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SMD贴片式轻触按键结构设计

项目分类:通用五金配件 发布时间:2022-01-04 ID:493870
  • SMD贴片式轻触按键结构设计
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  做消费类电子结构设计的工程师,对这类5.2x5.2规格的贴片轻触按键肯定不会陌生,从手持测温枪、蓝牙耳机充电仓到工控手持终端、小型家电控制板,但凡需要人机交互做触发输入的紧凑空间场景,几乎都能看到这类元件的身影。不同于插件式轻触开关需要在PCB上预留过孔,这类SMD封装的按键完全适配回流焊工艺,能和板上其他表贴元件一次性完成焊接,大幅缩减SMT产线的工序步骤,也避免了插件引脚过孔占用PCB布线空间的问题,对高密度布板的便携设备来说尤为友好。

  这次建模的两款不同高度版本,分别对应不同的结构装配场景:2.5mm总高的版本适合做超薄类设备的侧键或者隐藏式按键,比如卡片式遥控器、薄款智能穿戴外壳,按键帽和外壳表面的间隙可以控制在0.1-0.2mm,既不会出现卡键问题,也能避免间隙过大进灰;3.0mm总高的版本按压行程更长,反馈手感更清晰,多用于设备正面的主功能按键,比如小型检测仪的确认键、蓝牙音箱的功能切换键,用户按压时的段落感更明确,能减少误触概率。

  从结构设计逻辑来看,这类按键的核心是要平衡按压寿命、手感一致性和焊接可靠性。底座采用耐高温的LCP材质,能承受回流焊阶段的高温不变形,四个引脚向外延伸出焊盘定位边,在PCB封装设计时需要对应预留0.8mm宽度的焊盘,钢网开口厚度控制在0.12mm就能保证焊锡量合适,不会出现连锡或者虚焊问题。中间的金属按键帽采用镀镍工艺,既保证表面耐磨不易氧化,也能和内部的弹片形成稳定的导通接触,内部的圆形弹片是决定手感的核心部件,建模时特意还原了弹片的弧形预压结构,当外部按压力达到160gf左右时,弹片会瞬间下塌接触底部导通点,形成清脆的“咔哒”反馈,松开后弹片自动回弹复位,正常工况下的按压寿命能达到10万次以上,完全满足消费类电子的使用周期要求。

  做整机结构设计时,这类按键的安装边界需要特别注意:首先是按键周围的PCB区域要预留0.3mm的禁布区,避免周边的贴片电容、电阻和按键本体干涉;其次是外壳的按键导向柱内径要比按键帽直径大0.15mm,导向柱的深度不能超过按键总行程的1/3,否则会出现按压卡滞的问题;如果是做防水结构的设备,还可以在按键帽和外壳之间加装0.2mm厚的硅胶防水膜,不会过多影响按压手感,同时能达到IP65级别的防水要求。另外要注意的是,这类贴片按键的引脚共面度要求控制在0.1mm以内,建模时还原了引脚的微冲压弧度,保证SMT贴装时每个引脚都能和焊盘充分接触,避免批量生产时出现虚焊不良。

  很多新手工程师在选型时容易忽略按键的按压力度参数,其实不同应用场景要匹配不同力度的弹片:比如戴手套操作的工控设备,要选250gf左右力度的按键,避免手套误触;而随身佩戴的智能设备,选120gf的轻力度版本,按压时更省力,不会因为按压力度过大导致设备移位。这次的模型完整还原了两款不同高度版本的所有结构细节,包括底座的定位凸点、引脚的倒角、按键帽的边缘圆角,不管是做整机结构的干涉检查,还是做产品渲染的效果展示,都能直接调用,不需要再二次调整结构尺寸。

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