专利名称：按键板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种被用于便携式电话、PDA等便携式信息终端、车载用AV设备、遥控器、个人计算机等各种电子设备的按键开关用的按键板。
背景技术：
在便携式电话和AV设备等的各种电子设备的按键开关，多采用这样的结构从在电子设备的框体形成的操作开口，使用于进行由按压引起的输入操作的按键(键顶)露出。具体而言，通常是将有键顶的按键板装载到配置了触点开关的基板上，从按键板的表面侧覆盖框体，从而将按键板组装到框体上。
但是，在向高功能化发展的电子设备中，采用散发在设备的内部产生的热量的结构。这种热量由以高密度被安装在基板上的半导体元件或电子部件等的安装元件产生。尤其对于半导体元件，随着处理能力的提高、处理容量的增大，发热量也变大，当对局部的蓄热置之不理时，有可能发生误动作和故障。因此，需要有效地使在安装元件的周边产生的热量散发到周边而不在局部积聚。
作为这种热对策的一个现有例，在发热的安装元件经由热传导性薄板和热传导性滑油(grease)等安装散热器和冷却扇等的冷却部件。但是，即使对于基板的安装面侧实行这样的热对策，仍然存在迄今为止对其背面侧不能进行充分的散热，随着发热量变大，在基板的背面侧，热量也局部地被蓄热的问题。
局部蓄热的问题是在如便携式电话机那样的便携用的电子设备中应该尽早迅速解决的重大课题。即，在便携用的电子设备中，装载了很多动画播放等处理负荷高的功能。因此，理想的是在基板的双面实施如上述那样的热对策。但是，在要求电子设备更加薄型化的过程中，很难在按键板和基板之间确保冷却部件等的配置空间。另外，按键板是通过键顶的按压操作而可动的可动部件，也成为使在按键板和基板之间的热对策变难的一个要素。
关于这一点，在例如JP特开2000-311050号公报提出了由夹装在内置于键盘的基板和进行输入操作的键顶之间的金属制的辐射电磁波吸收用屏蔽板和贴附在了该屏蔽板上的石墨薄板形成的热对策。但是，由于要追求进一步的薄型化，特别是能在便携用的电子设备中要求进一步的薄型化，所以无法空出如上述那样在基板和按键板之间实施热对策那样大的间隙的富裕。
发明内容
本发明是以上述的现有技术为背景而提出的。即，本发明提供一种能够高效地扩散基板的安装元件产生的局部的热量的技术。
解决上述课题的本发明提供一种按键板，其具备具有按压操作部并装载于安装了发热的电子部件的电路基板上的由橡胶态弹性体构成的基片，在该基片具有促进该电子部件产生的热量向基片的面方向扩散的热扩散性构件。
本发明，虽然是具备具有按压操作部并装载于安装了发热的电子部件的电路基板上的由橡胶态弹性体构成的基片的按键板，但是在该基片具有促进该电子部件产生的热量向基片的面方向扩散的热扩散性构件。也就是，作为按键板自身的结构，在基片具备热扩散性构件。因此，即使不在基板和按键板之间安装热扩散用的构件，也能通过基片的热扩散性构件高效地使从基板的安装元件产生的局部的热量向基片的面方向扩散。因此，如果是本发明的按键板，则能够适应热扩散和电子设备的薄型化这两方面的要求。
如上所述，作为在基片具备的热扩散性构件，大致分为两种形式来实施。其一是能够作为如后面所述那样使混合在成为基片的材料的橡胶态弹性体的热传导性填充剂的形式来实施。另外，另一个是能够作为和由橡胶态弹性体构成的基片不同的构件的热传导性薄板的形式来实施。具体而言，能够构成为后面所述的金属薄板和石墨薄板。
在本发明的上述按键板中，热扩散性构件是在基片的橡胶态弹性体中混合了的热传导性填充剂。
在本发明中，由于将热扩散性构件做成在基片的橡胶态弹性体中混合了的热传导性填充剂，所以不需要将热扩散用的其他构件与基片一体化，能够实现薄型化，并且，能够简单地进行制造。另外，通过强磁场使热传导性填充剂定向，相比基片的壁厚方向，能够提高在面方向的热传导性。作为如上所述的热传导性填充剂，可以使用选自碳材料、金属氮化物、金属氧化物、金属碳化物、金属氢氧化物的至少一种材料。
在本发明的上述按键板中，热扩散性构件是与基片一体的金属薄板。
在本发明中，由于将热扩散性构件做成与基片一体的金属薄板，所以能够提高机械强度，以使得基片不变形。另外，由于金属模插入成形成为可能，所以和由橡胶态弹性体构成的基片的一体化也能通过金属模成形而简单地进行。进而，在使按键板具有键顶照明的照明功能时，金属薄板高效地反射被安装在基板上的照明用光源发出的光，所以能够实现透光性的键顶的明亮的照明。
在本发明的上述按键板中，热扩散性构件是与基片一体的石墨薄板。
在本发明中，由于将热扩散性构件做成与基片一体的石墨薄板，所以热传导性高，能高效地进行热扩散。另外，由于石墨薄板重量轻，所以也能适应便携用的电子设备的轻量化。
在本发明的上述按键板中，热扩散性构件是金属薄板和石墨薄板的层叠体。
在本发明中，由于热扩散性构件是金属薄板和石墨薄板的层叠体，所以通过金属薄板能够抑制石墨薄板的裂纹或断裂，并能够补充石墨薄板在物理性质上的强度。此外，无论金属薄板和石墨薄板直接层叠还是间接层叠，都能够使用。
金属薄板和石墨薄板的层叠体能够做成金属薄板位于电路基板侧、石墨薄板位于和电路基板的相反侧的层叠体。换言之，能够做成将金属薄板层叠在背面侧的层叠体。
由于做成了金属薄板位于电路基板侧、石墨薄板位于和电路基板的相反侧的层叠体，所以和做成为金属薄板位于和电路基板相反侧的层叠体相比，能够提高热扩散效率。
在本发明的上述按键板中，在热扩散性构件设置至少对其单面进行覆盖的高分子保护层。
在本发明中，由于至少在石墨薄板或者金属薄板、石墨薄板和金属薄板的层叠体的单面设置高分子保护层，所以物理性质脆的石墨薄板难以裂纹或断裂。此外，还能够保护金属薄板的表面。并且，提高高分子保护层和基片的粘接性。因此，在按键板的制造工序中，和单独安装石墨薄板等的情况相比较，变得更容易安装，能够简化和基片的一体化。另外，在安装时，当发生石墨薄板的裂纹或断裂时，热传导路径断开，热传导效率下降，但是，因为有高分子保护膜，能够抑制由裂纹或断裂导致的热传导路径的断开，所以能够防止热扩散促进效果的下降。
在本发明的上述按键板中，在热扩散性构件设置了包围其整体进行覆盖的高分子保护层。
在本发明中，由于设置包围整个石墨薄板或者金属薄板、石墨薄板和金属薄板的层叠体而进行覆盖的高分子保护层，因为不仅是石墨薄板等的两面，连端部也被覆盖而密封起来，所以即使在石墨薄板裂纹或断裂的情况下，也能够完全防止石墨薄板的碎片的脱落，还能够防止金属薄板的氧化等。
在本发明的上述按键板中，将高分子保护层做成树脂薄膜。因此，即使反复变形也难以破损，从而能够可靠地保护石墨薄板。还能够使基片薄型化、轻量化。
在本发明的上述按键板中，将高分子保护层做成涂层。因此，能够可靠地保护石墨薄板。还能够使基片薄型化、轻量化。
在本发明的上述按键板中，按压操作部是由透光性树脂构成的键顶，基片的橡胶态弹性体是透光性的，在该基片具有能以按压移位的方式支承键顶的浮动支承部，将热扩散性构件设置在该基片的除了浮动支承部之外的剩余部分。
在本发明中，在透光性的基片的浮动支承部具有透光性的键顶，并将热扩散性构件设置在基片的除了浮动支承部之外的剩余部分。因此，在基片的背面配置了照明用光源的情况下，光源的光能穿过浮动支承部照射键顶，从而能够实现照明式按键板。
在本发明的上述按键板中，将高分子保护层做成使来自在基板上安装的照明源的光发生扩散的光扩散层。
在本发明中，由于设置使光扩散的光扩散层，所以在光到达暗色的热扩散性构件之前，光扩散层使光发生扩散。因此，能够抑制由石墨薄板等的热扩散性构件导致的光吸收。另外，通过使光扩散到周围，而能够实现键顶明亮地发光的照明式按键板。
根据本发明的按键板，由于在基片自身具有热扩散性构件，所以即使在基板和按键板之间不安装热扩散用的构件，也能通过基片使从基板的安装元件产生的局部上的热量向基片的面方向高效地扩散。因此，利用本发明的按键板，对于发热量大的小型的电子设备、特别是便携用电子设备是有效的，并能够防止安装元件的误动作和故障之类的问题的发生。
本发明的内容不只限于以上的说明，参照附图通过以下的说明可进一步了解本发明的优点、特征还有用途。还有，应理解，在不脱离本发明的精神的范围内所进行的适当的变更，都包含在本发明的范围内。
图1是具备第一实施方式的按键板的便携式电话机的外观图。
图2是图1的II-II线剖面的腰部放大图。
图3是第二实施方式的按键板的剖视图。
图4是第三实施方式的按键板的剖视图。
图5是第三实施方式的按键板的说明图。
图6A～图6F是薄板状的热扩散性构件的各种实施方式的说明图。
图7是第四实施方式的按键板的剖视图。
图8是第四实施方式的按键板的说明图。
图9是第五实施方式的按键板的剖视图。
图10是第六实施方式的按键板的剖视图。
图11是第七实施方式的按键板的剖视图。
图12是第八实施方式的按键板的剖视图。
图13是第九实施方式的按键板的剖视图。
图14是第十实施方式的按键板的剖视图。
图15A～图15H是薄板状的热扩散性构件的实施方式的说明图。
图16是实施例中的热扩散特性的测定的说明图。
具体实施例方式
下面，针对本发明的实施方式，参照附图进行说明。通过附图，用附图标记来标记部分和部件。此外，对于在各实施方式中共用的结构，标上相同的附图标记，省略重复说明。
在以下的各实施方式中，说明将本发明用于如图1所示的装入到便携式电话机1的框体2的内部的按键板的例子。
第一实施方式{图1、图2}按键板3在便携式电话机1的框体2和基板4之间以按压状态被夹持安装。按键板3具有用橡胶态弹性体形成的基片5。在该基片5的成为操作面侧的表面，呈长圆柱状地突出设置有作为“按压操作部”的多个键顶部6。在该键顶部6的周围形成有能使键顶部6按压移位的浮动支承部5a。并且，表面的整个外周接受由从框体2的内面突出的保持部2a进行的按压。另一方面，在和基板4对置的背面，在各键顶部6呈圆柱状地形成有按压元件部7。按压元件部7是对基板4的触点开关8进行按压的部分。另外，在背面，在整个外周和相邻的键顶部6彼此之间突出设置有脚部9，并且其前端和基板4的表面接触。
在基板4的和基片5对置的表面，具有用金属碟形弹簧构成的触点开关8。在背面安装有半导体元件10。
在框体2，在各键顶部6形成有操作开口2b，操作开口2b由分隔栅2c分隔而形成。
基片5是将作为“热扩散性构件”的热传导性填充剂11分散在了橡胶态弹性体的成形体。热传导性填充剂11的含有比例从成形体的热特性和柔软性角度，优选5vol％～60vol％。这是因为当热传导性填充剂11的含有比例不足5vol％时，分散状态过于离散，不能用基片进行有效的热传导，当超过60vol％时，就失去对键顶部6进行轻松的按压操作所需要的基片的柔软性。
接着，针对基片5的制造方法进行说明。首先，使用混练机在未硬化状态的橡胶组成物中添加并混练热传导性填充剂11，得到使热传导性填充剂11均匀分散的橡胶组成物。接着，当用基片5的成形金属模使该橡胶组成物成形硬化时，就得到热传导性填充剂11均匀分散的基片5。另外，在用成形金属模对橡胶组成物进行成型硬化之前，通过让强磁场接触到橡胶组成物，从而能够使橡胶组成物中含有的热传导性填充剂11在特定方向定向。通过这样做，相比在基片5的壁厚方向的热传导性，更能提高在面方向的热传导性。
在这里，说明构成按键板3的各构件的材料。此外，以下的说明在后面所述的各实施方式也是共用的。
“橡胶态弹性体”的材料优选反弹弹性高的橡胶或者热塑性弹性体，例如，在橡胶的情况下，可以利用天然橡胶、硅橡胶、乙烯丙烯橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、聚氨酯橡胶等，另外，在热塑性弹性体的情况下，可以利用苯乙烯类热塑性弹性体、烯烃类热塑性弹性体、酯类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、酰胺类热塑性弹性体、丁二烯类热塑性弹性体、乙烯乙酸乙烯类热塑性弹性体、含氟橡胶类热塑性弹性体、异戊二烯类热塑性弹性体、氯化聚乙稀类热塑性弹性体等。其中，硅橡胶、苯乙烯类热塑性弹性体、酯类热塑性弹性体是在反弹弹性和耐久性优越的方面优选的材料。
热传导性填充剂11的材料可以使用选自碳纤维、碳纳米管、气相生长微细碳纤维、石墨粒子等碳材料、氮化硼、氮化铝、氮化硅等金属氮化物、氧化铝、氧化镁、氧化锌等金属氧化物、碳化钛、碳化铬等金属碳化物、氢氧化铝、氢氧化镁等金属氢氧化物的至少一种材料。其中，从透光性、环境稳定性优越的方面来说，可以使用氮化硼、氧化铝、氢氧化铝作为优选的材料。
接着，针对本实施方式的按键板3的作用、效果进行说明。
由于按键板3的基片5是均匀分散了热传导性填充剂11的成形体，所以能够在基片5的面方向扩散热量。因此，即使基板4的半导体元件10发热，与基板4的表面接触的基片5也将该热量传递到其面方向并扩散，能够防止基板4中的半导体元件10的周边的局部蓄热。因此，能够防止半导体元件10的误动作和故障。
由于在按键板3的基片5具有热扩散性构件，所以不在基板4和基片3之间安装热扩散用的构件，就能够使热量高效地向基片3的面方向扩散。因此，能够适应便携式电话机1的薄型化。
由于按键板3的基片5由橡胶态弹性体形成，所以即使在基片5的内部均匀地分散着热传导性填充剂11，基片5仍然是柔软，反弹弹性和抗弯曲性优越的。因此，能够实现可以长期进行可靠的输入操作的耐久性高的基片5。
第二实施方式{图3}第二实施方式的按键板12和第一实施方式的按键板3不同的是在基片5具有作为“按压操作部”的键顶13的结构。其余的结构和第一实施方式相同。
在基片5的成为操作面侧的表面形成有台座部14，利用未图示的粘结剂，在此固定粘结着由硬质树脂构成的键顶13。在该台座部14的周围形成有能使台座部14按压移位的浮动支承部5a。
第二实施方式的按键板12除了能够和第一实施方式的按键板3同样地防止由热扩散导致的半导体元件10的误动作和故障，适应电子设备的薄型化，还发挥以下的作用、效果。即，由于按键板12具有由硬质树脂形成的键顶13，所以按压操作时的操作负荷不被缓解，而能够将触点开关6(省略图示)的正确的操作负荷传递给操作者，对操作者来说，能够得到清楚的输入感。另外，还能够设置金属色调的镀层或涂层等装饰层，能够实现设计性高的按键板12。
第三实施方式{图4、图5}第三实施方式的按键板15和第二实施方式的按键板12不同的是具有基片16和、与基片16为不同构件的脚部9的结构，其余的结构的和第二实施方式相同。
基片16和第二实施方式的基片5同样，是橡胶态弹性体的成形体，但是在台座部14和能使台座部14按压移位的浮动支承部16a等、基片16的内部不含有热传导性填充剂11。另外，在基片16的背面没有设置如第一实施方式所示那样的、作为和基板4的表面相接的基片16的橡胶态弹性体的一部分的脚部9。
取而代之，本实施方式的脚部9是和基片5为不同构件的均匀分散热传导性填充剂11而构成的橡胶态弹性体的成形体。并且，如图5所示，对应于基片16的台座部14，设置有贯通壁厚的贯通孔9a。脚部9的和基片16的对置面与基片16粘结接合在一起，其相反面和第一实施方式同样，被装载到基板4(省略图示)的表面。
以上所述的第三实施方式的按键板15和第一实施方式的按键板3同样，能够防止由热扩散导致的半导体元件10的误动作和故障，并能够适应电子设备的薄型化。另外，除了和第二实施方式同样地能够得到清楚的输入感和丰富的设计性，还能发挥以下的作用、效果。
在本实施方式的按键板15中，在基片16的背面粘结接合着与基片16为不同构件的均匀分散了热传导性填充剂11的脚部9。因此，该脚部9向基片16的面方向扩散热量，即使在基板4的背面的半导体元件11发热，与基板4的表面相接的脚部9也会将热量传递到基片16的面方向来扩散该热量，从而能够防止基板4中的半导体元件11的周边的局部蓄热。因此，能够防止半导体元件11的误动作和故障。
本实施方式的按键板15将基片5和脚部9做成不同构件。由于脚部9不需要柔软性，所以能够提高热传导性填充剂11的含有率。这样一来，脚部9的热传导性增大，能够进行更高效的热扩散。
薄板状的热扩散性构件的各种实施方式的说明第一实施方式至第三实施方式的“热扩散性构件”是均匀分散到橡胶态弹性体的热传导性填充剂11，但是如前所述，即使做成使用金属薄板或者石墨薄板的薄板状的热扩散性构件17也能够实现。预先对这一点进行说明。
热扩散性构件17能够以如图6A～图6F所示的剖面结构那样具有高分子保护层18的各种形式来实施。由于金属薄板和石墨薄板具有导电性，所以能够利用高分子保护层18作为电气绝缘层。另外，由于石墨薄板从物理性质方面来说是脆的，所以能够用高分子保护层18使石墨薄板难以裂纹或断裂。
图6A是仅使用金属薄板或石墨薄板作为热扩散性构件17的形式。
图6B是用高分子保护层18来覆盖热扩散性构件17的上表面的形式。在该形式中，即使通过按压操作使键顶下沉，也不与热扩散性构件17接触，所以能够防止热扩散性构件17的损伤。
图6C是用高分在保护层18覆盖热扩散性构件17的下表面的形式。当具有导电性的热扩散性构件17与基板上的配线接触时，会引起短路，有可能产生发生电路的误动作等问题。在该实施方式中，具有这样的优点由于热扩散性构件17不直接接触基板，所以即使不实施在基板表面覆盖绝缘层的处置，也能够保持装载热扩散性构件17的状态不变。
图6D是用高分子保护层18覆盖热扩散性构件17的上表面和下表面的形式。在该形式中，得到图6B、图6C的优点。
图6E是用作为高分子保护层18的涂层来覆盖整个热扩散性构件17的形式。在该形式中，由于整个热扩散性构件17由高分子保护层18密封，所以能够完全防止热扩散层构件17的端部的脱落。
图6F是通过由作为高分子保护层18的两张树脂薄膜从上下夹住的夹层结构来覆盖整个热扩散性构件17的形式。在该形式中，和图6E同样，能够完全防止热扩散性构件17的端部的脱落。
在这里，针对在上述图6B～图6F所示的高分子保护层18的材料进行说明。
高分子保护层18优选像因随着输入操作带来的变形而不发生龟裂那样的抗弯曲性优越的树脂薄膜和涂膜。例如，在树脂薄膜的情况下，可以利用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯等薄膜，可以经由粘结层或者接合层，通过干法复合装置进行一体化。另外，在涂膜的情况下，也可以利用氨酯类涂料、环氧类涂料、酰亚胺类涂料、丙烯类涂料、氟类涂料、硅类涂料等，涂布而形成。
另外，高分子保护层18也能兼作光扩散层。即、能够使用在聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯等材料混合白色颜料、玻璃珠、树脂珠等光扩散性填料而构成的树脂薄膜。此时，也可以使用对表面实施喷丸加工或锤压凸出加工而使光扩散性提高的树脂薄膜。另外，可以使用实施了喷丸加工或锤压凸出加工的透明的树脂薄膜。还可以做成为浸渍、涂布、印刷混合了光扩散性填料的涂料或油墨而成的涂层。
在以下的各按键板的实施方式中，列举图6A～图6F所示的薄板状的热扩散性构件17的各种实施方式中的几个进行说明，当然，也可以置换成热扩散构件17的未例示的其他的在图6A～图6F所示的实施方式来实施。
第四实施方式{图7、图8}第四实施方式的按键板19和第三实施方式的按键板15不同的是基片16的结构和在基片16上具有热扩散性构件17的结构。其余的结构和第三实施方式相同。
在基片16的表面的台座部14的周围设置有和热扩散性构件17对应的固定凹部20。在该固定凹部20粘结接合着热扩散性构件17。在背面，在整个外周和相邻的台座部14彼此之间突出设置有脚部9。该脚部9的前端和基板的表面相接。此外，如前所述的基片5那样，也能将具有台座部14和能使台座部14按压移位的浮动支承部16a的基片16做成热传导性填充剂11均匀分散了的成形体。
热扩散性构件17做成一张石墨薄板。如图8所示，热扩散性构件17的外缘比基片16的外缘稍小，与基片16的台座部14对应地设置有贯通壁厚的贯通孔17a。在表面贴着由树脂薄膜形成的高分子保护膜18。并且，热扩散性构件17与基片16的固定凹部20粘结接合在一起。此外，因为由石墨薄板构成的热扩散性构件17具有导电性，所以作为干扰对策，优选与设备的零伏电力线路连接。
第四实施方式的按键板19和第一实施方式的按键板3同样，能够防止由热扩散导致的半导体元件10的误动作和故障，并能够适应电子设备的薄型化。另外，除了和第三实施方式的按键板15同样地能够得到清楚的输入感和丰富的设计性之外，还能够发挥以下的作用、效果。
即，由于本实施方式的按键板19的热扩散性构件17是石墨薄板的成形体，所以热传导性高，能够高效地进行热扩散。另外，由于重量轻，所以也能适应便携设备的轻量化。
本实施方式的按键板19具有在表面设置了高分子保护层18的热扩散性构件17。因此，在按压操作时，即使接触键顶13，在热扩散性构件17也难以发生破损，从而耐久性变高。
第五实施方式{图9}第五实施方式的按键板21和第四实施方式的按键板19不同的是基片16的结构和热扩散性构件17的安装结构。其余的结构和第四实施方式相同。
在基片16没有设置在第四实施方式的基片16的表面能看到那样的固定凹部20，取而代之，采取的是在脚部9埋设热扩散性构件17的形式。
热扩散性构件17为和第四实施方式同样的俯视形状，在石墨薄板的表面和背面贴着由树脂薄膜形成的高分子保护层18。
第五实施方式的按键板21和第一实施方式的按键板3同样，能够防止由热扩散导致的半导体元件10的误动作和故障，并能够适应电子设备的薄型化。另外，除了和第四实施方式的按键板19同样地能够得到清楚的输入感和丰富的设计性，能够适应便携式设备的轻量化之外，还能够发挥以下的作用、效果。即，根据本实施方式的按键板21，由于热扩散性构件17被埋设在基片16的脚部9的内部，所以能够防止热扩散性构件17从基片16脱落。
第六实施方式{图10}第六实施方式的按键板22和第四实施方式的按键板19不同的是基片16的结构和热扩散性构件17的安装结构。其余的结构和第四实施方式相同。
在基片16没有设置在第四实施方式的基片16的表面能看到那样的固定凹部20，取而代之，在脚部9的前端设置和热扩散性构件17对应的固定凹部20。
热扩散性构件17为和第四实施方式同样的俯视形状，设置有由覆盖整个石墨薄板的涂膜形成的高分子保护层18。并且，热扩散性构件17与基片16的脚部9的固定凹部20粘结接合在一起。此外，能够将高分子保护膜18做成兼作光扩散层的层。
第六实施方式的按键板22和第一实施方式的按键板3同样，能够防止由热扩散导致的半导体元件10的误动作和故障，并能够适应电子设备的薄型化。另外，除了和第四实施方式的按键板19同样地能够得到清楚的输入感和丰富的设计性，能适应便携式设备的轻量化之外，还能够发挥以下的作用、效果。
本实施方式的按键板22的热扩散性构件17用高分子保护层18覆盖整个表面。因此，能够完全地防止热扩散性构件17的端部的脱落。
在本实施方式的按键板22中，由于热扩散性构件17相对基板不直接接触，所以即使不在基板面覆盖防止短路用的绝缘层，也能够保持装载热扩散性构件17的状态不变。
第七实施方式{图11}第七实施方式的按键板23和第四实施方式的按键板19不同的是基片16和热扩散性构件17的结构。其余的结构和第四实施方式相同。
在基片16的脚部9的前端设置有容纳在基板4(省略图示)配置的LED等照明用光源的容纳凹部24。
热扩散性构件17为和第四实施方式同样的俯视形状，在石墨薄板的表面和背面贴着由树脂薄膜形成的高分子保护层18。背面的高分子保护层18兼作光扩散层25。并且，热扩散性构件17与基片16的表面的固定凹部20粘结接合在一起。
第七实施方式的按键板23和第一实施方式的按键板3同样，能够防止由热扩散导致的半导体元件10的误动作和故障，并能够适应电子设备的薄型化。另外，除了和第四实施方式同样地能够得到清楚的输入感和丰富的设计性，能适应便携式设备的轻量化之外，还能够发挥以下的作用、效果。
即，在本实施方式的按键板23中，相对于热扩散构件17，与基片16的台座部14对应地设置的贯通孔17a成为光的透过孔。因此，在容纳凹部24所容纳的LED等照明用光源发出的光，通过贯通孔17a而被导向键顶13，所以能够实现照明式按键板。
由于在本实施方式的按键板23的热扩散性构件17的背面具备光扩散层25，所以在使用石墨薄板作为热扩散性构件17的情况下，在LED等照明用光源发出的光到达暗色系的石墨薄板之前，光扩散层25使其漫反射，所以能够抑制由石墨薄板进行的光吸收。
第八实施方式{图12}第八实施方式的按键板26和第四实施方式的按键板19不同的是基片16和热扩散性构件17的结构。其余的结构和第四实施方式相同。
基片16的表面被平坦地形成。在背面的整个外周突出设置有脚部9。其前端和基板4的表面相接。
热扩散性构件17，在石墨薄板的正面和背面贴着由树脂薄膜形成的高分子保护层18，是和基片16的正面以及外侧面相同的形状，全部覆盖基片16的正面侧。
第八实施方式的按键板26和第一实施方式的按键板3同样，能够防止由热扩散导致的半导体元件10的误动作和故障，并能够适应电子设备的薄型化。另外，除了和第四实施方式的按键板19同样地能够得到清楚的输入感和丰富的设计性，能适应便携式设备的轻量化之外，还能够发挥以下的作用、效果。即，按键板26在热扩散性构件17没有贯通孔，能够将热量在基片16的360°整个方向上传递。因此，能够进行效率高的热扩散。
第九实施方式{图13}第九实施实施方式的按键板27和第四实施方式的按键板19不同的是将热扩散性构件17做成金属薄板，而不设置覆盖热扩散性构件17的高分子保护层18。其余的结构和第四实施方式相同。
热扩散性构件17做成单张，和第四实施方式的石墨薄板同样，其外缘比基片16的外缘稍小，与基片16的台座部14对应地设置贯通壁厚的贯通孔17a。并且，热扩散性构件17与基片16的固定凹部20粘结接合在一起。此外，由金属薄板构成的热扩散性构件17具有导电性，所以和石墨薄板同样，作为干扰对策，优选与设备的零伏电力线路连接在一起。
在此，针对金属薄板的材料进行说明。金属薄板能够使用铁、铝、铜、金、银、锡、镍、铬、钛等单一金属或者它们的合金。
第九实施方式的按键板27和第一实施方式的按键板3同样，能够防止由热扩散导致的半导体元件10的误动作和故障，并能够适应电子设备的薄型化。另外，除了和第四实施方式的按键板19同样地能够得到明确的输入感和丰富的设计性，能适应便携式设备的轻量化之外，还能够发挥以下的作用、效果。即，由于按键板27的热扩散性构件17是金属薄板，所以强度高，可以不需要有助于热扩散性构件17的加强的高分子保护层18。另外，金属薄板的热传导性高，能够高效地进行热扩散。
第十实施方式{图14}第十实施方式的按键板28和第四实施方式的按键板19不同的是热扩散性构件29的结构。其余的结构和第四实施方式相同。
本实施方式的热扩散性构件29是这样的结构将金属薄板29a和石墨薄板29b以在正面(上表面)为石墨薄板29b、在背面(下表面)为金属薄板29a的方式层叠。该热扩散性构件29的外观形状和第四实施方式的热扩散性构件17同样，外缘比基片16的外缘稍小，与基片16的台座部14对应地设置有贯通壁厚的贯通孔29c。并且，热扩散性构件29与基片16的固定凹部20粘结接合在一起。在本实施方式中，正面侧为石墨薄板29b，由树脂薄膜构成的高分子保护层18覆盖该石墨薄板29b的正面侧。也就是，石墨薄板29b完全被背面侧的金属薄板29a和正面侧的高分子保护层18密封。并且，由于金属薄板29a和石墨薄板29b具有导电性，所以利用高分子保护层18作为电气绝缘层。
第十实施方式的按键板28和第一实施方式的按键板3同样，能够防止由热扩散导致的半导体元件10的误动作和故障，并能够适应电子设备的薄型化。另外，除了和第四实施方式的按键板19同样地能够得到清楚的输入感和丰富的设计性，能适应便携式设备的轻量化之外，还能够发挥以下的作用、效果。即，根据本实施方式的按键板28，能够通过具有热传导性的金属薄板29a抑制脆弱的石墨薄板29b的裂纹和断裂，能够补充石墨薄板29b的在物理性质上的强度。并且，通过具备金属薄板29a，从安装元件产生的热量容易在热扩散性薄板上传递，从而能够提高热扩散性。进而，由于将金属薄板29a层叠在石墨薄板29b的背面侧，所以能够提高向热扩散性构件29的沿面方向的热扩散性。
双层结构的热扩散性构件29的实施方式的说明在第十实施方式中，表示了层叠了金属薄板29a和石墨薄板29b的双层结构的热扩散性构件29的一个例子，但是，层叠金属薄板29a和石墨薄板29b而构成的热扩散性构件29可以采用以下的图15A～图15H所示那样的各种结构。下面，针对图15A～图15H所示的各种结构进行说明。
图15A是仅使用金属薄板29a和石墨薄板29b作为热扩散性构件29的形式。此外，当将金属薄板29a层叠在石墨薄板29b的背面侧时，可以提高由石墨薄板29b带来的沿面方向的热扩散性。
图15B是将在第十实施方式采用的构件作为热扩散性构件29，并用高分子保护层18覆盖石墨薄板29b的外表面的形式。换言之，是用金属薄板29a和高分子保护层18夹持石墨薄板29b的形式。在该形式下，由于石墨薄板29b的物理性质脆，所以通过金属薄板29a和高分子保护层18能够使石墨薄板29b难以裂纹或断裂。
图15C是用高分子保护层18覆盖热扩散性构件29的上表面和下表面的形式。在该形式中，除了图15B的优点，还具有这样的优点即使使金属薄板29a和石墨薄板29b的任一个与基板对置，因为热扩散性构件29相对于基板不直接接触，所以即使不实施在基板面覆盖绝缘层的处置，也能够保持装载热扩散性构件29的状态不变。
图15D是通过作为高分子保护层18的涂层覆盖整个热扩散性构件29的形式。在该形式中，由于整个热扩散性构件29被高分子保护层18密封，所以能够完全防止热扩散层构件29的端部的脱落。
图15E是通过由作为高分子保护层18的两张树脂薄膜从上下夹住的夹层结构来覆盖整个热扩散性构件29的形式。在该形式中，和图15D的形式同样，能够完全防止热扩散性构件29的端部的脱落。
图15F是用高分子保护层18分别覆盖石墨薄板29b的上表面和下表面并在其外表面层叠金属薄板29a的形式。在该形式中，由于金属薄板29a露出到外表面，所以和上述的图6D相比，能够提高热传导性。
图15G是通过作为高分子保护层18的涂层来覆盖整个石墨薄板29b并在其外表面层叠金属薄板29a的形式。在该形式中，由于金属薄板29a露出到外表面，所以和上述的图6E相比，能够提高热传导性。
图15H是以作为高分子保护层18的两张树脂薄膜从上下夹住的方式来覆盖整个石墨薄板29b，并在其外表面层叠金属薄板29a的形式。换言之，是用高分子保护层18覆盖了石墨薄板29b的双面的薄板和金属薄板29a的层叠物。在该形式中，由于金属薄板29a露出到外表面，所以和上述的图6F相比，能够提高热传导性。此外，在图15A～图15H中，表示了将金属薄板29a层叠在石墨薄板29b的背面的形式，但是，也能够将金属薄板29a层叠在石墨薄板29b的正面来使用。如果对金属薄板29a层叠在背面的形式和层叠在正面的形式进行比较，则将金属薄板29a层叠在背面的形式能够提高热扩散效率。
作为上述第四实施方式～第十实施方式的变形例，取代在这些实施方式中说明过的热扩散性构件17、29，而可以使用在图6A～图6F、图15A～图15H所示的各种热扩散性构件17、29。此外，虽然在图15A～图15H表示了将金属薄板29a层叠在石墨薄板29b的背面的形式，但是，也可以将金属薄板29a层叠在石墨薄板29b的正面来使用。如果对将金属薄板29a层叠在背面的形式和将金属薄板29a层叠在正面的形式进行比较，则将金属薄板29a层叠在背面的形式能够提高热扩散效率。
例接着，出示实施例和比较例进一步详细地说明本发明，但是本发明并不限于下面的实施例。此外，对于按键板，以上述的第七实施方式为代表例进行说明。
1、按键板的制造实施例1对厚度为0.13mm的石墨薄板(厚度方向的热传导率为7W/m·K、面方向的热传导率为240W/m·K，グラフテック(graphtec)公司制造)进行冲压加工而形成了热扩散性构件17。热扩散性构件17的形状为，外缘比基片16的外缘稍小，与基片16的台座部14对应地设置贯通壁厚的贯通孔17a。将所得到的热扩散性构件17插入到基片16的成形金属模之后，在该金属模投入硅橡胶组成物，在基片16成形的同时，使热扩散性构件17一体化，从而形成了具有热扩散性构件17的基片16。基片16的形状，在成为操作面侧的表面突出设置有作为“按压操作部”的多个台座部14。在该台座部14的周围设置有与热扩散性构件17对应的固定凹部20。在和基板4对置的背面，在每个台座部14呈圆柱状地形成按压元件部7，并在整个外周和相邻的台座部14彼此之间突出设置脚部9。在脚部9的前端设置有容纳在基板4(省略图示)配置的照明用光源LED的容纳凹部24。与此不同，通过注射模塑成形而形成聚碳酸酯树脂的键顶13，在基片16的对置面通过印刷形成文字、符号等的显示部。用紫外线硬化型粘结剂将该键顶13粘结接合在基片16的台座部14，从而完成了实施例1的按键板的制造。
所得到的按键板的尺寸如下从基片16的脚部9的前端至台座部14的表面的高度为0.7mm，键顶13的厚度为0.7mm(从基片16的脚部9的前端开始约为1.4mm)，俯视时从键顶13的中央至相邻的键顶13的中央的间隔(间距)为20mm。另外，按键板的大小为65mm×40mm左右。
实施例2在和实施例1同样的石墨薄板的两面，经由丙烯类粘结剂粘贴厚度为0.1mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜后，冲压加工成和实施例1相同的俯视形状，形成了在两面具有高分子保护层18的热扩散性构件17。使用所得到的热扩散性构件17，经过和实施例1同样的工序，就完成了实施例2的按键板的制造。
实施例3
将和实施例1同样的石墨薄板冲压加工成和实施例1相同的俯视形状后，浸渍到2液硬化型氨酯涂料，形成了在整个表面具有高分子保护层18的热扩散性构件17。使用所得到的热扩散性构件17，经过和实施例1同样的工序，完成了实施例3的按键板的制造。
实施例4在和实施例1同样的石墨薄板的一面，经由丙烯类粘结剂粘贴厚度为0.1mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，在相反面，经由丙烯类粘结剂粘贴厚度为0.1mm的白色聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜后，冲压加工成和实施例1同样的俯视形状，形成了在两面具有高分子保护层18的热扩散性构件17。此外，粘贴了白色聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的高分子保护层18兼作光扩散层25。使用所得到的热扩散性构件17，经过和实施例1同样的工序，完成了实施例4的按键板的制造。
实施例5首先，准备混合了30vol％的氧化钛、10vol％的玻璃珠的氨酯类油墨，另外，准备基片用的硅橡胶组成物，其中在硅橡胶中所混合的球状的氧化铝(平均粒径为2μm，美光科技公司(Micron Technology，Inc)制造)的含量为50vol％。并且，在和实施例1同样的石墨薄板的一面，经由丙烯类粘结剂粘贴厚度为0.1mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，在相反面，网目印刷准备好的氨酯类油墨而形成了涂膜。然后，冲压加工成和实施例1同样的俯视形状，形成了在两面具有高分子保护层18的热扩散性构件17。此外，用氨酯类油墨形成的涂膜兼作光扩散层25。使用所得到的热扩散性构件17和、在实施例5准备好的硅橡胶组成物，经过和实施例1同样的工序，完成了实施例5的按键板的制造。
实施例6和实施例1的俯视形状相比，将石墨薄板冲压加工成使外缘稍小而使贯通孔稍大的俯视形状。在该石墨薄板的背面经由丙烯类粘结剂粘贴厚度为0.1mm的不锈钢钢板来作为金属薄板29a，在正面经由丙烯类粘结剂粘贴厚度为0.02mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜作为高分子保护层18之后，冲压加工成和实施例1同样的俯视形状，形成了从背面侧由不锈钢钢板、从正面侧由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜完全密封了石墨薄板的热扩散性构件29。热扩散性构件29的外缘和孔缘粘结着不锈钢钢板和聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，密封了石墨薄板。使用所得到的热扩散性构件29，经过和实施例1同样的工序，完成了实施例6的按键板的制造。
实施例7代替实施例6的不锈钢钢板而使用厚度为0.1mm的铜板，形成了和实施例6同样的热扩散性构件29。使用所得到的热扩散性构件29，经过和实施例1相同的工序，完成了实施例7的按键板的制造。
比较例1除了不使用热扩散性构件以外，经过和实施例1同样的工序，就完成了比较例1的按键板的制造。
2、按键板的评估针对按键板中的热扩散特性、亮度、弯曲耐久性，如下进行测定、评估。将其测定结果表示在表1中。
“热扩散特性”使用陶瓷加热板(“微型陶瓷加热板MS-3”(商品名)，发热部的大小为10mm×10mm，坂口电热公司制造)作为假定为进行发热的半导体元件的热源，在距离发热部上方0.6mm的位置设置了基板(厚度为4mm)。在该基板上以键顶13处在发热部的正上方的方式装载了上述的按键板后，对陶瓷加热板通电，发热量为1.4W，用温度计测定10分钟后的温度。温度的测定位置是位于陶瓷加热板的正上方的基片的台座部的表面(t1)、从位于陶瓷加热板中心的正上方的基片的台座部的位置离开20mm的基片的台座部(相邻的台座部)的表面(t2)、以及位于陶瓷加热板的正上方的键顶的表面(t3)这三个地方。在表1中表示在(t1)～(t3)各点的温度。
“亮度”使在容纳凹部21容纳的LED发光，用亮度计(LS-100柯尼卡美能达(KONICA MINOLTA)制造)测定被导向到显示部的光。在表1表示其测定值。
“弯曲耐久性”进行使按键板以每秒一次的频率倾斜90°又恢复到原来状态的折返弯曲试验，计算直到在石墨薄板产生裂纹的弯曲次数。在表1出示产生了裂纹时的次数。
如表1所示，各实施例中的按键板的温度(t1)、(t3)分别低于比较例1的温度(t1)、(t3)，故可知在局部上没有积蓄热量。
另外，可知，具有兼作光扩散层25的高分子保护层18的实施例4以及实施例5的按键板，亮度为2.0cd/m2以上，即使具有黑色的石墨薄板，也能抑制光的吸收，是能看得清楚的照明。
可知，在石墨薄板的背面具有不锈钢钢板或者铜板等的金属薄板29a的实施例6和实施例7的按键板，亮度为2.0cd/m2以上，即使具有黑色的石墨薄板29b，由于LED侧的金属薄板29a反射光，所以是能看得清楚的照明。
另外，可知，具有高分子保护层18的实施例2～实施例7的按键板，产生了裂纹时的次数在100次以上，所以保护了石墨薄板。
表1
权利要求
1.一种按键板(3、12、15、19、21、22、23、26、27)，其特征在于，具备有基片(5、16)，该基片(5、16)具有按压操作部(6、13)，并装载于安装了发热的电子部件(10)的电路基板(4)上，由橡胶态弹性体构成，在该基片(5、16)具有促进该电子部件(10)产生的热量向基片(5、16)的面方向扩散的热扩散性构件(11、17、28)。
2.如权利要求1所述的按键板(3、12)，其特征在于，热扩散性构件(17)是混合在基片(5)的橡胶态弹性体中的热传导性填充剂(11)。
3.如权利要求1所述的按键板(15)，其特征在于，热扩散性构件(17)是混合在脚部(9)的橡胶态弹性体中的热传导性填充剂(11)，其中该脚部(9)在基板(4)的表面对基片(16)进行支承。
4.如权利要求1所述的按键板(19、21、22、23、26)，其特征在于，热扩散性构件(17)是与基片(16)一体的金属薄板(17)。
5.如权利要求4所述的按键板(19、21、22、23、26)，其特征在于，在热扩散性构件(17)设置了至少对其单面进行覆盖的高分子保护层(18)。
6.如权利要求4所述的按键板(22)，其特征在于，在热扩散性构件(17)设置了包围其整体而进行覆盖的高分子保护层(18)。
7.如权利要求5所述的按键板(19、21、23、26)，其特征在于，高分子保护层(18)是树脂薄膜。
8.如权利要求5所述的按键板(23)，其特征在于，高分子保护层(18)是使来自在基板(4)上安装的照明用光源的光发生扩散的光扩散层(25)。
9.如权利要求5所述的按键板(22)，其特征在于，高分子保护层(18)是涂层。
10.如权利要求1所述的按键板(19、21、22、23、26)，其特征在于，热扩散构件17是与基片(16)一体的石墨薄板(17)。
11.如权利要求10所述的按键板(19、21、22、23、26)，其特征在于，在热扩散性构件(17)设置了至少对其单面进行覆盖的高分子保护层(18)。
12.如权利要求10所述的按键板(22)，其特征在于，在热扩散性构件(17)设置了包围其整体而进行覆盖的高分子保护层(18)。
13.如权利要求11所述的按键板(19、21、23、26)，其特征在于，高分子保护层(18)是树脂薄膜。
14.如权利要求11所述的按键板(19、21、23、26)，其特征在于，高分子保护层(18)是使来自在基板(4)上安装的照明用光源的光发生扩散的光扩散层(25)。
15.如权利要求11所述的按键板(22)，其特征在于，高分子保护层(18)是涂层。
16.如权利要求1所述的按键板(27)，其特征在于，热扩散性构件(28)是金属薄板(28a)和石墨薄板(28b)的层叠体。
17.如权利要求16所述的按键板(27)，其特征在于，是金属薄板(28a)位于电路基板(4)侧、而石墨薄板(28b)位于与电路基板(4)相反一侧的层叠体。
18.如权利要求16所述的按键板(27)，其特征在于，在热扩散性构件(28)设置了至少对其单面进行覆盖的高分子保护层(18)。
19.如权利要求16所述的按键板(27)，其特征在于，在热扩散性构件(28)设置了包围其整体而进行覆盖的高分子保护层(18)。
20.如权利要求18所述的按键板(27)，其特征在于，高分子保护层(18)是树脂薄膜。
21.如权利要求18所述的按键板(27)，其特征在于，高分子保护层层(18)是使来自在基板(4)上安装的照明用光源的光发生扩散的光扩散层(25)。
22.如权利要求18所述的按键板(27)，其特征在于，高分子保护层(18)是涂层。
23.如权利要求4、10、16中任一项所述的按键板(19、21、22、23、27)，其特征在于，按压操作部(13)是由透光性树脂构成的键顶(13)，基片(16)的橡胶态弹性体是透光性的，在该基片(16)具有以能对键顶(13)进行按压变位的方式支承该键顶(13)的浮动支承部(16a)，热扩散性构件(17、28)设置在该基片(16)的除了浮动支承部(16a)之外的剩余部分。
全文摘要
本发明提供一种高效地扩散从基板的安装元件产生的局部上的热量的按键板。按键板(3)在由橡胶态弹性体构成的基片(5)混合了热传导性填充剂(11)。因此，即使基板(4)的半导体元件(10)发热，通过基片(5)的热传导性填充材料(11)也能抑制局部蓄热。另外，不需要在基板(4)和按键板(3)之间夹装热扩散用的其他构件，就能够实现薄型化。因此，如果是该按键板(3)，也能适应消除电子设备局部蓄热的要求、薄型化的要求、还有轻量化的要求。
文档编号H01H13/705GK1959603SQ20061013215
公开日2007年5月9日 申请日期2006年10月12日 优先权日2005年10月13日
发明者小谷野茂, 中西豊, 小泽元树 申请人:保力马科技株式会社