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按键结构设计有哪些形式(上)

结构弹设计2020-05-22 15:48:35



对于电子产品结构设计从业者来说,按键是无可避免的常规结构,只要有电源开机的产品,就有按键。而按键的结构形式,基本上取决于元器件的排布空间与外观造型所决定。


按键结构其实也并不复查,基本上满足按压行程与手感均衡即可,至于固定的方式就要根据外观造型与内部空间来定义了。


那么按键结构设计到底有哪些形式?下面根据几个实列来认识一下,。


以下为正文:



【一】

P+R(硬胶+软胶)常规按键


这类按键最具代表的是在早期全键盘功能手机上,见下图

目前这类手机基本上都是以低廉的价格出现在低端市场或者国外发展中国家市场,不过目前国内老人手机还是采用此类按键结构方式。


下面来看一看它的结构设计参数是怎样的。见下图

按键结构设计参数,都在上面,非常清楚。

 

看到这些参数,对于初学者,肯定会懵逼,根本不懂为什么要这样设计,没有逻辑关系概念。


OK,先看下图,然后慢慢解释给你看

由于这是一个按键组件,我们俗称套件。也就是在装配整机之前,它先要将所有按键碎片与硅胶组合粘贴在一起。那么就需要用一件能够承接一起的支架,将他们组合在一起,否则就是散架的。


问:硅胶原本就是一个整体了,完全可以起到粘贴连接所有按键碎片了,为什么还需要增加一片钢片支架呢?

答:由于硅胶属于软体性质,当组合在一起时,无法起到刚性,无法控制按键与按键的平衡性。也就是说,当你把按键拿在手里时可以将按键卷曲起来,这样的按键装配在手机里,没用支架按键形式支撑,是会造成按键中间凸起或者下沉,无法做到很好的均衡性。所以需要增加一片钢片来支撑。


问:钢片支架除了支撑还有其他作用吗?

答:还可以起到按键整体的固定,还有按键灯遮光,可以防止按键与按键配合面漏光出去。由于按键透光设计的时候只需要字符透光就好,其他地方是无需透光的,增加了支架,就可以很好的遮光用。


问:按键支架除了用钢片还可以用其他材料吗?

答:可以,除了钢片,还可以用塑胶,那么此时设计的时候,支架的厚度就需要0.8以上的厚度空间,否则太软。当然也可以用0.4的硬性铝片,或者其他金属材料。


问:DOME片(锅仔片)按压行程是多少?力度是几N

答:行程一般都在0.25,按压力度一般在0.6N左右。


问:为什么上图按键硅胶上有好多小圆柱?

答:由于按键DOME位置在设计的时候无法做到在按键居中位置,所以需要增加平衡点来完善按压手感。


OK,我们再回过头来看设计参数,从机器内部往外看。


1,按键板PCB厚度0.5

释义:目前PCB最薄可以做到0.3,常规设计0.5-0.8. 越厚,强度越好,主要看设计空间。


2DOME片(锅仔片)+PET膜一起厚度0.3

释义:由于DOME片都是一颗一颗散开的,需要带胶的PET将它们组合在一起,并且PET表面都会刷一层防EMI导电涂层。粘贴组合后厚度就是0.3,目前手机侧键,单颗按键都是这个厚度。


3,按键硅胶触点与DOME0.05间隙。按键硅胶按压行程留0.3

释义:由于制造上的误差原因,所以按键触点与DOME片最少要留0.05的间隙,否则,按键手感会很硬。另外DOME总厚度才0.3,也就是按压下去的行程最大也才0.3.所以,按键硅胶除了触点以外往下的行程都是留0.3以上空间就够了。


4,钢片支架厚度0.25,按键帽到钢片留0.4间隙。

释义:钢片材料不锈钢,硬度用1/2H的,厚度可以选择0.15-0.3的材料,根据空间而定,常规采用0.2或者0.25比较安全,这样的按键整体装配后,相对会很平整,不会弯曲,翘曲等。


5,按键帽底面要低于A壳(面壳)表面最少0.7

释义:按键帽的方式可以有做裙边的帽子,也可以上图的形式。由于空间原因,所以采用了没有裙边的按键帽,由于按键装配后整体平整度会有0.2左右的翘曲空间,所以按键冒底面必须要低于面壳表面最少0.7mm,不然会露进胶点位置,影响外观。


6LED灯避空留0.25以上间隙。

释义:LED灯一般采用高度0.6的灯。所以此处会影响按键硅胶往下按的行程,那么硅胶此处就要掏胶,掏胶距离最少要留0.25以上的间隙,否则会影响按键手感。


7DOME片直径5.0,硅胶触点2.0

释义:DOME片直径常规都在3.0-5.0之间,最常用的是4.0.由于目前手机越做越薄,现在好多都用直径3.0的。但是按键直径越小,手感力度也就越小,在选择上需要根据实际情况做定义。硅胶触点直径设计需要与DOME片直径对上,当DOME片用直径5.0,硅胶触点直径为2.0,用4.0,直径用1.8.3.0,直径用1.5


总结:按键行程最少0.3以上,有影响按压行程的,都要掏胶避位,按键支架与固定在设计上要均衡,否则影响手感,按键DOME片尽量设计与按键帽居中,否则也会影响手感。


看到这里,基本上对P+R按键的整体结构功能需求了解完毕了,下面开始来看P+R的按键的结构形式


除了以上全键盘的形式,还有单颗形式,见下图

这个是最常见的P+R侧键,带裙边的侧键,按键行程,间隙与上面一致。

由于按键帽有裙边,而且只有3个键,所以,只需要与硅胶直接用胶水粘贴在一起即可,胶水空间预留0.05即可


这里唯一不同的是,按键的固定方式,见下图

此处由于按键是镶嵌在后壳内部的,所以直接塞进去即可,如果按键与后壳没有空间放置,则需要设计2个小耳朵来固定,见下图

用软胶设计成一个裙边卡在或者热熔在后壳塑胶筋位里,起到固定作用,装配的时候不会容易掉。


其它P+R单颗按键类型除了固定方式都与侧键结构方式类似,这里就不再举列了。


【二】

超薄(UV转印,PV,PVC,PET,钢片)按键


这里还是从手机的按键结构构造上讲解比较有代表性,见下图

UV转印超薄按键,此类按键触点与DOME片的结构设计是一样的,唯一不同的是按键的键帽,根据图片可以看出,完全没有键帽,而是一整片的按键,那这类按键结构构造是怎样的呢?见下图


根据上图可以看出,此类按键是用双面胶直接粘贴在塑胶壳体上的。上图看的是不是有点不懂?


由于超薄按键早起一般用在翻盖机上比较多,所以这个截面图做的B壳与C壳都体现出来了。


下面再来说说这种按键的结构构造:


1,键帽,是用PET或者PC材料做基板,然后再用UV胶做手感凸起的形体印在基板上。工艺与水晶点胶工艺类似。


还是不明白?来个通熟一点的解释:


就是先制造按键的外观模具,比如上面有凸起的,或者有分开隔离的,先把这部分模具做出来,然后把UV胶倒入模具内部,填满,然后再把PET基板盖上去,通过光固机然使他们完全贴合在一起。


基板材料厚度在0.2-0.4之间。


2,键帽基材与硅胶直接用胶水贴合,按键总厚度可以做到0.9-1.2,包括触点厚度。


3,硅胶触点的结构设计参数与P+R的设计参数原理一致,确保好0.3的行程与DOME片居中即可。


这里唯一不同的也是按键的固定方式,超薄按键是从外往你里粘贴装配的,需要注意的是


1,双面胶要留够2.0以上的宽度,否则容易起翘。

2DOME片边缘离按键边缘距离5.0以上,否则手感不行。

3,按键的透光要确保均匀,需要在DOME片上面增加0.1的导光膜片材,否则透光不均匀。


下面再来看看超薄按键的另外一种形式,见下图

此类为PC或者PET或者钢片片材按键,此类按键与上面UV转印按键有哪些不同?


1,按键是从机器里面往外装配的,所以,就不需要与UV转印一样,要求DOME片边缘到按键边缘需要5.0的距离,只需3.0以上即可。


2,软胶上面有固定位,而且材料一般采用硅胶+TPE或者+PET片材结合在一起。


3,软胶固定孔位边缘要留0.8以上的胶厚,否则容易拉破。


4,如有错误,或者不清楚,可在下方或者后台留言。


再来一种超薄按键的形式,薄膜按键,见下图

这类按键应该也是很常见的,像洗衣机,电磁炉上面,家电行业最常用。


这类按键结构是最简单的,都是直接刷胶或者贴胶的方式粘贴壳体上,而且按压都是直接按在DOME片上面,中间没有软胶。甚至有些连DOME片都没有,直接在薄膜PET片内部印刷或者喷导电涂层,然后直接与电路接触,形成回路。


薄膜材料厚度一般在0.15-0.3之间,不包括双面胶。


【结语】


1,按键的结构形式种类很多,固分为上下二期,请留意。


2P+R按键结构构造除了支架与键帽形式不一样以外,其他结构功能基本上是相通的。


3,全键盘按键用金属做支架的时候,需要与PCB接地,否则会产生电场击坏电子元器件。

 



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