部への押圧が解除されると自己弾性により当初のドーム形状に復元するようになっている。
【００３２】
ちなみに、メタルドーム５０は、固定シートによって基板１０側に固定される。固定シートは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：Polyethylene terephthalate）などの合成樹脂材料から構成されるシート部材と、このシート部材の下面に塗布されたアクリル系粘着剤やシリコーン系粘着剤等の粘着層とを備えている。固定シートの粘着層がメタルドーム５０を保持しつつ、このメタルドーム５０が貼り付けられていない部分の粘着層が基板１０に付着してメタルドーム５０を基板１０に固定する。
【００３３】
続いて、図５（Ａ）〜（Ｅ）に基づいて、本実施形態のスイッチモジュール１の製造工程を説明する。同図は図３のIV-IV線に沿うスイッチモジュール１の製造工程における半製品の断面を示す図である。
【００３４】
まず、図５（Ａ）に示すように、片面の導体張積層板Ｌを準備する。導体張積層板Ｌは、厚さが１０μm〜２５０μmの可撓性を有するポリイミド（ＰＩ）などの絶縁性の基板１０の一方主面に、銅などの金属箔１１が張り付けられた板状部材である。絶縁性の基板１０としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）やポリエステル（ＰＥ）などを用いることも可能である。
【００３５】
次に、図５（Ｂ）に示すように、第１導電回路層２０を形成する。図５（Ｂ）は第１導電回路層２０が形成された基板１０（半製品）の図３のIV-IV線に沿う断面図である。本実施形態では、まず、第１接点２１、第１接点の配線２１ａ、接点電極２２、接点電極の配線２２ａ、及び信号回路２３に対応する所定形状のマスクを用いてレジストパターンを形成し、その後、塩化第二銅又はアルカリエッチャント液などを用いてエッチング処理を行い、金属箔１１の所定領域を除去し基板１０の主面１０Ａに第１導電回路層２０を形成する。エッチング加工法は、公知のエッチャントを用いて、公知の手法を用いることができる。
【００３６】
第１導電回路層２０の形成手法は上述の手法に限定されず、絶縁性の基板１０の主面に銀などの金属を含む導電性ペーストやカーボンペーストを用いて、第１導電回路層２０のパターンに応じてスクリーン印刷をすることにより第１導電回路層２０を形成してもよいし、スパッタ法により第１導電回路層２０を形成してもよい。
【００３７】
次に、図５（Ｃ）に示すように、第１導電回路層２０の上に第１開口部３４と第２開口部３５が形成された絶縁層３０を形成する。本実施形態の絶縁層３０は、第１接点２１と対向する位置に第１開口部３４が形成され、接点電極２２と対向する位置に第２開口部３５が形成された厚さが５μｍ〜４０μｍのポリイミドフィルムからなるカバーレイフィルム３２と接着層３１とを含む。第１開口部３４及び第２開口部３５は、金型などにより打ち抜く手法により予め所定の位置に形成されている。本実施形態では、絶縁層３０の第１開口部３４の位置を第１接点２１と対向する位置に合せるとともに、同じく絶縁層３０の第２開口部３５の位置を接点電極２２と対向する位置に合せ、第１導電回路層２０の上に積層する。
【００３８】
接着層３１及びカバーレイフィルム３２の材質は特に限定されず、ポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂などをベースにした材料を用いることができる。絶縁層３０の形成手法は限定されず、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂をベースとしたカバーコートインクを用いてスクリーン印刷により形成することができる。
【００３９】
次に、図５（Ｄ）に示すように、絶縁層３０の主面に、第２導電回路層４０を形成する。本実施形態では、絶縁層３０の主面にカーボンペーストを用いて、第２導電回路層４０のパターンに応じてスクリーン印刷をすることより第２導電回路層４０を形成する。カーボンペーストの代わりに銀などの金属を含む導電性ペーストを用いることもできる。本工程のスクリーン印刷に用いられるスクリーン版には、第２接点４１と、対向電極４２と、導通回路４３と、保護層４５のパターン（図３に斜線で示すパターン）に応じた孔が形成されている。このスクリーン版を用いることにより、第２接点４１と、対向電極４２と、導通回路４３と、保護層４５を一度の印刷工程で同時に形成することができる。その結果、製造コストを低減させることができる。特に、第１接点２１を覆う保護層を金めっきによって構成する場合に比べると、材料コスト及び作業コストを大幅に低減することができる。しかも、金めっき層を形成する場合に必要なリフロー工程を省くことができるため、スイッチモジュール１の寸法精度に影響を与える熱履歴も低減させることができる。
【００４０】
次に、図５（Ｅ）に示すように、第２接点４１とメタルドーム５０の外縁部とが接するように固定シート６０を用いてメタルドーム５０を第２導電回路層４０の上固定する。以上の工程によりスイッチモジュール１が作製される。
【００４１】
続いて、実施例１について説明する。
【００４２】
＜実施例１＞
同一の絶縁性基板１０を備えた導体張積層板Ｌを準備し、共通の材料及び共通の方法を用いて共通の第１導電回路層２０を形成した。そして、第２開口部３５の開口部の直径のみが異なり、他の構成は共通する絶縁層３０を第１導電回路層２０に積層した。さらに、共通の材料及び共通の手法を用いて共通の第２導電回路層４０を形成し、実施例１〜３及び比較例１に係るスイッチモジュールを作製した。
【００４３】
第２開口部３５の開口部の直径が０．３mmのものを実施例１とし、同直径が０．４mmのものを実施例２とし、同直径が０．５mmのものを実施例３とし、同直径が０．２mmのものを比較例１とした。
【００４４】
続いて、実施例１〜３及び比較例１について、第１導電回路層２０の接点電極２２と、第１接点２１を覆う保護層４５との間に所定電圧を印加したときの接触抵抗を計測した。その結果を表１に示す。
【００４５】
また、一定の接続信頼性を評価するための閾値を２０Ωとし、実施例１〜３及び比較例１の接触抵抗を評価した。計測された抵抗値が閾値以上である場合は接続信頼性が不良である（×）と評価し、計測された抵抗値が閾値未満である場合は接続信頼性が良好である（○）と評価した。評価結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１に示すように、第２開口部３５の開口径φを０．３mm以上とすることにより、接触抵抗値を所定の閾値未満とすることができ、高い接続信頼性が確保できることが確認された。なお、第２開口部３５の開口径φの上限は、接点電極２２の大きさ及び接点電極の配線２２ａの太さに応じて適宜設定することができる。
【００４８】
以上のように構成される本実施形態のスイッチモジュール１は、スルーホールを設けなくてもメタルドーム５０の押圧操作に応じたスイッチ信号を取得することができる。スルーホールの形成は、位置合わせや削り屑の除去、さらにはめっき加工などの作業を伴うが、本実施形態のスイッチモジュール１はこれらの作業をしなくてもよいので、製造コストを低減させることができる。
【００４９】
本実施形態のスイッチモジュール１は、比較的安価な片面の導体張積層板Ｌを用いて作製できるので加工コスト及び材料コストを低減させることができる。また、メタルドーム５０のスイッチ信号を取得するための第１導電回路層２０及び第２導電回路層４０が、基板１０の片面側のみに形成されるので、高い可撓性を有するスイッチモジュール５０を得ることができる。
【００５０】
ところで、メタルドームのスイッチ信号を取得するための回路や電極が基板の片面のみに形成されたスイッチモジュールとして、メタルドームの外周縁に接する外周電極に切り欠きを形成し、この切り欠きを介してメタルドームの頭頂部と接する中央電極から配線を引き出すものが知られている。
【００５１】
しかし、この種のスイッチモジュールを製造する際には、外周電極に切り欠きを形成する加工、この切り欠き部分と中央電極からの配線とを絶縁させるための加工、さらにはメタルドームへの押圧力が均等に分散されるようにするために外周電極の高さと切り欠き部分の高さを揃える加工などの複雑で細かい作業が必要となる。しかも、これらの加工には高い精度が要求されるので、この種のスイッチモジュールの製造コストは高くなる傾向がある。
【００５２】
これに対し、上述した本実施形態のスイッチモジュール１は、これらの複雑な加工をしなくても、スイッチ信号を取得するための回路や電極を基板の片面のみに形成することができるので、製造コストを低減させることができる。
【００５３】
本実施形態のスイッチモジュール１では、基板１０の一方主面１０Ａに、第１接点２１及び接点電極２２と絶縁されるとともに、絶縁層３０を介して導通回路４３と交差する信号回路２３を設けたので、この導通回路４３を、信号回路２３を飛び越すジャンパ回路として機能させることができる。このため、本実施形態に係るスイッチモジュール１では、スイッチ信号を伝達するための第１接点２１及び接点電極２２とスイッチ信号以外の信号を伝達するための信号回路２３を基板１０の同一主面に形成することができる。また、本実施形態では、導通回路４３の下部の比較的広い領域に、自由なレイアウト及び任意の密度で信号回路２３を形成することができる。その結果、所望の効率的な配線が可能で、かつ高密度配線が可能なスイッチモジュール１を提供することができる。
【００５４】
また、本実施形態のスイッチモジュール１では、第２導電回路層４０の保護層４５を酸化腐食性の低いカーボンペーストで構成することにより、カーボンペーストの印刷により形成された第２導電回路層４０を最上層として、その上にメタルドーム５０を直接配置することができる。
【００５５】
一般に、第１接点２１は銅などの金属により構成されているが、この場合は、第１接点２１の酸化腐食を防止するための第１接点２１を覆う金めっき層を形成する工程が必要となる。このため、材料コスト及び製造コストが高くなるという問題がある。これに対し、本実施形態のスイッチモジュール１では、第２導電回路層４０の保護層４５自体が酸化腐食性の低いカーボンペーストで構成されているので、別途第１接点２１に金めっきなどをする必要が無い。その結果、材料コスト及び作業コストを大幅に低減することができる。
【００５６】
同様に、本実施形態のスイッチモジュール１では、導通回路４３を酸化腐食性の低いカーボンペーストで構成することにより、導通回路４３の酸化腐食を防止することができる。一般に、ジャンパ回路は金属粉を含む導電性ペーストにより形成されている。この場合は、ジャンパ回路の酸化腐食を防止するためのジャンパ回路を覆う絶縁保護層を形成する工程がさらに必要となるので、材料コスト及び製造コストが高くなるという問題がある。これに対し、本実施形態のスイッチモジュール１では、ジャンパ回路として機能する導通回路４３自体が酸化腐食性の低いカーボンペーストで構成されているので、別の絶縁保護層で導通回路４３を覆う必要がないため、材料コスト及び製造コストを低減させることができる。
【００５７】
上述したように、第１接点２１を覆う金めっき層や信号回路２３を覆う絶縁保護層を形成する必要が無いため、各工程の前後に行われるリフロー工程を省くことができるので、製品が受ける熱履歴を低減させることができる。その結果、熱処理による基板収縮などによる寸法誤差などの発生も防止することができる。
【００５８】
第２導電回路層４０の第２接点４１、対向電極４２、導通回路４３及び保護層４５は印刷により同時に形成することができるので、製造コストを低減させることができる。
【００５９】
＜第２実施形態＞
以下において、本発明の第２実施形態に係るスイッチモジュール１を説明する。
【００６０】
本実施形態のスイッチモジュール１は、第１開口部３４の内周縁が第１接点２１の外周縁よりも内側に位置する点以外は、第１実施形態と共通する。ここでは、重複した説明を避け、異なる点を中心に説明する。
【００６１】
図６は本発明の第２実施形態に係るスイッチモジュール１の図２に示すＡ部分の拡大平面図であり、図７は図６のVII-VII線に沿う断面図である。
【００６２】
図６及び図７に示すように、本実施形態では、円形の第１接点２１の直径Ｗ２よりも、円形の第１開口部３４の直径Ｗ１の方が短く構成されている。本実施形態において、第１接点２１と第１開口部３４の中心は共通するため、第１開口部３４の内周縁は第１接点２１の外周縁よりも内側に位置している。このため、第１開口部３４の内周縁と第１接点２１の外周縁との間に隙間がなく、第１開口部３４の内周縁はその下層にある第１接点２１により支持されている。
【００６３】
このように、第１開口部３４の内周縁と第１接点２１の外周縁との間に隙間がないので、印刷されたカーボンペーストが隙間に入り込んで印刷面にかすれが生じることを防止することができる。また、下層にある第１接点２１が第１開口部３４の内周縁を下から支えることにより、印刷面に段差が生じるのを防ぐので、印刷面の段差によるかすれが生じることを防止することができる。印刷のかすれは接続信頼性を低下させる原因となるが、これを防ぐことで接続信頼性の高いスイッチモジュール１を提供することができる。
【００６４】
ちなみに、先述の図４に示す第１実施形態に係るスイッチモジュール１は、第１開口部３４の内周縁が第１接点２１の外周縁よりも外側に位置している。このように構成されたスイッチモジュール１は、絶縁層３０の第１開口部３４の内周縁と第１接点２１の外周縁との間に凹状の隙間が生じる。この隙間を含む面にカーボンペーストを印刷すると、カーボンペーストの物性やスクリーン印刷の条件によっては、時間の経過とともにカーボンペーストがこの隙間に流れ込み、第１開口部３４の内周縁と第１接点２１の外周縁との間でカーボンペースト層が不連続となる場合がある。第２導電回路層４０を構成するカーボンペースト層に不連続部分が存在すると、回路が正常に機能せず、スイッチモジュール１の接続信頼性を低下させる原因となる。これに対し、本実施形態では、絶縁層３０の第１開口部３４の内周縁と第１接点２１の外周縁との間に凹状の隙間が生じないようにできるので、接続信頼性の高いスイッチモジュール１を提供することができる。
【００６５】
続いて、第２実施形態に係る実施例２について説明する。
【００６６】
＜実施例２＞
共通の材料及び共通の手法を用いて、第１開口部３４の内周縁が第１接点２１の外周縁よりも外側に位置しているスイッチモジュール（図４参照）を実施例４として作製し（Ｎ＝３６０個）、第１開口部３４の内周縁が第１接点２１の外周縁よりも内側に位置しているスイッチモジュール（図７参照）を実施例５として作製した（Ｎ＝３６０個）。実施例４及び実施例５のそれぞれ３６０個のスイッチモジュールを目視により観察し、カーボンペースト層（第２導電回路層４０）にかすれ（不連続な部分）が生じているスイッチモジュールの個数をカウントした。カーボンペースト層（第２導電回路層４０）にかすれが生じたスイッチモジュールの個数が１０個以上である場合は不要（×）と評価し、７個未満である場合は良好（○）と評価し、ゼロ個である場合は優秀（◎）と評価した。評価結果を表２に示す。
【００６７】
【表２】
【００６８】
表２に示すように、実施例４では、３６０個のスイッチモジュールのうち６個にカーボンペースト層のかすれが確認されたので良好と評価した。実施例５では、３６０個のスイッチモジュールのうちカーボンペースト層のかすれが確認されたものは無かった（ゼロ個）ので優秀と評価した。
【００６９】
このように、本実施形態では、第１開口部３４の内周縁が第１接点２１の外周縁よりも内側に位置するように構成し、絶縁層３０の第１開口部３４の内周縁と第１接点２１の外周縁との間に凹状の隙間ができないようにしたので、カーボンペーストの物性やスクリーン印刷の条件の影響を受けることなく、カーボンペースト層（第２導電回路層４０）にかすれ（不連続な部分）が生じることを抑制することができた。
【００７０】
＜第３実施形態＞
以下において、本発明の第３実施形態に係るスイッチモジュール１を説明する。本実施形態のスイッチモジュール１は、ダミー回路２４を有する点以外は、第１実施形態と共通する。ここでは、重複した説明を避け、異なる点を中心に説明する。
【００７１】
図８は本発明の第３実施形態に係るスイッチモジュールの図２に示されたＡ部分の拡大平面図、図９は図８のIX-IX線に沿う断面図である。
【００７２】
図８及び図９に示すように、本実施形態のダミー回路２４は、スイッチ回路としての機能を持たない回路パターンであり、基板１０の一方主面１０Ａ上であって、導通回路４３の下部の第１接点２１の周囲に、内周の位置がＳ１かつ外周の位置がＳ２の環形状に形成されている。また、ダミー回路２４の厚さは、第１接点２１と同じ厚さに形成されている。
【００７３】
図９に示すように、第１開口部３４の内周縁の周囲は、その下層にあるダミー回路２４により支持されている。なお、本実施形態では、第２実施形態と同様に、第１開口部３４の内周縁が第１接点２１の外周縁よりも内側に位置しているため、第１開口部３４の内周縁はその下層にある第１接点２１により支持されている。
【００７４】
ちなみに、本実施形態のダミー回路２４は、絶縁層３０によって、第１接点２１、接点電極２２、信号回路２３（ダミー回路２４以外の第１導電回路２０）及び第２接点４２、導通回路４３、対向電極４２などの第２導電回路４０と絶縁されており、情報伝達機能を備えていない。
【００７５】
特に限定されないが、本実施形態のダミー回路２４は、第１接点２１、接点電極２２、信号回路２３（ダミー回路２４以外の第１導電回路２０）と共通の手法によって形成することができる。
【００７６】
このように、第１導電回路層２０を構成する第１接点２１が第１開口部３４の内周縁を下から支え、同じく第１導電回路層２０を構成するダミー回路２４が第１開口部３４の内周縁の周囲を下から支えているため、絶縁層３０の主面の高さを均等にして、第２導電回路層４０の印刷面に段差が生じないようにすることができる。これにより、印刷面の段差によって生じる印刷のかすれの発生を防ぎ、第２導電回路層４０に欠けが生じることを防ぐことができる。その結果、接続安定性の高いスイッチモジュール１を提供することができる。
【００７７】
また、第１接点２１とともにダミー回路２４を設けることにより、第１接点２１の上に位置する絶縁層３０の主面領域（第１開口部３４の内周縁）の硬さとダミー回路２４の上に位置する絶縁層３０の主面領域（第１開口部３４の内周縁の周囲）の硬さを均等にすることができる。これにより、スクリーン印刷をする際に、スキージと絶縁層３０との当接圧力を均等に調整できるので、均等な厚さの第２導電回路層４０を印刷することができる。その結果、接続安定性の高いスイッチモジュール１を提供することができる。
【００７８】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【００７９】
１…スイッチモジュール
１０…基板
１１…金属箔
Ｌ…導体張積層板
２０…第１導電回路層
２１…第１接点
２１ａ…第１接点の配線
２２…接点電極
２２ａ…接点電極の配線
２３…信号回路
２４…ダミー回路
３０…絶縁層
３１…接着層
３２…カバーレイフィルム
３４…第１開口部（第１接点に対向する開口）
３５…第２開口部（接点電極２２に対向する開口）
４０…第２導電回路層
４１…第２接点
４２…対向電極
４３…導通回路
４５…保護層
５０…メタルドーム
５０Ａ…頭頂部、可動接点
６０…固定シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタルドームを備えたスイッチモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術に関し、ベース基材の一方主面に、メタルドームが載置される環状の第１電極配線部とメタルドームの頭頂部と接触する第２電極配線部とを形成し、ベース基板の背面側の第２電極配線部に対向する位置にレーザー加工によってスルーホールを設け、このスルーホール部分を含む領域にベース基板の背面側から銀ペーストを印刷することにより、該スルーホールを通じてベース基板の表裏の配線を導通させるプリント配線板が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２００３−３６７６１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、基板にスルーホールを形成する工程は、位置合わせや削り屑の除去、さらにはめっき加工などの作業を伴うため、製造コストが上昇するという問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、スルーホールを備えなくても、メタルドームの押圧操作に応じたスイッチ信号を取得できるスイッチモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、基板と該基板の一方主面側に実装されたメタルドームとを備えるスイッチモジュールであって、前記基板の一方主面に形成され、前記メタルドームの頭頂部と対向する第１接点と、前記メタルドームの押圧操作に応じたスイッチ信号が入力又は出力される接点電極とを含む第１導電回路層と、前記第１導電回路層に積層され、前記第１接点と前記接点電極に対向する位置にそれぞれ開口部を有する絶縁層と、前記絶縁層の主面に形成され、前記メタルドームの外縁部に接する第２接点と、当該第２接点と前記接点電極を接続する導通回路を含む第２導電回路層と、を有するスイッチモジュールを提供することにより、上記課題を解決する。
【０００７】
上記発明において、前記第１導電回路層が前記第１接点及び前記接点電極と絶縁された信号回路を含み、前記導通回路が前記絶縁層を介して前記信号回路と交差するように構成することができる。
【０００８】
上記発明において、前記第２導電回路層が前記第１接点を覆う保護層を含み、
この前記第２導電回路層をカーボンペーストから形成することができる。
【０００９】
上記発明において、前記接点電極に対向する位置に設けられた開口部を、直径０．３mm以上の円形とすることができる。
【００１０】
上記発明において、前記第１接点に対向する位置に設けられた前記開口部の内周縁が前記第１接点の外周縁よりも内側に位置するように構成することができる。
【００１１】
上記発明において、前記第１導電回路層が、前記導通回路の下部であって、前記第１接点の周囲に形成された前記第１接点と同じ厚さのダミー回路を含むように構成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、基板の一方主面にメタルドームの頭頂部と対向する第１接点とスイッチ信号が入出力される接点電極とを形成するとともに、基板に積層された絶縁層の上にメタルドームの外縁部に接する第２接点と、該第２接点と接点電極を接続する導通回路を形成したので、メタルドームを押すと、第１接点と第２接点が導通し、第１接点と接点電極が導通回路により同通して、スイッチ信号の入出力回路が形成される。その結果、スルーホールを設けなくてもメタルドームの押圧操作に応じたスイッチ信号を取得するスイッチモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスイッチモジュールが搭載された携帯電話の一例を示す図である。
【図２】図１に示す携帯電話のスイッチパネルの分解斜視図である。
【図３】図２のＡ部分を拡大して示す平面図である。
【図４】図３のIV-IV線に沿う断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るスイッチモジュールの製造工程図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るスイッチモジュールを示す拡大平面図（図２のＡ部分相当図）である。
【図７】図６のVII-VII線に沿う断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るスイッチモジュールを示す拡大平面図（図２のＡ部分相当図）である。
【図９】図８のIX-IX線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて、本発明に係る本実施形態のスイッチモジュールについて説明する。
【００１５】
本実施形態のスイッチモジュールは、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルオーディオプレーヤ等の電子機器のスイッチ部分に用いられるモジュールである。本実施形態では、携帯電話のスイッチパネル１０１に本発明に係るスイッチモジュール１を適用した例を説明する。
【００１６】
図１は本発明の第１実施形態に係るスイッチモジュールが搭載されたスイッチパネル１０１を備えた携帯電話の一例を示す図である。図２は、図１に示す携帯電話１００のスイッチパネル１０１の分解斜視図である。
【００１７】
図２に示すように、スイッチパネル１０１は、操作面となる筺体１１０及び可撓性シート１２０と、スイッチシート１３０とを有する。筺体１１０には複数の開口部１１１が形成され、可撓性シート１２０には複数の凸状のボタン部１２１が形成され、スイッチシート１３０には複数のスイッチモジュール１が形成されている。
【００１８】
これらのスイッチシート１３０のスイッチモジュール１と可撓性シート１２０のボタン部１２１と筺体１１０の開口部１１１とは、ＸＹ平面上において同じ位置となるように形成されている。組み立て時においては、スイッチモジュール１とボタン部１２１の位置が合うようにスイッチシート１３０と可撓性シート１２０とを積層し、ボタン部１２１と開口部１１１の位置が合うように可撓性シート１２０と筺体１１０とを積層する。図示は省略するが、スイッチシート１３０の下層には底面側の筺体を配置し、操作面側の筺体１１０と係合させることにより、スイッチモジュール１が筺体１１０内に収容される。
【００１９】
以下に説明するスイッチモジュール１は、基板と、この基板の一方主面側に実装されるメタルドームとを備えるものである。複数のスイッチモジュール１が配設されたスイッチシート１３０は、スイッチモジュール１のメタルメタルドームを固定するため、粘着層を有する固定シートをさらに備えてもよい。
【００２０】
続いて、図３及び図４に基づいて、本実施形態に係るスイッチモジュール１の構成について説明する。図３は、図２に示すスイッチモジュール１を含むＡ部分の拡大平面図であり、図４は、図３のIV-IV線に沿う断面図である。
【００２１】
図３に示すように、スイッチモジュール１の最上層には、メタルドーム５０の外縁部との接点に沿って形成された第２接点４１と、接点電極２２と対向する位置に形成された対向電極４２と、この対向電極４２と接点電極２２との間に形成された導通回路４３と、メタルドーム５０の頭頂部と対向する第１接点２１を覆う保護層４５とを含む第２導電回路層（図中斜線を施した部分）が形成されている。第２接点４１はメタルドーム５０の外縁部の接点を含む環形状に形成されており、対向電極４２は接点電極２２よりも小さい円形状に形成されており、導通回路４３は第２接点４１の環の左右両端（図中）から２つの対向電極４２へそれぞれ延びる帯状に形成されている。また、保護層４５は、環形状に形成された第２接点４１の内側に円形状に形成されている。この保護層４５と第２接点４１とは絶縁されている。
【００２２】
また、図４に示すように、本実施形態のスイッチモジュール１は積層構造とされており、最下層から絶縁性の基板１０と、基板１０の一方主面１０Ａに形成された第１導電回路層２０と、第１導電回路層２０に積層された絶縁層３０と、絶縁層３０に積層された第２導電回路層４０と、第２導電回路層４０の上に載置されたメタルドーム５０と、を備えている。
【００２３】
本実施形態に係る基板１０は、例えば、ガラスエポキシ樹脂等から構成されるリジットなプリント配線基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）や、ポリイミド等から構成されるフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）である。
【００２４】
この基板１０の一方主面１０Ａに形成される第１導電回路層２０は、第１接点２１と、接点電極２２と、信号回路２３とを含む。これらの第１導電回路層２０は、銅、銀又は金などの金属又は金属含有材料で構成されている。第１接点２１は、メタルドーム５０の頭頂部５０Ａと対向する位置に略円形に形成され、メタルドーム５０が押圧された際に、メタルドーム５０の頭頂部と接触する。接点電極２２はメタルドーム５０の外縁部よりも外側の位置に略円形に形成されており、メタルドーム５０の押圧操作に応じたスイッチ信号が入出力される。
【００２５】
また、信号回路２３は、導通回路４３と絶縁層３０を介して立体的に交差するように、導通回路４３の下側の領域に形成されている。さらに、第１導電回路層２０は、第１接点２１から延出する配線２１ａと、接点電極２２から延出する配線２２ａとを含む。第１接点２１及び接点電極２２に入出力されたスイッチ信号は配線２１ａ及び／又は配線２２ａを介して出力される。
【００２６】
本実施形態に係るスイッチモジュール１では、信号回路２３が、第２接点４１と接点電極２２とを接続する導通回路４３の下側に絶縁層３０を介して配線されている。つまり、本実施形態の信号回路２３は、導通回路４３、第１接点２１、接点電極２２、配線２１ａ及び配線２２ａと絶縁されている。このように信号回路２３を配置することにより、導通回路４３を、信号回路２３を飛び越す（絶縁状態で交差する）ジャンパ回路として機能させることができる。その結果、スイッチ信号を伝達するための第１接点２１及び接点電極２２と、スイッチ信号以外の信号を伝達するための信号回路２３とを、基板１０の同一の主面に形成することができる。
【００２７】
本実施形態における絶縁層３０は、第１導電回路層２０の上層に形成され、接着剤層３１とカバーレイフィルム３２とを含む。絶縁層３０は、第１接点２１に対向する位置に形成された第１開口部３４と、２つの接点電極２２に対向する位置にそれぞれ形成された第２開口部３５とを有する。第１開口部３４及び第２開口部３５は貫通穴である。第１開口部３４及び第２開口部３５以外の領域、すなわち、信号回路２３、第１開口部３４の開口領域以外の第１接点２１、第２開口部３５の開口領域以外の接点電極２２は、絶縁層３０によって覆われている。その結果、信号回路２３は絶縁層３０によって第１導電回路層２０及び第２導電回路層４０と絶縁されている。
【００２８】
特に限定されないが、第２開口部３５は直径０．３mm以上の円形であることが望ましい。０．３mm未満とすると所望の接続信頼性を確保することができないからである。このように第２開口部３５の開口を０．３mm以上とする根拠は、後述する実施例１に示す。なお、上限は特に限定されず、製品の小型化の要請に応じて適宜設定することができる。
【００２９】
絶縁層３０の上層には第２導電回路層４０が形成されている。先に説明したように、第２導電回路層４０は、メタルドーム５０の外縁部に接する第２接点４１と、接点電極２２に接する対向電極４２と、対向電極４２を介して接点電極２２と第２接点４１とを接続させる導通回路４３とを含む。図４に示すように、第２接点４１は、メタルドーム５０の外縁部と接するように形成されており、対向電極４２は接点電極２２と対向する位置に絶縁層３０の第２開口部３５を埋めるように形成されており、導通回路４３は第２接点４１と対向電極４２との間に形成されている。
【００３０】
また、本実施形態の第２導電回路層４０は、第１接点２１を覆うように形成された導電性の保護層４５を含む。保護層４５は第２接点４１と絶縁されている。保護層４５を構成する材料は、導電性材料であれば特に限定されないが、本実施形態の保護層４５はカーボンペーストにより形成されている。保護層４５を酸化腐食性の低いカーボンペーストで形成することにより、金属等により形成された第１接点２１を酸化腐食から保護することができる。この保護層４５の上面の高さは任意に設定することができるが、本実施形態では、保護層４５の上面の高さ、第２接点４１の上面の高さ、導通回路４３の上面の高さ及び対向電極４２の上面の高さはすべて同じであり、第２導電回路層４０の上面は平坦になっている。
【００３１】
第２導電回路層４０の上層には、メタルドーム５０が載置される。メタルドーム５０は、ステンレスや銅系金属などの導電性及び可撓性を持つ材料で構成されている。メタルドーム５０の形状は限定されないが、例えば、３〜６ｍｍ程度の直径、及び０．１〜０．４ｍｍ程度の高さのドーム形状である。このメタルドーム５０は、頭頂部自体が可動接点として機能し、頭頂部が押圧されるとドーム形状が徐々に反転変形する一方で、頭頂部への押圧が解除されると自己弾性により当初のドーム形状に復元するようになっている。
【００３２】
ちなみに、メタルドーム５０は、固定シートによって基板１０側に固定される。固定シートは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：Polyethylene terephthalate）などの合成樹脂材料から構成されるシート部材と、このシート部材の下面に塗布されたアクリル系粘着剤やシリコーン系粘着剤等の粘着層とを備えている。固定シートの粘着層がメタルドーム５０を保持しつつ、このメタルドーム５０が貼り付けられていない部分の粘着層が基板１０に付着してメタルドーム５０を基板１０に固定する。
【００３３】
続いて、図５（Ａ）〜（Ｅ）に基づいて、本実施形態のスイッチモジュール１の製造工程を説明する。同図は図３のIV-IV線に沿うスイッチモジュール１の製造工程における半製品の断面を示す図である。
【００３４】
まず、図５（Ａ）に示すように、片面の導体張積層板Ｌを準備する。導体張積層板Ｌは、厚さが１０μm〜２５０μmの可撓性を有するポリイミド（ＰＩ）などの絶縁性の基板１０の一方主面に、銅などの金属箔１１が張り付けられた板状部材である。絶縁性の基板１０としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）やポリエステル（ＰＥ）などを用いることも可能である。
【００３５】
次に、図５（Ｂ）に示すように、第１導電回路層２０を形成する。図５（Ｂ）は第１導電回路層２０が形成された基板１０（半製品）の図３のIV-IV線に沿う断面図である。本実施形態では、まず、第１接点２１、第１接点の配線２１ａ、接点電極２２、接点電極の配線２２ａ、及び信号回路２３に対応する所定形状のマスクを用いてレジストパターンを形成し、その後、塩化第二銅又はアルカリエッチャント液などを用いてエッチング処理を行い、金属箔１１の所定領域を除去し基板１０の主面１０Ａに第１導電回路層２０を形成する。エッチング加工法は、公知のエッチャントを用いて、公知の手法を用いることができる。
【００３６】
第１導電回路層２０の形成手法は上述の手法に限定されず、絶縁性の基板１０の主面に銀などの金属を含む導電性ペーストやカーボンペーストを用いて、第１導電回路層２０のパターンに応じてスクリーン印刷をすることにより第１導電回路層２０を形成してもよいし、スパッタ法により第１導電回路層２０を形成してもよい。
【００３７】
次に、図５（Ｃ）に示すように、第１導電回路層２０の上に第１開口部３４と第２開口部３５が形成された絶縁層３０を形成する。本実施形態の絶縁層３０は、第１接点２１と対向する位置に第１開口部３４が形成され、接点電極２２と対向する位置に第２開口部３５が形成された厚さが５μｍ〜４０μｍのポリイミドフィルムからなるカバーレイフィルム３２と接着層３１とを含む。第１開口部３４及び第２開口部３５は、金型などにより打ち抜く手法により予め所定の位置に形成されている。本実施形態では、絶縁層３０の第１開口部３４の位置を第１接点２１と対向する位置に合せるとともに、同じく絶縁層３０の第２開口部３５の位置を接点電極２２と対向する位置に合せ、第１導電回路層２０の上に積層する。
【００３８】
接着層３１及びカバーレイフィルム３２の材質は特に限定されず、ポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂などをベースにした材料を用いることができる。絶縁層３０の形成手法は限定されず、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂をベースとしたカバーコートインクを用いてスクリーン印刷により形成することができる。
【００３９】
次に、図５（Ｄ）に示すように、絶縁層３０の主面に、第２導電回路層４０を形成する。本実施形態では、絶縁層３０の主面にカーボンペーストを用いて、第２導電回路層４０のパターンに応じてスクリーン印刷をすることより第２導電回路層４０を形成する。カーボンペーストの代わりに銀などの金属を含む導電性ペーストを用いることもできる。本工程のスクリーン印刷に用いられるスクリーン版には、第２接点４１と、対向電極４２と、導通回路４３と、保護層４５のパターン（図３に斜線で示すパターン）に応じた孔が形成されている。このスクリーン版を用いることにより、第２接点４１と、対向電極４２と、導通回路４３と、保護層４５を一度の印刷工程で同時に形成することができる。その結果、製造コストを低減させることができる。特に、第１接点２１を覆う保護層を金めっきによって構成する場合に比べると、材料コスト及び作業コストを大幅に低減することができる。しかも、金めっき層を形成する場合に必要なリフロー工程を省くことができるため、スイッチモジュール１の寸法精度に影響を与える熱履歴も低減させることができる。
【００４０】
次に、図５（Ｅ）に示すように、第２接点４１とメタルドーム５０の外縁部とが接するように固定シート６０を用いてメタルドーム５０を第２導電回路層４０の上固定する。以上の工程によりスイッチモジュール１が作製される。
【００４１】
続いて、実施例１について説明する。
【００４２】
＜実施例１＞
同一の絶縁性基板１０を備えた導体張積層板Ｌを準備し、共通の材料及び共通の方法を用いて共通の第１導電回路層２０を形成した。そして、第２開口部３５の開口部の直径のみが異なり、他の構成は共通する絶縁層３０を第１導電回路層２０に積層した。さらに、共通の材料及び共通の手法を用いて共通の第２導電回路層４０を形成し、実施例１〜３及び比較例１に係るスイッチモジュールを作製した。
【００４３】
第２開口部３５の開口部の直径が０．３mmのものを実施例１とし、同直径が０．４mmのものを実施例２とし、同直径が０．５mmのものを実施例３とし、同直径が０．２mmのものを比較例１とした。
【００４４】
続いて、実施例１〜３及び比較例１について、第１導電回路層２０の接点電極２２と、第１接点２１を覆う保護層４５との間に所定電圧を印加したときの接触抵抗を計測した。その結果を表１に示す。
【００４５】
また、一定の接続信頼性を評価するための閾値を２０Ωとし、実施例１〜３及び比較例１の接触抵抗を評価した。計測された抵抗値が閾値以上である場合は接続信頼性が不良である（×）と評価し、計測された抵抗値が閾値未満である場合は接続信頼性が良好である（○）と評価した。評価結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１に示すように、第２開口部３５の開口径φを０．３mm以上とすることにより、接触抵抗値を所定の閾値未満とすることができ、高い接続信頼性が確保できることが確認された。なお、第２開口部３５の開口径φの上限は、接点電極２２の大きさ及び接点電極の配線２２ａの太さに応じて適宜設定することができる。
【００４８】
以上のように構成される本実施形態のスイッチモジュール１は、スルーホールを設けなくてもメタルドーム５０の押圧操作に応じたスイッチ信号を取得することができる。スルーホールの形成は、位置合わせや削り屑の除去、さらにはめっき加工などの作業を伴うが、本実施形態のスイッチモジュール１はこれらの作業をしなくてもよいので、製造コストを低減させることができる。
【００４９】
本実施形態のスイッチモジュール１は、比較的安価な片面の導体張積層板Ｌを用いて作製できるので加工コスト及び材料コストを低減させることができる。また、メタルドーム５０のスイッチ信号を取得するための第１導電回路層２０及び第２導電回路層４０が、基板１０の片面側のみに形成されるので、高い可撓性を有するスイッチモジュール５０を得ることができる。
【００５０】
ところで、メタルドームのスイッチ信号を取得するための回路や電極が基板の片面のみに形成されたスイッチモジュールとして、メタルドームの外周縁に接する外周電極に切り欠きを形成し、この切り欠きを介してメタルドームの頭頂部と接する中央電極から配線を引き出すものが知られている。
【００５１】
しかし、この種のスイッチモジュールを製造する際には、外周電極に切り欠きを形成する加工、この切り欠き部分と中央電極からの配線とを絶縁させるための加工、さらにはメタルドームへの押圧力が均等に分散されるようにするために外周電極の高さと切り欠き部分の高さを揃える加工などの複雑で細かい作業が必要となる。しかも、これらの加工には高い精度が要求されるので、この種のスイッチモジュールの製造コストは高くなる傾向がある。
【００５２】
これに対し、上述した本実施形態のスイッチモジュール１は、これらの複雑な加工をしなくても、スイッチ信号を取得するための回路や電極を基板の片面のみに形成することができるので、製造コストを低減させることができる。
【００５３】
本実施形態のスイッチモジュール１では、基板１０の一方主面１０Ａに、第１接点２１及び接点電極２２と絶縁されるとともに、絶縁層３０を介して導通回路４３と交差する信号回路２３を設けたので、この導通回路４３を、信号回路２３を飛び越すジャンパ回路として機能させることができる。このため、本実施形態に係るスイッチモジュール１では、スイッチ信号を伝達するための第１接点２１及び接点電極２２とスイッチ信号以外の信号を伝達するための信号回路２３を基板１０の同一主面に形成することができる。また、本実施形態では、導通回路４３の下部の比較的広い領域に、自由なレイアウト及び任意の密度で信号回路２３を形成することができる。その結果、所望の効率的な配線が可能で、かつ高密度配線が可能なスイッチモジュール１を提供することができる。
【００５４】
また、本実施形態のスイッチモジュール１では、第２導電回路層４０の保護層４５を酸化腐食性の低いカーボンペーストで構成することにより、カーボンペーストの印刷により形成された第２導電回路層４０を最上層として、その上にメタルドーム５０を直接配置することができる。
【００５５】
一般に、第１接点２１は銅などの金属により構成されているが、この場合は、第１接点２１の酸化腐食を防止するための第１接点２１を覆う金めっき層を形成する工程が必要となる。このため、材料コスト及び製造コストが高くなるという問題がある。これに対し、本実施形態のスイッチモジュール１では、第２導電回路層４０の保護層４５自体が酸化腐食性の低いカーボンペーストで構成されているので、別途第１接点２１に金めっきなどをする必要が無い。その結果、材料コスト及び作業コストを大幅に低減することができる。
【００５６】
同様に、本実施形態のスイッチモジュール１では、導通回路４３を酸化腐食性の低いカーボンペーストで構成することにより、導通回路４３の酸化腐食を防止することができる。一般に、ジャンパ回路は金属粉を含む導電性ペーストにより形成されている。この場合は、ジャンパ回路の酸化腐食を防止するためのジャンパ回路を覆う絶縁保護層を形成する工程がさらに必要となるので、材料コスト及び製造コストが高くなるという問題がある。これに対し、本実施形態のスイッチモジュール１では、ジャンパ回路として機能する導通回路４３自体が酸化腐食性の低いカーボンペーストで構成されているので、別の絶縁保護層で導通回路４３を覆う必要がないため、材料コスト及び製造コストを低減させることができる。
【００５７】
上述したように、第１接点２１を覆う金めっき層や信号回路２３を覆う絶縁保護層を形成する必要が無いため、各工程の前後に行われるリフロー工程を省くことができるので、製品が受ける熱履歴を低減させることができる。その結果、熱処理による基板収縮などによる寸法誤差などの発生も防止することができる。
【００５８】
第２導電回路層４０の第２接点４１、対向電極４２、導通回路４３及び保護層４５は印刷により同時に形成することができるので、製造コストを低減させることができる。
【００５９】
＜第２実施形態＞
以下において、本発明の第２実施形態に係るスイッチモジュール１を説明する。
【００６０】
本実施形態のスイッチモジュール１は、第１開口部３４の内周縁が第１接点２１の外周縁よりも内側に位置する点以外は、第１実施形態と共通する。ここでは、重複した説明を避け、異なる点を中心に説明する。
【００６１】
図６は本発明の第２実施形態に係るスイッチモジュール１の図２に示すＡ部分の拡大平面図であり、図７は図６のVII-VII線に沿う断面図である。
【００６２】
図６及び図７に示すように、本実施形態では、円形の第１接点２１の直径Ｗ２よりも、円形の第１開口部３４の直径Ｗ１の方が短く構成されている。本実施形態において、第１接点２１と第１開口部３４の中心は共通するため、第１開口部３４の内周縁は第１接点２１の外周縁よりも内側に位置している。このため、第１開口部３４の内周縁と第１接点２１の外周縁との間に隙間がなく、第１開口部３４の内周縁はその下層にある第１接点２１により支持されている。
【００６３】
このように、第１開口部３４の内周縁と第１接点２１の外周縁との間に隙間がないので、印刷されたカーボンペーストが隙間に入り込んで印刷面にかすれが生じることを防止することができる。また、下層にある第１接点２１が第１開口部３４の内周縁を下から支えることにより、印刷面に段差が生じるのを防ぐので、印刷面の段差によるかすれが生じることを防止することができる。印刷のかすれは接続信頼性を低下させる原因となるが、これを防ぐことで接続信頼性の高いスイッチモジュール１を提供することができる。
【００６４】
ちなみに、先述の図４に示す第１実施形態に係るスイッチモジュール１は、第１開口部３４の内周縁が第１接点２１の外周縁よりも外側に位置している。このように構成されたスイッチモジュール１は、絶縁層３０の第１開口部３４の内周縁と第１接点２１の外周縁との間に凹状の隙間が生じる。この隙間を含む面にカーボンペーストを印刷すると、カーボンペーストの物性やスクリーン印刷の条件によっては、時間の経過とともにカーボンペーストがこの隙間に流れ込み、第１開口部３４の内周縁と第１接点２１の外周縁との間でカーボンペースト層が不連続となる場合がある。第２導電回路層４０を構成するカーボンペースト層に不連続部分が存在すると、回路が正常に機能せず、スイッチモジュール１の接続信頼性を低下させる原因となる。これに対し、本実施形態では、絶縁層３０の第１開口部３４の内周縁と第１接点２１の外周縁との間に凹状の隙間が生じないようにできるので、接続信頼性の高いスイッチモジュール１を提供することができる。
【００６５】
続いて、第２実施形態に係る実施例２について説明する。
【００６６】
＜実施例２＞
共通の材料及び共通の手法を用いて、第１開口部３４の内周縁が第１接点２１の外周縁よりも外側に位置しているスイッチモジュール（図４参照）を実施例４として作製し（Ｎ＝３６０個）、第１開口部３４の内周縁が第１接点２１の外周縁よりも内側に位置しているスイッチモジュール（図７参照）を実施例５として作製した（Ｎ＝３６０個）。実施例４及び実施例５のそれぞれ３６０個のスイッチモジュールを目視により観察し、カーボンペースト層（第２導電回路層４０）にかすれ（不連続な部分）が生じているスイッチモジュールの個数をカウントした。カーボンペースト層（第２導電回路層４０）にかすれが生じたスイッチモジュールの個数が１０個以上である場合は不要（×）と評価し、７個未満である場合は良好（○）と評価し、ゼロ個である場合は優秀（◎）と評価した。評価結果を表２に示す。
【００６７】
【表２】
【００６８】
表２に示すように、実施例４では、３６０個のスイッチモジュールのうち６個にカーボンペースト層のかすれが確認されたので良好と評価した。実施例５では、３６０個のスイッチモジュールのうちカーボンペースト層のかすれが確認されたものは無かった（ゼロ個）ので優秀と評価した。
【００６９】
このように、本実施形態では、第１開口部３４の内周縁が第１接点２１の外周縁よりも内側に位置するように構成し、絶縁層３０の第１開口部３４の内周縁と第１接点２１の外周縁との間に凹状の隙間ができないようにしたので、カーボンペーストの物性やスクリーン印刷の条件の影響を受けることなく、カーボンペースト層（第２導電回路層４０）にかすれ（不連続な部分）が生じることを抑制することができた。
【００７０】
＜第３実施形態＞
以下において、本発明の第３実施形態に係るスイッチモジュール１を説明する。本実施形態のスイッチモジュール１は、ダミー回路２４を有する点以外は、第１実施形態と共通する。ここでは、重複した説明を避け、異なる点を中心に説明する。
【００７１】
図８は本発明の第３実施形態に係るスイッチモジュールの図２に示されたＡ部分の拡大平面図、図９は図８のIX-IX線に沿う断面図である。
【００７２】
図８及び図９に示すように、本実施形態のダミー回路２４は、スイッチ回路としての機能を持たない回路パターンであり、基板１０の一方主面１０Ａ上であって、導通回路４３の下部の第１接点２１の周囲に、内周の位置がＳ１かつ外周の位置がＳ２の環形状に形成されている。また、ダミー回路２４の厚さは、第１接点２１と同じ厚さに形成されている。
【００７３】
図９に示すように、第１開口部３４の内周縁の周囲は、その下層にあるダミー回路２４により支持されている。なお、本実施形態では、第２実施形態と同様に、第１開口部３４の内周縁が第１接点２１の外周縁よりも内側に位置しているため、第１開口部３４の内周縁はその下層にある第１接点２１により支持されている。
【００７４】
ちなみに、本実施形態のダミー回路２４は、絶縁層３０によって、第１接点２１、接点電極２２、信号回路２３（ダミー回路２４以外の第１導電回路２０）及び第２接点４２、導通回路４３、対向電極４２などの第２導電回路４０と絶縁されており、情報伝達機能を備えていない。
【００７５】
特に限定されないが、本実施形態のダミー回路２４は、第１接点２１、接点電極２２、信号回路２３（ダミー回路２４以外の第１導電回路２０）と共通の手法によって形成することができる。
【００７６】
このように、第１導電回路層２０を構成する第１接点２１が第１開口部３４の内周縁を下から支え、同じく第１導電回路層２０を構成するダミー回路２４が第１開口部３４の内周縁の周囲を下から支えているため、絶縁層３０の主面の高さを均等にして、第２導電回路層４０の印刷面に段差が生じないようにすることができる。これにより、印刷面の段差によって生じる印刷のかすれの発生を防ぎ、第２導電回路層４０に欠けが生じることを防ぐことができる。その結果、接続安定性の高いスイッチモジュール１を提供することができる。
【００７７】
また、第１接点２１とともにダミー回路２４を設けることにより、第１接点２１の上に位置する絶縁層３０の主面領域（第１開口部３４の内周縁）の硬さとダミー回路２４の上に位置する絶縁層３０の主面領域（第１開口部３４の内周縁の周囲）の硬さを均等にすることができる。これにより、スクリーン印刷をする際に、スキージと絶縁層３０との当接圧力を均等に調整できるので、均等な厚さの第２導電回路層４０を印刷することができる。その結果、接続安定性の高いスイッチモジュール１を提供することができる。
【００７８】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【００７９】
１…スイッチモジュール
１０…基板
１１…金属箔
Ｌ…導体張積層板
２０…第１導電回路層
２１…第１接点
２１ａ…第１接点の配線
２２…接点電極
２２ａ…接点電極の配線
２３…信号回路
２４…ダミー回路
３０…絶縁層
３１…接着層
３２…カバーレイフィルム
３４…第１開口部（第１接点に対向する開口）
３５…第２開口部（接点電極２２に対向する開口）
４０…第２導電回路層
４１…第２接点
４２…対向電極
４３…導通回路
４５…保護層
５０…メタルドーム
５０Ａ…頭頂部、可動接点
６０…固定シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板の一方主面側に実装されたメタルドームと、を備えるスイッチモジュールであって、
前記基板の一方主面に形成され、前記メタルドームの頭頂部と対向する第１接点と、前記メタルドームの押圧操作に応じたスイッチ信号が入力又は出力される接点電極とを含む第１導電回路層と、
前記第１導電回路層に積層され、前記第１接点と前記接点電極に対向する位置にそれぞれ開口部を有する絶縁層と、
前記絶縁層の主面に形成され、前記メタルドームの外縁部に接する第２接点と、当該第２接点と前記接点電極を接続する導通回路を含む第２導電回路層と、を有することを特徴とするスイッチモジュール。
【請求項２】
前記第１導電回路層は、前記第１接点及び前記接点電極と絶縁された信号回路を含み、前記導通回路は前記絶縁層を介して前記信号回路と交差することを特徴とする請求項１に記載のスイッチモジュール。
【請求項３】
前記第２導電回路層は、前記第１接点を覆う保護層を含み、
前記第２導電回路層がカーボンペーストから形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスイッチモジュール。
【請求項４】
前記接点電極に対向する位置に設けられた開口部は、直径０．３mm以上の円形であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のスイッチモジュール。
【請求項５】
前記第１接点に対向する位置に設けられた前記開口部の内周縁が前記第１接点の外周縁よりも内側に位置することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のスイッチモジュール。
【請求項６】
前記第１導電回路層は、前記導通回路の下部であって、前記第１接点の周囲に形成された前記第１接点と同じ厚さのダミー回路を含むことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のスイッチモジュール。
【請求項１】
基板と、該基板の一方主面側に実装されたメタルドームと、を備えるスイッチモジュールであって、
前記基板の一方主面に形成され、前記メタルドームの頭頂部と対向する第１接点と、前記メタルドームの押圧操作に応じたスイッチ信号が入力又は出力される接点電極とを含む第１導電回路層と、
前記第１導電回路層に積層され、前記第１接点と前記接点電極に対向する位置にそれぞれ開口部を有する絶縁層と、
前記絶縁層の主面に形成され、前記メタルドームの外縁部に接する第２接点と、当該第２接点と前記接点電極を接続する導通回路を含む第２導電回路層と、を有することを特徴とするスイッチモジュール。
【請求項２】
前記第１導電回路層は、前記第１接点及び前記接点電極と絶縁された信号回路を含み、前記導通回路は前記絶縁層を介して前記信号回路と交差することを特徴とする請求項１に記載のスイッチモジュール。
【請求項３】
前記第２導電回路層は、前記第１接点を覆う保護層を含み、
前記第２導電回路層がカーボンペーストから形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスイッチモジュール。
【請求項４】
前記接点電極に対向する位置に設けられた開口部は、直径０．３mm以上の円形であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のスイッチモジュール。
【請求項５】
前記第１接点に対向する位置に設けられた前記開口部の内周縁が前記第１接点の外周縁よりも内側に位置することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のスイッチモジュール。
【請求項６】
前記第１導電回路層は、前記導通回路の下部であって、前記第１接点の周囲に形成された前記第１接点と同じ厚さのダミー回路を含むことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のスイッチモジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１９８７２８（Ｐ２０１１−１９８７２８Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６７４３２（Ｐ２０１０−６７４３２）
【出願日】平成２２年３月２４日（２０１０．３．２４）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２４日（２０１０．３．２４）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]