Ghid de proiectare a matricei de dome FPC: integrarea stivuirii, adezivului, distanțierului și pistonului pentru inginerii de tastatură

Domurile metalice au reputația de a fi componente simple și sunt - până când sunt laminate într-un circuit imprimat flexibil și li se cere să facă clic fiabil timp de 100.000 de cicluri în interiorul unui dispozitiv medical portabil sau al unui modul de ușă a mașinii. Domul în sine este-oțel inoxidabil ștanțat cu precizie. Fiabilitatea comutatorului, totuși, este decisă de straturile din jurul acestuia: thesubstrat FPC, adezivul, distanțierul și pistonul care transferă presa de la capacul tastei la coroana domului.

Acest ghid colectează regulile de stivuire pe care inginerii de aplicații Shanyo le aplică atunci când un client trimite un desen de la tastatură și solicită unmatrice domrecomandare. Este scris pentru inginerii mecanici și electrici care doresc ca comutatorul tactil să funcționeze prima dată, nu după trei revizii de scule.

1. Stackup-ul standard

Un dom tipic-pe-stive de tastaturi FPC, din partea de jos:

• Stratul de bază FPC- folie de poliimidă sau poliester cu contacte de comutare imprimate cu argint sau cupru și urme de dirijare.
• Model de contact- inelul exterior (comun) și pernița centrală (semnal) pe care picioarele domului și coroana se scurtează împreună atunci când sunt acționate.
• Matrice dom- cupolele metalice de pe un suport PET sau PI cu adeziv, aliniate la modelul de contact.
• Strat distanțier- un cadru tăiat cu matriță-care setează domul-la-distanța maximă a tastei și limitează deplasarea pistonului.
• Stratul Keycap- chei din silicon sau plastic, fiecare cu un piston centrat peste coroana domului.

Fiecare strat din această stivă are un buget de toleranță, iar bugetele se adună. Un mod obișnuit de defecțiune este o tastatură care funcționează în laboratorul de prototip, dar se simte moale în producție, deoarece grosimea distanțierului s-a deplasat cu 0,1 mm, comprimând cupola înainte ca utilizatorul să atingă tasta.

2. Selectarea substratului: PI vs PET

Alegerea substratului FPC stabilește podeaua mecanică pentru întregul ansamblu. Folia de poliimidă (PI) rezistă la temperaturi mai ridicate (150°C în mod continuu față de 105°C pentru PET), supraviețuiește mai bine la flexii repetate și este standardul pentru aplicațiile dinamice-flex. Folia din poliester (PET) costă mai puțin și este adecvată pentru straturile statice de tastatură în multe produse industriale și de consum.

În special pentru matricele cu dom, substratul contează într-un mod mai puțin evident: planeitatea. Matricea domului este laminată peste zona de contact și orice ondulare a substratului sub dom modifică forța efectivă. Filmul PI cu o grosime de 12,5 sau 25 microni păstrează bine planeitatea; PET-ul sub 50 de microni se poate ondula după laminarea cu adeziv și are nevoie de un element de rigidizare sub zona tastaturii.

3. Selectarea adezivului pentru matricea domului

Adezivul care leagămatrice domla FPC este o decizie de proiectare, nu o decizie de furnizare. Domină trei familii:

• Adeziv acrilic- aderență inițială ridicată, rezistență bună la forfecare, alegerea standard pentru suporturile PET în aplicații de interior și auto.
• Adeziv siliconic- gestionează intervale mai largi de temperatură și cerințe reduse de-degasare; preferat pentru medical și aerospațial și pentru matricele care trebuie să supraviețuiască refluxării lipirii în zonele adiacente.
• Adeziv-sensibil la presiune (PSA) cu căptușeală- decojiți-și-așezați pentru confortul asamblarii; necesită o înregistrare atentă, deoarece reluarea după plasare este dificilă.

Grosimea stratului de adeziv participă, de asemenea, la toleranța de stivuire. Un adeziv nominal de 25 microni care se comprimă la 18 microni sub presiunea de laminare schimbă domul-în-decalajul de contact cu 7 microni - suficient pentru a schimba forța de acționare cu 5-10 gf pe un dom de 4 mm. Shanyo specifică grosimea adezivului ca parte a desenului matricei și o verifică pe stocul de transport.

O matriță-de foi de dom tăiată cu căptușeală adezivă, aliniată pentru laminare peste contactele comutatorului FPC.

4. Înălțimea distanțierului și cursa pistonului

Stratul de distanțiere are o singură sarcină: definiți cât de departe poate parcurge capacul tastaturii înainte ca domul să fie complet acționat și cât de multă pre{0}}deplasare se află între poziția de repaus a tastaturii și coroana domului. A greșit apare fie o cheie moale (marja de călătorie prea mică), fie o cheie tare și rigidă (prea mult).

Numerele de la care începe, pentru o cupolă tipică de 4-6 mm:

• Cursă de închidere a domului: 0,15-0,25 mm în funcție de diametru și adâncimea coroanei.
• Piston pre{0}}deplasare înainte de contactul domului: 0,1-0,2 mm, stabilit de înălțimea distanțierului.
• Ținta totală de călătorie a tastei: 0,4-0,6 mm pentru senzația consumatorului; 0,5-0,8 mm pentru operare cu mănuși.
• Supra-deplasare permisă după închidere: 0,1-0,3 mm, pentru a evita atingerea capacului tastei pe distanțier.

Dacă distanțierul este prea înalt, tastatura îl lovește înainte ca domul să se claște, iar utilizatorul simte o oprire puternică în loc de un clic. Dacă distanțierul este prea scurt, domul este parțial comprimat în repaus, iar comutatorul se poate auto-acționa sub vibrații sau expansiunea temperaturii.

5. Geometria pistonului: diametru, înălțime și material

Pistonul este interfața dintre utilizator și dom și este cea mai frecventă parte greșit-specificată a unui design de tastatură. Regulile generale pe care le folosesc inginerii Shanyo:

• Diametru:50-70% din diametrul domului. Pentru un dom de 6 mm, utilizați un piston de 3-4 mm. Pistonurile mai mari intră în contact cu picioarele domului și ridică forța; pistonii mai mici rătăcesc decentrat.
• Forma contactului:o față plată cu o rază ușoară a coroanei (R1-R3) centrează presa mai bine decât un vârf ascuțit, care poate deteriora coroana domului în cicluri.
• Înălţime:setați astfel încât pistonul să se afle la 50-70% din distanța până la contactul cu domului în repaus, lăsând spațiu pentru pre-călătorie și snap.
• Material:silicon sau cauciuc siliconic lichid pentru tastaturi; termoplastic (ABS, PC) pentru design-{0}}hard key. Pistonurile dure au nevoie de o rază pentru a evita uzura metal-la-plastic.

Pentrutastaturi din siliconcu pistonuri integrate, pistonul este turnat ca parte a cheii, ceea ce elimină o stivă de toleranță -, dar adaugă o alta: contracția siliconului. Poziția și înălțimea pistonului trebuie corectate pentru factorul de contracție a matriței, de obicei 1,5-3 procente, în funcție de durometru.

6. Placarea contactului și potrivirea forței

Modelul de contact pe FPC și placarea pe dom trebuie specificate împreună. O cupolă placată cu aur-pe un contact argintiu-imprimat funcționează, dar împerecherea ar trebui să fie intenționată. Shanyo recomandă în general:

• Domuri placate cu aur-pentru circuite medicale și de senzori de joasă-tensiune (rezistență de contact sub 10 ohmi).
• Domuri placate cu nichel-pentru automobile și industrie, unde rezistența la coroziune contează mai mult decât ultimii 5 ohmi.
• Domuri SUS301 goale pentru tastaturi de consum-sensibile la costuri, cu presiune de contact adecvată.

Potrivirea forței urmează aceeași logică ca și selecția-domelor libere: 160-250gf pentru consumator fără mănuși, 250-350gf pentru mănuși sau auto, 400gf+ pentru dispozitive de blocare pentru sarcini grele. Pe o matrice FPC, constrângerea suplimentară este uniformitatea - toate domurile de pe foaie ar trebui să se afle în +/-10 la sută din forța nominală, iar Shanyo verifică acest lucru pe poziție în raportul de inspecție. Vezi noastreghid de selectare a curbei de forțăpentru o prezentare completă.

7. Buget de toleranță la montaj

Fiabilitatea începe cu un buget de toleranță pe care asamblatorul îl poate deține efectiv. Numerele pe care Shanyo le proiectează:

• Matrice dom pentru înregistrarea contactului: +/-0,10 mm, folosind repere optice pe matrice și FPC.
• Concentricitatea pistonului la coroana domului: +/-0,15 mm.
• Toleranță la grosimea distanțierilor: +/-0,03 mm pentru distanțiere PET/PI tăiate cu matriță.
• Presiunea de laminare: controlată cu +/-10% pentru a evita strângerea adezivului sub picioarele domului.

Dacă procesul dvs. de asamblare nu poate păstra aceste numere, designul necesită ajustare - o cupolă mai mare, un distanțier mai gros sau o fereastră de forță mai îngăduitoare - înainte de prelucrare, nu după.

8. Testarea și verificarea probelor

Înainte de a aproba un design de matrice de dom FPC, executați trei verificări:

Forțați-testul curbei pe stivuirea completă,nu pe cupola liberă. FPC, adezivul și distanțierul schimbă toate forța resimțită; o cupolă care măsoară 250 gf liber poate avea impresia că 270 gf este laminată.

Test de acționare la temperaturi extreme.Apăsați tastatura la -40C și 85C. Domurile SUS301 se deplasează cu 5-8% în funcție de temperatură, iar distanțierul se poate rigidiza sau înmuia.

Test de ciclu cu tastatura reală.Folosiți piston-reprezentative de producție. Un piston de testare lustruit nu va dezvălui modelul de uzură pe care îl va produce tastatura reală.

Shanyo oferă diagrame cu curbe de forță-și rapoarte dimensionale cu fiecare lot de probă, astfel încât aceste verificări pornesc de la date documentate, mai degrabă decât de la presupuneri.

Lucrul cu Shanyo la Stackup-ul tău

Trimiteți-ne desenul dvs. de tastatură, stivuirea FPC și fereastra de forță țintă, iar inginerii noștri de aplicație vă vor returna o recomandare de matrice de dom cu ghidajele distanțierului, adezivului și pistonului de mai sus, plus mostre în 48 de ore pentru dimensiuni standard. Pentru programele integrate, putem furniza completmatrice dom, celStratul FPC, sau modulul asamblat.

Ajungeți la echipa de ingineri prin intermediulpagina de contact.

Despre Shanyo: Qingdao Shanyuan Precision Electronic Technology Co., Ltd. proiectează și produce domuri metalice, matrice de cupole, tastaturi FPC, tastaturi din silicon și componente ștanțate. Vizitawww.yo-shan.com.