Керівництво з проектування купольного масиву FPC: інтеграція стека, клею, прокладки та плунжера для інженерів клавіатур

Металеві куполи мають репутацію простих компонентів, і вони -, доки їх не ламінують у гнучку друковану схему та не попросять надійно клацати протягом 100 000 циклів усередині медичного портативного пристрою чи модуля дверей автомобіля. Сам купол виготовлено з-точної нержавіючої сталі. Надійність комутатора, однак, визначається шарами навколо нього:Підкладка FPC, клей, прокладку та плунжер, який переносить натискання від ковпачка клавіш до куполоподібної коронки.

У цьому посібнику зібрано правила стекання, які інженери Shanyo застосовують, коли клієнт надсилає малюнок клавіатури та запитуєкупольний масиврекомендація. Він написаний для інженерів-механіків та електриків, які хочуть, щоб тактильний перемикач запрацював з першого разу, а не після трьох переглядів інструментів.

1. Стандартний стек

Типовий купол-на-клавіатурах FPC, знизу:

• базовий шар FPC- поліімідна або поліефірна плівка з нанесеними сріблом або міддю контактами перемикача та маршрутними лініями.
• Шаблон контакту- зовнішнє кільце (загальне) і центральна площадка (сигнал), що ніжки купола та корона замикаються разом під час активації.
• Купольний масив- металеві куполи на носії з ПЕТ або ПІ з адгезивом, вирівняні за малюнком контакту.
• Розпірний шар- вирізана-рама, яка встановлює відстань-до-клавіатури та обмежує хід плунжера.
• Шар клавіш- силіконові або пластикові ключі, кожна з яких має виступ плунжера, центрований над куполоподібною коронкою.

Кожен шар у цьому стеку має бюджет допуску, і бюджети складаються. Типовою несправністю є клавіатура, яка працює в лабораторії прототипів, але відчуває себе м’якою у виробництві, оскільки товщина прокладки змінилася на 0,1 мм, стискаючи купол ще до того, як користувач навіть торкнеться клавіші.

2. Вибір субстрату: PI проти PET

Вибір підкладки FPC встановлює механічну підлогу для всієї збірки. Поліімідна (PI) плівка витримує вищі температури (безперервні 150C проти 105C для ПЕТ), краще витримує багаторазове згинання та є стандартом для динамічного-згинання. Поліестерова (PET) плівка коштує дешевше і підходить для статичних шарів клавіатури в споживчих і багатьох промислових продуктах.

Зокрема, для купольних масивів підкладка має менш очевидне значення: площинність. Масив купола ламінований на площі контакту, і будь-який вигин підкладки під куполом змінює ефективну силу. плівка PI товщиною 12,5 або 25 мікрон добре тримає площинність; ПЕТ менше 50 мікрон може скручуватися після ламінування клеєм і потребує посилення під зоною клавіатури.

3. Вибір клею для купольного масиву

Клей, який склеюєкупольний масивдо FPC є проектним рішенням, а не рішенням щодо постачання. Домінують три родини:

• Акриловий клей- висока початкова липкість, хороша міцність на зсув, стандартний вибір для ПЕТ носіїв у споживчому та автомобільному салонах.
• Силіконовий клей- підтримує ширші діапазони температур і низькі-вимоги до виділення газів; кращий для медицини та аерокосмічної промисловості, а також для масивів, які повинні витримувати оплавлення припою на суміжних ділянках.
• Клей-чутливий до тиску (PSA) з вкладишем- зніміть-і-місце для зручності збирання; потребує ретельної реєстрації, оскільки переробка після розміщення складна.

Товщина клейового шару також бере участь у допуску укладання. Номінальний клей товщиною 25 мікрон, який стискається до 18 мікрон під тиском ламінування, змінює зазор від-до-контакту на 7 мікрон - достатньо, щоб перемістити силу приведення в дію на 5-10 гс на куполі 4 мм. Shanyo вказує товщину клею як частину креслення масиву та перевіряє її на вхідному носії.

Вирізаний куполоподібний аркуш із клейкою прокладкою, вирівняний для ламінування поверх контактів перемикача FPC.

4. Висота прокладки та хід плунжера

Розпірний шар виконує одну задачу: визначити, на яку відстань може рухатися ковпачок клавіші, перш ніж купол буде повністю активовано, і скільки попереднього-переміщення знаходиться між положенням кріплення клавіатури та короною купола. Помилка проявляється як м’яка клавіша (занадто малий запас ходу) або гучна, жорстка клавіша (занадто велика).

Цифри для типового купола 4-6 мм:

• Хід купола: 0,15-0,25 мм залежно від діаметра та глибини корони.
• Попередній-хід плунжера перед контактом купола: 0,1-0,2 мм, встановлюється висотою розпірки.
• Загальний хід ковпачка клавіш: 0,4-0,6 мм для споживача; 0,5-0,8 мм для роботи в рукавичках.
• Пере-допуск на хід після замикання: 0,1-0,3 мм, щоб уникнути защемлення клавіатури на прокладці.

Якщо прокладка занадто висока, ковпачок клавіші вдаряється про неї, перш ніж купол клацне, і користувач відчує жорстку зупинку замість клацання. Якщо прокладка закоротка, купол частково стискається в стані спокою, і перемикач може само-спрацювати під впливом вібрації чи розширення температури.

5. Геометрія плунжера: діаметр, висота та матеріал

Плунжер — це інтерфейс між користувачем і куполом, і це частина конструкції клавіатури, яку найчастіше неправильно вказують-. Основні правила, якими користуються інженери Shanyo:

• Діаметр:50-70 відсотків діаметра купола. Для купола 6 мм використовуйте поршень 3-4 мм. Більші плунжери контактують з ніжками купола та збільшують силу; менші плунжери блукають не по центру.
• Форма контакту:плоска поверхня з невеликим радіусом коронки (R1-R3) центрує прес краще, ніж гострий вістря, яке може пом'яти куполоподібну коронку під час циклів.
• Висота:встановіть так, щоб плунжер знаходився на 50-70 відсотків шляху до контакту з куполом у стані спокою, залишаючи простір для попереднього ходу та фіксації.
• матеріал:силікон або рідка силіконова гума для клавіатур; термопластик (ABS, PC) для жорстких -конструкцій клавіш. Жорсткі плунжери потребують радіуса, щоб уникнути зносу металу--пластику.

длясиліконові клавіатуриз інтегрованими плунжерами плунжер формується як частина шпонки, що усуває один пакет допусків -, але додає інший: усадку силікону. Положення та висота плунжера повинні бути скориговані на коефіцієнт усадки форми, зазвичай 1,5-3 відсотки залежно від твердості.

6. Покриття контактів і узгодження сил

Схема контакту на FPC і покриття на куполі повинні бути вказані разом. Золотий-купол на срібному-друкованому контакті працює, але сполучення має бути навмисним. Shanyo зазвичай рекомендує:

• Позолочені-куполи для-медичних і сенсорних схем низької напруги (контактний опір менше 10 Ом).
• Нікельовані -куполи для автомобільної та промислової промисловості, де стійкість до корозії важливіша за останні 5 Ом.
• Голі куполи SUS301 для-економічних споживчих клавіатур із відповідним тиском на контакт.

Відповідність сил дотримується тієї ж логіки, що й вибір вільних-куполів: 160-250gf для споживчого використання без рукавичок, 250-350gf для використання в рукавичках або автомобілях, 400gf+ для блокувань у важких умовах. Для масиву FPC додатковим обмеженням є однорідність - усі куполи на аркуші повинні знаходитися в межах +/-10 відсотків від номінальної сили, і Shanyo перевіряє це для кожної позиції в звіті про перевірку. Дивіться нашпосібник з вибору кривої силидля повного проходження.

7. Бюджет толерантності до складання

Надійність починається з бюджету допуску, який фактично може витримати монтажник. Числа Shanyo розроблені для:

• Реєстрація купольного масиву для контакту: +/-0,10 мм, з використанням оптичних орієнтирів на масиві та FPC.
• Концентричність поршня до куполоподібної коронки: +/-0,15 мм.
• Допуск на товщину прокладки: +/-0,03 мм для вирізаних прокладок PET/PI.
• Тиск ламінування: контролюється в межах +/-10 відсотків, щоб уникнути видавлювання клею під ніжками купола.

Якщо ваш процес складання не може витримати ці цифри, конструкцію потрібно відкоригувати - більший купол, товщу прокладку або вікно з більш поблажливим зусиллям - перед інструментом, а не після.

8. Тестування та перевірка зразків

Перш ніж затверджувати проект купольного масиву FPC, виконайте три перевірки:

Тест-силової кривої на повному стеку,не на вільному куполі. FPC, клей і прокладка змінюють силу відчуття; купол вагою 250 gf може здаватися ламінованим 270 gf.

Перевірка спрацьовування при екстремальних температурах.Натисніть на клавіатуру при -40C і 85C. Куполи SUS301 зміщуються на 5-8 відсотків із температурою, і прокладка також може ставати жорсткішою або м’якшою.

Виконайте циклічний тест із фактичною клавішею.Використовуйте типові плунжери-. Відшліфований пробний плунжер не виявить картину зносу, яку дасть ваша справжня клавішна кришка.

Shanyo надає діаграми-силових кривих і розмірні звіти з кожною партією зразків, тому ці перевірки починаються із задокументованих даних, а не з припущень.

Робота з Shanyo над вашим стеком

Надішліть нам свій креслення клавіатури, структуру FPC і цільове вікно сили, і наші інженери повернуть рекомендацію щодо купольного масиву з вказівками щодо розпірки, клею та плунжера, а також зразки протягом 48 годин для стандартних розмірів. Для інтегрованих програм ми можемо надати повний комплекткупольний масив,шар FPC, або зібраний модуль.

Зверніться до команди інженерів черезсторінка контактів.

Про Shanyo: Qingdao Shanyuan Precision Electronic Technology Co., Ltd. розробляє та виробляє металеві куполи, купольні масиви, клавіатури FPC, силіконові клавіатури та штамповані компоненти. Відвідайтеwww.yo-shan.com.