PCB工藝 使用金屬簧片當橡膠按鍵的注意事項
前面我們介紹過大部分的手機按鍵都使用金屬簧片(metal dome)來當作其按鍵接觸開關(guān)的優(yōu)缺點,也因為大部分的金屬簧片都會在中間設(shè)計一個凸點(dimple)來當作接觸點,所以一開始我們的設(shè)計單位很擔(dān)心按鍵的所有的力量都會加諸于這一點,在長時間按壓之后會在PCB的金手指上造成損壞,致接觸不良發(fā)生,因此我們的設(shè)計單位決定把這個凸點( dimple)拿掉,經(jīng)過了信賴度及壽命實驗,證實這樣可以耐按壓至少1,000,000次以上,可是好景不常,拿掉凸點(dimple)之后生產(chǎn)線陸陸續(xù)續(xù)回報有按鍵不靈敏的問題。
所謂的按鍵不靈敏(keypad insensitivity)是輕壓按鍵直到有「喀」的感覺時按鍵還是無法作動,必須要再加更多的力氣往下壓才會驅(qū)動按鍵的功能。 一開始我們的設(shè)計單位把問題的矛頭指向了PCB表面氧化的問題,我們使用的是ENIG(化鎳浸金)的板子,這種板子如果在板廠的制造過程沒有控制好P(磷)的濃度,經(jīng)常會發(fā)生黑墊(Black pad)的問題。
下面的板子經(jīng)過了高低溫度及濕度的環(huán)境循環(huán)測試后,出現(xiàn)了一些黑色斑點,試著用無水酒精擦拭這些斑點后,按鍵不靈敏的問題就不見了,可是再重復(fù)一次溫濕度的循環(huán)之后,不靈敏的問題又重復(fù)出現(xiàn),這個問題一直讓設(shè)計單位百思不得其解。
后來我們更發(fā)現(xiàn)按鍵不靈敏的問題其實不只是可能的「黑墊」問題,只要有一點點的灰塵、毛屑剛好掉落在按鍵的位置,就會影響到按鍵的功能,這一點也可以解釋為何輕壓按鍵時沒有反應(yīng),必須要重壓按鍵才可作動,因為只要在按鍵的電路上有任何的不導(dǎo)電臟東西,都有可能會阻擋金屬簧片下壓后與PCB的接觸, 只要在加更多的力氣把臟東西壓扁或是讓金屬簧片其他的地方接觸到電路板就可作動按鍵。 黑墊的生成與造成按鍵不靈敏也可以視作是PCB析出了不導(dǎo)電的物質(zhì)與電路板的表面,阻擋了金屬簧片與電路板的接觸,只要把這些不導(dǎo)電的物質(zhì)排除,就可以作動按鍵。
既然這些內(nèi)在的黑墊與外來的灰塵及毛屑無法有效受到控制,于是我們開始想如何在有這些臟東西的情況下還能導(dǎo)通金屬簧片與電路板。 聰明的你應(yīng)該已經(jīng)想到了,沒錯就是把原本在金屬簧片的小凸點(dimple)加回來,小凸點可以有效碾碎或穿透這些細小的臟東西,達到與電路板接觸的目的。 可是這么一來我們當初擔(dān)心的有效壽命就會縮短,于是我們開始尋找多個凸點的金屬簧片,果然,市面上真的有3個、4個、及5個凸點的金屬簧片在量產(chǎn),原來別人已經(jīng)有過相同的問題,所以才會發(fā)展出這些多凸點的金屬簧片。
事實上我們測試過所有的多凸點金屬簧片,后來我們選用了3個凸點的金屬簧片,因為這個設(shè)計就已經(jīng)可以符合我們1,000,000次的手指按壓的要求了,不過按壓的力量會變大,但我個人覺得觸感反而更好。
經(jīng)過了1,000,000次的手指按壓壽命測試后,只有少部份的按鍵金層稍微有壓陷的痕跡,在顯微鏡下觀察也都沒有看到金層斷裂的現(xiàn)象,足見金的延展性真的很好。