WO2023163128A1 - スイッチ装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a switch device.
  • a switch that mechanically controls electrical contact is often used as a method of inputting electronic components.
  • a switch for example, there is a tact switch disclosed in Patent Document 1.
  • the sliding type button can self-recognize whether it is on or off, so it is considered to have the advantage of not causing malfunction compared to the touch type.
  • the switch device has a glass layer made of tempered glass, and a switch section disposed on the back side of the glass layer, the glass layer has a thickness of 100 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, and the switch section includes and a plurality of contacts, including contacts that move up and down, and when the glass layer is pressed, the glass layer is elastically deformed to switch conduction and non-conduction of the plurality of contacts.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view (part 1) illustrating a switch device according to a first embodiment
  • FIG. 3 is a plan view illustrating the frame of the switch device according to the first embodiment
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view (part 2) illustrating the switch device according to the first embodiment
  • It is a figure which shows the conditions and result of an Example and a comparative example.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view (part 1) illustrating the switch device according to the first embodiment.
  • the switch device 1 includes a support portion 10, a bonding layer 20, a frame 30, a bonding layer 40, a resin layer 50, a bonding layer 60, a glass layer 70, and a switch portion 80.
  • the supporting portion 10 , the frame 30 , the bonding layer 40 , the resin layer 50 , and the bonding layer 60 are not essential components of the switch device 1 .
  • One surface 70 a of the glass layer 70 is the outermost surface of the switch device 1 .
  • Other members such as the support portion 10 and other layers are arranged on the other surface 70b side (rear surface side) of the glass layer 70 .
  • the switch device 1 is mounted on, for example, a wiring board.
  • the support portion 10 is arranged on the other surface 70b side (rear surface side) of the glass layer 70 and supports the glass layer 70 and the like.
  • the support portion 10 can be arranged outside the switch portion 80 in a frame shape so as to surround the switch portion 80 .
  • a plurality of support portions 10 may be arranged at arbitrary positions outside the switch portion 80 at intervals.
  • the support portion 10 is made of resin, metal, or the like, for example.
  • the parts constituting the switch section 80 may be used as the support section.
  • the switch portion 80 itself may be used as the support portion. That is, the support portion may be a part of the switch portion 80 or may be the entirety of the switch portion 80 . In these cases, the supporting portion 10 shown in FIG. 1 may not be arranged. Alternatively, part or all of the switch section 80 may be used as a support section, and the support section 10 shown in FIG. 1 may be arranged separately from this.
  • any pressure-sensitive adhesive or adhesive can be used for the bonding layers 20, 40, and 60.
  • FIG. the pressure-sensitive adhesive refers to a layer that has adhesiveness at room temperature and adheres to an adherend with light pressure. Therefore, even when the adherend adhered to the adhesive is peeled off, the adhesive retains practical adhesive strength.
  • an adhesive refers to a layer that can bind substances by being interposed between them. Therefore, when the adherend adhered to the adhesive is peeled off, the adhesive does not have practical adhesive strength.
  • adhesives examples include adhesives that use polymers such as acrylic polymers, silicone polymers, polyesters, polyurethanes, polyamides, polyethers, fluorine-based polymers, and rubber-based polymers as base polymers.
  • adhesives examples include polyester-based adhesives, polyurethane-based adhesives, polyvinyl alcohol-based adhesives, and epoxy-based adhesives.
  • the adhesive When the adhesive is a thermosetting adhesive, it can exert peel resistance by being cured (hardened) by heating.
  • the adhesive is a photocurable adhesive such as an ultraviolet curable adhesive, peeling resistance can be exhibited by curing the adhesive by irradiating it with light such as ultraviolet rays.
  • the adhesive when the adhesive is a moisture-curable adhesive, it can be cured by reacting with moisture in the air, etc., so that it can be cured even if left unattended to exhibit peeling resistance.
  • an adhesive or an adhesive as the bonding layer 20, an adhesive as the bonding layer 40, and an adhesive as the bonding layer 60.
  • the thickness of the bonding layer 20 is preferably within 5 ⁇ m to 2 mm.
  • the thickness of the bonding layer 40 is preferably 5 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, more preferably 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less, and even more preferably 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, in terms of the manufacturing method of the adhesive layer.
  • the thickness of the bonding layer 60 is preferably 0.5 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less, more preferably 0.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, and even more preferably 0.5 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • FIG. 2 is a plan view illustrating the frame.
  • the frame 30 has a fixed portion 31 and a movable portion 32 supported by an elastic support portion 33 with respect to the fixed portion 31 .
  • the fixed part 31 has an opening, and the movable part 32 is arranged in the opening.
  • the fixed portion 31 and the movable portion 32 are movably supported by a plurality of elastic support portions 33 . Only the fixed portion 31 is joined to the support portion 10 , and the movable portion 32 and the elastic support portion 33 are not joined to the support portion 10 .
  • a circular opening is formed substantially in the center of the rectangular fixed part 31, and the circular movable part 32 is arranged in the opening.
  • the diameter of the movable portion 32 can be, for example, about 10 mm to 30 mm.
  • the three elastic support portions 33 are arranged at positions dividing the movable portion 32 in the circumferential direction into approximately three equal parts.
  • the shapes of the fixed portion 31 and the movable portion 32, the number of elastic support portions 33, and the connecting positions thereof are not limited to the example shown in FIG.
  • the elastic support portion 33 is, for example, a spring.
  • the spring may be a leaf spring or a coil spring.
  • the elastic support portion 33 may be a member other than the spring, such as rubber.
  • the frame 30 can be integrally formed of resin, metal, or the like, for example.
  • materials such as ABS-based resin, vinyl chloride-based resin, polypropylene-based resin, polycarbonate-based resin, and polystyrene-based resin can be used.
  • materials such as aluminum and SUS can be used.
  • the thickness of the frame 30 can be, for example, 0.5 mm or more and 5 mm or less.
  • the resin layer 50 can be interposed between the glass layer 70 and the switch section 80 .
  • the resin layer 50 is bonded onto the fixed portion 31 of the frame 30 via the bonding layer 40 .
  • the resin layer 50 has flexibility.
  • the thickness of the resin layer 50 is preferably 50 ⁇ m or more and 150 ⁇ m from the viewpoint of flexibility.
  • materials for the resin layer 50 include polyester-based resins such as polyethylene terephthalate-based resins and polyethylene naphthalate-based resins, cycloolefin-based resins such as norbornene-based resins, polyether sulfone-based resins, polycarbonate-based resins, and acrylic-based resins.
  • polyolefin-based resins polyimide-based resins, polyamide-based resins, polyimide-amide-based resins, polyarylate-based resins, polysulfone-based resins, polyetherimide-based resins, urethane-based resins, and the like.
  • the resin layer 50 when the resin layer 50 is laminated under the glass layer 70, the resin layer 50 suppresses excessive deformation of the glass layer 70 and has the effect of suppressing cracking of the glass layer 70. , the durability when the glass layer 70 is repeatedly elastically deformed can be improved. By changing the thickness of the resin layer 50, the amount of deformation of the glass layer 70 can be controlled.
  • a plurality of resin layers may be laminated below the glass layer 70 via a bonding layer.
  • Such a laminated structure can further suppress cracking of the glass layer 70 and further improve durability when the glass layer 70 is repeatedly elastically deformed.
  • the glass layer 70 is laminated on the resin layer 50 via the bonding layer 60 .
  • the glass layer 70 is made of tempered glass.
  • the tempered glass may be either chemically tempered glass or thermally tempered glass, but chemically tempered glass having a compressive stress layer is easier to manufacture than thermally tempered glass.
  • the glass layer 70 preferably has a compressive stress of 600 MPa or more.
  • chemical strengthening is to replace ions near the surface of the glass plate with ions having a large ionic radius. Ion exchange forms a compressive stress layer on the surface of the glass sheet, resulting in chemically strengthened glass.
  • the glass composition in the compressive stress layer is different from the glass composition in the interior of the glass.
  • soda lime glass for example, soda lime glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, aluminoborosilicate glass, etc.
  • soda lime glass for example, soda lime glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, aluminoborosilicate glass, etc.
  • soda lime glass or soda silicate glass is preferable, and soda lime glass is more preferable, in that the depth of the compressive stress layer does not become excessively large.
  • Ion exchange can be performed, for example, by replacing Li ions on the surface of the glass plate with Na ions and/or K ions. Alternatively, Na ions on the surface of the glass plate may be replaced with K ions. These ion exchanges form a compressive stress layer on the surface of the glass sheet.
  • a glass plate containing sodium When replacing Na ions with K ions, for example, a glass plate containing sodium may be brought into contact with an inorganic molten salt containing potassium nitrate.
  • the inorganic molten salt containing potassium nitrate preferably contains at least one salt selected from the group consisting of K2CO3 , Na2CO3 , KHCO3 , NaHCO3 , KOH and NaOH.
  • the thickness of the glass layer 70 is preferably 100 ⁇ m or more.
  • the glass layer used in the switch device must be elastically deformable, and considering that it can be sufficiently elastically deformed, the thickness of the glass layer 70 is preferably 200 ⁇ m or less.
  • a functional layer such as an antifouling layer, an antireflection layer, a conductive layer, a reflective layer, and a decorative layer may be provided on the surface and/or the back surface of the glass layer 70 .
  • the glass layer 70 is positioned on the outermost surface.
  • the glass layer 70 is positioned on the outermost surface means that the glass layer 70 is substantially positioned on the outermost surface. , in the present embodiment, it is expressed that the glass layer 70 is located on the outermost surface.
  • the switch section 80 is arranged on the back side of the glass layer 70 .
  • the switch section 80 is arranged inside the support section 10 and on the opposite side of the frame 30 to the glass layer 70 and the like.
  • the switch section 80 has a plurality of contacts including contacts that move up and down.
  • the switch section 80 is a tact switch and has a housing 81, a film 82, a frame 83, a stem 84, a first contact 85 and a second contact 86.
  • the second contact 86 is a contact that can move up and down.
  • the housing 81 and the frame 83 each have a square shape and are arranged facing each other with an adhesive film 82 interposed therebetween.
  • the film 82 is arranged, for example, to close the opening of the housing 81 .
  • the stem 84 is held by the frame 83 so as to be vertically slidable.
  • a first contact 85 and a second contact 86 are arranged on the bottom surface of the housing 81 .
  • the second contact 86 is spaced apart from the first contact 85 and arranged above the first contact 85 .
  • the film 82 and the second contact 86 are configured to be elastically deformable.
  • the housing 81, film 82, frame 83, and stem 84 are made of resin, for example.
  • the illustration of external connection terminals electrically connected to the first contact 85 and the second contact 86 is omitted.
  • the switch unit 80 is not limited to a tact switch, and may be a membrane switch or the like.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (part 2) illustrating the switch device according to the first embodiment, showing a state in which one surface 70a of the glass layer 70 is pushed in the direction of the arrow.
  • the thickness of the glass layer 70 is preferably 100 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the glass layer 70 can be elastically deformed and locally recessed.
  • the glass layer 70 is elastically deformed together with the resin layer 50 and the bonding layer 60 to move the movable portion 32 of the frame 30, thereby moving the first contact 85 and the second contact 85 of the switch portion 80.
  • Contact (conduction) and non-contact (non-conduction) of the contact 86 are switched.
  • the glass layer 70 can be elastically deformed, for example, so as to sink vertically by about 0.5 mm to 2 mm.
  • the first contact 85 and the second contact 86 of the switch section 80 are out of contact (non-conducting state) when the glass layer 70 is not pressed. Therefore, as shown in FIG. 3, when the glass layer 70 is pressed and deformed, the stem 84 of the switch portion 80 is pressed accordingly, the film 82 and the second contact 86 are elastically deformed, and the second contact 86 is deformed. When the first contact 85 is approached, the first contact 85 and the second contact 86 come into contact with each other and become conductive. When the force pushing on the glass layer 70 is removed, the glass layer 70 returns to the state of FIG. 1 and the first contact 85 and the second contact 86 are again out of contact.
  • the glass layer 70 can be elastically deformed.
  • the contacts of the switch section 80 are slid up and down along with the local deformation of the glass layer 70, and the plurality of contacts of the switch section 80 are switched between conduction and non-conduction. be able to.
  • the switch device 1 Since the outermost surface of the switch device 1 is the glass layer 70, it is possible to improve scratch resistance, solvent cleanability, and texture compared to the case where the outermost surface is made of resin. Further, since the glass layer 70 is made of tempered glass, the switch device 1 can have sufficient strength and durability as compared with the case where the glass layer 70 is made of untempered glass. In addition, since the switch device 1 is a sliding type switch, it is possible to obtain a tactile sensation and reduce the risk of malfunction.
  • Example 1 a switch device having the structure shown in FIG. 1 was manufactured.
  • the glass layer 70 chemically strengthened glass having a compressive stress of 600 MPa was used, and the thickness was set to 200 ⁇ m.
  • PET was used as the material of the resin layer 50, and the thickness was set to 100 ⁇ m.
  • the bonding layer 60 is made of an adhesive, made of epoxy resin, and has a thickness of 1 ⁇ m.
  • Example 2 In Example 2, as the glass layer 70, chemically strengthened glass having a compressive stress of 600 MPa was used, and the thickness was set to 150 ⁇ m. A switch device was fabricated in the same manner as in Example 1 except for the above.
  • Example 3 In Example 2, as the glass layer 70, chemically strengthened glass having a compressive stress of 600 MPa was used, and the thickness was set to 100 ⁇ m. A switch device was fabricated in the same manner as in Example 1 except for the above.
  • Comparative Example 1 In Comparative Example 1, as the glass layer 70, chemically strengthened glass having a compressive stress of 600 MPa was used, and the thickness was set to 300 ⁇ m. A switch device was fabricated in the same manner as in Example 1 except for the above.
  • Comparative Example 2 In Comparative Example 2, as the glass layer 70, chemically strengthened glass having a compressive stress of 600 MPa was used, and the thickness was set to 50 ⁇ m. A switch device was fabricated in the same manner as in Example 1 except for the above.
  • Comparative Example 3 In Comparative Example 3, untempered glass was used as the glass layer 70, and the thickness was set to 200 ⁇ m. A switch device was fabricated in the same manner as in Example 1 except for the above.
  • Comparative Example 4 In Comparative Example 4, untempered glass was used as the glass layer 70, and the thickness was set to 100 ⁇ m. A switch device was fabricated in the same manner as in Example 1 except for the above.
  • Comparative Example 1 even if a chemically strengthened glass having a compressive stress of 600 MPa is used as the glass layer 70, if the thickness is 300 ⁇ m, the strength is too high to be elastically deformed. It was confirmed that it was not possible to switch between conduction and non-conduction of the part. Further, from Comparative Example 2, it was confirmed that even if chemically strengthened glass having a compressive stress of 600 MPa was used as the glass layer 70, sufficient strength could not be obtained if the thickness was 50 ⁇ m. Moreover, from Comparative Examples 3 and 4, it was confirmed that when untempered glass was used as the glass layer 70, sufficient strength was not obtained even when the thickness was 100 ⁇ m and 200 ⁇ m.
  • Reference Signs List 1 switch device 10 support portion 20, 40, 60 joining layer 30 frame 31 fixed portion 32 movable portion 33 elastic support portion 50 resin layer 70 glass layer 70a one surface 70b other surface 80 switch portion 81 housing 82 film 83 frame 84 stem 85 first contact 86 second contact

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Abstract

本スイッチ装置は、強化ガラスからなるガラス層と、前記ガラス層の裏面側に配置されたスイッチ部と、を有し、前記ガラス層の厚さは、１００μｍ以上２００μｍ以下であり、前記スイッチ部は、上下に可動する接点を含む複数の接点を備え、前記ガラス層が押されると、前記ガラス層が弾性変形して複数の前記接点の導通と非導通とが切り替わる。

Description

スイッチ装置
　本発明は、スイッチ装置に関する。
　電子部品のインプットの手法として電気的な接触を機械的に制御するスイッチが多く用いられている。このようなスイッチとして、例えば、特許文献１に示すタクトスイッチが挙げられる。この種のスイッチでは、摺動タイプのボタンはオン／オフを自己認識できるため、タッチ式に比べて誤動作を招かない特長を有すると考えられる。
　この種のスイッチの中でも、上下に可動する接点を備え、上下に摺動するスイッチは、柔軟性があって破損し難い樹脂を最表面に用いる。しかし、樹脂は、傷等により表面が劣化しやすく、溶剤等による清掃がしにくく、質感もあまりよくなく、強度も十分ではない。そこで、これらの問題を解消するスイッチ装置が求められている。
特開平０６－２０３６７９号公報
　本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、上下に可動する接点を備えたスイッチ装置において、耐擦傷性、溶剤清掃性、及び質感を向上すると共に、十分な強度を有することを目的とする。
　本スイッチ装置は、強化ガラスからなるガラス層と、前記ガラス層の裏面側に配置されたスイッチ部と、を有し、前記ガラス層の厚さは、１００μｍ以上２００μｍ以下であり、前記スイッチ部は、上下に可動する接点を含む複数の接点を備え、前記ガラス層が押されると、前記ガラス層が弾性変形して複数の前記接点の導通と非導通とが切り替わる。
　開示の技術によれば、上下に可動する接点を備えたスイッチ装置において、耐擦傷性、溶剤清掃性、及び質感を向上すると共に、十分な強度を有することができる。
第１実施形態に係るスイッチ装置を例示する断面図（その１）である。 第１実施形態に係るスイッチ装置のフレームを例示する平面図である。 第１実施形態に係るスイッチ装置を例示する断面図（その２）である。 実施例及び比較例の条件及び結果を示す図である。
　以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
　図１は、第１実施形態に係るスイッチ装置を例示する断面図（その１）である。図１に示すように、スイッチ装置１は、支持部１０と、接合層２０と、フレーム３０と、接合層４０と、樹脂層５０と、接合層６０と、ガラス層７０と、スイッチ部８０とを有している。なお、支持部１０、フレーム３０、接合層４０、樹脂層５０、及び接合層６０は、スイッチ装置１の必須の構成要素ではない。
　ガラス層７０の一方の面７０ａ側は、スイッチ装置１の最表面となる。支持部１０等の他の部材や他の層は、ガラス層７０の他方の面７０ｂ側（裏面側）に配置されている。スイッチ装置１は、例えば、配線基板上に実装される。
　ここで、スイッチ装置１の各部の材料等について説明する。
　［支持部］
　支持部１０は、ガラス層７０の他方の面７０ｂ側（裏面側）に配置され、ガラス層７０等を支持する。支持部１０は、例えば、スイッチ部８０の外側に、スイッチ部８０を囲むように枠状に配置することができる。或いは、複数の支持部１０をスイッチ部８０の外側の任意の位置に間隔を置いて配置してもよい。支持部１０は、例えば、樹脂や金属等から形成される。
　なお、スイッチ部８０を構成する部品を支持部としてもよい。或いは、スイッチ部８０自体を支持部としてもよい。すなわち、支持部は、スイッチ部８０の一部であってもよいし、全部であってもよい。これらの場合には、図１に示す支持部１０は配置しなくてもよい。或いは、スイッチ部８０の一部又は全部を支持部として用い、これとは別に、さらに図１に示す支持部１０を配置してもよい。
　［接合層］
　接合層２０、４０、及び６０としては、任意の粘着剤又は接着剤を使用できる。本明細書において、粘着剤とは、常温で接着性を有し、軽い圧力で被着体に接着する層をいう。従って、粘着剤に貼着した被着体を剥離した場合にも、粘着剤は実用的な粘着力を保持する。一方、接着剤とは、物質の間に介在することによって物質を結合できる層をいう。従って、接着剤に貼着した被着体を剥離した場合には、接着剤は実用的な接着力を有さない。
　粘着剤としては、例えば、アクリル系ポリマー、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテル、フッ素系やゴム系等のポリマーをベースポリマーとする粘着剤が挙げられる。
　接着剤としては、例えば、ポリエステル系接着剤、ポリウレタン系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤、エポキシ系接着剤が挙げられ。接着剤が熱硬化型接着剤である場合は、加熱して硬化（固化）することにより剥離抵抗力を発揮できる。又、接着剤が紫外線硬化型等の光硬化型接着剤である場合は、紫外線等の光を照射して硬化することにより剥離抵抗力を発揮できる。又、接着剤が湿気硬化型接着剤である場合は、空気中の水分等と反応して硬化し得るので、放置することによっても硬化して剥離抵抗力を発揮できる。
　なお、強度の観点から、接合層２０としては接着剤または粘着剤を用い、接合層４０としては粘着剤を用い、接合層６０としては接着剤を用いることが好ましい。接合層２０の厚みは、５μｍ～２ｍｍ以内が好ましい。接合層４０の厚みは、粘着層の製法上、５μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上１５０μｍ以下であることがより好ましく、２０μｍ以上１００μｍ以下であることが更に好ましい。接合層６０の厚みは、０．５μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以上５μｍ以下であることがより好ましく、０．５μｍ以上３μｍ以下であることが更に好ましい。
　［フレーム］
　フレーム３０は、ガラス層７０とスイッチ部８０との間に介在することができる。図１の例では、フレーム３０は、接合層２０を介して、支持部１０上に接合されている。図２は、フレームを例示する平面図である。図２に示すように、フレーム３０は、固定部３１と、固定部３１に対して弾性支持部３３で支持された可動部３２とを有している。固定部３１は開口部を有し、開口部内に可動部３２が配置されている。固定部３１と可動部３２は、複数の弾性支持部３３により可動自在に支持されている。なお、支持部１０と接合されるのは固定部３１のみであり、可動部３２及び弾性支持部３３は支持部１０には接合されない。
　図２の例では、矩形の固定部３１の略中央部に円形の開口部が形成され、開口部内に円形の可動部３２が配置されている。可動部３２の直径は、例えば、１０ｍｍ～３０ｍｍ程度とすることができる。また、図２の例では、３つの弾性支持部３３が可動部３２の周方向を略３等分する位置に配置されている。ただし、固定部３１や可動部３２の形状、弾性支持部３３の個数や接続位置は、図２の例には限定されない。なお、弾性支持部３３は、例えば、ばねである。ばねは、板ばねであってもよいし、コイルばねであってもよい。弾性支持部３３は、ゴムなど、ばね以外の部材であってもよい。
　フレーム３０は、例えば、樹脂や金属等により一体に形成できる。フレーム３０が樹脂である場合、例えば、ＡＢＳ系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂等の材料を用いることができる。また、フレーム３０が金属である場合、例えば、アルミニウムやＳＵＳ等の材料を用いることができる。フレーム３０の厚さは、例えば、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。
　［樹脂層］
　樹脂層５０は、ガラス層７０とスイッチ部８０との間に介在することができる。図１の例では、樹脂層５０は、接合層４０を介して、フレーム３０の固定部３１上に接合されている。樹脂層５０は、可撓性を有する。樹脂層５０の厚さは、可撓性の観点から５０μｍ以上１５０μｍであることが好ましい。樹脂層５０の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート系樹脂やポリエチレンナフタレート系樹脂等のポリエステル系樹脂、ノルボルネン系樹脂等のシクロオレフィン系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミドアミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、ウレタン系樹脂等が挙げられる。
　このように、ガラス層７０の下層に樹脂層５０を積層すると、樹脂層５０がガラス層７０の必要以上の変形を抑制し、ガラス層７０の割れを抑制する効果があるとともに、適正な変形量を実現するため、ガラス層７０が繰り返し弾性変形する際の耐久性を向上することができる。なお、樹脂層５０の厚さを変えることで、ガラス層７０の変形量を制御できる。
　ガラス層７０の下層に、接合層を介して複数の樹脂層を積層してもよい。このような積層構造により、ガラス層７０の割れをさらに抑制することができると共にガラス層７０が繰り返し弾性変形する際の耐久性をさらに向上することができる。
　［ガラス層］
　ガラス層７０は、接合層６０を介して樹脂層５０上に積層されている。ガラス層７０は、強化ガラスからなる。強化ガラスは、化学強化ガラスでも熱強化ガラスでもよいが、圧縮応力層を有する化学強化ガラスの方が熱強化ガラスよりも製造が容易である。ガラス層７０は、圧縮応力が６００ＭＰａ以上であることが好ましい。
　なお、化学強化とは、ガラス板の表面付近のイオンを、イオン半径の大きいイオンに置換することである。イオン交換により、ガラス板の表面に圧縮応力層が形成され、化学強化ガラスができあがる。圧縮応力層におけるガラス組成は、ガラス内部におけるガラス組成と異なる。
　化学強化ガラスにおいて、強化前のガラス板としては、例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス等を用いることができる。圧縮応力層の深さが必要以上に大きくなり過ぎない点では、ソーダライムガラス又はソーダシリケートガラスが好ましく、ソーダライムガラスがより好ましい。
　イオン交換は、例えば、ガラス板の表面のＬｉイオンをＮａイオン及び／又はＫイオンに置換することで行うことができる。あるいは、ガラス板の表面のＮａイオンをＫイオンに置換してもよい。これらのイオン交換により、ガラス板の表面に圧縮応力層が形成される。
　ＮａイオンをＫイオンに置換する場合は、例えば、硝酸カリウムを含む無機溶融塩に、ナトリウムを含むガラス板を接触させればよい。硝酸カリウムを含む無機溶融塩は、Ｋ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、ＫＨＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、ＫＯＨ及びＮａＯＨからなる群より選ばれる少なくとも一種の塩を含むことが好ましい。
　ガラス層７０の厚みは、スイッチ装置に要求されるガラス層の強度や耐久性を考慮すると、１００μｍ以上であることが好ましい。一方、スイッチ装置に用いるガラス層は弾性変形する必要があり、十分に弾性変形できる点を考慮すると、ガラス層７０の厚みは２００μｍ以下が好ましい。
　ガラス層７０の表面及び／又は裏面に、防汚層、反射防止層、導電層、反射層、加飾層等の機能層を設けてもよい。なお、本実施形態に係るスイッチ装置では、ガラス層７０が最表面に位置する。ここで、『ガラス層７０が最表面に位置する』とは、ガラス層７０が実質的に最表面に位置することであり、上記のような付加的な層が設けられた場合であっても、本実施形態では、ガラス層７０が最表面に位置すると表現する。
　［スイッチ部］
　スイッチ部８０は、ガラス層７０の裏面側に配置される。図１の例では、スイッチ部８０は、支持部１０の内側であり、かつ、フレーム３０のガラス層７０等とは反対側に配置されている。
　また、スイッチ部８０は、上下に可動する接点を含む複数の接点を備る。図１の例では、スイッチ部８０は、タクトスイッチであり、ハウジング８１と、フィルム８２と、フレーム８３と、ステム８４と、第１接点８５と、第２接点８６とを有している。第１接点８５及び第２接点８６のうち、第２接点８６が上下に可動する接点である。
　ハウジング８１とフレーム８３は、それぞれが枡状であり、粘着性のフィルム８２を挟んで対向して配置されている。フィルム８２は、例えば、ハウジング８１の開口部を塞ぐように配置されている。ステム８４は、上下方向に摺動自在な状態でフレーム８３に保持されている。
　ハウジング８１の底面には第１接点８５及び第２接点８６が配置されている。第２接点８６は、第１接点８５と離隔して第１接点８５の上方に配置されている。フィルム８２及び第２接点８６は、弾性変形可能に構成されている。ハウジング８１、フィルム８２、フレーム８３、及びステム８４は、例えば、樹脂製である。
　図１において、第１接点８５と第２接点８６と電気的に接続される外部接続用端子については、図示が省略されている。スイッチ部８０のステム８４の上面とフレーム３０の可動部３２の下面との間には、０．１ｍｍ～０．２ｍｍ程度の隙間がある。なお、スイッチ部８０は、タクトスイッチには限定されず、メンブレンスイッチ等であってもよい。
　図３は、第１実施形態に係るスイッチ装置を例示する断面図（その２）であり、ガラス層７０の一方の面７０ａ側が矢印方向に押された様子を示している。
　前述のようにガラス層７０の厚さは、１００μｍ以上２００μｍ以下が好ましい。ガラス層７０をこのような厚さとすることで、ガラス層７０は弾性変形が可能となり、局所的に凹ませることができる。ガラス層７０の一方の面７０ａ側が押されると、樹脂層５０及び接合層６０と共にガラス層７０が弾性変形してフレーム３０の可動部３２を可動させ、スイッチ部８０の第１接点８５と第２接点８６の接触（導通）と非接触（非導通）とが切り替わる。ガラス層７０は、例えば、垂直方向に０．５ｍｍ～２ｍｍ程度沈み込むように弾性変形することができる。
　図１の例では、ガラス層７０が押されていないときにスイッチ部８０の第１接点８５と第２接点８６が非接触（非導通状態）である。そのため、図３に示すように、ガラス層７０が押されて変形すると、それに伴ってスイッチ部８０のステム８４が押されてフィルム８２及び第２接点８６が弾性変形して第２接点８６が第１接点８５に近づき、第１接点８５と第２接点８６が接触して導通状態になる。ガラス層７０を押す力をとり除くと、ガラス層７０は図１の状態に戻り、第１接点８５と第２接点８６とは再び非接触となる。
　このように、ガラス層７０の厚さを１００μｍ以上２００μｍ以下とすることで、ガラス層７０が弾性変形可能となる。これにより、ガラス層７０が押されると、ガラス層７０の局所的な変形に伴なってスイッチ部８０の接点を上下に摺動させ、スイッチ部８０の複数の接点の導通と非導通とを切り替えることができる。
　スイッチ装置１は、最表面がガラス層７０であるため、最表面が樹脂である場合と比べて、耐擦傷性、溶剤清掃性、及び質感を向上することができる。また、スイッチ装置１は、ガラス層７０が強化ガラスであるため、ガラス層７０が未強化ガラスである場合と比べて、十分な強度及び耐久性を備えることができる。また、スイッチ装置１は、摺動タイプのスイッチであるため、押した感触が得られるとともに、誤動作が生じるおそれを低減できる。
　なお、最表面にガラスを用いたスイッチとして、静電容量などを用いたタイプも考えられるが、上下に摺動する動作を作り出すことは一般的な板ガラスでは困難である。そのため、押した感触が得られず、意図せずに触れただけで誤動作が生じるおそれがある。
　［実施例１］
　実施例１では、図１に示す構造のスイッチ装置を作製した。ガラス層７０として、圧縮応力が６００ＭＰａの化学強化ガラスを用い、厚さは２００μｍとした。また、樹脂層５０の材料にはＰＥＴを用い、厚さは１００μｍとした。また、接合層６０は接着剤とし、材料にはエポキシ樹脂を用い、厚さは１μｍとした。
　［実施例２］
　実施例２では、ガラス層７０として、圧縮応力が６００ＭＰａの化学強化ガラスを用い、厚さは１５０μｍとした。それ以外は実施例１と同様にしてスイッチ装置を作製した。
　［実施例３］
　実施例２では、ガラス層７０として、圧縮応力が６００ＭＰａの化学強化ガラスを用い、厚さは１００μｍとした。それ以外は実施例１と同様にしてスイッチ装置を作製した。
　［比較例１］
　比較例１では、ガラス層７０として、圧縮応力が６００ＭＰａの化学強化ガラスを用い、厚さは３００μｍとした。それ以外は実施例１と同様にしてスイッチ装置を作製した。
　［比較例２］
　比較例２では、ガラス層７０として、圧縮応力が６００ＭＰａの化学強化ガラスを用い、厚さは５０μｍとした。それ以外は実施例１と同様にしてスイッチ装置を作製した。
　［比較例３］
　比較例３では、ガラス層７０として、未強化ガラスを用い、厚さは２００μｍとした。それ以外は実施例１と同様にしてスイッチ装置を作製した。
　［比較例４］
　比較例４では、ガラス層７０として、未強化ガラスを用い、厚さは１００μｍとした。それ以外は実施例１と同様にしてスイッチ装置を作製した。
　［評価１］
　実施例１～３及び比較例１～４で作製したスイッチ装置について、ガラス層７０を押したときにガラス層７０が弾性変形してスイッチ部８０を押せるか否かを確認した。具体的には、ガラス層７０側から図３の矢印方向に荷重５Ｎの力で押したときにスイッチ部８０が非導通から導通に切り替わるか否かを確認し、切り替わった場合を〇、切り替わらなかった場合を×とした。
　［評価２］
　実施例１～３及び比較例１～４で作製したスイッチ装置について、強度試験を行い、ガラス層７０にクラックが入るか否かを目視で確認し、クラックが確認できなかった場合を〇、クラックが確認できた場合を×とした。強度試験は、ＪＩＳ　Ｃ４５２６－１：２０２１に規定されているスプリングハンマー試験に準拠して行った。なお、スプリングハンマー試験によりスイッチ装置に加えた力は、０．５Ｊである。
　［評価結果］
　評価結果を図４に示す。図４の実施例１～３より、ガラス層７０として圧縮応力が６００ＭＰａの化学強化ガラスを用い、かつ厚さを１００μｍ～２００μｍとすることで、スイッチ部の導通と非導通を切り替えることができ、かつ十分な強度が得られることが確認できた。
　これに対して、比較例１より、ガラス層７０として圧縮応力が６００ＭＰａの化学強化ガラスを用いたとしても、厚さが３００μｍであると、強度が高すぎて弾性変形することができず、スイッチ部の導通と非導通を切り替えることとができないことが確認できた。また、比較例２より、ガラス層７０として圧縮応力が６００ＭＰａの化学強化ガラスを用いたとしても、厚さが５０μｍであると、十分な強度が得られないことが確認できた。また、比較例３及び４より、ガラス層７０として未強化ガラスを用いると、厚さが１００μｍ及び２００μｍであっても、十分な強度が得られないことが確認できた。
　以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
　本国際出願は２０２２年２月２８日に出願した日本国特許出願２０２２－０２９７４５号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０２２－０２９７４５号の全内容を本国際出願に援用する。
　１　スイッチ装置
　１０　支持部
　２０，４０，６０　接合層
　３０　フレーム
　３１　固定部
　３２　可動部
　３３　弾性支持部
　５０　樹脂層
　７０　ガラス層
　７０ａ　一方の面
　７０ｂ　他方の面
　８０　スイッチ部
　８１　ハウジング
　８２　フィルム
　８３　フレーム
　８４　ステム
　８５　第１接点
　８６　第２接点

Claims (9)

  1. 　強化ガラスからなるガラス層と、
    　前記ガラス層の裏面側に配置されたスイッチ部と、を有し、
    　前記ガラス層の厚さは、１００μｍ以上２００μｍ以下であり、
    　前記スイッチ部は、上下に可動する接点を含む複数の接点を備え、
    　前記ガラス層が押されると、前記ガラス層が弾性変形して複数の前記接点の導通と非導通とが切り替わる、スイッチ装置。
  2. 　前記ガラス層は、圧縮応力層を有する化学強化ガラスである、請求項１に記載のスイッチ装置。
  3. 　前記ガラス層は、圧縮応力が６００ＭＰａ以上である、請求項２に記載のスイッチ装置。
  4. 　前記ガラス層と前記スイッチ部との間にフレームが介在し、
    　前記フレームは、固定部と、固定部に対して弾性支持部で支持された可動部と、を有し、
    　前記ガラス層が押されると、前記ガラス層が弾性変形して前記可動部を可動させ、複数の前記接点の導通と非導通とが切り替わる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
  5. 　前記ガラス層の裏面側に、前記ガラス層を支持する支持部を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
  6. 　前記支持部は、前記スイッチ部の一部又は全部である、請求項５に記載のスイッチ装置。
  7. 　前記支持部は、前記スイッチ部の外側に配置される、請求項５又は６に記載のスイッチ装置。
  8. 　前記ガラス層と前記スイッチ部との間に接合層が介在する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
  9. 　前記ガラス層と前記スイッチ部との間に樹脂層が介在する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
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