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按键结构设计有哪些形式

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发表于 2018-10-9 20:27:14 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东省深圳市
硅胶按键
纯硅胶按键功能实现有两种接触方式:
一种是硅胶按键按压在DOME片(锅仔片)上面,通常用在手机,儿童手表手机,防水手机,防水设备上。
另一种是硅胶按键增加导电基,一种黑色的导电碳粒,实现回路导电。通常用在遥控器,电脑键盘,特殊设备上。
不管用那一种,结构设计时原理还是一样的,按键的固定与配合间隙与行程要确保好。
我们先来了解一下纯硅胶遥控器按键的结构方式,见下图:
1.jpg
通过上图可以看出,按键帽为大颗粒实心的,触点为黑色导电基,通过压注成型融合为一体,那么这种按键结构设计时需要注意那些呢?
最主要的是按键按压回弹的手感,由于没有DOME片实现回弹,就需要硅胶设计自行反弹,详解原理见下图:
2.jpg
注意按键帽与导电基按压时需要设计一个薄壁斜面,内斜面角度在45度以内,斜壁厚度在0.3-0.6之间,常规取0.5。需要注意的是导电基下方的开口要比按键帽大,见下图:
3.jpg
根据上图来看,设计参数如下:
1,A的宽度要比B的宽度单边大2倍C的尺寸,如果C的厚度是0.5,那么这个单边宽度要做到1.0。
2,D为按压行程,常规在0.3-0.5之间,图上这个比例有点不对,仅作参考。
3,黑色导电基厚度一般在0.4~0.6mm左右。
其实导电基可以设计为任意形状,也可以根据实际需求来决定导电基采用何种导电方式。硅胶按键导电基的导电方式主要为一下三种:

1.导电碳粒实现硅胶按键遥控器的导电。此种导电方式优点在于导电层较厚,通常都在0.4~0.6mm左右,且导电电阻低,在100Ω以下。但要求导电基的形状要规则,通常为0.5倍数的正圆形。如下图所示:
4.jpg
2.丝印导电碳油实现硅胶按键遥控器的导电。此种方式优点在于对导电基形状无具体要求,可以为任意形状。但导电层的厚度相对导电碳粒要薄,一般在0.2~0.3mm左右,且导电电阻也相对导电碳粒较高。如下图所示:
5.jpg
3.导电基粘贴金属粒实现硅胶按键遥控器的导电。此种导电方式优点在于导电电阻可以到达近乎0Ω,且金属粒表面有镀金,可有效抗氧化。同导电碳粒一样,金属粒要求导电基的形状通常为0.5倍数的正圆形,厚度在0.2-0.5左右,但生产成本要远远高于碳粒导电。如下图所示:
6.jpg
除了以上几种直接接触电路板的硅胶按键以外,就是用纯硅胶按压DOME片的,见下图:
7.jpg
见上图,硅胶按键触点与DOME片接触设计参数与P+R的按键设计参数一致,唯一不同的是A处硅胶的厚度,通常设计在0.3-0.5之间,如果厂商说,太薄,成型困难,需要增加到1.0时,则将硅胶结构造型改变成带导电基的硅胶按键一样,见下图:
8.jpg
既保证成型硅胶强度,也保证按键手感,此种纯硅胶按压按键结构方式,通常用在双色注塑防水按键结构上,只是材料改成了TPE或者TPU。或者DOME片换成了机械按键元器件,具体方式方法需要根据实际情况去选择。
【四】
弹力壁硬胶按键
什么是弹力壁硬胶按键?
就是通过一个支点或者2个支点做一条长距离的筋位来实现弹性活动,实现按压功能。
而弹力壁按键通常按压在机械按键元器件上,或者DOME片上,或者switch上,见下图:
9.jpg 10.jpg
根据上图可以看出,元器件已经可以实现按压功能了,而结构设计的时候只需要有个平面与其接触即可,而按键的结构方式也是由外观设计而决定,见下图:
11.jpg
如上图此类按键外观,那么弹力壁的按键结构如何设计?
方案A,双支点弹力壁按键,见下图:
12.jpg
两条均匀的弹力壁,周长8-30之间,厚度0.7-1.2之间,宽度2.0-3.0,通过2侧热熔柱固定在壳料上。
此种按键方式按压时手感相对均衡,而且装配后按键与壳料配合间隙也会均匀很多,缺点就是需要足够的空间,具体还是需要根据产品的实际空间来定义,长度越长,按压力度越小。
方案B,单支点弹力壁按键,见下图
13.jpg
一条弹力壁,壁力周长5-15之间,厚度0.7-1.2之间,宽度1.5-3.0,通过热熔柱固定在壳料上。
此种按键方式按压时手感稍微有偏移,需要将触点放在臂力的顶端,越远越好,因为当按键按下时,有链接的壁力是要比没有链接的力度要大,要是触点离的近,手感会很生硬。
其次就是按键的配合间隙,单边要在0.15-0.3左右(不包括按键减胶拔模),否则,很容易卡键。
方案C,单支点弹力壁连体按键,见下图:
14.jpg
一条弹力壁,壁力的周长5-8之间,厚度0.7-1.2之间,宽度2.0-3.0,按键周圈镂空,镂空宽度在0.7-1.5之间,具体根据结构空间而定义。
此种按键方式,只需确保按键与元器件接触到就好,手感也相对均衡,唯一的缺点就是按键帽斜度很大,5-7度,跟外壳配合,间隙很大,通常用在显示器底部或者电子设备上面,非直接观看到的部位。

接下来认识一下五向摆动按键,一颗按键可以控制5个功能键的。见下图:
15.jpg
此类按键结构设计,只需做一个卡位,将按键的摆头卡入按键帽内即可,并没有特殊的固定要求。唯一需要注意的是,摆动时的间隙,摆头要与周围留够间隙,常规在1.0-2.0之间,根据摆头臂力的长度而定。
最后认识一下拨动按键,见下图:
16.jpg
此类按键结构设计,与五向键的方式差不多,只需要在按键帽上面设计好卡位,将拨动头卡主即可,就可实现拨动功能。唯一需要注意的是,拨动的行程,常规在2.0.也就是拨动按键头的宽度,一般规格书上面都会标识清楚。
具体结构方式见下图:
17.jpg 18.jpg 19.jpg
见上图,只需将拨动头卡入按键即可,留好活动行程。

【结语】

1,以上所有设计参数为个人经验总结,非书面标准要求,具体需要自己根据实际产品做选择调整。

2,按键的结构看是简单,实则对按压手感的均衡性,对触点排布均衡要求非常高,需要根据主板空间与外观做综合调整到最佳状态。

3,对于手表按键与防水按键,接触的方式都是一样的,只是结构装配与固定方式不一样,后期再做一期防水结构设计再详解。

4,以上如有错误或者不清楚,可在下方留言咨询。
      微信图片_20180730202708.png

发表于 2019-4-9 20:42:29 | 显示全部楼层 来自 广东省深圳市
6666666666
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发表于 2023-1-29 11:11:00 | 显示全部楼层 来自 重庆市
厉害,谢谢大佬,学到了
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