Quale struttura di interruttore a membrana è più affidabile?
Da un punto di vista strutturale, interruttori a membrana In generale, si possono suddividere in due tipologie principali: interruttori a membrana tattili E interruttori a membrana non tattili.
Gli interruttori a membrana non tattili includono solitamente strutture piatte non tattili e strutture a riquadri in rilievo. In alcuni modelli, possono essere utilizzati anche punti ciechi in rilievo.
Interruttori a membrana non tattili
Gli interruttori a membrana non tattili non richiedono una forte pressione del tasto, ma necessitano di un'elevata sensibilità. L'interruttore deve essere attivato con un tocco leggero, evitando al contempo cortocircuiti accidentali quando il tasto non è premuto.
Pertanto, è necessario aggiungere degli appositi distanziatori allo strato inferiore del circuito. Nei precedenti interruttori a membrana non tattili, la posizione, la forma e le dimensioni dei tasti erano solitamente indicate da colori stampati. Gli operatori identificavano i tasti visivamente.
Per migliorare la praticità e la precisione d'uso, in seguito sono stati aggiunti al layout grafico dei tasti in rilievo, ovvero dei punti ciechi in rilievo. Negli ultimi anni, molti interruttori a membrana piatti non tattili sono stati sostituiti da interruttori a membrana capacitivi.
Interruttori a membrana tattili
Gli interruttori a membrana tattili presentano numerose configurazioni strutturali. I tipi più comuni e classici sono:
- Interruttori a membrana tattili in rilievo
- Interruttori a membrana tattile con cupola metallica
Interruttori a membrana tattili in rilievo
Tra i design tattili in rilievo più comuni si annoverano strutture in cui sia il circuito superiore che il rivestimento sono in rilievo, oppure in cui solo il rivestimento è in rilievo.
In alcuni design ultrasottili, lo strato superiore del circuito può essere rimosso e i punti di contatto superiori vengono stampati direttamente sul rivestimento. I tasti in rilievo vengono formati mediante riscaldamento e pressatura idraulica attraverso stampi, consentendo all'area del tasto di sporgere leggermente dalla superficie del pannello.
Questo crea una forma tridimensionale per il tasto. Solitamente si sceglie il materiale PET, che offre un'eccellente robustezza e resistenza al calore. La forza di rimbalzo si forma tramite pressatura a caldo, pertanto gli interruttori a membrana tattili in rilievo offrono in genere un'ottima sensazione al tatto e prestazioni elettriche sensibili.
Tuttavia, non dovrebbero essere utilizzati per lunghi periodi in ambienti ad alta temperatura, poiché le alte temperature potrebbero indebolire la risposta tattile.
Per gli interruttori a membrana con goffratura, è generalmente preferibile goffrare sia il circuito superiore che il rivestimento. Se il circuito superiore non è goffrato, è opportuno prevedere delle prese d'aria. È possibile aggiungere piccoli fori al circuito superiore come fori di ventilazione.
Se necessario, è opportuno aggiungere degli appositi distanziatori anche ai contatti inferiori del circuito per prevenire cortocircuiti o conduzioni indesiderate.
Se i contatti vengono stampati direttamente sul rivestimento, è necessario considerare la deformazione di quest'ultimo dopo l'invecchiamento ad alta temperatura. Se il tempo di cottura è troppo lungo, il rivestimento potrebbe deformarsi in modo significativo, rendendo difficili l'assemblaggio e l'incollaggio. Se il tempo di cottura è troppo breve, i contatti potrebbero non invecchiare a sufficienza e usurarsi facilmente, riducendo la durata del prodotto.
Interruttori a membrana tattile a cupola metallica
UN interruttore a membrana tattile a cupola metallica Utilizza una cupola metallica fissata sullo strato inferiore del circuito. La cupola funge da polo del circuito. Quando viene premuta, entra in contatto con un altro polo sullo strato inferiore del circuito e chiude il circuito.
La caratteristica principale degli interruttori a membrana con cupola metallica è l'elevata flessibilità di progettazione. Ciò contribuisce a rendere il prodotto più stabile e affidabile, migliorandone al contempo l'aspetto e l'effetto decorativo.
La sovrapposizione può essere progettata come:
- superficie piana
- Superficie sferica convessa
- superficie piana convessa
- Forme di chiave rotonde, quadrate, triangolari o irregolari
Quando la chiave è progettata come chiave piatta, con cornice rialzata o con punto cieco, lo strato distanziatore adesivo deve essere ispessito per fornire spazio sufficiente affinché la cupola metallica possa muoversi liberamente.
Se la sensazione tattile non è sufficientemente piacevole, è possibile aggiungere un piccolo cuscinetto sul retro dell'area del tasto sovrapposto.
Lo strato di fissaggio della cupola metallica può essere progettato in due modi:
- Struttura forata nella posizione chiave
- Struttura in rilievo
Per il design con fori, il diametro del foro deve essere inferiore a quello della cupola metallica. Questa struttura solitamente offre una sensazione tattile più nitida e una forza di azionamento più uniforme. La struttura in rilievo garantisce prestazioni di tenuta complessivamente migliori.
Un'altra struttura a cupola metallica posiziona la cupola direttamente sulla posizione del tasto del circuito superiore per migliorare il feedback tattile. Questo design viene solitamente utilizzato quando ci sono molti tasti e le dimensioni complessive del prodotto sono ridotte, lasciando spazio limitato per il passaggio dei circuiti.
Interruttori a membrana con LED integrati
Interruttori a membrana integrati a LED Può essere progettato con il circuito LED e il circuito inferiore sullo stesso strato o su strati diversi.
Quando il circuito LED e il circuito inferiore si trovano sullo stesso strato, la struttura è relativamente semplice. Tuttavia, la finestra del LED deve essere in rilievo. In caso contrario, il LED potrebbe spingere verso l'alto lo strato sovrapposto e il LED stesso potrebbe danneggiarsi a causa della forte pressione.
Un LED 0603 ha un'altezza inferiore, ma i suoi pad di saldatura sono più piccoli, il che rende la saldatura più difficile. Un LED 0806 ha in genere un'altezza di circa 0,8 mm, con pad di saldatura più grandi e meno problemi di saldatura a freddo.
Quando il circuito LED e il circuito inferiore si trovano su strati diversi, la struttura diventa più complessa e l'interruttore a membrana nel suo complesso risulta più spesso. In questo caso, la finestra LED non necessita necessariamente di essere in rilievo.
Per gli interruttori a membrana a LED, è spesso necessario uno strato di schermatura antistatica sulla pellicola protettiva. I LED verdi e blu sono particolarmente vulnerabili ai danni elettrostatici, soprattutto in inverno.
Strutture di interruttori a membrana impermeabili
Gli interruttori a membrana impermeabili sono generalmente progettati con una struttura a telaio integrata.
Una struttura comune è realizzata con lo stesso tipo di materiale in due parti separate. La parte del circuito è integrata nella parte del pannello per formare un prodotto completo. Questa struttura è ampiamente utilizzata e ogni strato adesivo deve essere realizzato con un adesivo impermeabile.
Un'altra struttura utilizza il circuito superiore, il circuito inferiore, lo strato distanziatore e altri strati dello stesso spessore per formare un telaio esterno insieme al rivestimento. La parte del circuito è incorporata all'interno per formare una struttura integrata completa.
Gli adesivi impermeabili comuni includono 3M 9495LE E 3M GTM920.
Interruttori a membrana guida luce
Una struttura a guida di luce consiste nell'incorporare una pellicola guida di luce in un interruttore a membrana standard. Per illuminare i tasti vengono utilizzati LED a emissione laterale. Possono essere utilizzati anche fogli elettroluminescenti a luce fredda.
Ciò consente di utilizzare l'interruttore a membrana di notte o in ambienti con scarsa illuminazione, migliorandone al contempo l'aspetto estetico.
Nella produzione di interruttori a membrana a guida di luce, è necessario evitare perdite di luce e interferenze luminose provenienti dal rivestimento e dai bordi laterali. Tutti gli adesivi biadesivi devono essere di colore nero.
Dopo aver applicato una pellicola guida luminosa, la sensazione tattile dei tasti potrebbe indebolirsi. Per migliorare la sensazione tattile, è possibile aggiungere dei cuscinetti sul retro della superficie di appoggio dei tasti.
Struttura del circuito ripiegato
Una struttura a circuito ripiegato viene solitamente considerata quando ci sono molti tasti, le dimensioni complessive sono ridotte e non c'è abbastanza spazio per il passaggio dei circuiti.
Questa struttura è progettata con strati di circuito superiore e inferiore. Occorre prestare particolare attenzione al processo di piegatura, che deve essere eseguito a caldo. Occorre inoltre considerare l'effetto a lungo termine della flessione sulla durata di vita utile.
Conclusione
Ogni struttura di interruttore a membrana presenta vantaggi e limitazioni specifici. Il design più affidabile dipende dall'applicazione specifica, dall'ambiente operativo, dai requisiti tattili, dai requisiti di impermeabilità, dalle esigenze di retroilluminazione e dalle dimensioni del prodotto.
All'inizio del processo di progettazione, la struttura più adatta dovrebbe essere selezionata da produttore di interruttori a membrana per garantire un'elevata qualità del prodotto e prestazioni stabili a lungo termine.
