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OEM シリコーンキーパッドエンジニアリングリソース

OEM 製品向けシリコーンラバーキーパッド設計ガイド

シリコーンラバーキーパッドは、PCB が完成した後に追加される成形カバーとしてではなく、オペレーターから回路への力の経路として設計されるべきです。キー形状、ウェブ、コンパウンド、トラベル、接点、回路サポート、レジェンド、照明、筐体圧縮、ツーリングの入力、および受入証拠を、1つの設置システムとしてリリースしてください。

フィールウェブ、フォースカーブ、トラベル、リターン、ハードストップ、およびキーの役割
接点カーボンピル、パッド、スイッチポイント、オーバーラップ、サポート、クリーンさ
表面材料、色、凡例、コーティング、レーザー、照明、摩耗
リリース図面、工具入力、筐体、試作品、証拠、変更管理

JASPERのカスタムシリコンゴムキーパッドは、ルーズモールドキーマットとして、または導電性接点、PCB/FPC/PET 回路、LED、コネクター、スペーサー、接着剤、エンクロージャー機能と一緒のスタックの一部としてレビューすることができます。 見積もりには、供給された境界、顧客所有部品、力および電気の受入方法、生産使用を表すアセンブリを特定する必要があります。

シリコンゴムキーパッドとは何ですか?

シリコンゴム製キーパッドは、1つ以上の隆起したキーを備えた成形エラストマー部品で、指の力を加えると変形し、力を取り除くと元に戻ります。成形キーは導電性接点を備えたり、メタルドームや機械式スイッチを作動させたり、他の回路要素に力を伝達することがあります。

ゴムは同時に2つの役割を果たします:

  • それは、目に見えるユーザーインターフェース表面と触覚的な表面を作り出します;そして
  • それはスプリング、ガイド、シール部品、光制御機能、または組み立てインターフェースとして機能します。

その組み合わせが、キーの外形寸法や色だけではキーを完全に指定できない理由です。見た目が正しいキーでも、ガタついたり、引っかかったり、早く作動したり、接点パッドを外したり、光が漏れたり、コーティングを擦ったり、取り付け後に感触が変わったりすることがあります。

指から回路までのスタックを描く

代表的なキーの断面から始めます:

指または手袋
      |
キーのトップ、レジェンド、テクスチャーおよびコーティング
      |
キー壁、ガイド機能および成形ウェブ
      |
カーボンピル、アクチュエーターまたはその他の接点要素
      |
PCB、FPC、PET回路、メンブレン層または個別スイッチ
      |
サポートプレート、ハウジングリブ、ボスおよびファスナー
      |
エンクロージャーシール経路および製品構造

力の経路はサポート構造を通じて閉じる必要があります。もし PCB がたわむ、ハウジングポケットが深すぎる、ガスケットが過度に圧縮されたまま残る、またはキーパッドが正しく位置決めされていない場合、取り付けられたキーの反応はベンチサンプルと異なることがあります。

すべてのインターフェースでの責任を明確にする

各境界について、記録してください:

  1. どの部品を供給するか;
  2. どの図面がインターフェースを制御するか;
  3. どの基準面がそれを位置決めするか;
  4. どのテストがそれを承認するか、および
  5. サンプル承認後に誰が変更を所有するか。

これは、キーパッド供給者、PCB 供給者、およびエンクロージャ成形業者が、それぞれ別の当事者が同じスタック高さを管理していると仮定することを防ぎます。

キーキャップおよび成形ウェブから導電接点、回路、サポート、エンクロージャまでのシリコーンラバーキーパッドのスタック
概念的なエンジニアリングの図。形状、材料、力、プロセス、および受け入れはプロジェクトごとに異なります。

感触の調整前にスイッチングアーキテクチャを選択する

同じ成形シリコーン表面がいくつかの電気構造を動作させることができます。

アーキテクチャ キーの下で動くもの 主要な設計上の問い 適切なプロジェクトの方向性
導電性カーボンピル 成形された導電性ピルが PCB または回路パッドに接触する ピルはパッドに重なり、強く底打ちする前に接触するか? シンプルな回路インターフェースを持つ一体型ゴム接点
導電性印刷領域 ゴム上の導電領域が回路に接触します 印刷のカバレッジ、摩耗、抵抗、および位置は制御できますか? 特定に認定されたカスタム接点形状
金属ドーム上のシリコーンアクチュエータ ゴムが別のタクタイルドームを押します ラバーのストローク、ドームストローク、プリロード、サポートは調整されていますか? 成形されたキー表面の背後でのシャープなドームのフィードバック
機械式スイッチの上にシリコーンアクチュエータ 成形されたポストが基板装着スイッチを押す トレランススタックはプリロードを回避し、作動を保証しますか? 電子機器はすでに個別スイッチを使用しています
非接触または光のみのキー機能 ゴムは表面、光路、シール、またはガイドを提供します どの個別センサーまたはスイッチが電気機能を持っていますか? 特殊なHMIは他の入力技術と積み重ねられます

接触方式を抵抗や単価だけで選ばないでください。それはPCBパターン、作動シーケンス、オーバートラベル、汚染リスク、検査、サービス範囲、および寿命試験を変えます。

成形導電性接点を中心としたプロジェクトの場合、導電性ゴムキーパッドこのページは商業ルートを定義します。詳細なカーボン・ピル抵抗およびPCBコンタクトの認定は、一般的なキーパッド図面ではなく、別の電気接点研究に属します。

カーボンピル、導電プリント、金属ドーム、および機械式スイッチアクチュエータを使用したシリコーンキーパッドのスイッチングアーキテクチャ
概念的なエンジニアリング図。形状、材料、力、プロセス、および受入条件はプロジェクト固有のままです。

力-変位曲線でキー感覚を定義する

作動力は機械的イベントの一つのポイントです。便利な承認カーブは、押すときと戻すときの両方で、主要な変位に対する力を記録します。

力
  ^
  |                    A 最大力
  |                   /\
  |                  /  \____ C 底突き領域
  |                 / B 接触およびオーバートラベル
  |________________/________________________> 変位
         開始          スイッチポイント

戻しは異なるリターン経路を辿り、これも記録されるべきです。

業界のキーパッド設計資料では、一つの数値だけを完全な仕様とせず、荷重、ストローク、クリック感を組み合わせて評価します。[5][6] 正確な荷重曲線は、量産想定のキー、材料、接点、PCB、支持構造、筐体の積層構成で取得する必要があります。

最大力

ピークフォースは、成形されたウェブが巻き取られるか、メイントラベル領域に崩れる前の最大荷重です。それはオペレーターの第一印象に大きく影響しますが、電気接点が閉じたことを証明するものではありません。

接点力とスイッチポイント

スイッチポイントとは、回路が定義された電気的条件に達する場所です。カーボンピルキーの場合、機械的および電気的なトレースは一緒に記録する必要があります。回路は、形状やスタックに応じて、最も明白な触覚イベントの前、近く、または後で閉じることがあります。

オーバートラベルとボトミング

オーバートラベルは、電気的作動後に利用可能な制御された動きです。ユーザーの力が変動しても接点を閉じたままにすることができ、基板との衝突を軽減することができます。少なすぎると脆いスイッチングウィンドウを生じる可能性があります。多すぎるとピル、PCB、コーティング、ウェブ、またはサポートに過負荷をかける可能性があります。

エンクロージャまたは支持構造は、設計で必要な場合には意図的なハードストップを提供する必要があります。PCB は制御されないスプリングになってはいけません。

復帰力とリリースポイント

復帰力は、指が離された後にキーを持ち上げ、接点を離す必要があります。キーはダウンストロークの感触が許容範囲に感じられても、素材の挙動、側面摩擦、コーティングとの接触、エンクロージャとの干渉、プリロード、汚染、または不利なウェブ形状のために、リリースが遅れることがあります。

リリースポイントとプレスポイントの両方を記録してください。それらの差は触覚ヒステリシスの一部であり、繰り返し操作に影響を与えます。

スナップ比は記述的なものであり、普遍的な合格基準ではありません

キーパッドのエンジニアは、ピーク後の力の低下をピーク力と比較することでスナップを説明することがよくあります。正規化された低下が大きいと、よりはっきりとした感触が得られ、低下が小さいと、より柔らかく感じられます。その関係は有用ですが、スナップ比の目標値は、すべてのキーサイズ、手袋の条件、用途、またはアーキテクチャに適合するわけではありません。

計算された比率に頼るのではなく、完全な曲線形状を承認してください。二つのキーは比率を共有していても、ピークフォース、トラベル、底打ち、戻り、電気的タイミングが異なることがあります。

ピーク、スイッチポイント、オーバートラベル、底突き、戻りを示すシリコーンキーパッドの押下および解放力-変位曲線の例示
あくまで例示です。テストフィクスチャ、力、トラベル、サポート、コンディショニング、受け入れはプロジェクト固有です。

1つの力の目標を共有する前にキーの役割を設定してください

キーパッドは同一のユースケースを含むことはほとんどありません。レイアウトを機能別のグループに分割してください:

キーの役割 オペレーターの期待 設計レビュー
頻繁なナビゲーション 繰り返し可能なリズムと低疲労 力の分散、間隔、移動、リリース、隣接キーの分離
確認または緊急操作 意図的な作動と明確な識別 力の区別、サイズ、色、ガード、スイッチのタイミング
数値またはデータ入力 グループ全体での類似反応 キーごとのカーブの一貫性、ピッチ、揺れ、文字の配置
手袋対応操作 視覚的検索なしで簡単に位置を特定できる キー上部エリア、分離、彫刻、リアグローブ下の力
隠しサービス機能 誤使用からの保護 凹み、ガード、代替力、アクセス方法
点灯状態キー 感触プラス制御光出力 LED の位置、光遮断、文字スタック、熱および色のレビュー

便利だからといって、単一の力を割り当てないでください。キーに異なる機能がある場合、それらの反応が一致すべきか意図的に異なるべきかを記録してください。

キーの形状は外観以上のものを制御する

キーのトップ形状が指の位置を制御する

フラット、凹型、凸型、縁付き、角付き、彫刻されたキーキャップは、指への当たり方が異なります。キーキャップの上面には、文字表示、テクスチャー、コーティング、場合によっては照明部も必要です。期待される指や手袋、視点角度、キー間隔、製品の向きを考慮して確認してください。

狭いガイドを持つ高いキーは不安定に感じることがあります。弱いウェブ上の広いトップは、エッジに荷重がかかると傾くことがあります。非常に小さいトップは力が集中し、摩耗しやすくなります。サンプルレビューの際には、中央、エッジ、角の押し込みを使用してください。

ガイドは揺れや擦れを抑える機能がある

キーの壁、スカート、ハウジングポケット、リブ、または成形ガイドポストは、キーが意図した経路に沿って移動するのを助けることができる。これらのクリアランスは、成形のばらつき、コーティング、温度、汚染、および筐体の許容差に対応できる必要がある。

クリアランスが大きすぎると揺れが生じます。小さすぎると擦れや噛み合わせが発生します。最適なクリアランスは、キーパッドCADだけでは決定できません。なぜなら、組み合わされるハウジングがガイドのもう半分を決めるからです。

ウェブは成形されたスプリングです

キーの周囲または下部の薄いゴム領域が、ほとんどの弾性変形を担います。その厚さ、角度、長さ、曲率、対称性、遷移半径が、最大力、スナップ、作動距離、復帰、疲労、および工具のリリースに影響します。

小さな形状の変更が大きな力曲線の変化を引き起こす可能性があります。したがって:

  • 制御された基準からウェブの寸法を決定してください;
  • 曖昧な面対面の寸法は避けてください;
  • どのプロファイルが力を制御するかを特定してください;
  • リリースされたモデルではフィレットとトランジションを保持する;
  • 化粧用CADクリーンアップでスプリングを変更しない;
  • 成形部品から測定された曲線を承認する.

キーセンターは回路が予期する場所に配置される必要がある

成形されたコンタクトやアクチュエータはPCBパッド、ドーム、またはスイッチと正確に整列する必要がある。キーの傾き、ゴムの収縮、PCBの動き、ハウジングのクリアランス、組立許容差はすべて重なり部分を消費する.

CADの公称オーバーレイに頼るのではなく、許容される最悪の横方向位置を確認してください。定位ピン、穴、ボス、周囲の壁、またはキャリヤフレームは、共有の基準面システムに対してキーパッドおよび回路を参照する必要があります。

シリコンキーパッドのキー表面、ガイドクリアランス、ウェブ形状、エッジ荷重、揺れ、接点の整列
概念的なエンジニアリングの図解。形状、材料、力、工程、および受入れ基準はプロジェクト固有のものとなります。

ショア硬度はキーの感触を特定するものではない

ASTM D2240はゴムの硬度に対する標準化されたデュロメータ手順を定義しており、異なる物質範囲には異なるデュロメータタイプが使用されます。[3] これは材料試験であり、キーの組み立て後の力-変位曲線を測定するものではありません。

より硬い化合物が自動的に望ましい触覚反応を生むわけではなく、柔らかい化合物が自動的に低い作動力を生むわけでもありません。ウェブの形状、キー面積、ストローク、接触高さ、支持、プリロード、および硬化条件が結果に大きな影響を与える可能性があります。

仕様書では硬さを使用してください:

  • 受入れまたは批材料管理において;
  • 承認済み材料システムとの比較において;
  • 供給者変更管理において;および
  • 成形挙動が変化した際の調査において。

キー感覚の評価には力-変位試験を使用してください。試験用治具、押下点、速度、支持、温度、コンディショニング、および電気状態を管理してください。

WACKERの材料および加工ガイドによると、シリコーンの各ファミリーは幅広い特性および加工範囲をカバーしますが、最終的な収縮およびその他の挙動は材料グレードおよび加工条件に依存します。[1] 同様に信越化学も、圧縮永久歪、曲げ疲労、引き裂き挙動、透明性、着色、耐候性、湿気、および化学的反応を個別の特性として文書化しています。[2] 単一の材料ラベルがプロジェクト検証計画に代わることはありません。

シリコン硬度(デュロメーター)試験と組み立て済みキーパッドの力-変位試験の違い
概念的な工学イラスト。幾何学、材料、力、プロセス、および承認はプロジェクト固有のままです。

ゴムが荷重されたままになる場合、圧縮永久歪は重要です

ASTM D395は、ゴムが一定の圧縮負荷後に変形をどの程度保持するかを測定する標準化された方法をカバーしています。[4] キーパッドプロジェクトでは、この概念は周囲のシール、プリロードゾーン、サポート、そして筐体によって部分的に押されたままの任意のキーに関連しています。

これはキーパーライフを直接予測するものではありません。キーメッシュは繰り返し、ジオメトリ特有の曲げを経験しますが、圧縮セット試験片は定義された圧縮条件下でテストされます。

以下の場合、意図しないプリロードを調査してください:

  • 組み立て後にキーが描画位置より下にある場合;
  • 取り付け後の製品でリリース力が低下する場合;
  • ファスナーを締めた後にキーパッドの片側の感触が変わる場合;
  • シールリップが意図した範囲以上に押しつぶされる場合;
  • 塗装が暖かい状態で保管した後にのみハウジングに擦れる場合; または
  • キー パッドに向かってPCBまたはサポートがたわむ。

図面はシーリング圧縮経路をキー作動経路と区別する必要がある。

導電接点をインターフェースとして設計する

カーボンピル構造の場合、少なくとも以下を定義する:

  • ピルの輪郭と位置;
  • 接続回路パッドの輪郭;
  • 標準と最悪の場合の重なり;
  • 安置状態でのピルから基板までの距離;
  • 電気的閉合基準;
  • 閉合時の力と移動距離;
  • 許容超過移動量;
  • 基板の仕上げおよび清浄度要件;
  • 該当する場合の試験電圧/電流; および
  • 抵抗許容値およびサンプリング計画。

詳細な抵抗目標、パッドパターン、汚染管理、およびライフサイクル手法は回路の担当者と確認する必要があります。これらはここで一般化されるのではなく、専用のカーボンピル記事で開発されます。

緩いピルだけを測定してはいけません。有用な結果は、指定されたサポート下で指定された回路上の成形キーの接触挙動です。

シリコンキーパッドのカーボンピルとPCB接点パッドの整列、休止ギャップ、オーバートラベル、サポート、共有位置決め機構
概念的な工学的イラストレーション。形状、材料、力、工程、および受け入れ基準はプロジェクト固有です。

表示文字・記号、コーティング、色、バックライトを調整する

シリコーンは半透明または着色されたシステムで調整でき、サプライヤーの資料はその着色性を説明しています。[1][2] ただし、最終的な視覚システムには、成形色、印刷インク、スプレー着色層、レーザー除去、保護コーティング、光遮断機能、およびLED回路が含まれる場合があります。

印刷された文字

印刷は、非照明マークや色の詳細に適しています。インクの密着性、カバレッジ、位置合わせ、エッジの品質、表面の質感、キーの曲げ、指の摩耗、クリーナー、油、UV曝露を確認してください。視覚的に正しい最初のサンプルは、摩耗性の資格ではありません。

コーティングおよびレーザーエッチングされた文字

一般的な照光構造は、半透明のベース、1層以上の不透明カラー層、およびレーザーで開けられた文字を使用します。レーザーは、許容できないエッジ、色のずれ、残留物、または弱いコーティング境界を生じさせずに、意図した層を除去する必要があります。

レーザー彫刻されたシリコーンキーパッドのルートは、耐久性のある昼夜表示が商業的な焦点である場合に適しています。詳細なコーティング積層と摩耗の適格性は、計画された文字およびコーティングの記事に含まれます。

バックライト

バックライトは光学的な積層構造であり、LED のチェックボックスではありません。LED の位置、距離、視野角、強度、波長、キーパッドの透過率、コーティングの不透明度、壁の厚さ、光遮蔽リブ、PCB の色、筐体の反射率、レジェンド領域、隣接するキーはすべて結果に影響します。

そのバックライト付きシリコーンゴムキーパッドルートは、製造意図のPCBおよびハウジングと共に確認する必要があります。実際の周囲光条件および意図された駆動設定で駆動されたサンプルを承認してください。

LED、半透明ゴム、不透明コーティング、レーザー刻印文字、光遮断、クロストークを示すバックライト付きシリコーンキーパッド光学スタック
概念的なエンジニアリング図。形状、材料、力、プロセス、受け入れはプロジェクト固有のままです。

材料および仕上げの意思決定マトリックスを使用する

設計の選択 主な目的 定義すべきこと 主な検証リスク
基礎シリコーン化合物 成形スプリング、キー本体、シール、または光路 承認されたグレード、色、硬度の方法、硬化/後硬化の状態、適合性 代替による変更は、強度、寸法、外観または環境応答に影響する
成形された顔料 本体色または光の制御 色の目標、マスターバッチ/システム、断面厚さ、照明条件 厚さ、ロット、硬化、または照明による色の変化
パッド印刷またはスクリーン印刷 表面の表示と色の詳細 インクシステム、前処理、アートワーク、硬化、付着、摩耗試験 エッジの摩耗、接着不良、クリーナーによる攻撃、フレックスクラック
不透明の塗装 キー/ボディ全体の色と光の遮蔽 層の順序、厚さ管理、マスキング、硬化 ピンホール、光漏れ、擦れ、接着剥離
レーザーで彫刻された文字 不透明層を通した制御された開口 レーザーアートワーク、層の積層、除去深さ、エッジ基準 不均一な透過、弱い境界、残留物、位置合わせ
保護用トップコーティング 摩耗、化学または摩擦の制御 コーティンググレード、カバレッジ、質感、光沢、硬化、試験媒体 感触の変化、ひび割れ、はがれ、クリーナーの非互換性
エポキシまたはハードキートップ機能 局所光沢、アイコン保護またはスタイリング 輪郭、高さ、縁、接着、キーの可撓性許容 硬いエッジ、剥離、力の変化または指先の感触
半透明ウィンドウまたは光導管 光出力 光学エリア、壁、仕上げ、LED の形状、光遮断 ホットスポット、クロストーク、低コントラスト、色のばらつき

選択された仕上げは、実際の成形基材上でテストする必要があります。表面の準備、硬化、形状、曲げは接着に影響を与える可能性があります。

成形カラー、印刷、コーティング、レーザー刻印文字、保護コーティング、ライトウィンドウを含むシリコーンキーパッドの材料および仕上げオプション
概念的なエンジニアリング図。形状、材料、力、プロセス、および受け入れ基準はプロジェクト固有です。

キーパッドをPCBおよびエンクロージャと統合する

共通基準を使用する

キーパッド、回路、筐体には共通の位置決め機能が必要です。エンクロージャの端からカーボンピルを、無関係な基板の端からPCBパッドを位置決めする際には、公差解析を行わないでください。

定義する:

  • 一次、二次、三次の位置;
  • クリアランス対干渉機能;
  • 回転防止機能;
  • 組立手順;
  • 該当する場合のファスナートルクまたは圧縮制御; および
  • アクセス可能な検査ポイント。

接点の下の回路をサポートする

導電性接点は安定した反応面を必要とします。サポートされていないPCBまたはFPCの動きは、移動距離や接点荷重を変化させます。設計に応じて、サポートプレート、ハウジングリブ、スタンドオフ、接着剤サポート、またはその他の制御された反応機構を追加してください。

各キーの下および周囲のコンポーネントの干渉を確認してください。LED、抵抗、コネクタ、はんだ接合点、テストポイント、高さのあるコンポーネントはゴムに干渉したり、支持を不均一にする可能性があります。

プリロードの制御

取り付けられたスタックは、すべてのキーを意図された休止位置に留めなければなりません。ハウジングの圧縮、ベゼルの接触、接着剤の厚さ、PCB の高さ、ネジの順序、ガスケットの厚さ、および熱膨張の動きを確認してください。名目上の CAD ギャップは、最悪許容組立が自由であることを証明するものではありません。

購入時には、個別の部品ではなく、1 つの制御されたモジュールを希望する場合は、シリコーンキーパッドアセンブリルートは、成形済みキーマットを回路、照明、コネクタ、スペーサー、ハウジングインターフェース、最終機能テストと組み合わせることができます。

シリコーンキーパッド PCB とエンクロージャスタックのサポート、ファスナー、シール圧縮、ハードストップ、および意図しないキーのプリロードの表示
概念的なエンジニアリングイラストレーション。形状、材料、力、プロセス、および受け入れはプロジェクト固有のままです。

シーリングをエンクロージャシステムとして扱う

成形された周辺リップはシーリングをサポートできますが、緩いキーパッドに対して浸入保護等級を割り当てるものではありません。IEC 60529は、評価された構成でエンクロージャによって提供される保護に基づいてIP分類を定義します。[7]

シールパスを完全に描く:

外面
  -> キーフィールドおよび成形周囲
  -> 圧縮リップまたはガスケットランド
  -> 角、接合部およびファスナー
  -> PCB キャビティ
  -> ケーブル、コネクタおよびベント出口
  -> ケースの半分およびサービス開口部

指定:

  • シーリングランドの幅および仕上げ;
  • 圧縮目標およびハードストップ;
  • コーナー形状;
  • ファスナーの位置と順序;
  • テイルまたはケーブルの出口;
  • 排水および水たまりの方向;
  • エンクロージャーのたわみ;
  • 組立用潤滑剤または汚染の限界;
  • サービス開口部および再封止方法; および
  • テスト構成と受入証拠。

作動とガスケット圧縮が矛盾する方向に引っ張る場合、同じ薄いウェブを制御されていないシーリングスプリングとして使用しないでください。

周囲圧縮、ファスナー、テール出口、接合部、サービス開口部を含むシリコーンキーパッド周囲のエンクロージャ全体シール経路
IP証拠は、完全にテストされたエンクロージャに適用されます。概念的なエンジニアリングのイラスト。形状、材料、力、プロセス、および受入はプロジェクト固有のままです。

プロセスルートが明確になるまでツーリングをリリースしないでください

WACKERは、圧縮成形、転送成形、および射出成形をそれぞれ異なるシリコーン加工ルートとして文書化しており、各ルートは材料、工具、生産、経済的考慮が異なります。[1] キーパッドの図面では、すべてのシリコーン化合物と形状がこれらのルート間で変更なく移動できると想定してはいけません。

工具リリース前に確認してください:

  • 承認された材料ファミリーおよび硬化ルート;
  • 金型のコンセプトおよびキャビティ数;
  • 分割線の位置;
  • ゲートまたは充填戦略;
  • 換気および閉じ込め空気のリスク;
  • フラッシュの限界と除去方法;
  • ドラフトと取り出し方向;
  • アンダーカットおよび柔軟な引き抜き機能;
  • テクスチャーおよび研磨;
  • インサートまたは導電性ピルの充填;
  • 収縮補償方法;
  • 後硬化の要件;
  • 色およびコーティングの順序; および
  • 最初のサンプル後に調整される重要寸法。

材料ガイドによると、最終的な収縮は材料のグレードおよび加工条件に依存するため、精密部品には事前の試作と調整が必要です。[1] 別のプロジェクトで使用されたからといって、新しいキーパッドの図面に普遍的な収縮率を書き込まないでください。

外観承認とは別に金型承認を行う

魅力的な初回ショットであっても、力曲線が間違っている場合があります。機械的に許容されるキー配列でも、色、印刷、コーティング、レーザー、または光の修正が必要な場合があります。機械的、電気的、視覚的、およびプロセスの承認を、別々のゲートとして明確に保持してください。

材料、成形経路、分割線、ベント、フラッシュ、脱型、収縮、および仕上げをカバーするシリコーンキーパッドツールリリースチェックリスト
概念的なエンジニアリング図。形状、材料、力、プロセス、および受け入れはプロジェクト固有のままです。

管理されたキーパッド図面パッケージを作成する

リリースされたパッケージには、一つ以上のレンダリングビューが含まれている必要があります。

図面要素 必要な内容 承認に関する質問
キーの配置 キーID、中心、ピッチ、グループ化、方向 作業者は操作部を見つけて識別できますか?
キーの部分 トップ、壁、ウェブ、接点、休止間隔、トラベル、ハードストップ それぞれの代表的な形状は意図した曲線を作成していますか?
基準系 キー配列からPCBを通してハウジングへの参照 生産で接点と文字配置を再現できますか?
接点マップ ピル/アクチュエーターの位置、パッド参照、回路所有権 すべてのキーは最悪ケースの重なり内に収まりますか?
材料仕様 グレード、色、硬度方法、硬化状況、遵守 代替は管理されていますか?
仕上げ用アートワーク 凡例レイヤー、色、コーティング、レーザー、テクスチャ、許容差 目視検査は客観的な基準を使用できますか?
照明パッケージ LEDの座標、駆動条件、光ブロック、凡例ゾーン 通電時の外観は文脈上で承認されていますか?
アセンブリスタック PCB/FPC/PET、スペーサー、接着剤、コネクター、ハウジングおよびサポート レスト高さおよびプリロードは制御されていますか?
テスト要件 力の曲線、移動量、接触、抵抗、光、目視、シール サンプルおよびロットの受入れは再現可能ですか?
改訂記録 顧客、サプライヤーおよび組付け部品の改訂 後からの変更は承認済みシステムに追跡できますか?

複雑な成形面には3Dモデルを使用しますが、検査寸法および受入れメモは管理された2D図面で保持してください。基準点や試験要件のないモデルは完全な生産仕様ではありません。

キー配置、断面、基準、接点マップ、仕上げアートワーク、組立スタック、およびテストを含む管理されたシリコーンキーパッド図面パッケージ
概念的なエンジニアリングイラストレーション。形状、材料、力、プロセス、および受入れはプロジェクト固有のままです。

機能上の位置関係を寸法で規定する

すべての面が厳密な公差を必要とするわけではありません。以下を制御する寸法を厳密にしてください:

  • キー中心から接点中心まで;
  • 接点からPCBパッドの重なりまで;
  • 休止間隙とスイッチポイント;
  • ウェブ形状;
  • キー上面からハウジングまでのクリアランス;
  • ハードストップ位置;
  • 周辺シールの圧縮;
  • 光学機能へのLED;
  • キー上部の凡例;
  • PCB ロケータへのキーパッドロケータ; そして
  • コネクタまたはテール出口。

部品をまたぐ関係には公差解析を使用してください。ゴム部品全体に不必要に厳しい公差を適用して組み立て問題を解決するのは避けてください。

最初のサンプル後に成形寸法を意図的に調整する場合は、リリース状態を明確に示してください。承認された生産モデルは、最終的な形状を反映するものでなければならず、サプライヤーノートにのみ残すべきではありません。

装着済みシステムのプロトタイプ化

JASPERの現在のプロトタイピングページは、量産前にフィット感、機能、外観、感触、照明、および組立を確認する方法としてプロトタイプ作業を説明しています。シリコンキーパッドの場合、段階的な証拠を使用してください:

ステージ1:ジオメトリとアーキテクチャの確認

Key Reviewのサイズ、間隔、エンクロージャーのフィット、PCB位置、接触方法、光学 ゾーンと意図された力の経路。非生産モデルは適合度と答えることがあります 質問ですが、成形力や最終コーティングを承認できません。

ステージ2:成形された機械サンプル

測定キーポジション、代表的な次元、力-変位曲線、 揺れ、戻し、接触タイミング。素材の記録、工具の修正、硬化、 コンディショニング、器具、サポート、テスト設定。

ステージ3:加飾済み・通電状態のアセンブリ

生産向けの印刷、コーティング、レーザー、LED、PCB/FPC/PET、コネクタ、ハウジング、ファスナー、およびシール圧縮を追加します。手触り、電気特性、外観、光出力、クロストーク、組立手順を一緒に確認します。

ステージ4:検証および生産リリース

合意された環境、洗浄、摩耗、サイクル、浸入、輸送、機能テストをトレーサブルなリビジョンで実施します。承認された結果を図面、作業指示書、検査基準、変更管理記録に変換します。

ジオメトリレビューから成形力サンプル、通電組立、および生産リリースまでの4段階シリコーンキーパッド試作計画
概念的なエンジニアリングイラスト。形状、材料、力、プロセス、受け入れ基準はプロジェクト固有です。

サンプル写真の代わりにバリデーションマトリックスを使用する

バリデーション領域 生産意図条件 保持すべき証拠
適合性と位置 指定されたハウジング、PCB、サポート、ファスナーおよび組立手順 寸法報告、設置写真、干渉レビュー
力と移動 制御された治具および組み立て済み製品 キーグループごとのプレス/リリース曲線、テスト設定、サンプル改訂
電気的スイッチング 指定された回路、パッド、サポートおよびテスト信号 接点閉鎖点、抵抗/結果、必要に応じてバウンスまたはタイミング
戻して繰り返し使用 中央および端部の押圧、繰り返しの手順、必要に応じて温冷状態 解除曲線、引っかかりまたは戻りの遅れの観察
凡例およびコーティング 生産用インク/コーティング/レーザースタック アートワークの改訂、視覚的制限、接着性、摩耗およびクリーナーの結果
バックライト 生産用LED、ドライブ設定、ハウジングおよび周囲条件 電源付き画像、指定されている場合の輝度/色の方法、光漏れ制限
シールと環境 完全な密閉と生産組立 試験構成、曝露、事前/事後のチェック、逸脱
ライフサイクル 定義された主要グループ、荷重経路、速度、環境および合格基準 サイクル数、定期的な測定、故障モード、保持サンプル
製造の再現性 該当する場合の複数キャビティ/ロット キャビティの識別、力/寸法のばらつき、検査記録

マトリックスには、サンプル数量、コンディショニング、改訂、合格基準、測定方法、および担当者を記載する必要があります。「耐久性のテスト」のような曖昧な要件は避けてください。耐久性のテスト.

この産業用制御キーパッドのケーススタディは、その筐体、グローブ、表示、コネクタ、接着剤、および検査に関する質問に有用です。しかし、メンブレンキーパッドの結果が成型シリコーンにそのまま転用できることを証明するものではなく、キーパッドの構造は独自に検証する必要があります。

変動する可能性のある特性を検査する

製造検査は機能に結びつけるべきである:

特性 なぜ重要であり得るか 実務的な管理の方向
キーおよび基本寸法 適合、ガイドクリアランス、リスト高さ、シール圧縮 図面に基づく寸法検査
ウェブおよび重要プロファイル 力、移動、復帰、疲労 工具/プロセス制御と代表的な断面または曲線
硬さ 材料/硬化の一貫性 適切な試験片での標準化デュロメータ法
荷重-変位曲線 操作員の感触とスイッチの順序 制御治具、キーグループ、キャビティ/ロットサンプリング
接点位置 パッドの重なりと閉鎖 共通基準点に対する目視/寸法確認
電気的結果 切り替え安定性 定義された回路および試験方法
印刷/コーティング/レーザー 判読性、摩耗、光制御 承認済みの視覚基準およびプロセス固有の試験
バックライト出力 ホットスポット、クロストーク、コントラスト 通電状態の器具と定義された周囲条件
清潔さ 接触、コーティング、外観上のリスク 取り扱い、検査、包装の管理
アセンブリスタック プリロード、サポート、コネクタおよびLED機能 機能的治具と組立記録

1つのゴールデンサンプルだけを唯一の仕様にしないでください。サンプルは経年変化し、色の認識が変わり、外観からは隠れた形状を判断できません。

証拠から故障を診断する

症状 考えられるシステムの原因 まず収集すべき証拠
キーが硬すぎる ウェブの形状、複合、接触高さ、エンクロージャのプリロード、サポート 緩みおよび取り付け曲線、寸法、材料/工具の改訂
キーが弱く感じる、または柔らかい ピーク/落下が低い、過剰なしなり、サポートの欠如、長い移動距離 完全な押下/リリース曲線、基板の動作動画、断面測定
キーが下に引っかかる 側面のこすれ、コーティング接触、プリロード、汚染、損傷したウェブ エッジプレス試験、クリアランス、温状態検査、表面証拠
不均一なキー感触 異なる形状、キャビティ/プロセスのばらつき、ハウジングの変形 キー/キャビティマップ、曲線、ファスナー順序、平坦性
間欠スイッチング ピルパッドのずれ、不十分な閉合、汚染、基板のたわみ 機械的/電気的同期トレース、重なり、清浄度
強い底打ち 接点が閉じるのが遅い、オーバートラベルなし、ハードストップの位置がずれている スイッチポイント対力曲線、積層高さ、接点ギャップ
凡例が摩耗する 不適合なインク/コーティング、準備不足、誤った試験媒体 層記録、接着/摩耗結果、クリーナーリスト
キー間の光漏れ コーティングピンホール、壁透過、LED 位置、反射ハウジング 電源付き暗室および周囲光画像、層/LED 検査
シール不良 不完全な経路、誤った圧縮、エンクロージャーフレックス、テール出口 圧縮マップ、ファスナー状態、リーク経路、完全な組み立て

制御された変数は一度に一つ変更してください。形状の修正は、力、接触、光、シール、ツールリリースに同時に影響を及ぼす可能性があります。

力、接触、コーティング、照明、シールの不具合に対するシリコーンキーパッド検証マトリックスおよびエビデンス優先診断マップ
概念的なエンジニアリング図。形状、材料、力、プロセス、受け入れ基準はプロジェクトごとに異なります。

シリコーンが最適なインターフェースでない場合を知る

次の場合は、別のアーキテクチャを選択してください:

  • インターフェース全体を非常に薄く平らに保つ必要がある場合;
  • 製品バリアント間で前面のグラフィックが頻繁に変わる場合;
  • キーの形状よりも連続した拭き取り可能なフィルムが重要な場合;
  • 個別に封止された機械式スイッチで既に力と寿命要件が満たされている場合;
  • 動的ディスプレイおよび座標タッチ面が必要である場合;または
  • プロジェクトの規模、工具計画、または改訂リスクが成形部品をサポートしていない場合。

金属ドームまたは非タクタイルスイッチを用いた薄い印刷積層の場合は、メンブレンスイッチ設計ガイドおよびメンブレンキーパッドメーカー ルート主な要件が平らで薄いグラフィック面である製品にシリコンキーマットを無理に押し込まないでください。

インターフェースが未定義の場合はツールのリリースを停止する

次の場合はプロジェクトを一時停止してください:

  • PCB の接点レイアウトが管理されていない場合;
  • 目標力は移動や曲線なしで記載されている;
  • エンクロージャサポートおよびハードストップが欠けている;
  • 顧客は提供されたアセンブリ境界を特定できない;
  • 材料のグレードはサンプリング後に変わる可能性がある;
  • 凡例やコーティングスタックはまだ決定されていない;
  • バックライトはLEDボードおよび駆動条件なしで要求されています;
  • IPターゲットがゆるいキーパッドに割り当てられています;
  • シールの圧縮はネジの感触のみに依存します;
  • 生産テストには受入基準がありません; または
  • 組み合わせるPCB、エンクロージャ、またはコネクタのリビジョンが、金型後に変更される可能性があります。

ツーリングスケジュールは、欠落した入力によって生じるリスクを減らすものではありません。それは後での修正をより高価にするだけです。

OEM 入力チェックリスト

設計および見積もりのレビューのために、次を送付してください:

製品およびオペレーター

  • の適用と製品の所在地;
  • ユーザー、手袋および作業姿勢;
  • 頻繁、安全関連およびまれな主要グループ;
  • 屋内/屋外、清掃、油、ほこり、水、紫外線および温度への曝露; そして
  • 必要な遵守または顧客仕様.

機械的

  • 2D図面と3Dモデル;
  • 封筒ポケット、サポートおよび固定の詳細;
  • キーセンター、ピッチ、トップ形状、高さおよびガイド機能;
  • 目標荷重-変位曲線、トラベルおよびリターン挙動;
  • 許可される揺れおよびエッジプレス挙動;
  • ハードストップおよびオーバートラベル計画;
  • シールパスおよび圧縮制御; そして
  • プロトタイプおよび年間数量。

電気的

  • 接点アーキテクチャ;
  • PCB/FPC/PET またはスイッチ図;
  • コンタクトパッドの位置と仕上げ;
  • カーボンピルまたはアクチュエータの要件;
  • 抵抗、タイミングまたは信号の要件;
  • LED、部品およびクリアランス配置;
  • コネクタ、ピン配置およびケーブル/テイルのルート; そして
  • 電気試験方法.

グラフィックスと照明

  • 色の参照および視認条件;
  • 成形色、印刷、コーティングおよびレーザーアートワーク;
  • 表面の質感および光沢;
  • 表示文字の摩耗およびクリーナーへの曝露;
  • LED の種類、位置、駆動条件および周囲光での使用;
  • 光漏れおよびクロストークの制限; および
  • 外観確認用サンプルまたは欠陥基準。

承認および供給

  • 提供される範囲:キーマットのみまたは組み立て済みモジュール;
  • 顧客所有の組み合わせ部品および改訂;
  • 必要なサンプル段階;
  • 検証マトリックスおよびライフサイクル負荷;
  • 検査報告書および追跡可能性;
  • 梱包および清浄度要件; および
  • 変更通知および再認定規則.
シリコーンキーパッドの形状、力曲線、回路、筐体、グラフィックス、照明、検証、および供給範囲に関するOEM入力チェックリスト
概念的なエンジニアリング図。形状、材料、力、工程、および受け入れ基準はプロジェクト固有のままです.

よくある質問

シリコンゴムキーパッドの操作感を決める要素は何ですか?

操作感は、完全に成形され設置されたシステム全体によって決まります:コンパウンド、キーエリア、ウェブ形状、ストローク、接点の高さ、オーバートラベル、ハードストップ、PCB サポート、筐体のプリロード、ガイド間隙、コーティング、コンディショニング、テスト方法。ショア硬度だけではキー圧の仕様にはなりません。

キーパッドの力仕様には何を含めるべきですか?

押し込みおよび解放の力-変位曲線、スイッチポイント、作動距離、ピーク力、オーバートラベル、底打ち挙動、戻り点、試験治具、押し込み位置、速度、コンディショニング、支持、およびキーグループごとの許容変動を指定してください。

最終的なPCBなしでカーボンピルキーパッドを承認できますか?

機械的には評価できますが、意図されたパッド形状、仕上げ、支持、整列、信号条件、および取り付けられたスタックなしでは電気的インターフェースを完全に承認することはできません。最終的なボードが利用可能になる前に、代表的な回路試験片が有用かもしれません。

ショアA硬さが高いほど、キーのクリック感は強くなりますか?

それだけではありません。硬さは標準化されたデュロメータ法に基づく材料の反応を測定します。重要なキータクタイルは、組み立てられたキーの力の低下、移動、形状、接触順序、サポート、および戻り挙動から生じます。

バックライト付きキーパッドのサンプルはどのように承認すべきですか?

生産意図のシリコーン、色/コーティング/レーザースタック、LED、基板、駆動設定、ハウジング、ライトブロック、周囲条件、および視角を使用してください。ホットスポット、クロストーク、刻印の透過、未点灯時の外観、色、および鍵の感触を一緒に承認してください。

成形されたキーパッドはIP等級を提供できますか?

キーパッドは周囲のシールに寄与する場合がありますが、IP等級は評価対象の筐体構成に適用されます。テスト用アセンブリには、ハウジング、圧縮面、ファスナー、テール/コネクタ出口、継ぎ目、ベント、サービス開口部を含める必要があります。

すべてのキーは同じ形状を使用する必要がありますか?

オペレーターの機能と希望する応答が同じ場合にのみです。ナビゲーション、確認、緊急、グローブ、数字、サービスおよび照光キーは、異なるサイズ、形状、力、ストローク、ガード、または色を正当化する場合があります。

有用な見積もりに必要な最小のパッケージは何ですか?

レイアウト、キー数、エンクロージャー/基板の関係、ターゲットの感触、接点方式、グラフィックス、照明、環境、提供される境界、検証要件、試作数量、年間数量および発売時期を提供してください。未知の項目にはマークを付けて、金型作成前に解決できるようにしてください。

出典

  1. WACKER,固体および液体シリコーンゴム – 材料および加工ガイドライン:
    https://www.wacker.com/h/medias/6709-EN.pdf
  2. 信越化学工業,シリコーンゴム化合物の特性:
    https://www.shinetsusilicone-global.com/catalog/pdf/rubber_e.pdf
  3. ASTM インターナショナル, ASTM D2240,ゴム特性の標準試験法 – デュロメーター硬度:
    https://store.astm.org/d2240-15r21.html
  4. ASTM インターナショナル, ASTM D395,ゴム特性の標準試験法 – 圧縮永久歪:
    https://store.astm.org/d0395-18r25.html
  5. Epec,シリコーンラバーキーパッド:
    https://www.epectec.com/keypads/
  6. Epec、ラバーキーパッド設計ガイド:
    https://www.epectec.com/keypads/design/
  7. IEC、IEC 60529、筐体による保護等級(IPコード):
    https://webstore.iec.ch/en/publication/2452

上記の関係性と試験の概念をサポートする情報源注釈。材料、力、移動量、抵抗、環境、寿命、コーティング、光、シール、許容差、プロセス、および適合値は、承認されたJASPER図面および検証計画に記載されていない限り、プロジェクト固有のままです。

シリコンキーパッド設計レビューを依頼する

キーパッドのレイアウトまたは3Dモデル、PCB/接点図、エンクロージャの断面、ターゲットの押下および離脱の動作、グラフィックス、照明、環境、検証要件、および予想数量をJASPER RFQフォームを通じて送付してください。回答は以下の4つの部分で求めてください:設計入力の公開、提案された供給範囲、プロトタイプの証拠、量産承認計画。