JP2001067980A - メンブレンスイッチ及びこれを用いたオン荷重検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各接点部の配置自由度を向上させると共に、
全体のコンパクト化を図る。 【解決手段】 上側の導電パターン５は、中心部から外
側に螺旋状に延びる高抵抗からなる螺旋状パターンから
なる第１ランドを形成し、下側の導電パターン６は、第
１ランドと同様の螺旋状パターンからなる第２ランドを
形成する。オン荷重の大きさによって第１ランドと第２
ランドの接触面積が変わってくるので、これにより接点
部７の抵抗値も変わってくる。このため、接点部７の抵
抗値を検出することにより、接点部７のオン荷重を無段
階で検出することができ、電気的な補正もできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重合された可撓性
シートの対向面に形成された導電パターンが、絶縁スペ
ーサに形成された孔を介して接触することによりオン状
態となるメンブレンスイッチに関し、特に自動車、航空
機の座席等に設置して着座状態を検出するのに適したオ
ン荷重の測定機能を有するメンブレンスイッチ及びこれ
を用いたオン荷重検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種のメンブレンスイッチ
は、各種情報機器、家電機器のみならず、自動車の着座
センサ等に応用されている。図８は、一般的なメンブレ
ンスイッチの構成を示す図である。メンブレンスイッチ
は、一対の可撓性シート１０１，１０２を絶縁スペーサ
１０３を介して重合することにより構成される。可撓性
シート１０１，１０２の対向面には、それぞれ導電パタ
ーン１０４，１０５が形成される。絶縁スペーサ１０３
の所定位置には、開口部１０６が形成され、この開口部
１０６の上下の導電パターン１０４，１０５が接点部１
０７を形成する。接点部１０７に可撓性シート１０１，
１０２の厚み方向の荷重が加わると、開口部１０６を介
して導電パターン１０４，１０５が接触するので、この
接触により流れる電流を検知することによって着座の有
無を判定することができる。ここで、接点部１０７がメ
ンブレンスイッチの厚み方向の荷重によってオンになる
ときの接点部に加わる荷重を「オン荷重」と呼ぶ。

【０００３】このオン荷重を検出可能なメンブレンスイ
ッチとしては、例えば、着座している人の体重を判別す
るようにした着座センサ等が知られている（特開平10-2
14537号）。このメンブレンスイッチでは、図９に示す
ように、絶縁スペーサの開口部の孔径を異ならせた複数
の接点部１１１，１１２，１１３を組み合わせて１つの
接点部群１１０を構成している。

【０００４】また、これとは別に一対の導電パターンの
間に導電粒子を分散させたペースト状の半導体層を形成
し、導電パターン間に印加される押圧力によって半導体
層の抵抗値が変化するようにした感圧スイッチや、導電
パターン表面に所定の粗さの凹凸を形成して、押圧力に
よって両導電パターンの接触面積が拡大することで抵抗
値が変化する感圧スイッチ等が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のメンブレンスイッチのうち、前者のものは、１つの接
点部群１１０を開口部孔径を異ならせた複数の接点部１
１１，１１２，１１３で構成しているため、スイッチ自
体が大型化する傾向にあり、また、各接点部１１１〜１
１３を配置する場所の設定も難しいという問題がある。
また、半導体層を介在させた感圧スイッチは、材料コス
トが高く、印刷性が悪いという問題がある。更に、導電
パターン表面に所定の粗さの凹凸を形成し、押圧力によ
って接触面積が拡大することで抵抗値を変化させるよう
にした感圧スイッチでは、使用に伴って凹凸が潰れてし
まい、経時的な劣化が大きいという問題がある。

【０００６】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、小型且つ安価で安定した品質が得られるオン荷重
検出が可能なメンブレンスイッチ及びそれを用いたオン
荷重検出装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るメンブレン
スイッチは、一対の可撓性シートを絶縁スペーサを介し
て重合することにより形成され、前記一対の可撓性シー
トの対向面にそれぞれ導電パターンが形成されると共
に、前記絶縁スペーサの所定位置に接点部を形成するた
めの開口部が形成され、前記接点部で前記可撓性シート
の厚み方向の荷重が加わると前記開口部位置で対向する
導電パターンが接触するメンブレンスイッチにおいて、
前記接点部が、一方の前記可撓性シート側の導電パター
ンとして形成され、その中心から外側に螺旋状に延びる
抵抗体の螺旋状パターンによって形成された第１ランド
と、これと対応する他方の前記可撓性シート側の導電パ
ターンとして形成されてスイッチオン時に前記第１ラン
ドと接触する第２ランドとからなり、スイッチオン時の
前記第１ランドと前記第２ランドとの接触面積に応じて
前記接点部の抵抗値が変化することを特徴とする。

【０００８】また、本発明に係るオン荷重検出装置は、
上記のメンブレンスイッチと、このメンブレンスイッチ
の前記接点部の抵抗値を前記接点部に印加されたオン荷
重として検出する抵抗値検出手段とを備えたことを特徴
とする。

【０００９】本発明によれば、接点部を構成する第１ラ
ンドが抵抗体からなる螺旋状パターンによって形成され
ているので、オン荷重に応じて第１ランドと第２ランド
との接触面積がその中心部から順次増大していくと、接
点部全体の抵抗値はこれに対応して減少していき、この
抵抗値の変化によってオン荷重を検出する事が可能にな
る。本発明によれば、ペースト状の半導体層や、導電パ
ターンの表面に凹凸を形成する必要がなく、単に第１ラ
ンドに抵抗体のペーストを使用するだけであるからコス
トが安く品質も安定している。また、１つの接点部で連
続的なオン荷重の測定が可能なため、スイッチ自体が大
型化することもない。また、電気的な補正も容易であ
る。

【００１０】なお、前記第２ランドは、例えばオン荷重
による抵抗変化を大きくするため、第１ランドの螺旋状
パターンと適合する螺旋状パターンとすることが望まし
い。また前記第１ランドを、例えば互いに絶縁されて隣
接配置された１対の螺旋状パターンからなるものとし、
前記第２ランドを、第１ランドの一対の螺旋状パターン
を短絡する孤立的パターンであるものとすることもでき
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施の形態について説明する。図１は、この発明
の一実施例に係るメンブレンスイッチの一部を示す分解
斜視図である。このメンブレンスイッチ１は、ＰＥＴフ
ィルムのような絶縁樹脂フィルム等からなる一対の可撓
性シート２，３を、絶縁スペーサ４を介して重合するこ
とにより構成されている。可撓性シート２，３の対向面
には、それぞれカーボンペースト等からなる導電パター
ン５，６がスクリーン印刷等の方法で形成されている。
絶縁スペーサ４の接点部７に対応する位置には、開口部
８が形成され、この開口部８を介して荷重印加時に上下
の導電パターン５，６が接触するようになっている。

【００１２】図２（ａ）は上側の導電パターン５を、ま
た、同図（ｂ）は下側の導電パターン６をそれぞれ示し
た図である。同図（ａ）に示すように、上側の導電パタ
ーン５は、中心部から外側にかけて螺旋状に延びる螺旋
状パターンからなる第１ランド１１と、この第１ランド
１１の外周部に接続される第１リード１２とにより構成
されている。また、下側の導電パターン６は、同図
（ｂ）に示すように、第１ランド１１と同じパターンで
形成された第２ランド１３と、この第２ランド１３の外
周部に接続される第２リード１４とにより構成されてい
る。第１ランド１１及び第２ランド１３は、高抵抗、例
えば厚さ１０μｍで１００〜１００ＫΩ／ｃｍ²の抵抗
率に調製されたカーボンペーストで形成されている。ま
た、これらに接続される第１リード１２及び第２リード
１４は、第１ランド１１及び第２ランド１３よりも低抵
抗値となるように、前述したカーボンペーストに銀ペー
ストを重ねて形成したものである。

【００１３】メンブレンスイッチ１がこのような構成で
あると、オン荷重が小さい場合には、第１ランド１１と
第２ランド１３の中心部分しか接触しないため、第１リ
ード１２から第２リード１４に至るまでの第１ランド１
１及び第２ランド１３の高抵抗領域の距離が長くなる。
このため、図３（ａ）に示すように、抵抗値Ｒ１は大き
な値を示す。一方、オン荷重が大きくなって第１ランド
１１と第２ランド１３との接触面積が増大すると、第１
リード１２から第２リード１４に至るまでの第１ランド
１１及び第２ランド１３の高抵抗領域の距離が短くなる
ため、同図（ｂ）に示すように、抵抗値Ｒ２は小さな値
となる。従って、この抵抗値を検出することにより、オ
ン荷重を検出することができる。

【００１４】図４は、このメンブレンスイッチ１を用い
たオン荷重検出装置の構成を示す回路図である。メンブ
レンスイッチ１の導電パターン５の第１リード１２は、
例えば電源（＋Ｖ）に接続され、第２リード１４は、電
流検出器２１に導かれている。電流検出器２１は、複数
の接点部７を流れる電流値のそれぞれを検出することに
より、各接点部７の抵抗値を検出する。これにより、各
接点部７でのオン荷重を検出することができる。

【００１５】なお、上記実施例では、オン荷重による抵
抗変化を大きくとるため、第２ランド１３についても第
１ランド１１と同様に高抵抗の螺旋状パターンとした
が、図５に示すように、第２ランド３１を円形のベタパ
ターンとしても良い。また、第２ランド１３，３１は、
カーボンペーストで形成しても良いし、銀ペーストで形
成しても良い。

【００１６】図６は、本発明の更に他の実施例の導電パ
ターン５，６を示す図である。この実施例では、第１ラ
ンド４１が、互いに絶縁分離された中心から外側に同軸
で螺旋状に延びる一対の螺旋状パターン４２，４３から
構成され、これら螺旋状パターン４２，４３の外周部に
それぞれ第１リード４４及び第２リード４５が接続され
たものとなっている。また、第２ランド４６は、第１ラ
ンド４１の螺旋状パターン４２，４３に適合するがその
外周が結合された孤立パターンとなっている。

【００１７】この実施例でも、第１ランド４１は高抵抗
パターン、第２ランド４６は高抵抗パターン又は低抵抗
パターンによって形成される。この実施例によれば、前
述したオン荷重検出機能の他、第２ランド４６が孤立パ
ターンであるから、配線パターンとのコネクタ処理が一
方だけで良くなり、コネクタ処理が楽になるという利点
がある。また、図６に点線で示すように、断線自己診断
抵抗４７が付けやすいという利点もある。なお、この実
施例でも、第２ランドとして、図７に示すような、円形
のベタパターン５１を使用することができる。

【００１８】以上説明したメンブレンスイッチ１は、例
えば自動車の体重検出可能な着座センサの他、各種情報
処理装置や家電製品等のスイッチ等に広く使用すること
ができる。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、１
つの開口部に配置された第１及び第２ランドの接触状態
でオン荷重を検知することができるので、スイッチの各
接点部群をコンパクトにすることができ、これにより、
各接点部の配置自由度も高めることができ、コスト低減
も図れるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例に係るメンブレンスイッ
チの一部の分解斜視図である。

【図２】 同スイッチの導電パターンの一部を示す平面
図である。

【図３】 同スイッチの等価回路図である。

【図４】 同スイッチを使用したオン荷重検出装置の回
路図である。

【図５】 本発明の他の実施例に係るメンブレンスイッ
チ導電パターンを示す平面図である。

【図６】 本発明の更に他の実施例に係るメンブレンス
イッチの導電パターンを示す平面図である。

【図７】 本発明の更に他の実施例に係るメンブレンス
イッチの導電パターンを示す平面図である。

【図８】 従来のメンブレンスイッチを示す一部切欠し
た斜視図である。

【図９】 オン荷重が異なる複数の接点部を備えた従来
のメンブレンスイッチの平面図である。

【符号の説明】

１…メンブレンスイッチ、２，３，１０１，１０２…可
撓性シート、４，１０３…絶縁スペーサ、５，６，１０
４，１０５…導電パターン、７，１０７，１１１〜１１
３…接点部、８，１０６…開口部、１１，４１…第１ラ
ンド、１２，４４…第１リード、１３，３１，４６，５
１…第２ランド、１４，４５…第２リード。

フロントページの続き (72)発明者 落合 俊夫 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 Ｆターム(参考） 5G006 AA01 AA07 FB14 FB36 FB37

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の可撓性シートを絶縁スペーサを介
   して重合することにより形成され、前記一対の可撓性シ
   ートの対向面にそれぞれ導電パターンが形成されると共
   に、前記絶縁スペーサの所定位置に接点部を形成するた
   めの開口部が形成され、前記接点部で前記可撓性シート
   の厚み方向の荷重が加わると前記開口部位置で対向する
   導電パターンが接触するメンブレンスイッチにおいて、 前記接点部は、一方の前記可撓性シート側の導電パター
   ンとして形成され、その中心から外側に螺旋状に延びる
   抵抗体の螺旋状パターンによって形成された第１ランド
   と、これと対応する他方の前記可撓性シート側の導電パ
   ターンとして形成されてスイッチオン時に前記第１ラン
   ドと接触する第２ランドとからなり、 スイッチオン時の前記第１ランドと前記第２ランドとの
   接触面積に応じて前記接点部の抵抗値が変化することを
   特徴とするメンブレンスイッチ。
2. 【請求項２】 前記第２ランドは、前記第１ランドの螺
   旋状パターンと適合する螺旋状パターンからなるもので
   あることを特徴とする請求項１記載ののメンブレンスイ
   ッチ。
3. 【請求項３】 前記第１ランドは、互いに絶縁されて隣
   接配置された１対の螺旋状パターンからなり、 前記第２ランドは、第１ランドの一対の螺旋状パターン
   を短絡する孤立的パターンであることを特徴とする請求
   項１記載のメンブレンスイッチ。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項記載のメン
   ブレンスイッチと、 このメンブレンスイッチの前記接点部の抵抗値を前記接
   点部に印加されたオン荷重として検出する抵抗値検出手
   段とを備えたことを特徴とするオン荷重検出装置。