专利名称：金属圆盖按钮开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子设备等所包括的按钮开关，更详细而言，涉及通过在设备内部的印刷配线基板上放置具有弹性的金属圆盖而构成的按钮开关。
背景技术：
作为形成用于操作电子设备等的按钮开关的元件之一，列举有使用具有弹性的金属圆盖的方法。与作为用于形成按钮开关的其它代表性元件的使用接点橡胶(contact rubber)相比，使用金属圆盖的按钮开关在按压时的键击(click)感好，能给操作者带来更好的操作时的反馈。因此，近年来，被极广泛地应用在以移动电话为主的电子设备类的按钮开关、或用于远程操作家用电器等的遥控器的按钮开关。使用金属圆盖的按钮开关的接点部是通过在设于印刷配线基板上的至少二个固定电极上保持规定的位置关系地放置金属圆盖来构成。金属圆盖同时包括起到具有弹性的可动构件的作用和起到可动接点的作用。在实际的制品中，一般是预先在起模成规定的外形且在单面具有粘接材的基底片材上黏贴与所需按钮开关数量相当的多个金属圆盖的金属圆盖黏贴片，通过将该金属圆盖黏贴片保持规定的位置关系地黏贴在印刷配线基板上，只用金属圆盖黏贴片和印刷配线基板来构成多个按钮开关。关于固定电极的形成方法，作为具有代表性的方法，列举有将铜箔图案蚀刻成规定的形状，以对其表面实施镀覆而形成的方法；以及将以导电性碳油墨为代表的导电性油墨印刷成规定形状而形成的方法。大多数情形下，配设了在按下按钮开关时与金属圆盖的顶部接触的中央电极和与金属圆盖的外周接触的环状电极后形成固定电极。如上所述构成的按钮开关在未被按下的状态下，由于金属圆盖的顶部没有与中央电极接触，因此形成电性关断(OFF)，在被按下的状态下，则金属圆盖随着朝向按钮的按压方向的位移而挠曲，一旦金属圆盖的顶部与中央电极接触，就会经由金属圆盖而使两个固定电极之间短路，从而形成电性导通(ON)。关于用于构成使用金属圆盖的按钮开关的印刷配线基板，最佳的是在正反面分别具有铜箔图案且具有将正反面的铜箔图案之间连接的通孔这样类型的两面覆铜印刷配线基板。若使用上述这种类型的两面覆铜印刷配线基板，则在将环状电极制成完整的甜甜圈形之后，在环状电极内周的内侧设置通孔，利用该通孔，就能将没有设置固定电极侧的表面的电路图案与中央电极相连接。通过如上所述构成，由于金属圆盖与环状电极完全平行，且对金属圆盖的按压负荷被均勻地分散在金属圆盖的整个外周，因此可得到彼此间理想的接触。另外，不仅在正反面，即使在中间层具有铜箔图案的多层类型的印刷配线基板，也同样能使用通孔来构成中央电极和环状电极。问题在于上述具有可得到理想的接触的通孔的两面覆铜印刷配线基板是极为昂贵的。作为使其廉价的元件，想到使用只在单面侧具有电路图案，而不具有通孔的单面覆铜印刷配线基板，来取代通孔类型的两面覆铜印刷配线基板。单面覆铜印刷配线基板中的电路图案大多同时使用通过蚀刻铜箔而得到的导体图案和通过印刷导电性碳油墨而得到的导体图案来形成。在如上所述构成的单面覆铜印刷配线基板中，在印刷由导电性碳油墨得到的导体图案时，通过同时印刷规定形状的固定电极，就能方便地形成固定电极，因此，从这个观点来看，可以说对于使用金属圆盖的按钮开关而言是理想的。然而，若为单面覆铜印刷配线基板的情形时，由于无法使用通孔，因此，在将电路图案从环状电极的外部连接到中央电极上会出现困难。作为对于这个问题的处理方法，有将环状电极的一部分切离来形成C字状的圆弧状电极，通过将由铜箔制成的电路图案穿过所切离的部分，来将电路图案与中央电极连接的方法。在如上所述构成的情形下，确保穿过切离部分的与中央电极连接的电路图案、和被放置于圆弧状电极上的金属圆盖之间的绝缘性成为了重要的课题。为了确保这部分的绝缘性，以往，如图4及图5所示，通过在穿过上述切离部分的与中央电极连接的电路图案上印刷绝缘层来进行对应。然而，若为上述结构，则在圆弧状电极部分与圆弧状电极的切离部分之间的印刷层结构不同，其结果是，与圆弧状电极部分相比，圆弧状电极的切离部分的印刷膜厚度会增厚。由此，已知会有发生金属圆盖的永久性屈曲反转的情形、以及伴随着按钮开关的操作，会因金属圆盖外周被削切下的绝缘层的碎屑而对接点的接触造成妨碍的情形等(专利文献1、第0006段、第0007段、第0008段)。另外，金属圆盖的永久性屈曲反转发生在金属圆盖被按下时，金属圆盖的顶部随着按下会越过由金属圆盖的外周确定的面，来进一步位移的情形。对上述问题，在专利文献1中，公开了通过形成用印刷法或蚀刻法来形成第一层、 用印刷法或镀覆法来形成第二层这样的两层结构的圆弧形状部，以使将圆弧形状部的厚度增厚到比第二电极配线部的印刷膜厚度厚(第0016段)。然而，用印刷法形成的各印刷层的印刷膜厚可取决于所印刷的油墨的黏度、进行印刷的环境的温度、湿度等而变化，很难将印刷膜厚控制成与设定值相同、或者落在设定值的附近值内。因此，用印刷法来形成圆弧形状部和第二电极配线部的绝缘皮膜层，并将各自的印刷高度保持成规定的相互关系要求非常严格的印刷膜厚管理，进而造成这种印刷配线基板的高价化。此外，关于专利文献1所公开的用镀覆法得到的圆弧状电极的体积增大，与印刷法相比，生产性较低，使用镀覆法生产得到的印刷配线基板的价格比没有使用镀覆法的印刷配线基板明显昂贵。同样，对于专利文献1所公开的用蚀刻法或研磨法来减薄第二电极配线部的方法(第0019段)，同样也会导致印刷配线基板的高价化。除此之外，这些方法仍然采用切去其一部分的现有这样的呈圆弧形状的固定电极，并没有改变。若着眼于随着按钮开关的按压操作而产生向金属圆盖的按压方向负荷的情形、即着眼于在印刷配线基板上的固定电极、尤其对金属圆盖外周进行支承的圆弧形状部上产生来自金属圆盖外周的按压方向负荷的情形，即使对按钮开关的按压负荷为相同的负荷值， 由于在圆弧形状的电极的情形下，会在除了切离部之外的残留圆弧部上受到该负荷，因此与没有切口的完整的甜甜圈形状的电极的情形相比，与金属圆盖外周接触的接触部处的按
4下方向负荷的压力会增大。当然，切离部的长度越长、圆弧形状部的圆弧长越短，这种趋势就越显著。在金属圆盖中，当对其顶点部施加按压负荷时，随着按压方向的位移的发生，外周径也会稍许改变。更具体而言，相对于无负荷时的外周径，随着按下顶点部的按压方向的位移增大，外周径也会稍许增大。这意味着通过反复按钮开关的按下和松开，会在金属圆盖外周与环状电极或圆弧状电极的表面之间发生滑动摩擦。若将其与由上述按压负荷引起的压力关联研究可知，与甜甜圈形状的电极相比，受到较大按压负荷的压力的圆弧形状的电极的表面磨损会更快地产生，这种磨损会成为长期间使用按钮开关时的功能阻碍要因。根据到目的为止的说明，在采用使用中央电极和C字状的圆弧形状电极、使被连接到中央电极的电路图案穿过圆弧形状电极的切离部、并在该穿过图案上形成绝缘层而构成的现有的金属圆盖的按钮开关中，从根本上具有由在包括圆弧形状电极和穿过图案上的绝缘层这种不同的印刷层结构的范围上放置金属圆盖的结构而引起的各种问题。专利文献1 日本专利特开2002-290000号公报
发明内容
本发明基于上述现状发明而成，其目的在于一举解决现有的采用使用圆弧形状的固定电极的金属圆盖的按钮开关所具有的各种问题，这种按钮开关可确保金属圆盖与固定电极之间的稳定接触，且即使该按钮开关经多次操作，也能维持其稳定的接触，进而可廉价地得到这种按钮开关。本发明的技术方案1所记载的按钮开关是在设于印刷配线基板上的固定电极上， 放置具有弹性的金属圆盖而构成，其特征在于，固定电极由如下部件构成中央电极，该中央电极没有使用通孔而与电路连接，在按下上述按钮开关时与上述金属圆盖的顶部接触； 以及环状电极，该环状电极与上述金属圆盖的外周接触，并被配设成围住上述中央电极的外侧，上述中央电极和环状电极均是通过印刷导电性油墨而形成，在环状电极的与金属圆盖接触的范围的整个区域内，印刷层结构是相同的。此外，本发明的技术方案2所记载的按钮开关的特征在于，上述中央电极的至少一部分的印刷层结构、和上述环状电极与金属圆盖接触的范围的印刷层结构是相同的。此外，本发明的技术方案3所记载的按钮开关的特征在于，上述固定电极是将圆形的中央电极和圆甜甜圈形的环状电极配置成同心圆状而形成，上述金属圆盖是圆形的， 并在上述固定电极上放置成同心圆状，其整个外周与环状电极相接。根据技术方案1所记载的本发明，由不使用通孔地与电路连接的中央电极和围住中央电极的环状电极来构成设于印刷配线基板上的固定电极，而且，通过将环状电极的与金属圆盖接触的范围的印刷层结构形成为相同，使金属圆盖与环状电极形成为平行，即使为不使用通孔的印刷配线基板，也能实现以往通过使用通孔才能实现的理想接触。其结果是，能将由圆弧状电极的切离部分的印刷膜厚度变得比圆弧状电极的印刷膜厚度更厚引起的金属圆盖的永久性屈曲反转、以及由被金属圆盖外周削切下的绝缘层的碎屑引起的接触不良等现有的问题一并清楚。此外，通过将环状电极的与金属圆盖接触的范围的印刷层结构形成为相同，即使在一层一层的印刷膜厚度发生与设定值的不同，也只有从印刷配线基板的基材表面至环状电极表面的印刷厚度发生了变化，不会有造成取决于印刷膜厚度的变化的金属圆盖不均勻状态下对固定电极的放置的情形，因此即使为基于一般的印刷膜厚管理的印刷配线基板， 也能理想地实施本发明。根据技术方案2所记载的本发明，通过将中央电极的至少一部分的印刷层结构与环状电极的印刷层结构形成为相同，并将中央电极的印刷厚度与环状电极的印刷厚度形成为相同厚度，藉此能防止金属圆盖的顶部朝按压方向过度位移，因而能有效防止金属圆盖的永久性屈曲反转。根据技术方案3所记载的本发明，由于金属圆盖的整个外周都均勻地与环状电极相接，因此按压负荷会均勻分散在整个外周，其结果是，金属圆盖的外周对环状电极施加的压力会降低到比对圆弧形状的现有的固定电极的压力低，并减少环状电极与金属圆盖相接触的部分的摩擦。藉此，能减少现有的环状电极的磨损，有助于改善使用金属圆盖的按钮的按压操作次数寿命。此外，通过使用不具有通孔的单面覆铜印刷配线基板来实施本发明，与现有的使用具有通孔的印刷配线基板的情形相比，非常廉价，此外，与现有的在单面覆铜印刷配线基板上设置圆弧状电极的情形相比，不会引起高价化，并能实现本发明的按钮开关。
图1是使用本发明的金属圆盖的按钮开关的一实施例的分解立体图。图2是图1中放置有金属圆盖的状态的A-A线剖视图，其省略了基底片材来表示。图3是表示使用本发明的金属圆盖的按钮开关的一实施例中的印刷配线基板的各印刷层的形状的俯视图。图4是使用现有的金属圆盖的按钮开关的分解立体图。图5是图4中放置有金属圆盖的状态的B-B线剖视图，其省略了基底片材来表示。(符号说明)10按钮开关11金属圆盖20印刷配线基板21中央电极22环状电极23 基材24铜箔图案25第一绝缘层26第二绝缘层27第三绝缘层28导电性碳层31基底片材41圆弧状电极42绝缘层
具体实施例方式以下，参照图1至图3对使用直径Φ 5. Omm的正圆形金属圆盖11的本发明的按钮开的之实施例进行说明。图1分别表示构成本实施例的各部位的外观。在印刷配线基板20上以同心圆状配设有圆形的中央电极21和甜甜圈形的环状电极22，在它们上面以同心圆状放置有正圆形金属圆盖11。另外，金属圆盖11被预先黏贴在基底片材31，将该基底片材31黏贴在印刷配线基板20上，藉此对固定电极保持预定的位置关系。另外，在图1所示的基底片材31 的中央部以虚线表示的圆形表示相当于金属圆盖11的黏贴部位的部分。本实施例中所使用的印刷配线基板20是只在单面侧具有铜箔图案的单面印刷配线基板，且为同时用作通过将铜箔蚀刻成规定的图案形状所得的蚀刻电路图案和通过将导电性碳油墨印刷成规定的图案形状所得的印刷电路图案的简易二层导体类型单面印刷配线基板。在为简易二层导体类型单面印刷配线基板的情况下，由于在蚀刻电路图案与印刷电路图案层叠的部位上彼此间的绝缘很可靠，因此，一般在比该层叠部位稍大的范围形成由第一绝缘层25、第二绝缘层沈以及第三绝缘层27构成的三层绝缘层。通过如上所述构成，能大幅减少例如在绝缘层具有针孔(Pin hole)时发生绝缘不良。本实施例的印刷层结构是利用在这种简易二层导体类型单面印刷配线基板中所需的三层结构的绝缘层的印刷层的形态，完全不需要为了构成本实施例而重新增加印刷层等。因此，本实施例中所使用的单面印刷配线基板的生产成本与现有的简易二层导体类型单面印刷配线基板相同。图2是表示沿图1的A-A线的剖视图，尤其对印刷配线基板中固定电极部分的印刷层的结构进行了详细表示。此外，图3是具体表示用于形成本实施例的中央电极21和环状电极22的各印刷层的形状，图3 (a)表示铜箔的蚀刻形状，图3(b)表示第一绝缘层25的印刷形状，图3 (c)表示第二绝缘层沈的印刷形状，图3 (d)表示第三绝缘层27的印刷形状， 图3(e)为导电性碳层的印刷形状。在图3(e)中，从上方左侧的横向被连接到环状电极的印刷图案示出了来自外部电路的连接部分。另外，对于各绝缘层，有时也将第一绝缘层25 称为“阻焊剂”、第二绝缘层26称为“第一底涂层”、第三绝缘层27称为“第二底涂层”。使用上述图2、图3，对本实施例的印刷层的结构和各印刷层的形状进行详细说明。在本实施例中，使铜箔图案M以比环状电极22的外周径稍大地、具体而言以 Φ 7. Omm的形态进行蚀刻。如图3(a)所示，电路图案从上述视图左侧朝着中央电极21与上述圆形铜箔图案连接(在上述图中，只表示其电路图案的一部分)。在该圆形铜箔图案的正上方印刷有第一绝缘层25。第一绝缘层25被印刷在除了具有比中央电极21的外径小的Φ 1. 8mm的内径和与中央电极21的外径相同的Φ 2. 4mm的外径的甜甜圈形状的第一绝缘层非印刷范围之外的范围。另外，甜甜圈形状的第一绝缘层非印刷范围被配设成与圆形铜箔图案M呈同心圆状。在第一绝缘层25上印刷有第二绝缘层沈，在第二绝缘层沈上还印刷有第三绝缘层27。第二绝缘层沈与第三绝缘层27的印刷形状完全相同，并分别被印刷在比中央电极21稍小的圆形范围和比环状电极22稍大的甜甜圈形的范围。中央电极21部分的第二绝缘层26和第三绝缘层27的印刷范围的外径为比第一绝缘层非印刷范围的内径更小的Φ 1.2mm。此外，环状电极22部分的第二绝缘层沈和第三绝缘层27的印刷范围的内径为比第一绝缘层非印刷范围的外径更大的Φ3. 5mm，外径为与环状电极22的外径相同的Φ 6. 4mm。中央电极21部分和环状电极22部分的各自的第二绝缘层印刷范围和第三绝缘层印刷范围也分别被配设成与圆形铜箔图案24呈同心圆状。在第三绝缘层2上通过导电性碳油墨形成有中央电极21和环状电极22。在印刷版尺寸方面，中央电极21的直径为比第一绝缘层非印刷范围的内径稍大的Φ2.4πιπι，环状电极22的内径为比第一绝缘层非印刷范围的外周径稍大的Φ4. 0mm，环状电极22的外径为直径比内径大2. 4mm的值、即为Φ6.4πιπι。环状电极22的电极宽度为1. 2mm，但是该值是在考虑了金属圆盖11的放置位置尺寸的公差、或印刷配线基板20中的印刷层配设位置公差来确定的，即使在各自的公差累积到最大的情形下，也能确定成使金属圆盖U充分收纳在环状电极22的外径内。构成固定电极的各层的印刷膜厚大约如下所示。铜箔图案Μ:;35μπι第一绝缘层25 :15 μ m第二绝缘层洸20 μ m第三绝缘层27 :20 μ m导电性碳层沘20 μ m对与中央电极21的电路连接进行叙述。由于中央电极21的导电性碳层的直径比印刷成圆形的第一绝缘层25的直径大，因此，形成中央电极21的导电性碳油墨印刷以从第一绝缘层25的周围溢出的形态印刷。其结果是，露出到第一绝缘层25非印刷范围的铜箔图案M与形成中央电极21的导电性碳层相接触，因此通过它们彼此间的接触，而可得到与中央电极21的电路连接。如上所示，在本实施例中，由于与中央电极21的电路图案是通过位于固定电极下部的铜箔图案连接的，因此不需要如现有的圆弧形状电极那样，将与金属圆盖的外周相接的电极的一部分切离，以在该部分穿过由铜箔制成的电路图案。藉此，环状电极22呈完整的甜甜圈形，而且在环状电极22的整个区域，印刷配线基板的印刷层结构为由铜箔图案 M、第一绝缘层25、第二绝缘层沈、第三绝缘层27、导电性碳层观这五层构成的结构，为相同的结构。其结果是，即使为单面印刷配线基板，也能与使用通孔将电路图案与中央电极22 连接时一样、得到理想的金属圆盖11与环状电极22之间的接触。此外，这种印刷层结构在中央电极21内至少印刷有第二绝缘层沈、第三绝缘层27 的范围内也是相同，通过如上所述构成，在按下本实施例的按钮开关1时，可防止金属圆盖 11的顶部过度位移，因此能有效防止金属圆盖11的永久性屈曲反转(日文座窟反転)。对于本实施例的按钮开关10，在用足够的按压负荷来进行十万次按键试验之后， 并未发现金属圆盖11与环状电极22的接触部分发生磨损、或产生削切渣滓，得到极好的结果。另外，在与之相同的条件下，进行现有的使用圆弧状电极41的切离部分的印刷膜厚度形成得较厚的金属圆盖的按钮开关的按键试验，在试验后的外观上，确认了在圆弧状电极 41的切离部分的绝缘层42表面会随着与金属圆盖的外周的摩擦而产生损伤。此外，在施加相同的按压负荷的条件下，对从中央电极21经由金属圆盖11直至环状电极22为止的接触电阻进行了确认，在现有结构制成的按钮开关时为5 10 Ω的范围， 而在本实施例中为50 100 Ω的范围。这是由于在用于得到与中央电极21的电路连接的铜箔图案与导电性碳油墨印刷之间的接触中，现有的是与中央电极的大致全部范围接触，而在本实施例中，如上所述，随着限定为在第一绝缘层非印刷范围的接触，与现有的结构相比，减少了彼此间的接触面积。一般而言，在对按钮的按下状态进行检测的实际电路结构中，为了正常检测按下状态而允许的按钮按下时的路径电阻值为IOkQ 30kQ左右。在此，路径电阻值是指从输出用于检测按钮的状态的信号的元件至按钮中的一个固定电极(中央电极21、环状电极 22中的任意一个)的电路图案的路径电阻值、按钮按下时的接触电阻值、以及从按钮的另一个固定电极至用于检测按钮的状态的信号所输入的元件的路径电阻值。由此可知，即使为本实施例情形下的接触电阻，也可以是充分实用的范围。本发明能作为以移动电话为主的电子设备类、或遥控器等的按压开关，而在极广泛的范围内利用。
权利要求
1.一种按钮开关，其是在设于印刷配线基板上的固定电极上放置具有弹性的金属圆盖而构成，其特征在于，所述固定电极由如下部件构成中央电极，该中央电极不使用通孔就能与电路连接，在按下所述按钮开关时与所述金属圆盖的顶部接触；以及环状电极，该环状电极与所述金属圆盖的外周接触，并被配设成围住所述中央电极的外侧，所述中央电极和环状电极均是通过印刷导电性油墨而形成的，在环状电极的与金属圆盖接触的范围的整个区域内，印刷层结构是相同的。
2.如权利要求1所述的按钮开关，其特征在于，所述中央电极的至少一部分的印刷层结构、和所述环状电极的与金属圆盖接触的范围的印刷层结构是相同的。
3.如权利要求1或2所述的按钮开关，其特征在于，所述固定电极是将圆形的中央电极与圆甜甜圈形的环状电极配置成同心圆状而形成， 所述金属圆盖是圆形的，并在所述固定电极上放置成同心圆状，其整个外周与环状电极接触。
全文摘要
一种使用金属圆盖的按钮开关，其无须使用印刷配线基板的通孔，来确保金属圆盖与固定电极之间稳定的接触，而且即使该按钮开关经多次操作，也维持其稳定的接触，进而廉价得到上述按钮开关。本发明的按钮开关通过在印刷配线基板上印刷导电性油墨来形成无须使用通孔就能与电路连接并在按下按钮开关时与金属圆盖的顶部接触的中央电极、以及与金属圆盖的外周接触的环状电极，在这些固定电极上放置具有弹性的金属圆盖来构成上述按钮开关，其中，在环状电极的与金属圆盖接触的范围的整个区域内，印刷层结构是相同的。
文档编号H05K1/11GK102157285SQ20101061789
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月22日 优先权日2009年12月25日
发明者前岛一友, 片冈靖贵 申请人:Smk株式会社