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PCBA大讲堂:按键金属簧片直接焊接于电路板上可行吗?

发布时间 :2019-07-19 14:55 阅读 : 来源 :技术文章责任编辑 :深圳宏力捷PCBA加工部
按键金属簧片(metal-dome)可以直接焊接于电路板上吗?优缺点又有哪些?
 
将按键金属簧片直接焊接于电路板上可行吗?接下来深圳PCBA加工厂家深圳宏力捷电子为大家讲解下。

      现在的智能手机虽然已经很少使用到实体的数字按键盘按键了,但还是有部份的产品与少数的实体按键仍然存在,我们公司的产品就还在使用实体按键,而到目前为止在按键上触感最好与寿命最长的当推「金属簧片(metal dome)」了,只是实体按键却有个非常大的缺点,就是太占用电路板的空间了,于是我们家的RD就开始天马行空突发奇想,把「金属簧片(metal dome)」直接吃锡焊接于电路板上当作按键来使用,而且还付诸了行动,这么一来虽然增加了电子零件的利用空间,但悲剧也就接着发生了。
 
      一般来说,在按键(keypad)底下的电路板空间都不太有机会可以拿来放置电子零件,而目前市面上绝大部分的「金属簧片」应该都是用一整片的背胶将其黏贴于实体按键或是电路板上以节省工时,并确保「金属簧片」的位置准确性与固定之用,深圳宏力捷相信应该有不少积极进取的机构研发工程师都曾经想过如果可以将「金属簧片」直接焊接于电路板上可以增加许多可利用空间,只是一般稍有经验的机构RD想想后都不太敢在按键附近偷空间,更别说将其焊接于PCB上。
 
      因为市场上找不到可以直接焊接于电路板的现成「金属簧片」,于是我们家的RD就决定自己设计了一个「金属簧片」并在其左右对称的地方长了一对可以平贴在电路板表面的翅膀,然后当然是用锡膏将这对翅膀焊接在电路板上!等到成品做出来送去做按键的寿命测试(Life test),结果大概只打了100K次多一点就开始出现按键没有反应的不良现象,拆开检查后发现「金属簧片」翅膀的焊锡处居然发生了锡裂,使得「金属簧片」离开了本来该在电路板上的位置。
 
      一开始RD照例的又跑来找深圳宏力捷,有锡裂发生,工厂是否可以加强焊锡?于是我们就人工增加了焊锡量,把整个翅膀全部用锡包覆起来,这样当然没法量产,因为是手焊,还好后来送去做寿命试验,大概打到了300K多一点,「金属簧片」的翅膀居然给它断了,这下应该连「锡」都不用加了。
 
PCBA加工厂家
 
直接将「金属簧片」焊接于电路板有何优点:
▪ 可以节省电路板上的空间,在金属簧片的周围附近都可以配置零件。
▪ 节省成本?因为电路板的空间节省了,相对的PCB的成本也就可以降低。
 
直接将 「金属簧片」焊接于电路板有何缺点:
这缺点可说有一箩筐,除了前面提到的「金属簧片」翅膀断裂的问题之外,其他还有许许多多的工程与品质问题等待解决。
▪ 「金属簧片」浮高       
因为使用锡膏印刷焊接,所以金属簧片的底下会有锡膏,视锡膏的印刷量会有不等的簧片举高离开电路板表面的问题。簧片浮高会有什么问题?会影响到簧片的按压行程,浮得较高的簧片需要按比较用力或比较久的时间才可以触发按键功能,不一致的浮高将导致每颗簧片,也就是按键的按压触感不一致。
 
▪ 「金属簧片」倾斜
就因为簧片浮高,相对的就会让簧片发生倾斜单边翘起于电路板表面,缝隙越大,按压时吸入灰尘或是异物的风险就越高,有异物就会影响到按键的触发机制,造成按键压下去电子讯号没有反应。
轻微的异物污染问题可以采用有凸点(dimple)设计的「金属簧片」来解决,严重的就不行了。
 
▪ 焊锡可能爬锡至「金属簧片」内壁       
这个是最麻烦的事了,最好可以透过设计来解决,锡膏融化时焊锡会沿着可以吃锡的方向(表面能较小的方向)流动沾锡,而「金属簧片」在回焊中会直接受热,所以焊锡很有机会沿着簧片的内璧爬锡。内璧爬锡会影响到按压的触感,当焊锡爬过了簧片的web区,就会让按键难以下压,Peak-Force(F1)将变大,严重影响到按键的按压力比(click ratio),也就是按压的触感将变差,不同的内壁爬锡高度与厚度都会影响到这个力量,会造成案件按压触感不一致。
 
 
后记:
为何将有翅膀的 「金属簧片」焊接于电路板会发生翅膀断裂的问题?大家有何看法呢?
遭遇了挫折就放弃当然不是我们家RD的信念,所以故事继续中,而且似乎还出现了转机,果然失败为成功之母呢!要有勇气去冲破枷锁,只是不知道要花多少代价?
 
如果真的想要增加电路板在按键底下的利用率,深圳宏力捷见过有人将按键用机构件架高,然后用软板来取代原本的电路板接触点,这样原本按键下方位置的电路板就可以被利用了。


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