特許 7442759 スイッチおよびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-22

(45)【発行日】2024-03-04

(54)【発明の名称】スイッチおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01H 36/00 20060101AFI20240226BHJP

   H01H 3/12 20060101ALI20240226BHJP

   H01H 11/00 20060101ALI20240226BHJP

   H01H 13/00 20060101ALI20240226BHJP

   H01H 13/52 20060101ALI20240226BHJP

【ＦＩ】

H01H36/00 Y

H01H3/12 C

H01H11/00 G

H01H13/00 B

H01H13/52 B

H01H36/00 J

H01H36/00 K

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023579592

(86)(22)【出願日】2023-09-01

(86)【国際出願番号】 JP2023032113

【審査請求日】2023-12-25

(31)【優先権主張番号】P 2022140004

(32)【優先日】2022-09-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2022146492

(32)【優先日】2022-09-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000131430

【氏名又は名称】シチズン電子株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100180806

【弁理士】

【氏名又は名称】三浦 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100160716

【弁理士】

【氏名又は名称】遠藤 力

(72)【発明者】

【氏名】宮下 純二

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 真輔

(72)【発明者】

【氏名】西川 雄樹

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 俊太朗

(72)【発明者】

【氏名】深沢 文哉

(72)【発明者】

【氏名】宮澤 武志

(72)【発明者】

【氏名】羽田 勇貴

【審査官】片岡 弘之

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２１／０１９８３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭５９－１１９６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０３５５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１２３４８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ３６／００

Ｈ０１Ｈ ３／１２

Ｈ０１Ｈ １１／００

Ｈ０１Ｈ １３／００

Ｈ０１Ｈ １３／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

凹部が形成された基台と、
前記凹部の底面に配置された第１電極と、
前記凹部の周囲に配置された第２電極と、
前記凹部内に配置され、前記第１電極と電気的に接続する誘電体と、
前記誘電体の上方に配置され、前記第２電極と電気的に接続する導電シートと、
中央に貫通孔が形成され、前記貫通孔の周囲で前記誘電体と前記導電シートとの間の間隔を保持する絶縁性の間隔保持部材と、を有し、
前記誘電体と前記導電シートとは、前記導電シートを前記誘電体の方向に押圧する押圧力に応じて前記導電シートと前記誘電体との接触面積が変化するように配置され、
前記間隔保持部材の一方の面には、前記貫通孔の外縁に沿ってへこみが形成され、
前記間隔保持部材は、前記へこみが前記導電シートの側に位置するように配置される、
ことを特徴とするスイッチ。

【請求項2】

前記へこみは、前記貫通孔を穴抜き加工で形成する際に形成されるダレである、
請求項１に記載のスイッチ。

【請求項3】

前記導電シートを囲み、前記間隔保持部材の上方から前記基台に接着される枠部材と、
前記枠部材に接着されて前記導電シートを覆うことにより前記導電シートを保護する保護シートと、をさらに有する、
請求項１に記載のスイッチ。

【請求項4】

前記基台の外周に配置され、前記第１電極と電気的に接続される第１端子と、
前記基台の外周に配置され、前記第２電極と電気的に接続される第２端子と、をさらに有する、
請求項１に記載のスイッチ。

【請求項5】

前記凹部の底面から前記誘電体の上面までの高さは、前記凹部の底面から前記第２電極の上面までの高さと等しい、請求項１～４の何れか一項に記載のスイッチ。

【請求項6】

前記凹部の底面から前記間隔保持部材の上面までの高さは、前記凹部の底面から前記第２電極の上面までの高さと等しい、請求項１～４の何れか一項に記載のスイッチ。

【請求項7】

凹部が形成され、前記凹部の底面に配置された第１電極と、前記凹部の周囲に配置された第２電極と、を有する基台を準備し、
前記第１電極と電気的に接続する誘電体を、前記誘電体の一方の面が前記第１電極に対向するように前記前記凹部内に配置し、
中央に貫通孔が形成された絶縁性の間隔保持部材を前記誘電体の他方の面に配置し、
前記間隔保持部材の上方に導電シートを配置する、工程を含み、
前記誘電体と前記導電シートとは、前記導電シートを前記誘電体の方向に押圧する押圧力に応じて前記導電シートと前記誘電体との接触面積が変化するように配置され、
前記間隔保持部材の一方の面には、前記貫通孔の外縁に沿ってへこみが形成され、
前記間隔保持部材は、前記へこみが前記導電シートの側に位置するように配置される、
ことを含む、ことを特徴とするスイッチの製造方法。

【請求項8】

前記誘電体を前記凹部内に配置する工程は、
未硬化の接着部材を介して前記第１電極と電気的に接続するように、前記凹部に誘電体を収容し、
前記誘電体の上面が前記基台の上面を基準として所定の高さとなるように前記誘電体を固定した状態で前記接着部材を硬化させて、所望の厚さを有し、前記誘電体を前記第１電極と電気的に接続する導電性の接着層を形成する、
ことを含む、請求項７に記載のスイッチの製造方法。

【請求項9】

前記間隔保持部材の他方の面には、前記誘電体の上面に向かって延伸する突出部が前記貫通孔の外縁に沿って形成され、
前記誘電体を前記凹部内に配置する工程は、
未硬化の接着部材を介して前記第１電極と電気的に接続するように、前記凹部に誘電体を収容し、
前記誘電体の他方の面に配置された前記間隔保持部材の上面が前記基台の上面を基準として所定の高さとなるように前記誘電体を固定した状態で前記接着部材を硬化させて、所望の厚さを有し、前記誘電体を前記第１電極と電気的に接続する導電性の接着層を形成する、
ことを含む、請求項７に記載のスイッチの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、スイッチおよびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電子機器の操作スイッチとして、静電容量式の感圧スイッチが用いられる。感圧スイッチは、空隙を挟んで配置された誘電体と導電性樹脂とを有し、導電性樹脂が押圧されたときの誘電体と導電性樹脂との間の空隙の大きさの変化によって生じる静電容量の変化を検出する。

【0003】

特開２０２０－１２３４８１号公報には、中央に開口部を有するスペーサにより誘電体と導電性樹脂の間に空隙を形成するスイッチが記載されている。

【発明の概要】

【0004】

このようなスイッチは、繰り返し押圧操作を受けることにより特性が変化することがある。そこで、このようなスイッチにおいて、使用に伴う特性の変化を抑えることが求められている。

【0005】

本開示は上述の課題を解決するためになされたものであり、使用に伴う特性の変化を抑えることを可能とする感圧スイッチおよびその製造方法を提供することを目的とする。

【0006】

本開示の実施形態に係るスイッチは、凹部が形成された基台と、凹部の底面に配置された第１電極と、凹部の周囲に配置された第２電極と、凹部内に配置され、第１電極と電気的に接続する誘電体と、誘電体の上方に配置され、第２電極と電気的に接続する導電シートと、中央に貫通孔が形成され、貫通孔の周囲で誘電体と導電シートとの間の間隔を保持する絶縁性の間隔保持部材と、を有し、誘電体と導電シートとは、導電シートを誘電体の方向に押圧する押圧力に応じて導電シートと誘電体との接触面積が変化するように配置され、間隔保持部材の一方の面には、貫通孔の外縁に沿ってへこみが形成され、間隔保持部材は、へこみが導電シートの側に位置するように配置される、ことを特徴とする。

【0007】

また、へこみは、貫通孔を穴抜き加工で形成する際に形成されるダレであることが好ましい。

【0008】

また、スイッチは、導電シートを囲み、間隔保持部材の上方から基台に接着される枠部材と、枠部材に接着されて導電シートを覆うことにより導電シートを保護する保護シートと、をさらに有することが好ましい。

【0009】

また、スイッチは、凹部の底面から誘電体の上面までの高さは、凹部の底面から第２電極の上面までの高さと等しいことが好ましい。

【0010】

また、スイッチは、凹部の底面から間隔保持部材の上面までの高さは、凹部の底面から第２電極の上面までの高さと等しいことが好ましい。

【0011】

本開示の実施形態に係るスイッチの製造方法は、凹部が形成され、凹部の底面に配置された第１電極と、凹部の周囲に配置された第２電極と、を有する基台を準備し、第１電極と電気的に接続する誘電体を凹部内に配置し、中央に貫通孔が形成された絶縁性の間隔保持部材を誘電体の上方に配置し、間隔保持部材の上方に導電シートを配置する、工程を含み、誘電体と導電シートとは、導電シートを誘電体の方向に押圧する押圧力に応じて導電シートと誘電体との接触面積が変化するように配置され、間隔保持部材の一方の面には、貫通孔の外縁に沿ってへこみが形成され、間隔保持部材は、へこみが導電シートの側に位置するように配置される、ことを特徴とする。

【0012】

また、スイッチの製造方法では、誘電体を凹部内に配置する工程は、未硬化の接着部材を介して第１電極と電気的に接続するように、凹部に誘電体を収容し、誘電体の上面が基台の上面を基準として所定の高さとなるように誘電体を固定した状態で接着部材を硬化させて、所望の厚さを有し、誘電体を第１電極と電気的に接続する導電性の接着層を形成することを含むことが好ましい。

【0013】

また、スイッチの製造方法では、間隔保持部材の他方の面には、誘電体の上面に向かって延伸する突出部が貫通孔の外縁に沿って形成され、誘電体を凹部内に配置する工程は、未硬化の接着部材を介して第１電極と電気的に接続するように、凹部に誘電体を収容し、誘電体の他方の面に配置された間隔保持部材の上面が基台の上面を基準として所定の高さとなるように誘電体を固定した状態で接着部材を硬化させて、所望の厚さを有し、誘電体を第１電極と電気的に接続する導電性の接着層を形成することを含むことが好ましい。

【0014】

本開示に係る感圧スイッチおよびその製造方法は、使用に伴う特性の変化を抑えることを可能とする。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施形態に係るスイッチの斜視図である。

【図2】図１に示すスイッチの分解斜視図である。

【図3】図１に示すスイッチの断面図である。

【図4】図１に示す貫通孔の周辺の構造を説明するための間隔保持部材の模式的な断面図である。

【図5】図１に示すスイッチの製造方法の流れを示すフロー図である。

【図6】（Ａ）は図５においてＳ１で示される工程を示す図であり、（Ｂ）は図５においてＳ２で示される工程を示す図であり、（Ｃ）は図５においてＳ３で示される工程を示す図である。

【図7】（Ａ）は図５においてＳ４で示される工程を示す図であり、（Ｂ）は図５においてＳ５で示される工程を示す図であり、（Ｃ）は図５においてＳ６で示される工程を示す図である。

【図8】第２実施形態に係るスイッチの断面図である。

【図9】図８に示すスイッチ２の製造方法の流れを示すフロー図である。

【図10】（Ａ）は図９においてＳ１１で示される工程を示す図であり、（Ｂ）は図９においてＳ１２で示される工程を示す図であり、（Ｃ）は図９においてＳ１３で示される工程を示す図である。

【図11】（Ａ）は図９においてＳ１４で示される工程を示す図であり、（Ｂ）は図９においてＳ１５で示される工程を示す図であり、（Ｃ）は図９においてＳ１６で示される工程を示す図である。

【図12】（Ａ）は図９においてＳ１７で示される工程を示す図であり、（Ｂ）は図９においてＳ１８で示される工程を示す図である。

【図13】第３実施形態に係るスイッチの断面図である。

【図14】図１３に示すスイッチの製造方法の流れを示すフロー図である。

【図15】（Ａ）は図１４においてＳ１３で示される工程を示す図であり、（Ｂ）は図９においてＳ１５で示される工程を示す図である。

【図16】図８に示す接着層の厚さと凹部の深さとの関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照しつつ、本開示の様々な実施形態について説明する。本開示の技術的範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明及びその均等物に及ぶ点に留意されたい。

【0017】

（第１実施形態に係るスイッチ）
図１は第１実施形態に係るスイッチ１の斜視図であり、図２はスイッチ１の分解斜視図である。スイッチ１は、基台１１、配線１２、誘電体１３、間隔保持部材１４、導電シート１５、枠部材１６、保護シート１７および保持部材１８を有する。スイッチ１は、内部に形成されるコンデンサの静電容量の変化に基づいて押圧操作を検出する静電容量式の感圧スイッチである。

【0018】

基台１１は、絶縁性のセラミックまたは樹脂により形成される略直方体の部材である。セラミックは、窒化アルミ、酸化アルミ（アルミナ）又はＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）等である。樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂又はポリエステル樹脂等である。基台１１の上面には、誘電体１３を収容可能な凹部１１１が形成される。基台１１の外周側面の四隅には、丸みを帯びた切欠きが形成される。

【0019】

配線１２は、第１電極１２１、第２電極１２２、第１端子１２３および第２端子１２４を有する。第１電極１２１、第２電極１２２、第１端子１２３および第２端子１２４は、いずれも銅等の導電性材料により形成された導電性薄膜である。第１電極１２１は、基台１１の凹部１１１の底面に配置される。第２電極１２２は、基台１１の上面の、凹部１１１の周囲に配置される。第１端子１２３は、基台１１の外周側面に形成された四つの切欠きのうち隣接する二つの切欠きを覆うように配置され、第２端子１２４は他の隣接する二つの切欠きを覆うように配置される。第１端子１２３は、後述する基台１１の内部配線を介して第１電極１２１と電気的に接続される。第２端子１２４は、基台１１の上面において第２電極１２２と電気的に接続される。第１電極１２１および第１端子１２３と、第２電極１２２および第２端子１２４とは、相互に電気的に絶縁される。第２電極１２２の上面および基台１１の上面の外縁には、フェノール樹脂またはポリイミド樹脂等の絶縁性を有する樹脂によって形成されるレジスト１２５が配置される。

【0020】

誘電体１３は、１．０以上の比誘電率を有するチタン酸バリウム等の強誘電体材料により、略直方体に形成される。誘電体１３は、底面が第１電極１２１に接するように凹部１１１の内部に配置される。誘電体１３の底面は、銀ペースト等の導電性材料により第１電極１２１に接着される。これにより、誘電体１３は第１電極１２１と電気的に接続される。

【0021】

間隔保持部材１４は、ポリイミド樹脂等の合成樹脂により形成される矩形の平板状の絶縁性部材である。間隔保持部材１４は、誘電体１３と導電シート１５との間の間隔を保持するスペーサとして機能する。間隔保持部材１４の中央には、上面から底面までを貫通する貫通孔１４１が形成される。貫通孔１４１は、間隔保持部材１４に穴抜き加工を施すことにより形成される。

【0022】

導電シート１５は、シリコーン等の可撓性の合成樹脂に金属粉末または導電性カーボンブラックを配合した導電性ゴムにより、平板状に形成される。導電シート１５は、間隔保持部材１４を挟んで誘電体１３の上方に配置される。導電シート１５の底面の中央部は、間隔保持部材１４の貫通孔１４１を介して誘電体１３の上面の中央部と対向する。導電シート１５の底面と誘電体１３の上面との間の間隔は、間隔保持部材１４の厚さに相当する距離である。なお、導電シート１５は、ポリイミドにアルミを蒸着したフィルムや導電性の樹脂シート等の、他の導電性を有する弾性体であってもよい。

【0023】

枠部材１６は、ポリイミドまたはポリフタルアミド等の合成樹脂により形成される。枠部材１６は、導電シート１５を囲み、かつ枠部材１６の外縁が基台１１の外縁と一致するように、基台１１の上面に配置される。枠部材１６の底面は、アクリル樹脂系接着剤等の合成系接着剤により基台１１の上面に接着される。枠部材１６は、枠部材１６を形成する合成樹脂の粘性により導電シート１５を保持する。

【0024】

保護シート１７は、ポリイミドまたはポリアミド等の防水性の高い合成樹脂により、薄膜状に形成される。保護シート１７は、導電シート１５を覆うように配置される。保護シート１７は、誘電体１３、間隔保持部材１４および導電シート１５を水滴、湿気、塵芥等から保護する。

【0025】

保護シート１７は、基部１７１、傾斜部１７２および押下面１７３を有する。基部１７１は、傾斜部１７２および押下面１７３を囲む平面状の部分である。基部１７１が枠部材１６の上面に合成系接着剤により接着されることにより、保護シート１７が導電シート１５を覆うように配置される。基部１７１の外縁は、基台１１および枠部材１６の外縁と一致する。傾斜部１７２は、押下面１７３を囲む環形の平面形状を有し、基部１７１との接続部から内側に向かって上方に傾斜する面である。押下面１７３は、基部１７１に対して上方に突出した円形の平面である。

【0026】

押下面１７３が押下されると、押下面１７３は下方に移動して導電シート１５の上面に接触する。この状態で押下面１７３がさらに押下されると、押下面１７３は導電シート１５を誘電体１３の方向に押圧する。誘電体１３の方向に押圧された導電シート１５は下方に湾曲して、導電シート１の底面が誘電体１３の上面と接触する。

【0027】

押圧力が小さい状態では、導電シート１５の押圧されている部分の中央部のみが誘電体１３の上面と接触する。押圧力が大きくなるにつれて、導電シート１５は、押圧されている中央部を中心とするより広い範囲で誘電体１３の上面と接触するようになる。すなわち、導電シート１５と誘電体１３とは、導電シート１５を誘電体１３の方向に押圧する押圧力に応じて導電シート１５と誘電体１３との接触面積が変化するように配置される。導電シート１５と誘電体１３との接触面積が増加することにより、導電シート１５と第１電極１２１とで形成されるコンデンサの静電容量が増加する。第１端子１２３および第２端子１２４は、コンデンサの静電容量を示す電気信号を出力する。このようにして、押下面１７３に加わる押圧力が検出される。

【0028】

保持部材１８は、ポリアミド樹脂等の高い剛性を有する合成樹脂により形成される。保持部材１８には、上面から下面まで貫通する貫通孔１８１が形成される。保持部材１８は、貫通孔１８１の内部に、押下面１７３を押下する方向に摺動可能に、押下面１７３を押圧するための押圧部材（不図示）を保持するための部材である。また、保持部材１８の底面は、合成系接着剤により保護シート１７に接着される。

【0029】

図３は、図１のIII－III断面におけるスイッチ１の断面図である。配線１２は、さらに底面配線１２６および内部配線１２７を有する。底面配線１２６は、基台１１の底面の近傍に配置され、第１端子１２３と電気的に接続される。内部配線１２７は、基台１１の内部の、凹部１１１の下方に配置され、第１電極１２１と底面配線１２６を接続する。底面配線１２６および内部配線１２７により、第１電極１２１と第１端子１２３とが電気的に接続される。

【0030】

図４は、貫通孔１４１の周辺の構造を説明するための間隔保持部材１４の模式的な断面図である。貫通孔１４１は、平板状の間隔保持部材１４の一部を穴抜き加工によりせん断することにより形成される。貫通孔１４１を穴抜き加工で形成する際に、間隔保持部材１４の一方の面（図４では上面）には、貫通孔１４１の外縁に沿って丸みを帯びたダレ１４２が形成され、他方の面には、貫通孔１４１の外縁に沿って穴抜き加工の抜き方向（図４では下方向）に突出したカエリ１４３が形成される。ダレ１４２およびカエリ１４３は、間隔保持部材１４を構成する材料が抜き方向に引っ張られることにより形成される。間隔保持部材１４は、ダレ１４２が導電シート１５の側に位置し、カエリ１４３が誘電体１３の側に位置するように配置される。ダレ１４２はへこみとも称され、カエリ１４３は突出部とも称される。

【0031】

導電シート１５が押圧されたときには、導電シート１５の、貫通孔１４１の外縁との接点に大きい力が加わる。このとき、カエリ１４３が導電シート１５の側に位置していると、カエリ１４３が導電シート１５に食い込む。スイッチ１の使用に伴いカエリ１４３が導電シート１５に繰り返し食い込むことにより、導電シート１５が変形し、導電シート１５と誘電体との間の距離や接触面積が変化するため、静電容量が変化するおそれがある。スイッチ１の間隔保持部材１４が、カエリ１４３が誘電体１３の側に位置するように配置されることにより、カエリ１４３が導電シート１５に食い込むことが防止される。

【0032】

また、カエリ１４３が誘電体１３の側に位置する場合でも、導電シート１５の側にダレ１４２が形成されておらず貫通孔１４１の外縁が角張っていると、貫通孔１４１の外縁が導電シート１５に食い込む。したがって、カエリ１４３が導電シート１５の側に位置している場合と同様に、静電容量が変化するおそれがある。スイッチ１の間隔保持部材１４が、丸みを帯びたダレ１４２が導電シート１５の側に位置するように配置されることにより、貫通孔１４１の外縁が導電シート１５に食い込むことが防止される。これにより、スイッチ１の特性が変化することが防止される。

【0033】

図５はスイッチ１の製造方法の流れを示すフロー図であり、図６および図７はスイッチ１の製造方法の各工程を説明するための模式的な断面図である。図６および図７では一つのスイッチ１の製造工程が示されるが、このような例に限られず、複数の基台１１を連結した集合基板を用いることにより、複数のスイッチ１が一括して製造されてもよい。

【0034】

最初に、図６（Ａ）に示すように、基台１１が準備される（ステップＳ１）。基台１１には凹部１１１が形成されるとともに、基台１１は、凹部１１１の底面に配置された第１電極１２１と、凹部１１１の周囲に配置された第２電極１２２とを有する。第１電極１２１は第１端子１２３に、第２電極１２２は第２端子１２４にそれぞれ電気的に接続されている。

【0035】

次に、図６（Ｂ）に示すように、第１電極１２１と電気的に接続する誘電体１３が凹部１１１内に配置される（ステップＳ２）。凹部１１１の底面の第１電極を覆うように、熱硬化性の導電性接着層が形成される。導電性接着層の上方に誘電体１３が配置された後、基台１１が加熱されることにより導電性接着層が硬化される。このようにして、誘電体１３が凹部１１１内に配置され、第１電極１２１と電気的に接続する。

【0036】

次に、図６（Ｃ）に示すように、穴抜き加工により中央に貫通孔が形成された絶縁性の間隔保持部材１４が誘電体１３の上方に配置される（ステップＳ３）。間隔保持部材１４は、ダレ１４２が導電シート１５の側に位置し、カエリ１４３が誘電体１３の側に位置するように配置される。

【0037】

次に、図７（Ａ）に示すように、間隔保持部材１４の上方に導電シート１５が配置される（ステップＳ４）。導電シート１５は、枠部材１６に保持されて枠部材１６と一体化した状態で、枠部材１６の底面が基台１１の上面と接着されることにより、間隔保持部材１４の上方に配置される。このようにして、導電シート１５が、間隔保持部材１４の貫通孔１４１の周囲が誘電体１３と導電シート１５との間の間隔を保持するように配置される。

【0038】

次に、図７（Ｂ）に示すように、導電シート１５を覆うように保護シート１７が配置される（ステップＳ５）。保護シート１７は、枠部材１６の上面に接着されることにより配置される。

【0039】

次に、図７（Ｃ）に示すように、保護シート１７の上方に保持部材１８が配置される（ステップＳ６）。保持部材１８は、下面が保護シート１７に接着されることにより配置される。以上のようにして、スイッチ１が製造される。

【0040】

以上説明したように、スイッチ１は、貫通孔１４１の周囲で誘電体１３と導電シート１５との間の間隔を保持する絶縁性の間隔保持部材１４を有する。間隔保持部材１４は、貫通孔１４１を穴抜き加工で形成する際に貫通孔１４１の外縁に形成されるダレ１４２が導電シート１５の側に位置するように配置される。これにより、スイッチ１は、使用に伴う特性の変化を抑えることを可能とする。

【0041】

また、スイッチ１は、枠部材１６に接着されて導電シート１５を覆うことにより導電シート１５を保護する保護シート１７を有する。これにより、スイッチ１の防塵性、防水性、防湿性が高められ、塵芥、水滴、湿度等によるスイッチの特性の変化が抑えられる。

【0042】

また、スイッチ１は、基台１１の外周に配置され、第１電極１２１と電気的に接続される第１端子１２３と、基台１１の外周に配置され、第２電極１２２と電気的に接続される第２端子１２４をさらに有する。第１端子１２３および第２端子１２４が基台１１の外周に配置されることにより、基台１１の内部の構造が簡素化され、スイッチ１が小型化される。

【0043】

スイッチ１には、次に述べるような変形例が適用されてもよい。

【0044】

上述した説明では、ダレ１４２は丸みを帯びているものとしたが、このような例に限られない。ダレ１４２は、間隔保持部材１４の一方の面と貫通孔１４１の内周側面とが傾斜平面によって接続された、いわゆるＣ面取りの形状を有していてもよい。この場合も同様に、貫通孔１４１の外縁が導電シート１５に食い込むことが防止され、スイッチ１の特性が変化することが防止される。

【0045】

上述した説明では、貫通孔１４１は穴抜き加工で形成されるものとしたが、このような例に限られない。例えば、射出成形等の成形加工により、貫通孔１４１を有する間隔保持部材１４が形成されてもよい。この場合、貫通孔１４１の外縁が丸みを帯びた形状となるような型を用いて間隔保持部材１４が成形されてもよく、間隔保持部材１４が成形された後に、貫通孔１４１の外縁が丸みを帯びた形状となるように面取り（Ｒ面取りまたはＣ面取り）がされてもよい。

【0046】

上述した説明では、スイッチ１は保護シート１７を有するものとしたが、スイッチ１は保護シート１７を有しなくてもよい。すなわち、利用者が直接、または押圧部材を介して間接的に、導電シート１５を押圧するようにしてもよい。

【0047】

上述した説明では、第１端子１２３および第２端子１２４は基台１１の外周に配置されるものとしたが、第１端子１２３および第２端子１２４は基台１１の上面や底面等の任意の位置に配置されてもよい。

【0048】

（第２実施形態に係るスイッチ）
図８は図１のIII－III断面に対応する断面における第２実施形態に係るスイッチ２の断面図である。スイッチ２は、スイッチ１と同様に、内部に形成されるコンデンサの静電容量の変化に基づいて押圧操作を検出する静電容量式の感圧スイッチである。

【0049】

スイッチ２は、所望の高さを有する接着層１９を有することがスイッチ１と相違する。また、スイッチ２は、誘電体１３の上面の高さが基台１１の上面に配置される第２電極１２２の上面の高さと略一致することがスイッチ１と相違する。接着層１９及び誘電体１３の上面の高さ以外のスイッチ２の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたスイッチ１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。

【0050】

接着層１９は、導電性接着材料により形成され、第１電極１２１に誘電体１３を固定すると共に、第１電極１２１と誘電体１３との間を電気的に接続する。接着層１９の高さは、誘電体１３の上面の高さが基台１１の上面に配置される第２電極１２２の上面の高さと略一致するように調整される。

【0051】

スイッチ２では、基台１１の底板１１２の上面から誘電体１３の上面までの高さである第１高さＨ１は、基台１１の底板１１２の上面から第２電極１２２の上面までの高さである第２高さＨ２と等しい。第１高さＨ１は、第１電極１２１の高さＨ１２１、接着層１９の高さＨ１９及び誘電体１３の高さＨ１３から
Ｈ１ ＝ Ｈ１２１ ＋ Ｈ１９ ＋ Ｈ１３
で示される。一方、第２高さＨ２は、基台１１の側壁１１３の高さＨ１１３、及び第２電極１２２の高さＨ１２２から
Ｈ２ ＝ Ｈ１１３ ＋ Ｈ１２２
で示される。

【0052】

誘電体１３は、誘電体１３の上面が基台１１の上面に対して所定の高さとなるように配置される。例えば、誘電体１３は、上面が基台１１の上面に配置される第２電極１２２と同じ高さとなるように配置される。基台１１の上面には第２電極１２２およびレジスト１２５が配置されているため、基台１１の上面とは、第２電極１２２の上面またはレジスト１２５の上面と一致する。図３に示す例では、誘電体１２は、上面が第２電極１２２の上面と同じ高さとなるように配置されている。誘電体１３は、上面が基台１１の上面に配置されたレジスト１２５と同じ高さになるように配置されてもよい。

【0053】

図９はスイッチ２の製造方法の流れを示すフロー図であり、図１０～１２はスイッチ２の製造方法の各工程を説明するための模式的な断面図である。図１０（Ａ）は図９に示すステップＳ１１を示し、図１０（Ｂ）は図９に示すステップＳ１２を示し、図１０（Ｃ）は図９に示すステップＳ１３を示す。図１１（Ａ）は図９に示すステップＳ１４を示し、図１１（Ｂ）は図９に示すステップＳ１５を示し、図１１（Ｃ）は図９に示すステップＳ１６を示す。図１２（Ａ）は図９に示すステップＳ１７を示し、図１２（Ｂ）は図９に示すステップＳ１８を示す。図１０～１２では集合工法を用いて複数のスイッチ２を製造するための製造工程が示されるが、このような例に限られず、一つのスイッチ２のみが製造されてもよい。

【0054】

最初に、図１０（Ａ）に示すように、複数の基台１１が連結された集合基板が準備される（ステップＳ１１）。それぞれの基台１１には凹部１１１が形成されるとともに、それぞれの基台１１は、凹部１１１の底面に配置された第１電極１２１と、凹部１１１の周囲に配置された第２電極１２２とを有する。第１電極１２１は第１端子１２３に、第２電極１２２は第２端子１２４にそれぞれ電気的に接続されている。また、基台１１の第２電極１２２の上面の一部、および隣接する二つの基台１１の第２電極１２２の間には、レジスト１１６が配置されている。

【0055】

次に、図１０（Ｂ）に示すように、第１電極１２１に未硬化の接着部材Ｇが配置される（ステップＳ１２）。接着部材Ｇは、少なくとも硬化した状態で導電性を有する。接着部材Ｇは、例えばエポキシ樹脂を含む銀ペーストである。

【0056】

次に、図１０（Ｃ）に示すように、誘電体１３が吸着プレートＰ１に吸着される（ステップＳ１３）。吸着プレートＰ１には、集合基板のそれぞれの凹部１１１に対向するように、凹部１１１の外径よりも大きい外径を有する複数の突出部Ｐ１１が形成されている。誘電体１３は、突出部Ｐ１１に載置される。吸着プレートＰ１は、突出部Ｐ１１に形成された吸気口Ｐ１２の内部の気圧を低下させることにより、突出部Ｐ１１に載置された誘電体１２を吸着する。突出部Ｐ１１の周囲には、突出部P１１よりも高さが低い受け部P１３が配置される受け部Ｐ１３は、レジスト１２５が対向するように配置される。突出部Ｐ１１の高さと受け部Ｐ１３の高さの差は、レジスト１２５の高さと第２電極１２２の高さの差よりも大きい。

【0057】

次に、図１１（Ａ）に示すように、誘電体１３が第１電極１２１と電気的に接続するように接着される（ステップＳ１４）。接着部材Ｇが配置された集合基板が上下反転されて、誘電体１３が凹部１１１に収容されるように吸着プレートＰ１に載置される。このとき、誘電体１３の底面が接着部材Ｇと接触する。また、突出部Ｐ１１の外径が凹部１１１の外径よりも大きいため、突出部Ｐ１１の外縁は凹部１１１の周囲と当接する。したがって、誘電体１３の上面の高さが凹部１１１の周囲と同一の高さとなる。凹部１１１の周囲と突出部Ｐ１１の外縁とがより確実に当接するように、集合基板に重りプレートＱ１が載置される。

【0058】

誘電体１３が吸着プレートＰ１に吸着された状態で集合基板が加熱されることにより、接着部材Ｇが硬化されて導電性の接着層１９が形成され、誘電体１３が第１電極１２１と電気的に接続されるとともに第１電極１２１に接着される。このとき、誘電体１３は吸着プレートＰ１に吸着されているため、接着部材Ｇの硬化収縮によって誘電体１３が持ち上がることはない。すなわち、接着部材Ｇを硬化させることにより、誘電体１３の上面の高さが凹部１１１の周囲、すなわち基台１１の上面に配置される第２電極１２２の高さと同一の高さとなるような所望の厚さを有する接着層１９が形成される。したがって、誘電体１３の上面が凹部１１１の周囲の高さを基準として高い精度で位置決めされる。

【0059】

次に、図１１（Ｂ）に示すように、中央に貫通孔１４１が形成された絶縁性の間隔保持部材１４が、第１電極１２１に接着された誘電体１３の上方に配置される（ステップＳ１５）。

【0060】

次に、図１１（Ｃ）に示すように、間隔保持部材１４の上方に導電シート１５が配置される（ステップＳ１６）。導電シート１５は、枠部材１６に保持されて枠部材１５と一体化した状態で、枠部材１６の底面が基台１１の上面と接着されることにより、間隔保持部材１４の上方に配置される。このようにして、導電シート１５が、間隔保持部材１４の貫通孔１４１の周囲が誘電体１３と導電シート１５との間の間隔を保持するように配置される。

【0061】

次に、図１２（Ａ）に示すように、導電シート１５を覆うように保護シート１７が配置される（ステップＳ１７）。保護シート１７は、枠部材１６の上面に接着されることにより配置される。

【0062】

次に、図１２（Ｂ）に示すように、保護シート１７の上方に保持部材１８が配置される（ステップＳ１８）。保持部材１８は、下面が保護シート１７に接着されることにより配置される。

【0063】

最後に、集合基板が切断されることにより個片化される（ステップＳ１９）。以上のようにして、複数のスイッチ２が製造される。

【0064】

以上説明したように、スイッチ２は、誘電体１３を吸着した状態で接着層１９を硬化させることにより、誘電体１３を第１電極１２１と電気的に接続した状態で接着することにより製造される。これにより、誘電体１３が基台１１の上面の高さを基準として高い精度で位置決めされる。一般に、基台１１を製造する際に凹部１１１の深さを高い精度で一定にすることは困難である。また、誘電体１３の厚さにもばらつきがある。したがって、凹部１１１の底面の高さを基準として誘電体１３を位置決めした場合、誘電体１３と導電シート１５との間の距離のばらつきが生じやすくなる。これに対し、スイッチ２の製造方法においては、凹部１１１の底面ではなく基台１１の上面の高さを基準として誘電体１３が位置決めされるため、誘電体１３と導電シート１５との間の距離のばらつきが抑えられる。

【0065】

また、誘電体１３は、上面が基台１１の上面に配置される第２電極１２２と同一の高さとなるように配置され、スイッチ２は、誘電体１３の上方に、誘電体１３と導電シート１５との間に所定の間隔を保持するための間隔保持部材１４を有する。これにより、誘電体１３と導電シート１５との間の距離が間隔保持部材１３によって規定されるため、誘電体１３と導電シート１５との間の距離のばらつきが抑えられる。

【0066】

（第３実施形態に係るスイッチ）
図１３は図１のIII－III断面に対応する断面における第３実施形態に係るスイッチ３の断面図である。スイッチ３は、スイッチ１及び２と同様に、内部に形成されるコンデンサの静電容量の変化に基づいて押圧操作を検出する静電容量式の感圧スイッチである。

【0067】

スイッチ３は、接着層２０を接着層１９の代わりに有することがスイッチ１と相違する。また、スイッチ３は、誘電体１３の上面ではなく、間隔保持部材１４の上面の高さが基台１１の上面に配置される第２電極１２２の上面の高さと略一致することがスイッチ２と相違する。接着層２０及び間隔保持部材１４の上面の高さ以外のスイッチ３の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたスイッチ２の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。

【0068】

接着層２０は、接着層１９と同様に、導電性接着材料により形成され、第１電極１２１に誘電体１３を固定すると共に、第１電極１２１と誘電体１３との間を電気的に接続する。接着層２０の高さは、間隔保持部材１４の上面の高さが基台１１の上面に配置される第２電極１２２の上面の高さと略一致するように調整される。

【0069】

スイッチ３では、基台１１の底板１１２の上面から間隔保持部材１４の上面までの高さである第３高さＨ３は、基台１１の底板１１２の上面から第２電極１２２の上面までの高さである第２高さＨ２と等しい。第３高さＨ３は、第１電極１２１の高さＨ１２１、接着層２０の高さＨ２０、誘電体１３の高さＨ１３及び間隔保持部材１４の高さＨ１４から
Ｈ３ ＝ Ｈ１２１ ＋ Ｈ２０ ＋ Ｈ１３ ＋ Ｈ１４
で示される。

【0070】

図１４は、スイッチ３の製造方法の流れを示すフロー図である。図１５はスイッチ２の製造方法の各工程を説明するための模式的な断面図である。図１５（Ａ）は図１４に示すステップＳ１３を示し、図１５（Ｂ）は図１４に示すステップＳ１４を示す。Ｓ２１～Ｓ２２に示す処理は、図９に示すＳ１１～Ｓ１２の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。

【0071】

Ｓ２２の処理の次に、図１５（Ａ）に示すように、間隔保持部材１４が吸着プレートＰ１の表面に配置される（ステップＳ２３）。間隔保持部材１４は、吸着プレートＰ１の表面に形成される突出部Ｐ１１に載置される。間隔保持部材１４は、ダレ１４２がダレ１４２に対向し、カエリ１４３が吸着プレートＰ１の表面の反対方向に延伸するように配置される。

【0072】

次に、図１５（Ｂ）に示すように、誘電体１３が吸着プレートＰ１に吸着される（ステップＳ２４）。誘電体１３は、突出部Ｐ１１に載置される間隔保持部材１４を覆うように突出部Ｐ１１の上方に配置され、吸気口Ｐ１２の内部の気圧を低下させることにより、間隔保持部材１４を介して突出部Ｐ１１に載置された誘電体１３を吸着する。

【0073】

次に、誘電体１３が第１電極１２１と電気的に接続するように接着される（ステップＳ２５）。Ｓ４の処理と同様に、接着部材Ｇが配置された集合基板が上下反転されて、誘電体１３が凹部１１１に収容されるように吸着プレートＰ１に載置された状態で集合基板が加熱されることにより、接着部材Ｇが硬化されて導電性の接着層２０が形成される。Ｓ２６～Ｓ２９に示す処理は、図９に示すＳ１６～Ｓ１９の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。

【0074】

以上説明したように、スイッチ３は、突出部Ｐ１１に間隔保持部材１４を介して載置された誘電体１３を吸着した状態で接着層２０を硬化させることにより、間隔保持部材１４及び誘電体１３が基台１１の上面の高さを基準として高い精度で位置決めされる。スイッチ３の製造方法においては、間隔保持部材１４のカエリ１４３の高さのばらつきにかかわらず、基台１１の上面の高さを基準として間隔保持部材１４が位置決めされるため、間隔保持部材１４と導電シート１５との間の距離のばらつきが抑えられる。

【実施例1】

【0075】

実施例１－１０として、上述のスイッチ１に対応する構成を備えた１０個のスイッチが用意された。実施例１－１０に係るスイッチが有する誘電体１３は０．６ｍｍの厚さを有し、比誘電率が２５００であるチタン酸バリウムであり、導電シート１５は０．３ｍｍの厚さを有する導電性ゴムであった。実施例１－１０に係るスイッチが有する間隔保持部材１４は、穴抜き加工により形成された貫通孔１４１を備え、ダレ１４２が導電シート１５の側に位置するように配置された。また、比較例１－７として、カエリ１４３が導電シート１５の側に位置するように間隔保持部材１４が配置されている点を除き、実施例に係るスイッチと同様の構成を備えた７個のスイッチが用意された。

【0076】

押下面１７３が押圧されていない状態で、実施例１－１０および比較例１－７に係るスイッチの第１電極１２１と導電シート１５とによって形成されるコンデンサの静電容量が測定された。また、押下面１７３が所定の押圧力で押圧された状態で、各スイッチのコンデンサの静電容量が同様に測定された。その後、各スイッチを所定の押圧力で２００万回打鍵する打鍵試験が実行された。打鍵試験後に、同様に各スイッチのコンデンサの静電容量が測定された。下記の表１は、実施例に係るスイッチの打鍵試験前の静電容量に対する打鍵試験後の静電容量の比率を示すものである。また、下記の表２は、比較例に係るスイッチの打鍵試験前の静電容量に対する打鍵試験後の静電容量の比率を示すものである。

【0077】

【表1】

【表2】

【0078】

表１および表２に示すように、比較例に係るスイッチにおいては、非押圧時の静電容量比は平均値で４．５４であり、静電容量が大きく増加している。これに対し、実施例に係るスイッチにおいては、非押圧時の静電容量比は平均値で０．９７であり、静電容量はほぼ変化していない。また、比較例に係るスイッチにおいては、押圧時の静電容量比は平均値で１．０６であり、静電容量はわずかに増加している。これに対し、実施例に係るスイッチにおいては、押圧時の静電容量比は１．００であり、静電容量は変化していない。すなわち、実施例に係るスイッチの打鍵試験の前後における静電容量の変化量は小さく、実施例に係るスイッチは、使用に伴う特性の変化を抑えることを可能としている。なお、比較例において、押圧時の静電容量比は非押圧時の静電容量比よりも小さいのは、打鍵試験の前における押圧時の静電容量が非押圧時の静電容量よりも十分大きいためである。

【0079】

比較例に係るスイッチは、カエリ１４３が導電シート１５の側に配置されることにより、押下されるたびにカエリ１４３が導電シート１５に食い込むため、導電シート１５の底面が変形し、凹凸が生じる。この場合、底面の突出した部分が誘電体１３に接触しやすくなり、誘電体１３と導電シート１５との接触面積が増大する。したがって、比較例に係るスイッチの静電容量は、打鍵試験後に増加したと考えられる。これに対し、実施例に係るスイッチは、上述した導電シート１５の底面の変形が生じにくいため、打鍵試験後にも静電容量はほとんど増加しなかったと考えられる。

【実施例2】

【0080】

実施例として、上述したスイッチ２の製造方法を用いて４８個のスイッチが製造された。実施例に係るスイッチの断面解析により、各スイッチの接着層１９の厚さおよび凹部１１１の深さが計測された。

【0081】

図１６は、実施例に係るスイッチの接着層１９の厚さＴと凹部１１１の深さＤとの関係を示すグラフである。図１６において、厚さＴと深さＤとの間の相関係数Ｒは概ね０．９６８であり、厚さＴと深さＤとの間に強い相関があることが示された。すなわち、スイッチ２の接着層１９は、誘電体１３の上面の高さが凹部１１１の周囲と同一の高さとなるような所望の厚さを有することが確認された。

【0082】

当業者は、本発明の精神および範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。例えば、上述した実施形態及び変形例は、本発明の範囲において、適宜に組み合わせて実施されてもよい。

【要約】

使用に伴う特性の変化を抑えることを可能とする感圧スイッチおよびその製造方法を提供する。スイッチは、凹部が形成された基台と、凹部の底面に配置された第１電極と、凹部の周囲に配置された第２電極と、凹部内に配置され、第１電極と電気的に接続する誘電体と、誘電体の上方に配置され、第２電極と電気的に接続する導電シートと、中央に貫通孔が形成され、貫通孔の周囲で誘電体と導電シートとの間の間隔を保持する絶縁性の間隔保持部材と、を有し、誘電体と導電シートとは、導電シートを誘電体の方向に押圧する押圧力に応じて導電シートと誘電体との接触面積が変化するように配置され、間隔保持部材の一方の面には、貫通孔の外縁に沿ったへこみが形成され、間隔保持部材は、へこみが導電シートの側に位置するように配置される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】