【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機、携帯情報端末装置（ＰＤＡ）等モバイル機器用キーユニット中の金属メッキを施されたキートップに文字・記号等をマーキングする方法、及び当該方法を利用するキーユニットの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
キーユニットは、携帯電話機等モバイル機器を構成する部品の一種であって、多数のスイッチ操作用キー（押釦）を一枚のシート面に集合、配列したものである。１個のキーは、柔軟なゴム製キーパッドの表面に取り付けられた硬質樹脂等からなるキートップと、キーパッド裏面に形成されるスイッチ押圧突起（いわゆる「押し子」）からなる。キー間はキーパッドにより連結される。このように構成されるキーユニットの下面にスイッチ要素を備えた回路基板を密着させれば、各キーに対応する位置にキースイッチが形成される。
【０００３】
キートップは、対象モバイル機器中の最も目立つ個所に配置されるから、そのデザインや装飾性に特別な注意が払われる。金属メッキを施されたキートップ(以下、「金属メッキ・キー」という。)は耐久性と高級感を兼ね備えるので好まれる。
【０００４】
通常、金属メッキ・キーの表面には、当該キーの機能を表す文字・記号等が形成される。この場合、文字等の形成手段はレーザによるマーキング加工である。しかしながら、プラスチック製のキートップに厚さ数ミクロンの高い表面反射率を有する金属メッキを施した金属メッキ・キーに、レーザ・マーキングにより直接文字・記号等を形成することは、単純な金属板等へのマーキングや切断と比較すると難しい点がある。
【０００５】
例えばプラスチック製のキーの表面にクロム等の鏡面メッキを施したものに対して、広く用いられている固体レーザであるＮｄ：ＹＡＧ(ネオジウムイオンをドープしたイットリウム・アルミニウム・ガーネット結晶)レーザの基本波である、波長１０６４ナノメートルの近赤外光を用いて、直接文字・記号等を形成しようとすると、目的とする文字等が形成される以前に被照射点以外の部分の温度が上昇し、下地のプラスチックが溶融するなどして満足な加工ができないという問題がある。これは、近赤外光がレンズ光学系でスポット径を絞り難いことなどに起因して、被照射点におけるエネルギー密度が不足するためと考えられる。
【０００６】
金属メッキ・キーに対する事後的レーザ・マーキングのこのような困難性のために、メッキ面に非メッキの文字・記号等が混在する部分メッキ・キーを製造するのに、最近まで、次のような複雑な加工が行われていた(例えば特開２００１−７３１５４)。「プラスチック製キートップの成形→表面粗化／活性化→銅を無電解メッキ→銅の上に錫を無電解メッキ→錫メッキ層にレーザマーキング加工(銅メッキ層露出)→文字部分の銅メッキ層をエッチングで除去→ニッケルを無電解メッキ(文字部以外)→ニッケル上へ金を電解メッキ」。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明が解決しようとする課題は、携帯電話機等に用いるプラスチック製キートップの表面に施した金属メッキ面にレーザ光を照射して、被照射部分の金属メッキ層を除去することにより、当該金属メッキ面に直接かつ単一工程で、文字・記号等をマーキングする方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決する手段】
上記課題は、レーザ光として、波長が概略５００ナノメートル以下の可視光又は近紫外光を使用することにより達成される。
【０００９】
上記手段において、波長が概略５００ナノメートル以下であるレーザ光を採用する主な理由は３つある。第１には、レーザ光のエネルギーは振幅同一ならば短波長ほど相対的に高いこと。第２には、図１のグラフ(金岡 優著「レーザ加工」1995/5 日刊工業新聞社刊 から引用)に示すように、メッキ面における反射率は長波長側では１に近いが、５００ナノメートル付近を境にして短波長側では低下（吸収率が上昇）すること。第３には、近赤外〜赤外線と異なり、可視光〜近紫外光はレンズ集光により１０〜３０マイクロメートルのスポット径を容易に得られることである。
【００１０】
レーザ・マーキングに際しては、ビーム・スポット(焦点)は描くべき文字・記号等を走査して平面的に動かされ、また金属メッキ層の深さ方向にも動かされる。その間、スポット径は最大でも３０マイクロメートル程度に制御される。また、深さ方向には、下地のプラスチック層に直接レーザ光が当たらないように、金属メッキ層の厚さの範囲に制御されなければならない。このような制御は、コンピュータ制御された反射鏡システムにより精密に行うことができる。
【００１１】
使用するレーザ光の波長は、レーザ光のエネルギーが短波長ほど高いことに着目すれば短い方が好ましいが、エネルギー密度はスポット径を小さくすることでも向上させうる。一方、金属メッキ面の光吸収率が概ね５００ナノメートル付近を境にして短波長側で増大する事実を利用する立場からすれば、概ね５００ナノメートル以下の可視光又は近紫外光であれば良い。
【００１２】
上記の条件を満たす波長のレーザ光を用いることにより、被照射点以外の部分の温度を許容温度以下に保ちながら、速やかに金属メッキ層を除去して文字・記号等をマーキングすることができる。この場合、レーザの動作は、必要な光パワーが供給される限り、連続的あるいはパルス状のいずれでも良い。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
上記レーザ光として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの波長１０６４ナノメートルの基本波を半波長変換した５３２ナノメートルの光を利用するというものである。この半波長変換は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波を取り出すことで実現される。そのように構成されたレーザ装置は「２倍波ＹＡＧレーザ」と称され、発生する波長５３２ナノメートルのレーザ光は緑色を呈するので「グリーンレーザ」と呼ばれる。図２は、２倍波ＹＡＧレーザの構成を示す概念図である(小林春洋著「レーザのはなし」1992/1 日刊工業新聞社刊 より引用)。
【００１４】
（第２実施形態）
上記レーザ光として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第３高調波を取り出すことで得られる波長３５５ナノメートルの近紫外光を利用するというものである。この第３高調波を取り出すＮｄ：ＹＡＧレーザは「３倍波ＹＡＧレーザ」と称され、その構成は図２に示すものとほぼ同様である。
【００１５】
（第３実施形態）
上記レーザ光として、Ｎｄ(ネオジウム)イオンがドープされてなるガラスレーザ又はＹＶＯ４レーザ等、固体レーザの第２乃至第４高調波のうちのいずれかを用いるというものである。
【００１６】
【実施例】
添付した図３を参照して本願発明の一実施例について説明する。図において参照符号１はＡＢＳ(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂)製のキートップ、２はシリコーンゴム製のキーパッド、３はドームスイッチ、４はキートップ・キーパッド間の透光性接着剤層、５はキートップ表面に施した金属メッキ層、６はレーザビームを表す。
【００１７】
金属メッキ層５は２層からなり、下層が厚さ３〜７マイクロメートルのＮｉ(ニッケル)無電解メッキ層、上層が厚さ０．１〜２マイクロメートルのＣｒ(クロム)又はＡｕ(金)のメッキ層である。下層は光漏れ防止のためピンホールレスにしている。
【００１８】
レーザビーム６は上記のグリーンレーザである。金属メッキ面５の上でグリーンレーザのスポット径を１０〜３０マイクロメートルに絞り、描くべき文字・記号の平面形状に沿って走査しつつ照射し、さらに焦点の深さ方向の位置を数回にわたって変更しつつ照射を繰り返し、金属メッキ層５を完全に除去して下地のＡＢＳを露出させた。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１又は２記載の発明によれば、携帯電話機等に用いるプラスチック製キートップの表面に金属メッキを施したものに文字・記号等のレーザ・マーキングを行う際に、被照射点における光エネルギーの吸収率を上げ、ビームスポット径を絞り込むことができるので、被照射点におけるエネルギー吸収密度が向上し、被照射点以外の部分の温度を許容温度以下に保ちながら、速やかに金属メッキ層を除去してマーキングを行うことができる。
【００２０】
このようにしてレーザ・マーキングを行った金属メッキ・キーでは、金属メッキ面に彫り込まれた文字・記号等が高い耐摩耗性を有する。また、文字・記号等の部分が光を透すので、キーユニットの裏面から光を当てる構造とすることにより照光キーを構成することができる。
【００２１】
さらに、請求項１又は２記載の発明によれば、無印に仕上げられた金属メッキ・キーの表面に、事後的に必要な文字・記号等を単一工程でマーキングできるので、これを利用して請求項３に記載した新たなキーユニットの製造方法を構築することができる。この新たな製造方法により、必要な文字・記号等の内容に関係する仕向地等の決定から製品出荷までの時間を大幅に短縮して、ユーザーサービスを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザ光の波長(横軸)に対する各種メッキ面の反射率(縦軸)の変化を示すグラフである。
【図２】２倍波ＹＡＧレーザの構成を説明する概念図である。
【図３】本発明の実施例における金属メッキ・キーの構成を説明する概念図である。
【符号の説明】
１…キートップ
２…キーパッド
３…ドームスイッチ
４…接着剤層
５…金属メッキ層
６…レーザビーム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for marking characters / symbols or the like on a metal-plated key top in a key unit for a mobile device such as a mobile phone or a personal digital assistant (PDA), and manufacturing a key unit using the method. Regarding the method.
[0002]
[Prior art]
The key unit is a kind of parts constituting mobile devices such as a mobile phone, and is a set of a large number of switch operation keys (push buttons) assembled and arranged on one sheet surface. One key is composed of a key top made of hard resin or the like attached to the surface of a flexible rubber keypad, and a switch pressing projection (so-called “presser”) formed on the back surface of the keypad. The keys are connected by a keypad. When a circuit board having a switch element is brought into close contact with the lower surface of the key unit configured as described above, a key switch is formed at a position corresponding to each key.
[0003]
Because the key top is placed in the most prominent place in the target mobile device, special attention is paid to its design and decoration. Key tops with metal plating (hereinafter referred to as “metal plating keys”) are preferred because they combine durability and luxury.
[0004]
Usually, characters / symbols or the like representing the function of the key are formed on the surface of the metal plating key. In this case, the character or the like is formed by laser marking. However, it is not possible to form letters / symbols directly by laser marking on a metal plating key with a metal plating having a high surface reflectance of several microns thickness on a plastic key top. Compared with marking and cutting, there are difficulties.
[0005]
For example, the fundamental wave of Nd: YAG (yttrium, aluminum, garnet crystal doped with neodymium ions), which is a widely used solid-state laser, on the surface of a plastic key with a mirror plating such as chromium. When using near infrared light with a wavelength of 1064 nanometers to directly form characters / symbols etc., the temperature of the portion other than the irradiated point rises before the target characters etc. are formed, There is a problem that satisfactory processing cannot be performed because the underlying plastic melts. This is presumably because the energy density at the irradiated point is insufficient due to the fact that near-infrared light is difficult to reduce the spot diameter in the lens optical system.
[0006]
Due to this difficulty of post-laser marking for metal plated keys, until recently, the following has been used to manufacture partially plated keys with non-plated letters and symbols mixed on the plated surface. Complex processing has been performed (for example, JP-A-2001-73154). “Plastic keytop molding → Surface roughening / activation → Electroless plating of copper → Electroless plating of tin on copper → Laser marking on tin plating layer (copper plating layer exposed) → Copper plating of text Remove the layer by etching → Electroless plating of nickel (other than letters) → Electrolytic plating of gold on nickel ”.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is that a metal plating surface applied to the surface of a plastic key top used in a cellular phone or the like is irradiated with laser light to remove the metal plating layer of the irradiated portion, thereby It is to provide a method for marking characters / symbols directly on a plated surface in a single process.
[0008]
[Means for solving the problems]
The above object is achieved by using visible light or near ultraviolet light having a wavelength of approximately 500 nanometers or less as the laser light.
[0009]
In the above means, there are three main reasons for employing laser light having a wavelength of approximately 500 nanometers or less. First, the energy of the laser beam is relatively higher for shorter wavelengths if the amplitude is the same. Second, as shown in the graph of Fig. 1 (quoted from Yutaka Kanaoka, "Laser Processing" 1995/5 published by Nikkan Kogyo Shimbun), the reflectance on the plated surface is close to 1 on the long wavelength side, but 500 nanometers. Decrease (increased absorption rate) on the short-wavelength side near the meter. Third, unlike near-infrared to infrared, visible light to near-ultraviolet light can easily obtain a spot diameter of 10 to 30 micrometers by lens focusing.
[0010]
In laser marking, the beam spot (focal point) is moved in a plane by scanning characters / symbols to be drawn, and is also moved in the depth direction of the metal plating layer. Meanwhile, the spot diameter is controlled to about 30 micrometers at the maximum. Further, in the depth direction, the thickness of the metal plating layer must be controlled so that the laser beam does not directly hit the underlying plastic layer. Such control can be precisely performed by a computer controlled reflector system.
[0011]
The wavelength of the laser beam to be used is preferably shorter if attention is paid to the fact that the energy of the laser beam is higher as the wavelength is shorter. However, the energy density can also be improved by reducing the spot diameter. On the other hand, from the standpoint of utilizing the fact that the light absorptance of the metal plating surface increases on the short wavelength side at about 500 nanometers as a boundary, visible light or near ultraviolet light of about 500 nanometers or less is sufficient. .
[0012]
By using laser light having a wavelength that satisfies the above conditions, it is possible to quickly remove the metal plating layer and mark characters / symbols while keeping the temperature of the portion other than the irradiated point below the allowable temperature. In this case, the laser operation may be continuous or pulsed as long as the necessary optical power is supplied.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
As the laser light, 532 nm light obtained by converting a fundamental wave of Nd: YAG laser having a wavelength of 1064 nm by half wavelength is used. This half-wavelength conversion is realized by taking out the second harmonic of the Nd: YAG laser. The laser device thus configured is referred to as a “double harmonic YAG laser”, and the generated laser light having a wavelength of 532 nm exhibits a green color and is therefore referred to as a “green laser”. FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of a second harmonic YAG laser (quoted from Haruhiro Kobayashi, “Laser's Story”, 1992/1 published by Nikkan Kogyo Shimbun).
[0014]
(Second Embodiment)
As the laser light, near-ultraviolet light having a wavelength of 355 nanometers obtained by taking out the third harmonic of the Nd: YAG laser is used. The Nd: YAG laser for extracting the third harmonic is called a “third harmonic YAG laser”, and its configuration is substantially the same as that shown in FIG.
[0015]
(Third embodiment)
As the laser light, any one of second to fourth harmonics of a solid-state laser such as a glass laser doped with Nd (neodymium) ions or a YVO 4 laser is used.
[0016]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, reference numeral 1 is a key top made of ABS (acrylonitrile / butadiene / styrene copolymer resin), 2 is a key pad made of silicone rubber, 3 is a dome switch, and 4 is a translucent adhesive between the key top and key pad. Layers 5 and 5 are metal plating layers applied to the key top surface, and 6 represents a laser beam.
[0017]
The metal plating layer 5 consists of two layers, the lower layer is an Ni (nickel) electroless plating layer having a thickness of 3 to 7 micrometers, and the upper layer is Cr (chromium) or Au (gold) having a thickness of 0.1 to 2 micrometers. It is a plating layer. The lower layer is pinholeless to prevent light leakage.
[0018]
The laser beam 6 is the green laser described above. The spot diameter of the green laser is reduced to 10 to 30 micrometers on the metal plating surface 5, and irradiation is performed while scanning along the plane shape of the character / symbol to be drawn. Further, the position in the depth direction of the focus is several times. Irradiation was repeated while changing, and the metal plating layer 5 was completely removed to expose the underlying ABS.
[0019]
【The invention's effect】
According to the first or second aspect of the present invention, when laser marking such as letters and symbols is performed on a metal key-plated surface of a plastic key top used for a mobile phone or the like, light energy at an irradiated point is obtained. As the energy absorption density at the irradiated point is improved and the temperature of the part other than the irradiated point is kept below the allowable temperature, the metal plating layer can be removed quickly. And marking can be performed.
[0020]
In the metal plating key subjected to laser marking in this way, characters / symbols engraved on the metal plating surface have high wear resistance. In addition, since characters, symbols, and the like transmit light, an illumination key can be configured by adopting a structure in which light is applied from the back surface of the key unit.
[0021]
Furthermore, according to the first or second aspect of the present invention, since it is possible to mark the surface of the metal plating key finished unmarked on the surface of the metal plating key after the fact in a single step, this is utilized. The manufacturing method of the new key unit described in claim 3 can be constructed. With this new manufacturing method, it is possible to greatly shorten the time from the determination of the destination related to the contents of necessary characters, symbols, etc. to the product shipment, and to improve the user service.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing changes in reflectance (vertical axis) of various plated surfaces with respect to the wavelength (horizontal axis) of laser light.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a second harmonic YAG laser.
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating the configuration of a metal plating key in an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Key top 2 ... Keypad 3 ... Dome switch 4 ... Adhesive layer 5 ... Metal plating layer 6 ... Laser beam
