Quelle structure de commutateur à membrane est la plus fiable ?
D'un point de vue structurel, interrupteurs à membrane on peut généralement les diviser en deux types principaux : interrupteurs à membrane tactile et interrupteurs à membrane non tactiles.
Les claviers à membrane non tactiles comportent généralement des structures plates non tactiles et des cadres de touches en relief. Certains modèles peuvent également utiliser des points aveugles en relief.
Interrupteurs à membrane non tactiles
Les claviers à membrane non tactiles ne nécessitent pas une frappe ferme, mais une grande sensibilité. L'activation doit se faire par une légère pression, tout en évitant les courts-circuits accidentels lorsque la touche n'est pas enfoncée.
Il convient donc d'ajouter des points d'espacement appropriés à la couche de circuit inférieure. Sur les anciens claviers à membrane non tactiles, la position, la forme et la taille des touches étaient généralement indiquées par des couleurs imprimées. Les opérateurs les identifiaient visuellement.
Pour améliorer la facilité d'utilisation et la précision, des repères en relief ont été ajoutés ultérieurement à l'interface graphique. Ces dernières années, de nombreux claviers à membrane plats non tactiles ont été remplacés par des claviers à membrane capacitifs.
Interrupteurs à membrane tactile
Les interrupteurs à membrane tactile présentent de nombreuses conceptions structurelles. Les types les plus courants et les plus classiques sont :
- Interrupteurs à membrane tactile en relief
- Interrupteurs à membrane tactile à dôme métallique
Interrupteurs à membrane tactile en relief
Les motifs tactiles en relief courants comprennent des structures où le circuit supérieur et la couche de recouvrement sont tous deux en relief, ou où seule la couche de recouvrement est en relief.
Dans certaines conceptions ultra-minces, la couche de circuit supérieure peut être supprimée et les points de contact supérieurs sont imprimés directement sur la couche de recouvrement. Les touches en relief sont formées par chauffage et pressage hydraulique à travers des moules, ce qui permet à la zone des touches de dépasser légèrement de la surface du panneau.
Cela crée une forme de touche tridimensionnelle. On utilise généralement du PET, un matériau reconnu pour son excellente robustesse et ses propriétés de rétraction thermique. La force de rebond est obtenue par pressage à chaud ; ainsi, les claviers à membrane tactiles en relief offrent généralement un excellent toucher et une grande précision électrique.
Cependant, ils ne doivent pas être utilisés pendant de longues périodes dans des environnements à température élevée, car les températures élevées peuvent affaiblir la réponse tactile.
Pour les claviers à membrane en relief, il est généralement préférable de réaliser un relief à la fois sur le circuit supérieur et sur la surface de recouvrement. Si le circuit supérieur n'est pas en relief, il convient de prévoir des aérations. De petits trous peuvent être percés dans le circuit supérieur à titre d'orifices de ventilation.
Il convient également, le cas échéant, d'ajouter des entretoises appropriées aux contacts du circuit inférieur afin d'éviter les courts-circuits ou les conductions non intentionnelles.
Si les contacts sont imprimés directement sur le revêtement, il convient de tenir compte de la déformation de ce dernier après vieillissement à haute température. Un temps de cuisson trop long peut entraîner une déformation importante du revêtement, rendant l'assemblage et le collage difficiles. À l'inverse, un temps de cuisson trop court peut empêcher un vieillissement suffisant des contacts, qui risquent alors de s'user prématurément, réduisant ainsi la durée de vie du produit.
Interrupteurs à membrane tactile à dôme métallique
UN Interrupteur à membrane tactile à dôme métallique Il utilise un dôme métallique fixé sur la couche inférieure du circuit imprimé. Ce dôme constitue l'un des pôles du circuit. Lorsqu'on appuie dessus, il entre en contact avec un autre pôle de la couche inférieure et ferme ainsi le circuit.
La conception des claviers à membrane à dôme métallique offre une grande flexibilité. Ceci contribue à la stabilité et à la fiabilité du produit, tout en améliorant son esthétique et son aspect décoratif.
La superposition peut être conçue comme suit :
- surface plane
- Surface sphérique convexe
- Surface plane convexe
- Formes de clés rondes, carrées, triangulaires ou irrégulières
Lorsque la touche est conçue comme une touche plate, un cadre de touche en relief ou un point aveugle, la couche d'espacement adhésive doit être épaissie pour laisser suffisamment d'espace au dôme métallique pour se déplacer librement.
Si la sensation tactile n'est pas suffisante, un petit coussinet peut être ajouté à l'arrière de la zone des touches superposées.
La couche de fixation du dôme métallique peut être conçue de deux manières :
- Structure perforée à la position clé
- Structure en relief
Pour la conception perforée, le diamètre du trou doit être inférieur à celui du dôme métallique. Cette structure offre généralement une sensation tactile plus précise et une force d'actionnement plus uniforme. La structure gaufrée assure une meilleure étanchéité globale.
Une autre structure en forme de dôme métallique place le dôme directement sur la zone de frappe des touches du circuit supérieur afin d'améliorer le retour tactile. Cette conception est généralement utilisée lorsque le nombre de touches est élevé et que la taille globale du produit est réduite, limitant ainsi l'espace disponible pour le passage des circuits.
Interrupteurs à membrane avec LED intégrée
Interrupteurs à membrane à DEL intégrées Il est possible de concevoir le circuit LED et le circuit inférieur sur la même couche ou sur des couches différentes.
Lorsque le circuit de la LED et le circuit inférieur se trouvent sur la même couche, la structure est relativement simple. Cependant, la fenêtre de la LED doit être en relief. Sinon, la LED risque de soulever la couche supérieure et d'être endommagée par une pression excessive.
Une LED 0603 est moins haute, mais ses pastilles de soudure sont plus petites, ce qui rend le soudage plus difficile. Une LED 0806 mesure généralement environ 0,8 mm de haut, avec des pastilles de soudure plus larges et moins de problèmes de soudure froide.
Lorsque le circuit LED et le circuit inférieur se trouvent sur des couches différentes, la structure se complexifie et l'épaisseur globale du commutateur à membrane augmente. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire que la fenêtre LED soit en relief.
Pour les claviers à membrane LED, une couche de protection antistatique est souvent nécessaire. Les LED vertes et bleues sont particulièrement sensibles aux dommages électrostatiques, surtout en hiver.
Structures de commutateurs à membrane étanches
Les claviers à membrane étanches sont généralement conçus avec une structure de cadre intégrée.
Une structure courante est composée de deux parties distinctes, fabriquées à partir du même matériau. La partie circuit imprimé est intégrée à la partie panneau pour former un produit complet. Cette structure est largement utilisée et chaque couche adhésive doit être réalisée avec un adhésif étanche.
Une autre structure utilise le circuit supérieur, le circuit inférieur, une couche d'espacement et d'autres couches de même épaisseur pour former un cadre extérieur avec la couche de recouvrement. La partie circuit est intégrée à l'intérieur pour former une structure entièrement intégrée.
Les adhésifs imperméables courants comprennent 3M 9495LE et 3M GTM920.
Interrupteurs à membrane à guide de lumière
Une structure à guide de lumière consiste à intégrer un film guide de lumière dans un clavier à membrane standard. Des LED à émission latérale servent à illuminer les touches. Des feuilles électroluminescentes à lumière froide peuvent également être utilisées.
Cela permet d'utiliser le clavier à membrane la nuit ou dans des environnements peu éclairés, tout en améliorant son aspect visuel.
Lors de la fabrication de claviers à membrane à guide de lumière, il est impératif d'éviter les fuites et les interférences lumineuses provenant du revêtement et des bords latéraux. Tous les adhésifs double face doivent être noirs.
Après l'ajout d'un film de guidage de lumière, la sensation tactile des touches peut s'atténuer. Pour l'améliorer, des coussinets peuvent être ajoutés à l'arrière de la zone des touches, sur le revêtement.
Structure de circuit replié
On envisage généralement une structure de circuit repliée lorsqu'il y a de nombreuses touches, que la taille globale est petite et qu'il n'y a pas assez d'espace pour le routage du circuit.
Cette structure est conçue avec des couches de circuit supérieures et inférieures. Une attention particulière doit être portée au processus de pliage, qui doit être réalisé à chaud. L'effet à long terme du pliage sur la durée de vie doit également être pris en compte.
Conclusion
Chaque type de clavier à membrane présente ses propres avantages et inconvénients. Le choix du modèle le plus fiable dépend de l'application, de l'environnement d'utilisation, des exigences tactiles, d'étanchéité, de rétroéclairage et des dimensions du produit.
Au début du processus de conception, la structure la plus appropriée doit être sélectionnée parmi les options suivantes : fabricant de claviers à membrane afin de garantir une qualité de produit élevée et des performances stables à long terme.
