几种按键的结构设计要点

rongshuxia15

file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif几种按键的结构设计要点

在这里我把我所设计过的按键结构拿出来，供大家参考，希望会对大家有帮助。
绝大多数的消费性电子上，都会用到按键这种结构;
按键一般来说分两种，橡胶类和塑料类。
橡胶类用的最多的是硅胶，塑料类指的是我们常用的塑料料，比如ABS，PC等。
我们在设计按键时，首先要考虑是，当按键设计未理想时，可能发生什么问题（我总结了以下几点)：
（一）按键按下时，卡在上盖部份，弹不回来，造成ＴＡＣＴ　ＳＷ失效．
（二）按键用力按下时，整个按键下陷脱落于机台内部．
（三）按键组立完成后，ＴＡＣＴ　ＳＷ就直接顶住按键，致使按键毫无压缩行程，造成ＴＡＣＴＳＷ失效．
（四）按键按下时，接触不到ＴＡＣＴ　ＳＷ，致使无法操作．
（五）无法在按键面每一处按下，均获得ＴＡＣＴ　ＳＷ动作（尤其是大型按键较易发生）．
（六）外观设计未考虑周详，致使机构设计出之按键，使用时极易造成误动作．
（七）按键上下或者是左右方向装反，亦或是位置装错（未考虑防呆）．
（八）按键不易于装入上盖．
（九）按键脱落出于机台外部．
（十）按键未置于按键孔中心，即按键周围间隙不平均，此项对于浮动式按键是无可避免的，对于半或全固定  式按键还需相当精度才可达到
只有尽可能的考虑周全，设计出来的产品才可能好，这也就是我们常说的设计要做DFMEA。

现在先说橡胶类的按键设计（主要是硅胶按键的设计）：
按键整个都是用硅胶（ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｒｕｂｂｅｒ）押出，内底部附着一颗导电粒一起成型，
其优点为：
Ａ．按键顶为软性，操作触摸时，手感较舒服．Ｂ．可将数个按键一起同时成型，且每个按键可有不同
之颜色，供货商制作时较快，且产量也较多，机台组立时也较快，节省工时．Ｃ．表面不会缩水．
其缺点为：
Ａ．按键操作按下时，无有用ＴＡＣＴ　ＳＷ之清脆响声，较无法用声音判别是否有动作．
Ｂ．按键用力按下时，较易卡在上盖部份，弹不回来．
Ｃ．按键周围间隙较不易控制，此种是属于全固定式按 键中之软性按键，间隙不易控制到一样．
其作用原理为利用按键内底部附着之导电粒压下，使ＰＣＢ上两条原本不相导通之镀金铜箔，藉由导电粒连结线路导电使其相通（如图所示） file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif

补充几点﹔
1.Tack switch 焊锡浮高，将按键顶死
2.小按键力臂过短或塑料料无韧性，导致按键荷重过高。
3.小按键电镀后行程变小，死键
4.小按键触感面过小，会出现滑位，触感面过大，会压到Tack switch其它部位死键
还有好多，想不起来了

要合理的设计硅胶按键，就必需了解其特性，我有总结一些之前有用到的硅胶特性，见下图     file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image003.giffile:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.gif     file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image005.gif

以下为导电粒之类型
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按键表面之印刷要求及耐磨要求：
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以下是一款腕式血压计的rubber key的具体结构设计；
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如图所示，硅橡胶按键在设计失当时，最容易发生按键单边用力压下时，卡在上盖孔边内;
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因应之道为如图所示;
1.上盖按键孔周围之厚度至少要有１.５倍压缩行程以上的尺寸，按键周围孔之单边间隙至少要０.３ｍｍ以上至０.７ｍｍ最大．以上之做法均是在减少卡键之机会;
2.按键底部ＰＣＢ确实固定之;
3.压缩行程之距离不可过小，至少０.５ｍｍ以上;
4.压缩行程之距离不可过大到与弹性斜边高度，使两者无法搭配，以致产生导电粒接触不到ＰＣＢ上之镀金铜箔的错误;
5.需视按键面积大小，适度增加设置导电粒，原则上是一个指头能够涵盖住的按键设置一颗导电粒，１.５倍指头宽设置２颗导电粒;
6.硅橡胶按键较ＴＡＣＴ　ＳＷ不灵敏，所以比较不会造成误动作;
7.按键底部之固定片的外形或定位孔位置不要设置成对称形;
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各部尺寸说明
（ａ）按键外周半径１.９ｍｍ以上．
（ｂ）最小半径为０.３ｍｍ．
（ｃ）最小内周半径为０.２ｍｍ．
（ｄ）橡胶圆顶边缘及定位孔之距离最少１ｍｍ以上．
（ｅ）定位孔直径最少１ｍｍ以上．
（ｆ）弹性斜边，高，宽度典型１ｍｍ．
（ｇ）橡胶圆顶侧面边缘最小半径为０.２５ｍｍ．
（ｈ）橡胶圆顶面边缘最小半径为０.２ｍｍ．
排气沟:排气沟之目的在于当按键按下时，要使得导电粒周围之空气可以排出，按键按下才不会发生阻力过大或段落感不明显之现象，排气沟之设置为按键四周均有最好，宽度为适度的大，高度０.３mm．
以上入rubber key的设计心得，非常片面，希望对大家有帮助！
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下面介绍几种硬胶类按键的结构设计；
第一种为半固定，杠杆式按键；
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1. 如按键与按键孔间之ａ处需保持适当间隙，又按键卡钩与ＰＣＢ间之ａ处需保持净空，以免按键按下时，卡
钩勾到其他电子零件而弹不回；
2.上盖设有如ｂ处之挡片，按键不致下陷脱落；
3.上盖设有如ｃ处之限高肋，防止ＰＣＢ位置上偏又如按键与ｔａｃｔ　ｓｗ间之ｃ处保持一小段安全间隙，
即可防止ｔａｃｔ　ｓｗ顶住按键；
4.如ｅ１处是属固定侧，在此按下，需极大力量ｔａｃｔ　ｓｗ才会动作是属正常，其他防止之道为首先
在下盖设有如ｄ处之限高肋，防止ＰＣＢ位置下陷，又如附图８之ｅ２所示，距离不够时，当按键按到底时，还是接触不到ｔａｃｔ　ｓｗ，解决之道为如小图８所示之关系图；
5.上盖如ｅ１处与ｂ之挡片间的间距需大于按键的厚度，使其易装入；
6.按键设有如ｉ处之倒钩，钩住上盖，即能防止按键往外脱落，
7.因为是采取半固定式，所以按键周围间隙都能保持固定而不飘移
设计时ｅ２需最少距离=[ｌ距离ｘ（ｃ＋ｔａｃｔ　ｓｗ之压缩行程）]÷ｋ距离
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第二种亦为半固定杠杆式按键；
图１０为按键部份组装爆炸下往上观看立体彩图．
图１１为按键部份组装爆炸上往下观看立体透视彩图
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1. 如Ａ处，无保持适当间隙，致使按键按到ｔａｃｔ　ｓｗ时，此处按键与上盖就早已发生干涉(如E处)而卡住弹不回；
2.按键Ｈ处曾发生过断裂（使用时按键用力按下发生）及按键与上盖接合之Ｉ处是先用溶剂涂抹接合处再用卯合（此处亦也会脱落）解决之道为增厚按键Ｈ处，及加大加粗卯合处之上盖圆柱；
3.按键与ｔａｃｔ　ｓｗ间之Ｃ处保持一小段安全间隙，即可防止ｔａｃｔ　ｓｗ顶住按键；
4.当Ｂ处距离不够，按键按到底(如F处)时，还是接触不到ｔａｃｔ　ｓｗ(如G处)，解决之道一样是设计出正确之Ｂ距离；
5.按键高度没有延伸到上盖之顶面缘，如此就不会因稍为碰触到就误开机；
6.虽然是采取半固定式，按键周围间隙照理讲都能保持固定而不飘移（如右上图），但因为之前（３－１）Ａ处卡键，所以此处距离就加大,因模具全部都已开好，且考虑之下只有将按键偏一边,即D<A（按键卯合用孔距离缩短最好改模）
设计时Ｂ需最少距离=[Ｋ距离ｘ（Ｃ＋ｔａｃｔ　ｓｗ之压缩行程）]÷Ｊ距离
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2.  第三种为全浮双卡钩式按键；
图１3为按键部份组装爆炸上往下观看立体透视彩图；
图１４为按键部份组装爆炸下往上观看立体彩图；
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现在针对按键问题说明请参考附图15之各指示处；
1.按键与按键孔间亦需保持适当间隙，又按键卡钩与ＰＣＢ间之A处需保持净空，以免按键按下时，卡钩勾到其他电子零件而弹不回；
2.上盖设有如B处之挡片，按键不致下陷脱落；
3.上盖设有如C1处之限高肋，防止ＰＣＢ位置上偏又如按键与ｔａｃｔ　ｓｗ间之d处保持一小段安全间隙，上盖与卡钩间之Ｃ处亦保持一小段安全间隙即可防止ｔａｃｔ　ｓｗ顶住按键；
4.按键与上盖挡片B之间距离如D处，需大于d＋ｔａｃｔ　ｓｗ之压缩行程(Ｄ在可允许的范围内，尽可能适当的大，只有好处，没有坏处)；
5.d处之一小段安全间隙，可使Ｆ处之高度缩小，可减少稍为碰触到就误动作之机会；
6.全浮双卡钩式按键容不容易装入上盖，全凭借着两种设计重点－
A．卡钩是否有足够的弹性，韧性，当按键压入上盖按键孔时，两片卡钩能够容易的往内缩，到达定位后，卡钩又能轻易的自动弹回原状，达到组立之目的；
B．按键之卡钩与十字肋间的距离a，设计时之距离需能在卡钩装入上盖时所用掉之距离ｂ后，又有剩余之距离   ｃ，此目的在于防止当按键压入上盖按键孔时，卡钩碰到十字肋后而无有效空间及距离使卡钩能够进入按键孔内如上右附图1６所示；
7.有按键双卡钩（如附图15之Ｃ处）钩住上盖不致脱出于机台外部；
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第四种为全浮翘翘板卡钩式按键；
此种设计大都用于：
大型按键（指按键宽度大于约２倍食指头宽度）；
特大型按键（指按键宽度大于约２倍食指头宽度以上者）；
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此种按键设计最大的挑战就是，
需要在按键面每一处按下，均能获得ＴＡＣＴ　ＳＷ动作（３－５所述），且又不会按键卡住（３－１所述），间隙又能保持均衡（３－１０所述），以设计面及使用者操作面来讲，这是最理想之设计．
图１９为按键部份各零件组立剖面视彩图．
图２０为按键孔需预留可压缩深度示意图（以下会有说明）．
图２１为按键孔需预留间隙示意图（以下会有说明）
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1.按键与按键孔间亦需保持适当间隙（间隙之算法，以下说明之），否则会如附图２０之Ｓ处所示会有卡键之虞，又按键卡钩与ＰＣＢ间之Ｑ处需保持净空，以免按键按下时，卡钩勾到其他电子零件而弹不回.间隙之算法，如下说明（请参考附图２１各部说明），又如附图２０中之Ｒ处，卡钩与上盖卡钩孔配合处亦须留出间隙，否则会有卡键之虞，间隙之算法，方法原理同上，不再累述；
2.上盖按键孔内底部设有挡壁，按键不致下陷脱落；
3.上盖亦须设有限高肋，防止ＰＣＢ位置上偏又如按键与ｔａｃｔ　ｓｗ间保持一小段安全间隙，即可防止ｔａｃｔ　ｓｗ顶住按键（在此上盖与卡钩间就无须保持一小段安全间隙，因为如有间隙的话，会增大如附图２０中之Ｐ处距离，在使用时，按到按键的一边，按键的另一边会翘起，如此外形不甚美观，可见卡钩在按键上设置的位置亦是一门学问；
4.按键孔可压缩深度预留足够，以及按键卡钩数量，位置设置妥当的话．在按键任意位置压下时，一定会接触到tact sw的．按键孔预留可压缩深度其计算公式如下（请参考附图２０各部说明），在此须另外强调的是，因按键宽度是属于较长者，本身按键顶面可能会较有弹性，所以在按键任意最远位置慢慢压下时，当按键十字肋顶面接触到tact sw顶面后按键再继续压下，此时因tact sw有一使其动作之力(Actuating Force)的反作用力存在，tact sw并不会马上随着按键压下而有所动作，直至按键压下的力量大于tact sw动作力(Actuating Force)才开始动作，所以按键孔预留可压缩深度需把此因素考虑进去，意即压缩深度需再加深；
5.按键顶面高度没有高于上盖顶面高度，就不会因稍碰触到就误开机；
6.有按键卡钩钩住上盖不致脱出于机台外部；
7.按键周围间隙不平均，此项对于浮动式按键是无可避免的（须同时考虑３－１，３－５两项要求），对于此项要求（间隙要平均），个人认为要花费相当时间去研究；
按键孔预留可压缩深度=（Ｎ距离乘上ｔａｃｔ　ｓｗ处之总压缩行程）÷Ｍ距离
以上就是我个人对硬胶类按键的一点设计经验，不足之处，请各位包含！
总算写完了！
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