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FPCは、ポリイミド(PI)フィルム上の銅箔をエッチングし金メッキし回路を構成しています。熱に強い材料なので、はんだが可能です。(写真:茶色)
一方メンブレンスイッチは、銀フィラーを含有した導電ペーストを(PET)フィルム上にスクリーン印刷することで回路を構成しています。
FPCに比較すると、製作工程がシンプルで安価であることから、近年操作スイッチに多用されていますが、FPCのようにパターン幅を細くしたり、裏表のパターンをスルーホール接続したり、テールピッチを極狭にすることは無理があります。(簡単な回路で、余白があれば、スルーホールも可能)
メンブレンスイッチは、シルクスクリーン印刷技術により考え出され、PETフィルムを基材に導電性ペースト(銀とカーボン)でパターンをシルクスクリーン印刷で転写することで導電回路を形成し、絶縁フィルムをスペーサに、上部を押下することで接点を接触させ導通さています。
スイッチを2つに分けると、押している間だけスイッチがオンする自動復帰型スイッチ(モーメンタリスイッチ)と、押すたびにオンとオフが反転する位置保持型スイッチ(オルタネートスイッチ)があます。メンブレンスイッチは、前者であり保持しておくことも押すたびにON/OFF反転させることも出来ません。単純に押せば回路がショートし離せばオープンになるスイッチです。
機械的なキーボードとは異なり、シート状で薄いものなのでストロークはほとんどありません。
そのため、キーを押下した際の感覚はほとんど感じられません。
キーを押下した感触(クリック感)を求めるなら、金属ドームや表面シートにエンボスを併用するタイプにしてください。
粘着材の貼り付けで作られており、総厚が薄く1~2mm程度で、スイッチを構成しています。裏面も粘着材となっているのでシールのように筐体ケースに直接貼り付けて簡単に使用できます。
表面シートのキー、文字などのデザイン(意匠)はPET材の裏面に印刷されているので、印刷が擦れて消えてしまうことはありません。
表面シートの印刷は裏面からの印刷なので、濃い色から薄い色へ重ね印刷されています。色の境界を濃い色の線で目立たなくします。紙の印刷では、色の境界に後から黒色で縁取り線を書けば境界が見えにくくなります。
注意しなくてはならない点として、基板コネクターへの挿抜は、何度も出来るものではありません。印刷層が削れてしまうからです。コネクターの金属爪と薄い印刷層なので仕方ないことです。
また、折りシワが付くほど折り曲げることも極力しないほうが良いです。印刷層にクラックが入ると、接触不良、断線の不具合が発生することになります。
金属ドーム入りの製品では、筐体(ケース)に貼るときも注意が必要です。金属ドームが変形しないように貼ってください。少し斜めになったからと剥がすと金属ドームに負荷がかかり変形が起きます。
シルクスクリーン印刷は、一昔前のガリ版刷りや年賀状印刷で使われていたプリントゴッコ(理想科学工業)と同じ原理です。 インクが細かい穴から染み出る「孔版印刷」です。プリントTシャツの作成なども同じ方法で印刷されています。色ごとに繰り返して印刷を重ねた多色刷りの版画をイメージしてください。
スクリーン(紗)糸と糸の間の空間からスキージ(ゴムのヘラ)でインキを押し出し、転写形成する印刷です。
刷版枠に紗を張り、乳剤をコーティングした版にポジフィルム(版下)を貼り付け、露光します。現像で光の当たらなかった乳剤を洗い流すと、印刷される部分は乳剤が取り除かれ、乳剤が残ったところはスクリーンの孔が塞がれたまま目止めされていることになります。
この製版上にインキを盛り、スキージを摺動させてインキを押し出し、スクリーンの孔から下にあるPETにインキが転写しパターンが形成されます。
スイッチ上面(接点)部を、押し下げたわませるることで離れていた導電回路が接触し、スイッチとして動作するものです。構造は0.1mm程度のPET材に導電インクでパターンを構成し、電極間にスペーサーとなる両面粘着材(絶縁材)を挟み込んみスイッチの機能を持たせた簡単な構造です。
平常時は接点間が開いていますが、押し下げられることで接点間が接触します。
スイッチの上面は、カラフルな配色やデザインの表面シートが貼り付けられます。
裏面は、粘着材となっており、シールのように筐体ケースに直接貼り付けることが出来ます。
材料構成や印刷による大量生産で、軽量化、薄型化、高信頼性を実現しています。
最も安価に仕上がります。
表面がフラットなのでクリック感はありません。キーストロークも感じられません。
表面シートにエンボス(凸)加工を施します。ストロークもクリック感が得られます。
PETシートを金型に挟み込み、形状をつけています。
通常金型温度より、高熱で加工をすることで、耐熱エンボスも可能ですが、熱での形状保持なので高温環境下での使用は形がダレてしまいます。
内部にメタルドームを組み込みクリック感が得られるようにします。
表面シートがフラットでもメタルドームを内部に入れることでクリック感が得られます。表面がフラットの場合は、押下時に押し込みによって表面材が伸びないため、表面シートをエンボスで凸に伸ばしたエンボス加工を施したほうが、よりよいクリック感となります。
表面エンボスは金型イニシャルが必要になります。フラット表面でもクリック感を出したい場合はメタルドームを使います。小ロット向きです。大量に作る場合は、表面エンボスが有利になります。
カスタム仕様で、必要とされる製品へのメンブレンスイッチが作れます。本体サイズはもちろんのこと、パターン引き回し、キーの配置、テールの長さや出し位置、LCDパネル窓枠、LED実装など、オリジナルな設計で一度スイッチを作ってしまえば、表面シートのデザイン配色やキーの和文・英文など変え製品枠を広げることも可能です。同じスイッチ本体でも表面デザイン外見が変わることで違うメンブレンスイッチに見えるので、共通するキー数なら継続使用も可能です。
メンブレンスイッチは、接点回路も表面シートの印刷もシルクスクリーン印刷で行うため、デザイン時の配色数に応じてイニシャルコストが変化することになりますが、ファッション性に富み、商品イメージの向上すると共に、コストダウン、短納期、多機能などあらゆるニーズに対応出来ます。
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