JPS648403B2 - - Google Patents

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JPS648403B2
JPS648403B2 JP57207649A JP20764982A JPS648403B2 JP S648403 B2 JPS648403 B2 JP S648403B2 JP 57207649 A JP57207649 A JP 57207649A JP 20764982 A JP20764982 A JP 20764982A JP S648403 B2 JPS648403 B2 JP S648403B2
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conductive
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dot
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Masaaki Obara
Yoshio Tajima
Kazutsugu Suzuki
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Yokohama Rubber Co Ltd
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Publication date
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Priority to US06/555,972 priority patent/US4495236A/en
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Publication of JPS648403B2 publication Critical patent/JPS648403B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は感圧型導電性複合シートに関し、特に
バリア層のズレがなく、感圧性を任意に選択可能
で、かつ加圧による抵抗変化の大きい感圧型導電
性複合シートに関するものである。 従来、たとえば導電性高分子材料に導電性粒子
を分散配合した導電性エラストマーをラバースイ
ツチ等の電子部品として使用する場合、導電性エ
ラストマーを電極面上に直接配置すると、接触し
ただけで通電してしまいスイツチング機能を果さ
ないため、通常、導電性エラストマーと電極との
間に薄い絶縁性有孔フイルムを挿入して実用化し
ている。即ち、導電性エラストマーを部分的に加
圧すると加圧部分の直下にあるフイルムの孔から
導電性エラストマーがはみ出して電極と接触する
のでその部分に回路が形成され、スイツチング機
能が生ずることになる。 しかしながら、このような有孔フイルムを利用
する感圧導電機構は次のような欠点を有してい
た。 (イ) 組立時に有孔フイルムが僅かにずれるだけ
で、導電性エラストマーを加圧しても回路が形
成されず使用不能となりやすい。また特開昭52
−74875号公報に記載されているように有孔フ
イルムを使う場合には、貫通穴とキーボードの
接触子との位置が必ず合うようになつている必
要がある。 (ロ) ズレ防止の為に有孔フイルムを接着剤で電極
に固着する方法があるが、接着剤が孔の面には
み出して導通化が阻害されたり、有孔フイルム
がずれたままで固着して補修に莫大な手間を要
することになる。 以上のような欠点を改良する方法として特開昭
55−124650号公報にみられるような導電性シート
状物の片面に非導電性繊維編織物を一体的に配し
た導電性複合シートもあるが、一体的に埋設され
る前記編織物自身及びシート状物と電極との距離
の寸法精度を上げることが難しく必ずしも満足の
いく感圧特性が得られなかつた。 また、導電性粒子の充填量を減らしたり、機械
的外力を加え、導電粒子間を引離し、感圧性を付
与する方法もあるが加圧による抵抗変化が少な
く、大きな加圧力を要す為、スイツチ素子として
は不向きであつた。 また、特開昭53−147772号公報には、導電性磁
性体に磁場を作用させて、不均一に分布させ、感
圧性を持たせる方法が記載されているが、これは
特殊な加工方法、煩雑な成形工程を必要とし、ま
た耐久性の点でも必ずしも満足しうるものではな
かつた。 更に、導電塗料を塗布したポリエステル等のプ
ラスチツクフイルムシート上に絶縁材料からなる
突起を一体化させた構造のものもあるが、該構造
の導電性複合シートは以下の様な欠点を有してお
り、満足しうる感圧特性を示さなかつた。 (1) シートの厚さ方向には導通せず、必らずシー
トの長さ方向のみ電気が流れるので、電極の制
約を受ける。 (2) しかも、シート自体が弾性を示さず、剛性が
強い為、加圧に対して、均一な面接触をせず、
加圧位置により感圧特性にバラつきを生ずる。 本発明者らは上述のような従来技術の欠点を解
消すべく鋭意検討した結果、本発明に至つたもの
である。 したがつて本発明の目的は、バリア層のズレが
なく、感圧性を任意に選択可能で、かつ加圧によ
る抵抗変化の大きい感圧型導電性複合シートを提
供することにある。 即ち本発明は、弾性高分子材料に導電性粒子を
分散配合してなる導電性エラストマーシートの少
なくとも一方の面に、絶縁材料からなり、かつ下
式を満足する形状の突起パターンを一体化した感
圧型導電性複合シートをその要旨とするものであ
る。 突起の直径Ｒ＝0.3〜1.5mm （即ちドツト径） 突起の厚みｄ＝0.01〜0.10mm 隣接突起との中心間距離ｌ＝（0.1〜3.0）＋Ｒ （即ちピツチ） ここで弾性高分子材料とは、天然ゴムやSBR、
BR、IR、EPDM、EPA、ウレタンゴム、シリコ
ーンゴム、NBR等の各種合成ゴム、ポリオレフ
イン系、ポリエステル系、ポリウレタン系等の各
種熱可塑性エラストマーの１種もしくは２種以上
の混合体または共重合体を言い、これらの必要に
応じて可塑剤、安定剤、老化防止剤、滑剤、着色
剤、増量剤、補強充填剤、金属とのカツプリング
剤が添加配合され、また好ましくは、非硫黄系あ
るいは非硫黄化合物系の加硫剤、加硫助剤、硬化
触媒などが必要に応じて添加配合される。上記弾
性高分子材料の中でも、電気的性質、化学的安定
性、即ち、耐化学薬品性、耐熱性等に優れたシリ
コーンゴムが特に好ましい。 導電性粒子としては、銀、銅、コバルト、ニツ
ケル、鉄、クロム、チタン、白金、金、アルミニ
ウム、亜鉛等の金属粒子及び金属メツキされた粒
子、或いはカーボンブラツク、グラフアイト、タ
ングステンカーバイド等の炭素質、金属炭化物が
あげられる。中でも炭素質の方が物理的、化学的
安定性に優れる点で好ましく、特にグラフアイト
およびカーボンブラツクが加圧型導電複合シート
としての耐久性に優れ、且つ軽量であり、コスト
的にも適つている。金属粒子の場合は、加圧によ
る抵抗変化は確かに十分大きいが、粒子が非補強
性であること及び金属粒子表面の酸化劣化等の面
で不利であり、特別の配慮が必要である。通常、
導電性粒子は容積比25〜45％を弾性高分子材料中
に均一に分散させる。 本発明においては、上述の導電性エラストマー
シートの片面あるいは両面に絶縁材料からなる突
起を多数設けて、これを一体化させる。この突起
の平面形状は円形が好ましいが、必ずしも円形で
ある必要はなく、また突起の側面形状も必ずしも
長方形や台形である必要はなく、目的に応じて選
定すれば良い。また前記一体化させる方法として
は印刷による転写が好ましい。 印刷される突起としては、体積固有抵抗で1010
Ω・cm以上位の良好な絶縁性を持ち、紫外線硬
化、光硬化、或いは熱硬化するような素材で、し
かも導電性エラストマーシートと接着或いは融着
する材料であつて耐久性の点で圧縮永久歪が小さ
く、しかも高弾性を有するものが好ましい。特に
好ましいのはシリコーンゴムシートと同じシリコ
ーン系のインキであり、熱により硬化し、熱融着
する材料が好ましい。また、シリコーン系インキ
は、繰返しの加圧力による圧縮変形に対しても追
随し、へたりが少ない点でも好ましい。 突起材料の物性としては、具体的には、次のも
のが適正である。 圧縮永久歪（70℃×22時間） 20％以下 硬度（JIS Ａ） 40〜90 引張強さ（Kg／cm2） 50以上 伸び（％） 50〜300 印刷方法としては、非常に細かい部分に少量を
正確に付着させることが要求される為、スクリー
ン印刷が好ましいが隆起印刷や突起のパターン形
状にケミカルエツチングした突起厚さの基板（ア
ルミ枚）にインキを塗布或いは吹付ける方法でも
良い。 突起間隔、突起径、厚みは、対応する電極板の
構造寸法、導電エラストマーシートの厚みによ
り、変化はあるが、突起の直径Ｒ（以下ドツト径
という）は0.3〜1.5mm、好ましくは0.4〜1.0mmで
ある。また突起の厚みは0.01〜0.10mm、好ましく
は0.02〜0.06mmである。隣接ドツトとの中心間距
離（以下ピツチという）をｌとすれば隣接ドツト
の間隔（互いの最短距離）ｌ−Ｒは0.1〜3.0mm、
好ましくは0.2〜2.9mmである。ｌ−Ｒが0.1mm未満
となると、ON時の加圧力が極めて高くなる傾向
があり、スイツチ素子として不向きとなる。また
ｌ−Ｒが3.0mmを越えるとOFF時、即ち無加圧時
でも導電性エラストマーシートが電極板と接触
し、電流洩れ（リーキング）が生じ易い。 一方、導電性エラストマーシートとの接着面の
ドツト径Ｒは、0.3mm未満ではドツトに厚みを持
たせるのが難しく、やはり無加圧時でも、電流洩
れが生じやすい。逆にＲが1.5mmを越えると、ON
時の加圧力が高くなり、加圧しても加圧棒（スタ
イラス）の先端の径が２mm以下だとON時の加圧
力にバラツキを生じ、加圧力の極めて高くなる所
と低い所が出来る。 ピツチ、ドツト径が上記条件内であつてもドツ
トの厚みｄが0.01mm未満だとON時の加圧力が低
く、時にはOFF時に導電シートと電極板とが接
触し、電流洩れが生じ易い。ドツトの厚みｄが
0.10mmを越えると、加圧棒で押した時のON時の
加圧力が極めて高くなる傾向にあり、これまたス
イツチ素子として具合が悪い。 加圧の方法は加圧棒（スタイラス）に限らず、
たとえば直接、指によつて入力することも可能で
あるが、その際には上記範囲の中でもピツチｌを
2.0〜3.0mm程度にするのが好ましい。またスイツ
チのON―OFF時の判定レベルを変えること即
ち、普通状態の抵抗値を上げることによつても可
能である。 以上の如く、ピツチ、ドツト径、厚さを選択す
れば、目的のON時の加圧力を得ることが可能で
ある。導電性金属粒子を用いた場合には、加圧時
の抵抗変化が大きく、抵抗値を小さくすることが
出来る。一方、グラフアイト等の炭素質を用いた
場合には、加圧時の抵抗値が比較的高いが、本発
明の方法によれば、抵抗変化は十分大きく、実用
上何ら問題はない。導電性エラストマーシートの
厚みを増せば、ON時の加圧力は高くなるが、耐
久寿命は延びる傾向にある。従つてシートの厚さ
としては、0.5〜1.0mmの範囲が好ましい。 以下、図面を参照して本発明の感圧型導電性複
合シートの形状を説明する。 第１図ａ，ｂは本発明の実施例を示し、ａは平
面図、ｂは側断面図である。図において、ドツト
２は導電性エラストマーシート１の上面に一体的
に設けられている。また、Ｒはドツト２の径、ｌ
は隣接ドツトとの中心間距離（ピツチ）、ｄはド
ツト２の厚みを示している。第２図ａ，ｂは他の
実施例を示し、ドツト２の縦断面は台形を呈して
いる。 第３図および第４図は本発明のドツトパターン
を示すもので第３図は方眼パターン、第４図は綾
目パターンの例であるが、櫛目電極のギヤツプへ
のドツトの落ち込みがない点で第４図のパターン
が好ましい。 次に実施例を挙げて本発明の効果を説明する。 実施例１、２および比較例１〜５ シリコーンゴム100重量部にジクミルパーオキ
サイド3.4重量部とNi粉500重量部を、また別のシ
リコーンゴム100重量部にジクミルパーオキサイ
ド3.4重量部とグラフアイト100重量部をそれぞれ
分散配合し、プレス架橋で0.5mmのシートを作成
し、次のようなサンプルを得た。（なおジクミル
パーオキサイドは信越化学製Ｃ―３である。） Ａ…上記シートをそのまま使用。 Ｂ…上記シートの下に孔径６mm、厚み0.2mmの有
孔フイルムバリアーを電極との間に挿入。 Ｃ…上記シートの上面にＲ＝0.5mm、ｄ＝0.02mm
のシリコーン樹脂製の突起をｌ＝2.0mmで第３
図パターンを多数印刷配列した。 Ｄ…上記シートＡに機械的外力を作用させ、導電
性粒子間を引離し、感圧性を持たせた。 上記Ａ〜Ｄのシートを使用して感圧テストを行
ない第５図（ニツケル系）、第６図（グラフアイ
ト系）の結果を得た。また測定は1mAの定電流
を流し、先端が４mmの球状の加圧棒で最大加圧力
３Kgまで加圧した時の電圧変化に相当する抵抗変
化を測定した。 第５，６図からわかるように、バリアー層を持
たない通常の導電性エラストマーシート(A)が無加
圧時でも電流が漏れ抵抗値が下がるのに対し、
(B)、(C)は加圧して始めて導通し、しかも(C)は(B)と
ほぼ同様の加圧力と抵抗値との関係を示す。従来
方式の感圧ゴム(D)は、加圧時の抵抗変化がゆるや
かであり、しかも抵抗値が高い為、スイツチ素子
としては不向きであるが、(B)、(C)では、抵抗変化
が急激であり高感度の感圧性を示し、好ましい特
性といえる。 次にＡ〜Ｄのシートを加圧して抵抗が1KΩに
なつたときの加圧Ｆ、最大500ｇの加圧を繰返え
し、導通しなくなるまでの寿命およびチヤタリン
グ、つまり加圧により絶縁状態から導通状態まで
抵抗が下がる過程で、抵抗値が、判定レベルであ
る1KΩの抵抗を何度も横切ることにより、１回
の加圧で複数回ONした状態になる様な抵抗変化
のノイズを測定し、その結果を表１に示した。 なお、測定条件は次の通りである。 定電圧：5V、直列抵抗1KΩ 加 圧：パルス発振器により正弦半波の加振 加圧棒：φ3mmの円柱棒 最大加圧力：500ｇ（7.07Kg/cm2） 電 極：櫛目（導体幅0.35mm、ギヤツプ0.55
mm、金フラツシユメツキ）
【表】
【表】 表１の結果から突起をつけたNi系の導電ゴム
シート（実施例１）は、Ni系の従来方式のもの
（比較例１、２）と比べて、チヤタリングが少な
く、寿命ライフが改善されていることがわかる。
またＢの有孔フイルムバリアー方式（比較例３）
と比べても、耐久性の上で遜色なく、しかも、前
記したような有孔フイルムバリアー方式の欠点が
改善されている。更にグラフアイト系（実施例
２）に於ては、Ni系（実施例１）よりも格段と
寿命がアツプしていることがわかる。 実施例２〜11および比較例６〜12 実施例２で使用した導電エラストマーシートを
使用し、各種サイズのドツトを設け、表１の場合
と同様Ｆ値、リーキング発生度合、チヤタリング
を調べ、その結果を表２に示した。またドツト厚
みｄを一定にした場合のピツチｌとＦとの関係を
第７〜８図に示し、ピツチｌを一定にした場合の
ドツト径ＲとＦとの関係を第９図に示した。
【表】
【表】 一般にドツト同志の距離ｌ―Ｒが、小さくなる
に従いON時の加圧力がアツプする。しかしなが
ら比較例13にある様にドツト同志の距離ｌ―Ｒが
0.1mm未満となると、ON時の加圧力が高くなりす
ぎで使用できない。また比較例６の如くドツト同
志の距離ｌ―Ｒが3.0mmを越えるとON時の加圧力
は殆んど０ｇであり、要するにOFF時、即ち無
加圧時でも電流洩れが多発する。 比較例７は、導電性エラストマーシートとの接
着面のドツト径が0.3mm未満の場合の例であり、
例えば0.2mm径のドツトに厚みを持たせるのは難
しく、厚み0.01mmでは、やはり無加圧時でも電流
漏れが起きる。また逆にドツト径が1.5mmを越る
と、加圧棒の先端の径が２mmの時（比較例９）
ON時の加圧力が、加圧する場所によりばらつき
好ましくない。 また比較例10によれば、ドツト同志の距離ｌ―
Ｒが適正になつてもドツト厚が0.01mm未満では、
やはりリーキングを発生し、ON時の加圧力も０
ｇ近辺である。一方、ドツト厚を上げていくと、
0.06mm（実施例８）までは適度のON時の加圧力
を示し、リーキング、チヤタリングの発生もな
い。しかしながら、ドツト厚も0.10mm（比較例
11）を越えると、ON時の加圧力が大きくなり、
バラツキ、チヤタリングの発生も見られる。 また比較例12は、ピツチ4.5mmで、ドツト間距
離ｌ―Ｒが3.0mmを越えた場合であり、ドツト厚
0.10mmでも、ON時の加圧力は０〜60ｇを示し、
時々リーキングの発生があつた。 実施例11は、第４図パターンを印刷で多数配列
した例である。 以上説明したとおり、本発明の感圧型導電性複
合シートは弾性高分子材料に導電性粒子を分散配
合してなる導電性エラストマーシートの少なくと
も一方の面に絶縁材料からなり、かつドツトの直
径Ｒ＝0.3〜1.5mm、ドツトの厚みｄ＝0.01〜0.10
mm、隣接ドツトとの中心間距離ｌ＝（0.1〜3.0）＋
Ｒの形状のドツトパターンを一体化したものであ
るため、次のようなすぐれた利点を有する。 (1) ドツトが一体化されている為、バリアー層の
ズレの心配がない。 (2) ドツトの大きさ、パターン形状、ピツチを調
整することにより、感圧性を任意に選択可能で
ある。 (3) 加圧時にドツトがない場合と同程度の抵抗値
が得られる。 (4) 加圧による抵抗変化が大きい為、高感度のオ
ン、オフ機構が得られる。 (5) たとえば、印刷によりドツトパターンを形成
させることにより、均一でしかも高精度の感圧
性を付与出来る。 本発明の感圧型導電性複合シートはキーボード
スイツチ、押釦スイツチ、防爆スイツチ等の素子
として広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
第１〜４図は本発明の実施例を示し、第１図ａ
は突起の平面図、第１図ｂは側面図、第２図ａは
他の実施例の突起の平面図、第２図ｂは側面図、
第３，４図は突起（ドツト）パターンを示す平面
図、第５〜９図は本発明の特性を示すグラフであ
る。 １…エラストマーシート、２…ドツト。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 弾性高分子材料に導電性粒子を分散配合して
    なる導電性エラストマーシートの少なくとも一方
    の面に、絶縁材料からなり、かつ下式を満足する
    形状の突起パターンを一体化したことを特徴とす
    る感圧型導電性複合シート。 突起の直径Ｒ＝0.3〜1.5mm 突起の厚みｄ＝0.01〜0.10mm 隣接突起との中心間距離ｌ＝（0.1〜3.0）＋Ｒ
JP57207649A 1982-11-29 1982-11-29 感圧型導電性複合シ−ト Granted JPS5998408A (ja)

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