Przewodnik projektowania macierzy kopułkowych FPC: Integracja układania, kleju, przekładek i tłoków dla inżynierów zajmujących się klawiaturami

Kopułki metalowe mają reputację prostych komponentów i są - dopóki nie zostaną zalaminowane w elastyczny obwód drukowany i niezawodnie klikną przez 100 000 cykli wewnątrz podręcznego urządzenia medycznego lub modułu drzwi samochodowych. Sama kopuła jest wykonana z precyzyjnie-wytłoczonej stali nierdzewnej. O niezawodności przełącznika decydują jednak otaczające go warstwy:Podłoże FPC, klej, przekładka i tłoczek przenoszący docisk z nasadki klawiszy na koronę kopułki.

W tym przewodniku zebrano zasady układania stosów, które stosują inżynierowie aplikacji Shanyo, gdy klient wysyła rysunek z klawiatury i prosi oukład kopułowyzalecenie. Został napisany dla inżynierów mechaników i elektryków, którzy chcą, aby przełącznik dotykowy zadziałał za pierwszym razem, a nie po trzech rewizjach narzędzi.

1. Standardowy stos

Typowa kopuła-na-stosach klawiatur FPC, od dołu:

• Warstwa bazowa FPC- folia poliimidowa lub poliestrowa z nadrukowanymi w kolorze srebrnym lub miedzianymi stykami przełącznika i ścieżkami trasowania.
• Wzór kontaktu- pierścień zewnętrzny (wspólny) i podkładka środkowa (sygnał), tak aby nogi kopuły i korona były zwarte po uruchomieniu.
• Układ kopułowy- metalowe kopułki na nośniku PET lub PI z klejem, dopasowane do wzoru styku.
• Warstwa dystansowa- wykrojona-ramka, która ustawia kopułkę-na-odległość od klawisza i ogranicza ruch tłoka.
• Warstwa klawiszy- klucze silikonowe lub plastikowe, każdy z tłokiem umieszczonym centralnie nad kopułką.

Każda warstwa w tym stosie ma budżet tolerancji, który sumuje się. Typową awarią jest klawiatura, która działa w laboratorium prototypowym, ale podczas produkcji wydaje się bzdurna, ponieważ grubość elementu dystansowego przesunęła się o 0,1 mm, ściskając kopułkę, zanim użytkownik w ogóle dotknie klawisza.

2. Wybór podłoża: PI vs PET

Wybór podłoża FPC wyznacza podłogę mechaniczną dla całego zespołu. Folia poliimidowa (PI) wytrzymuje wyższe temperatury (ciągłe 150°C w porównaniu do 105°C w przypadku PET), lepiej wytrzymuje wielokrotne zginanie i jest standardem w zastosowaniach związanych z dynamicznym-zginaniem. Folia poliestrowa (PET) jest tańsza i jest odpowiednia do statycznych warstw klawiatur w produktach konsumenckich i wielu produktach przemysłowych.

W przypadku matryc kopułkowych podłoże ma znaczenie w mniej oczywisty sposób: płaskość. Matryca kopułkowa jest laminowana w obszarze styku, a każde zwinięcie podłoża pod kopułą zmienia siłę efektywną. Folia PI o grubości 12,5 lub 25 mikronów dobrze utrzymuje płaskość; PET o grubości poniżej 50 mikronów może się zwijać po laminowaniu klejem i wymaga usztywnienia pod strefą klawiatury.

3. Wybór kleju do układu kopuły

Klej, który łączyukład kopułowydo FPC jest decyzją projektową, a nie decyzją dotyczącą dostaw. Dominują trzy rodziny:

• Klej akrylowy- wysoka przyczepność początkowa, dobra wytrzymałość na ścinanie, standardowy wybór w przypadku nośników PET do zastosowań konsumenckich i wnętrz samochodowych.
• Klej silikonowy- obsługuje szersze zakresy temperatur i wymagania dotyczące niskiego-odgazowywania; preferowane w medycynie i lotnictwie oraz w przypadku układów, które muszą przetrwać rozpływ lutowia na sąsiednich obszarach.
• Klej-wrażliwy na nacisk (PSA) z podkładem- odklej-i-umieść dla wygody montażu; wymaga starannej rejestracji, ponieważ przeróbka po umieszczeniu jest trudna.

Grubość warstwy kleju ma również wpływ na tolerancję układania. Klej o nominalnej grubości 25 mikronów, który ulega kompresji do 18 mikronów pod ciśnieniem laminowania, zmienia--szczelinę kontaktową kopułki o 7 mikronów - wystarczającą do przesunięcia siły uruchamiania o 5–10 gf w przypadku kopułki o grubości 4 mm. Shanyo określa grubość kleju na rysunku układu i sprawdza ją na przychodzących nośnikach.

Układ-wycinanych matrycowo arkuszy kopułowych z samoprzylepną wkładką, ustawionych w celu laminowania na stykach przełącznika FPC.

4. Wysokość elementu dystansowego i skok tłoka

Warstwa dystansowa ma jedno zadanie: określa, jak daleko może przesunąć się nasadka klawiszy, zanim kopułka zostanie w pełni uruchomiona, oraz jaka odległość przed{0}}skokiem pozostaje pomiędzy pozycją spoczynkową nasadki a koroną kopuły. Błędne wykonanie objawia się albo klawiszem bzdurnym (zbyt mały margines skoku), albo głośnym, sztywnym klawiszem (zbyt duży).

Liczby, od których należy zacząć, dla typowej kopułki 4-6 mm:

• Skok zatrzasku kopuły: 0,15–0,25 mm w zależności od średnicy i głębokości korony.
• Skok tłoka-przed kontaktem z kopułą: 0,1–0,2 mm, ustawiany na podstawie wysokości elementu dystansowego.
• Całkowity docelowy skok klawiszy: 0,4–0,6 mm dla wygody użytkownika; 0,5-0,8 mm do pracy w rękawiczkach.
• Nadmiar-odchylenia po zatrzasku: 0,1–0,3 mm, aby uniknąć opadnięcia klawiszy na podkładkę.

Jeśli element dystansowy jest za wysoki, nasadka klawiszy uderza w nią, zanim kopułka pęknie, a użytkownik zamiast kliknięcia poczuje mocne zatrzymanie. Jeśli element dystansowy jest za krótki, kopuła jest częściowo ściśnięta w stanie spoczynku, a przełącznik może-samoczynnie się uruchomić pod wpływem wibracji lub wzrostu temperatury.

5. Geometria tłoka: średnica, wysokość i materiał

Tłok stanowi interfejs pomiędzy użytkownikiem a kopułą i jest najczęściej-błędnie określaną częścią konstrukcji klawiatury. Praktyczne zasady, którymi kierują się inżynierowie Shanyo:

• Średnica:50-70 procent średnicy kopuły. W przypadku kopułki o średnicy 6 mm użyj tłoka o średnicy 3-4 mm. Większe tłoki stykają się z nogami kopuły i zwiększają siłę; mniejsze tłoczki poruszają się poza środkiem.
• Kształt kontaktu:płaska powierzchnia z niewielkim promieniem korony (R1-R3) centruje prasę lepiej niż ostry punkt, który może wgniatać koronę kopuły w cyklach.
• Wysokość:ustawić tak, aby tłok znajdował się na 50-70 procentach drogi do kontaktu kopułki w stanie spoczynku, pozostawiając miejsce na ruch wstępny i zatrzask.
• Tworzywo:silikon lub płynna guma silikonowa do klawiatur; tworzywa termoplastyczne (ABS, PC) do-projektów z kluczem twardym. Twarde tłoki wymagają promienia, aby uniknąć zużycia metalu-na-plastiku.

Dlaklawiatury silikonowew przypadku zintegrowanych tłoków tłok jest formowany jako część klucza, co usuwa jeden stos tolerancji - i dodaje inny: skurcz silikonowy. Położenie i wysokość tłoka należy skorygować o współczynnik skurczu formy, zwykle 1,5-3 procent, w zależności od twardości.

6. Powłoka stykowa i dopasowanie siły

Wzór styku na FPC i pokrycie kopuły należy określić razem. Pozłacana-kopułka na srebrnym-styczku z nadrukiem działa, ale połączenie powinno być celowe. Shanyo ogólnie zaleca:

• Pozłacane-kopułki do obwodów medycznych i czujników niskiego-napięcia (rezystancja styków poniżej 10 omów).
• Niklowane-kopułki do zastosowań motoryzacyjnych i przemysłowych, gdzie odporność na korozję ma większe znaczenie niż ostatnie 5 omów.
• Gołe kopułki SUS301 do-tanich klawiatur konsumenckich z odpowiednim naciskiem.

Dopasowanie siły opiera się na tej samej logice, co wybór luźnej-kopułki: 160-250gf do użytku konsumenckiego bez rękawiczek, 250-350gf do użytku w rękawiczkach lub w samochodzie, 400gf+ w przypadku blokad o dużej wytrzymałości. W przypadku układu FPC dodatkowym ograniczeniem jest jednorodność — wszystkie kopuły na arkuszu powinny mieścić się w zakresie +/-10 procent siły nominalnej, a Shanyo sprawdza to dla każdej pozycji w raporcie z inspekcji. Zobacz naszeprzewodnik wyboru krzywej siłyaby uzyskać pełny opis przejścia.

7. Budżet tolerancji zgromadzeń

Niezawodność zaczyna się od budżetu tolerancji, który asembler może faktycznie utrzymać. Liczby, które Shanyo projektuje, aby:

• Matryca kopułkowa do rejestracji styków: +/-0,10 mm, przy użyciu optycznych punktów odniesienia na matrycy i FPC.
• Koncentryczność tłoka i kopuły: +/-0,15 mm.
• Tolerancja grubości przekładek: +/-0,03 mm dla wycinanych przekładek PET/PI.
• Docisk laminacji: kontrolowany w zakresie +/-10 procent, aby uniknąć wyciskania kleju pod nóżkami kopuły.

Jeśli Twój proces montażu nie jest w stanie utrzymać tych wartości, projekt wymaga dostosowania - większej kopuły, grubszej podkładki lub bardziej wyrozumiałego okna siły - przed obróbką, a nie po.

8. Testowanie i weryfikacja próbek

Przed zatwierdzeniem projektu układu kopuły FPC należy przeprowadzić trzy weryfikacje:

Wymuś-test krzywej przy pełnym zestawie,nie na luźnej kopule. FPC, klej i element dystansowy zmieniają siłę filcu; kopułka o masie 250 gf luzem może sprawiać wrażenie laminowanej o masie 270 gf.

Test działania w ekstremalnych temperaturach.Naciśnij klawiaturę przy -40C i 85C. Kopułki SUS301 przesuwają się o 5–8 procent w zależności od temperatury, a element dystansowy może również usztywnić się lub zmiękczyć.

Test cykliczny z rzeczywistym naciśnięciem klawisza.Używaj tłoków-reprezentatywnych dla produkcji. Wypolerowany tłoczek testowy nie ujawni wzoru zużycia, jaki wytworzy Twój prawdziwy klawisz.

Shanyo udostępnia wykresy-krzywych sił i raporty wymiarowe dla każdej partii próbek, zatem weryfikację rozpoczyna się od udokumentowanych danych, a nie od domysłów.

Praca z Shanyo nad Twoim stosem

Prześlij nam rysunek klawiatury, układ FPC i okno siły docelowej, a nasi inżynierowie ds. zastosowań prześlą rekomendację układu kopuły z powyższymi wskazówkami dotyczącymi przekładki, kleju i tłoka, a także próbki w ciągu 48 godzin dla standardowych rozmiarów. W przypadku programów zintegrowanych możemy dostarczyć kompletneukład kopułowy,Warstwa FPClub zmontowany moduł.

Dotrzyj do zespołu inżynierów poprzezstrona kontaktowa.

O firmie Shanyo: Qingdao Shanyuan Precision Electronic Technology Co., Ltd. projektuje i produkuje kopułki metalowe, matryce kopułkowe, klawiatury FPC, klawiatury silikonowe i komponenty tłoczone. Odwiedzaćwww.yo-shan.com.