FPC Dome Array Design Guide: Stackup, adhesive, spacer og plunger integration for keypad engineers

Metallkupler har et rykte for å være enkle komponenter, og de er - til de er laminert inn i en fleksibel trykt krets og bedt om å klikke pålitelig i 100 000 sykluser inne i en medisinsk håndholdt eller en bildørmodul. Selve kuppelen er presist-stemplet rustfritt stål. Påliteligheten til bryteren avgjøres imidlertid av lagene rundt den:FPC-substrat, limet, avstandsstykket og stempelet som overfører pressen fra tastaturet til kuppelkronen.

Denne veiledningen samler oppstaplingsreglene som Shanyo-applikasjonsingeniører bruker når en kunde sender inn en tastaturtegning og ber om enkuppel-arrayanbefaling. Den er skrevet for mekaniske og elektriske ingeniører som ønsker at den taktile bryteren skal fungere første gang, ikke etter tre verktøyrevisjoner.

1. Standard Stackup

En typisk kuppel-på-FPC-tastaturstabler, fra bunnen:

• FPC-grunnlag- polyimid- eller polyesterfilm med sølv- eller kobbertrykte bryterkontakter og rutespor.
• Kontaktmønster- den ytre ringen (vanlig) og midtputen (signalerer) at kuppelbeina og kronen kortslutter sammen når de aktiveres.
• Dome-array- metallkuplene på en PET- eller PI-bærer med lim, justert etter kontaktmønsteret.
• Avstandslag- en utstanset-ramme som setter kuppelen-til-tastavstand og begrenser stempelet.
• Keycap-lag- silikon- eller plastnøkler, hver med en stempelknute sentrert over kuppelkronen.

Hvert lag i denne stabelen har et toleransebudsjett, og budsjettene går opp. En vanlig feilmodus er et tastatur som fungerer i prototypelaboratoriet, men som føles grøtaktig i produksjonen fordi avstandsstykkets tykkelse drev 0,1 mm, og komprimerte kuppelen før brukeren i det hele tatt berører nøkkelen.

2. Valg av underlag: PI vs PET

FPC-substratvalget setter det mekaniske gulvet for hele monteringen. Polyimid (PI)-film takler høyere temperaturer (kontinuerlig 150C vs 105C for PET), overlever gjentatt bøying bedre, og er standarden for dynamiske-flex-applikasjoner. Polyester (PET) film koster mindre og er tilstrekkelig for statiske tastaturlag i forbrukerprodukter og mange industriprodukter.

For dome-arrays spesifikt, betyr underlaget på en mindre åpenbar måte: flathet. Dome-arrayen er laminert over kontaktområdet, og eventuelle substratkrøller under domen endrer den effektive kraften. PI-film med en tykkelse på 12,5 eller 25 mikron holder flatheten godt; PET under 50 mikron kan krølle seg etter limlaminering og trenger en avstivning under tastatursonen.

3. Valg av klebemiddel for dome-arrayet

Limet som binderkuppel-arraytil FPC er en designbeslutning, ikke en leveringsbeslutning. Tre familier dominerer:

• Akryl lim- høy innledende klebrighet, god skjærstyrke, standardvalget for PET-bærere i forbruker- og bilinteriørapplikasjoner.
• Silikon lim- håndterer bredere temperaturområder og lave-avgasskrav; foretrukket for medisinsk og romfart, og for arrays som må overleve loddeflyt på tilstøtende områder.
• Trykk-sensitivt lim (PSA) med foring- skrell-og-plasser for enkel montering; trenger nøye registrering fordi omarbeid etter plassering er vanskelig.

Tykkelsen av klebemiddellaget deltar også i stabletoleransen. Et nominelt 25 mikron lim som komprimeres til 18 mikron under lamineringstrykk endrer kuppelen-til-kontaktgapet med 7 mikron - nok til å forskyve aktiveringskraften med 5-10gf på en 4mm kuppel. Shanyo spesifiserer limtykkelse som en del av array-tegningen og verifiserer det på innkommende bærerlager.

Et utstanset-kuppelark med selvklebende foring, justert for laminering over FPC-bryterkontakter.

4. Avstandsstykkehøyde og stempelvandring

Avstandslaget har én jobb: definer hvor langt nøkkelhetten kan bevege seg før kuppelen er fullstendig aktivert, og hvor mye pre-reise som er mellom nøkkelhettens hvileposisjon og kuppelkronen. Å gjøre det feil vises som enten en grøtaktig tast (for liten reisemargin) eller en høy, stiv tast (for mye).

Tallene å starte fra, for en typisk 4-6 mm kuppel:

• Kuppelsneppevandring: 0,15-0,25 mm avhengig av diameter og kronedybde.
• Stempel før-bevegelse før kuppelkontakt: 0,1-0,2 mm, innstilt etter avstandshøyde.
• Totalt reisemål for nøkkelhetten: 0,4-0,6 mm for forbrukerfølelse; 0,5-0,8 mm for hansket bruk.
• Over-reisegodtgjørelse etter snap: 0,1-0,3 mm, for å unngå bunnen av nøkkelhetten på avstandsstykket.

Hvis avstandsstykket er for høyt, treffer tastaturet det før kuppelen klikker, og brukeren føler et hardt stopp i stedet for et klikk. Hvis avstandsstykket er for kort, er kuppelen delvis komprimert i hvile, og bryteren kan selv-aktivere under vibrasjon eller temperaturutvidelse.

5. Stempelgeometri: Diameter, høyde og materiale

Stempelet er grensesnittet mellom brukeren og kuppelen, og det er den vanligste feil{0}}spesifiserte delen av et tastaturdesign. Tommelfingerreglene som Shanyo-ingeniører bruker:

• Diameter:50-70 prosent av kuppelens diameter. For en 6 mm kuppel, bruk et 3-4 mm stempel. Større stempler kommer i kontakt med kuppelbena og øker kraften; mindre stempler vandrer utenfor midten.
• Kontaktform:et flatt ansikt med en liten kroneradius (R1-R3) sentrerer pressen bedre enn en skarp spiss, som kan bulke kuppelkronen over sykluser.
• Høyde:innstilt slik at stempelet er 50-70 prosent av veien til kuppelkontakt i hvile, noe som gir rom for før-reise og snap.
• Materiale:silikon eller flytende silikongummi for tastaturer; termoplast (ABS, PC) for hard-nøkkeldesign. Harde stempler trenger en radius for å unngå metall-til-plastslitasje.

Tilsilikon tastaturermed integrerte stempler er stemplet støpt som en del av nøkkelen, som fjerner én toleransestabel -, men legger til en annen: silikonkrymping. Stempelposisjon og høyde må korrigeres for formkrympingsfaktoren, typisk 1,5-3 prosent avhengig av durometer.

6. Kontaktplating og krafttilpasning

Kontaktmønsteret på FPC og platingen på kuppelen må spesifiseres sammen. En gull-belagt kuppel på en sølv-trykt kontakt fungerer, men sammenkoblingen bør være med vilje. Shanyo anbefaler generelt:

• Gull-belagte kupler for medisinske-lavspennings- og sensorkretser (kontaktmotstand under 10 ohm).
• Nikkel-belagte kupler for biler og industri, der korrosjonsmotstand betyr mer enn de siste 5 ohm.
• Bare SUS301-domer for prisfølsomme-forbrukertastaturer med tilstrekkelig kontakttrykk.

Force-matching følger samme logikk som valg av løs-kuppel: 160-250 gf for ukjent forbrukerbruk, 250-350 gf for hansker eller biler, 400 gf+ for kraftige forriglinger. På en FPC-array er den ekstra begrensningen uniformitet - alle kupler på arket skal sitte innenfor +/-10 prosent av den nominelle kraften, og Shanyo verifiserer dette per posisjon på inspeksjonsrapporten. Se vårkraftkurvevalgguidefor en fullstendig gjennomgang.

7. Monteringstoleransebudsjett

Pålitelighet begynner med et toleransebudsjett som montøren faktisk kan holde. Tallene Shanyo designer for å:

• Dome-array til kontaktregistrering: +/-0,10 mm, ved hjelp av optiske referanser på arrayen og FPC.
• Stempel til kuppel krone konsentrisitet: +/-0,15 mm.
• Avstandsstykketykkelsestoleranse: +/-0,03 mm for utstansede PET/PI-avstandsstykker.
• Lamineringstrykk: kontrollert innenfor +/-10 prosent for å unngå at limet presses ut under kuppelbena.

Hvis monteringsprosessen ikke kan holde disse tallene, må designet justeres - en større kuppel, en tykkere avstandsholder eller et mer tilgivende kraftvindu - før verktøy, ikke etter.

8. Testing og prøveverifisering

Før du godkjenner en FPC dome array design, kjør tre verifikasjoner:

Tving-kurvetest på hele stabelen,ikke på den løse kuppelen. FPC, lim og avstandsstykke endrer filtkraften; en kuppel som måler 250gf løs kan føles som 270gf laminert.

Aktiveringstest ved ekstreme temperaturer.Trykk på tastaturet ved -40C og 85C. SUS301-kupler skifter 5-8 prosent med temperaturen, og avstandsstykket kan også stivne eller myke.

Syklustest med selve tastaturet.Bruk produksjons-representative stempel. Et polert teststempel vil ikke avsløre slitasjemønsteret din ekte nøkkelhette vil produsere.

Shanyo gir kraft-kurvediagrammer og dimensjonsrapporter med hvert prøveparti, så disse verifikasjonene starter fra dokumenterte data i stedet for gjetting.

Arbeide med Shanyo på din Stackup

Send oss ​​tastaturtegningen, FPC-stablingen og målkraftvinduet, og våre applikasjonsingeniører vil returnere en dome-arrayanbefaling med avstandsstykket, limet og stempelveiledningen ovenfor, pluss prøver i løpet av 48 timer for standardstørrelser. For integrerte programmer kan vi levere helekuppel-array, denFPC-lag, eller den sammensatte modulen.

Nå ingeniørteamet gjennomkontaktside.

Om Shanyo: Qingdao Shanyuan Precision Electronic Technology Co., Ltd. designer og produserer metallkupler, dome-arrays, FPC-tastaturer, silikontastaturer og stemplede komponenter. Besøkwww.yo-shan.com.