説明

接点基板及びその製造方法、並びに接点基板を用いた入力装置

【課題】 特に金型を用いずにコードパターンを製造でき、大電流を流すことが可能な接点基板及びその製造方法、ならびに接点基板を用いた入力装置を提供することを目的としている。
【解決手段】 本発明は、摺動面1aに絶縁パターン4と導電パターン5とを有する接点基板1であって、導電性基板2と、前記導電性基板2の表面2aに熱転写プリンタによって前記絶縁パターン4に形成された絶縁層3と、を有することを特徴とするものである。本発明によれば、金型を用いることなく大電流を流すことが可能な接点基板1を製造することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コードパターンの形成に金型を用いることなく製造でき大電流を流すことが可能な接点基板に関する。
【背景技術】
【0002】
接点基板(コード板)の製造に関する従来技術としてインサート成形がある。しかしながらインサート成形であると、コードパターン毎に、パターン抜き加工の金型とインサート金属が部品の表面に位置するように押さえるピンの位置の異なる外形射出成形型が必要であり、リードタイム(LT)が長く、また型費がかかるといった問題があった。
【0003】
インサート成形でなくプリント基板を用いて接点基板を製造する方法では、フォトレジストの現像・剥離工程や銅箔のエッチング工程を必要とし製造工程の煩雑性や製造コストが高くなるといった問題があった。
【0004】
下記の特許文献1に記載された発明には、例えばポリイミド樹脂からなる絶縁基板の表面に、導電パターンを熱転写印刷する印刷回路基板の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開昭64−8700号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1に記載されているように、絶縁性基板に導電パターンを形成する方法では、回路の導通抵抗が高くなり、使用電流値に制約がかかり大電流を流すことができないといった問題があった。
【0007】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特にコードパターンの製造に金型を用いることなく製造でき、大電流を流すことが可能な接点基板及びその製造方法、ならびに接点基板を用いた入力装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、摺動面に絶縁パターンと導電パターンとを有する接点基板であって、
導電性基板と、前記導電性基板の表面に熱転写プリンタによって前記絶縁パターンに形成された絶縁層と、を有することを特徴とするものである。
【0009】
また本発明における入力装置は、本発明の接点基板と、摺動面上を摺動する摺動子とを有することを特徴とするものである。本発明では、前記導電性基板の前記絶縁層が形成された表面側に対して反対側の裏面側をコモン摺動子が摺動する構成にできる。
【0010】
また本発明は、摺動面に絶縁パターンと導電パターンとを有する接点基板の製造方法であって、
導電性基板の表面に熱転写プリンタを用いて前記絶縁パターンからなる絶縁層を熱転写印刷することを特徴するものである。
【0011】
本発明では記導電パターンの位置にて露出する導電性基板の表面にめっき層を施して、導電パターンと絶縁パターン間の段差を小さくすることができるし、また本発明では、前記導電パターンの位置における前記導電性基板を、裏面側から前記絶縁層を形成した表面側の方向にプレスして変形させることも可能である。
【0012】
本発明によれば、コードパターンの形成に金型を用いることなく大電流を流すことが可能な接点基板を製造することができる。
【0013】
すなわち本発明では導電性基板に絶縁層を熱転写プリンタによりパターン形成するが、逆に絶縁性基板に導電層を熱転写プリンタによりパターン形成する形態では、体積固有抵抗値がおおよそ10-4〜10-5Ω・cmと高いAgペースト等を使わざるをえず、かつ、膜厚も高々10μm程度と薄く、更にパターニングによる回路長の増加から、導通抵抗値が高くなり使用電流に制限がかかる。また、Agペースト中のAg粉は延展性があり柔らかく、導電層の硬さを増すためのニッケルやアルミナ等のAg粉より硬い粒子を充填すると、それだけAg粉を減らさざるを得ず導電性が劣化するという問題を持っている。
【0014】
よって本発明のように導電性基板の表面に絶縁パターンを熱転写する形態とすることでコードパターンの形成に金型を用いることなく大電流を流すことが可能な接点基板を製造できるのである。
【0015】
ところで、本発明では絶縁層の形成に熱転写プリンタを用いたが、スクリーン印刷やインクジェットを用いる方法に比べて以下のメリットがある。すなわち本発明のように熱転写プリンタを用いることで、スクリーン印刷に比べてファインパターンが可能になり、表面粗さが小さくなり、面内膜厚のばらつきを抑えることができる。さらにスクリーンマスクが不要なので絶縁パターンのパターン変更を容易にできる。またインクジェットに比べて、膜厚を出すことができ、μmオーダー〜サブミクロンオーダーの任意のフィラー(粒子)を含有させることができる。この為、絶縁層の耐磨耗性が向上すると共に、磨耗したとしても絶縁性が破壊するまでの寿命を長くできる。また、ドライフィルムや液状フォトレジストに比べて安い設備費で、製造プロセスを容易化でき、さらに絶縁パターンのパターン変更をより容易にできる。以上により低コストで、絶縁層の膜厚コントロール、表面平滑性、絶縁耐圧を向上させることができ、優れた摺動特性を備える接点基板にできる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、コードパターンの形成に金型を用いることなく大電流を流すことが可能な接点基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】図1(a)は本実施形態における接点基板(コード板)の縦断面図、図1(b)は図1(a)に示す接点基板を用いた入力装置の部分縦断面図である。
【図2】別の実施形態における接点基板(コード板)の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
図1(a)は本実施形態における接点基板(コード板)の縦断面図、図1(b)は図1(a)に示す接点基板を用いた入力装置の部分縦断面図である。
【0019】
本実施形態における接点基板1は、摺動面1aに絶縁パターン4と導電パターン5が現れている。
【0020】
図1(a)に示すように、接点基板1は、金属条等の導電性基板2と、導電性基板2の表面2aに熱転写プリンタによって前記絶縁パターン4に形成された絶縁層3とを有して構成される。
【0021】
導電性基板2は、黄銅やリン青銅等の銅系合金が好適である。絶縁層3は、樹脂とフィラーを有してパターン形成される。樹脂は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂の別を問わない。熱可塑性樹脂としては結晶性の樹脂の場合は融点(Tm)が高いか、非晶性の樹脂の場合はガラス転移点が高く耐熱性に優れた樹脂が適しており、熱可塑性ポリイミド等を好ましく使用することが出来る。また熱硬化性樹脂としては、Bステージの熱硬化性樹脂を好ましく使用でき、具体的には熱硬化型アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイドトリアジン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等である。
【0022】
またエポキシ樹脂とビスマレイミドトリアジン樹脂(BTレジン;登録商標)とのブレンド樹脂を用いることも好適である。
【0023】
フィラーとしては、摺動子(図1(b)の符号8)の磨耗を減らすために、出来るだけ球状のものが好ましく適用される。本実施形態では、熱転写プリンタを用いて絶縁層3を導電性基板2の表面2aに熱転写印刷するものであり、フィラーとして、μmオーダーからサブミクロンオーダーであって所定硬さを備える粒子を適量含有させることができる。フィラーには真球状ガラス微粒子(サンスフェア;登録商標)、カーボンビーズ(ニカビーズ;登録商標)、ボロンナイトライド、酸化チタン等を適宜選択することが出来る。
【0024】
更に、導電性基板2との接着性を向上させるために、カップンリング剤、含硫黄樹脂(チオコール;登録商標)等を添加剤として含んでいてもよい。
【0025】
絶縁層3の膜厚は数μm〜数十μmの範囲内にて調整できる。また、絶縁層3の熱転写工程は、1回でも、膜厚を厚くするために複数回でも良い。
【0026】
図1(a)に示すように、絶縁層3が形成されておらず露出する導電性基板2の表面2a(導電パターン5の位置)にはめっき層6が形成されている。めっき層6は例えば図示しない下地めっき層上に電気接点用金属を電気めっきされたものである。このとき導電性基板2を電気めっきでの電極とし、絶縁層3をマスクとして、露出する導電性基板2の表面2aにめっき成長させてめっき層6を形成することができる。なお、めっき層6を無電解めっきにて形成することも可能である。図1(a)に示すように、導電性基板2の裏面2bにもめっき層7が形成される。
めっき層6は材質を問わないし、単層でも材質の異なる積層構造であってもよい。
【0027】
めっき層6の図示しない下地めっきは、Cuめっき、Niめっき等の単一金属めっき、Ni−P、Ni−W等のニッケル合金めっき、めっき皮膜中にPTFE(テフロン;登録商標)粉、カーボンナノチューブ等を含む分散めっき等であってもよい。
【0028】
めっき層6の表面めっきは、電気接点に適した耐食性の高いAu、Ag、Pdのみならず、大電流により酸化皮膜が破壊しやすいCu、Sn等であっても良い。
【0029】
めっき層6を形成することで、絶縁層3と導電性基板2との間の段差を小さくすることが可能であり、また絶縁層の熱転写の際に生じる微小な地汚れを被うことができる。ここで言う「地汚れ」とは、絶縁パターン形成時に、意図しない箇所に転写された絶縁物や、熱転写フィルム等から付着した絶縁物を指す。
【0030】
図1(b)に示すように、接点基板1(コード板)の摺動面1aに摺動子8が接しており、接点基板1の裏面1bにコモン摺動子12が接している。
【0031】
摺動子と接点基板のうち一方が移動側で他方が固定側であり、例えば摺動子8,12が固定側であり、接点基板1が図1(b)のX方向に移動する。これにより、摺動子8は接点基板1の摺動面1aに現れた導電パターン5(めっき層6の表面)と絶縁パターン4(絶縁層3の表面)とを交互に摺動し、一方、コモン摺動子12は接点基板1の裏面1bに位置するめっき層7の表面を摺動する。
【0032】
摺動子8にはプルアップ抵抗が接続され、所定電圧を印加した状態で、摺動子8が接点基板1の導電パターン5上を摺動すると、摺動子8とコモン摺動子12とが電気的に接続され、オン(ON)信号が出力され、一方、摺動子8が接点基板1の絶縁パターン4上を摺動すると摺動子8とコモン摺動子12が電気的に切断され、オフ(OFF)信号が出力される。そして、接点基板1が図1(b)のX方向に移動することで、このオン信号とオフ信号が交互に繰り返され、パルス信号が出力される。
【0033】
例えば上記のパルス信号をA相パルス信号と称することとして、図には示さないが、導電パターン(絶縁パターン)のX方向への位置が、図1(b)とは異なる(ずれた)B相領域を設け、B相領域における導電パターン及び絶縁パターン上に図1(b)に示す摺動子8(A相摺動子)とは別のB相摺動子を、前記摺動子8,12とともに接点基板1に対して相対的に摺動させることで、B相摺動子とコモン摺動子12との間での電気的な接続・切断によるB相パルス信号を得ることができ、このとき、B相パルス信号をA相パルス信号と異なる位相にできる。よってA相パルス信号とB相パルス信号を得ることで、接点基板1の移動量(速度)のみならず移動方向も知ることができる。
【0034】
図1(b)では、接点基板1がX方向に直線的に移動する図であるが、ロータリスイッチのように接点基板1が回転するタイプで、回転中心から同心円上に導電パターンと絶縁パターンとが交互に配列された構成とすることもできる。
【0035】
また図1(b)では、接点基板1の裏面1bをコモン領域として使用することができ、同心円状に配置される摺動子の数を減らせるので、製品の外形寸法を小さくすることができる。
【0036】
本実施形態における接点基板1の製造方法としては、導電性基板2の表面2aに熱転写プリンタを用いて絶縁パターン4からなる絶縁層3を熱転写印刷する。続いて絶縁層3をマスクとして導電パターン5の位置にて露出する導電性基板2の表面2aにめっきを施す。
【0037】
本実施形態における接点基板1を製造する手法としては、導電性基板に絶縁パターンを形成するか、絶縁性基板に導電パターンを形成するかしかない。
【0038】
絶縁性基板に導電パターンを形成する形態では、導電パターンに導電性、絶縁性基板との接着性や摺動磨耗に耐えうる条件を満たすことが必要となる。
【0039】
しかしながら、絶縁性基板に導電パターンを形成する形態では、Agペースト等からなる導電パターンの導通抵抗値が高くなり使用電流に制限がかかる。またAg粉を入れて且つ硬度を適度に調整することは困難である。また導電パターンを形成した場合、絶縁パターン部が凹部になり、この段差を埋めることは困難である。特に導電パターン間が狭ければ、絶縁材料の塗布・印刷等は困難である。よって導電パターンに求められる全ての条件を満たすことは難しい。これに対して、導電性基板に絶縁パターンを形成する形態では、導電性は導電性基板2及びめっき層6,7(なお後述するめっき層が形成されない形態では導電性基板)で適切に確保されているから絶縁層3は導電性基板との接着性や摺動磨耗に耐えうる条件を満たせばよく、それは、絶縁層3を構成する樹脂やフィラーの材質、含有量等により簡単かつ適切に調整することができ、換言すれば絶縁性基板に導電パターンを形成するよりも調整の自由度を高めることができる。また、導電パターン間が狭くても、めっき液に触れていればめっき皮膜は析出し絶縁パターンとの段差を小さくすることができる。更に、インサート成形におけるインサート端子と異なり、導電性基板はシート状なので、面内の電位差が小さく、めっき皮膜の膜厚のばらつきも小さくできる。なお熱転写プリンタによる熱転写時の加圧により絶縁層3の表面を平滑面にきれいに形成できる。
【0040】
また本実施形態では、導電性基板2の表面2aに熱転写プリンタにより絶縁層3をパターン形成するものであるから、インサート成形のようにコードパターンの形成に金型を必要ともしない。
【0041】
以上により本実施形態によれば、金型を用いることなく、大電流を流すことが可能な接点基板1を製造することができる。
【0042】
ところで、本実施形態では絶縁層3の形成に熱転写プリンタを用いたが、スクリーン印刷やインクジェットを用いる方法に比べて以下のメリットがある。すなわち本実施形態のように熱転写プリンタを用いることで、スクリーン印刷に比べてファインパターンが可能になり、表面粗さが小さくなり、面内膜厚のばらつきを抑えることができ、さらに絶縁パターン4のパターン変更を容易にできる。またインクジェットに比べて、膜厚を出すことができ、μmオーダー〜サブミクロンオーダーの任意のフィラー(粒子)を含有させることができる。この為、絶縁層の耐摩耗性が向上すると共に、磨耗したとしても絶縁性が破壊するまでの寿命を長くできる。また、ドライフィルムや液状フォトレジストに比べて安い設備費で、製造プロセスを容易化でき、さらに絶縁パターン4のパターン変更をより容易にできる。以上により低コストで、絶縁層3の膜厚コントロール、表面平滑性、絶縁耐圧を向上させることができ、優れた摺動特性を備える接点基板1を製造することが可能になる。
【0043】
図1に示すように、導電パターン5の位置に露出する導電性基板2の表面2aにめっき層6を形成することで、絶縁層3と導電性基板2間の段差を小さくすることができ、また地汚れを被うことができるが、図2(a)のように、めっき層6がない形態も本実施形態の一形態である。
【0044】
あるいは図2(a)の導電性基板9を金属箔等の変形させやすい材質や膜厚として、図2(a)の矢印に示すように、導電パターン5の位置における導電性基板9を裏面9b側から絶縁層3が形成された表面9a側に向けてプレス(熱プレス、弾性プレス、真空プレス等)して変形させることもできる。図9(b)が導電性基板9の変形後の図である。
【0045】
さらに図2(c)のように、導電パターン5に位置する変形した導電性基板9の表面9a及び導電性基板9の裏面9bに薄いめっき層10,11を形成してもよい。めっき層10,11の形成は導電性基板9を変形させる前、すなわち図2(a)の時点で行い、その後、図2(b)のように導電性基板9を変形させることも可能である。
【0046】
図2(b)(c)に示す実施形態により、導電パターンと絶縁パターン間の段差を小さくすることができる。
【符号の説明】
【0047】
1 接点基板
1a 摺動面
2、9 導電性基板
3 絶縁層
4 絶縁パターン
5 導電パターン
6、7、10、11 めっき層
8 摺動子
12 コモン摺動子

【特許請求の範囲】
【請求項1】
摺動面に絶縁パターンと導電パターンとを有する接点基板であって、
導電性基板と、前記導電性基板の表面に熱転写プリンタによって前記絶縁パターンに形成された絶縁層と、を有することを特徴とする接点基板。
【請求項2】
前記導電性基板の表面には、前記導電パターンの位置にめっき層が形成されている請求項1記載の接点基板。
【請求項3】
前記導電パターンの位置における前記導電性基板は、裏面側から前記絶縁層が形成された表面側の方向に向けて変形させられている請求項1又は2に記載の接点基板。
【請求項4】
請求項1ないし3のいずれか1項に記載された接点基板と、前記摺動面上を摺動する摺動子とを有することを特徴とする入力装置。
【請求項5】
前記導電性基板の前記絶縁層が形成された表面側に対して反対側の裏面側をコモン摺動子が摺動する請求項4記載の入力装置。
【請求項6】
摺動面に絶縁パターンと導電パターンとを有する接点基板の製造方法であって、
導電性基板の表面に熱転写プリンタを用いて前記絶縁パターンからなる絶縁層を熱転写印刷することを特徴する接点基板の製造方法。
【請求項7】
前記導電パターンの位置にて露出する前記導電性基板の表面にめっきを施す請求項6記載の接点基板の製造方法。
【請求項8】
前記導電パターンの位置における前記導電性基板を、裏面側から前記絶縁層を形成した表面側の方向にプレスして変形させる請求項6又は7に記載の接点基板の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2012−129073(P2012−129073A)
【公開日】平成24年7月5日(2012.7.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−279664(P2010−279664)
【出願日】平成22年12月15日(2010.12.15)
【出願人】(000010098)アルプス電気株式会社 (4,263)
【Fターム(参考)】