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直插式轻触复位按键结构设计

项目分类:传感器 发布时间:2022-02-22 ID:559141
  • 直插式轻触复位按键结构设计
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  这款直插式复位按键的三维结构,是面向消费电子、工控板卡、小型家电控制回路做的适配设计,日常选型中这类元件常出现在小家电控制面板、工控信号触发板、数码产品功能按键、测试治具触发位这些场景里,承担瞬时触发后自动复位的电路通断功能,和自锁按键不同,它只在按压行程到位时保持触点导通,外力撤除后会依靠内部弹性结构自动回弹到初始断开状态,不会保持锁定导通的状态,很适合需要单次触发信号、不需要持续保持通路的控制场景。

  从结构设计逻辑来看,整个元件采用方块式主体加双直插引脚的布局,主体外壳做了规整的立方造型,没有多余的突出结构,方便在PCB布局时做高密度排布,相邻元件之间不会因为外壳造型产生干涉。正面的按键帽做了圆弧过渡的凸面设计,按压时的接触手感更贴合指腹,同时按键帽和主体外壳之间预留了均匀的活动间隙,既保证按压行程内不会出现卡滞,也能避免间隙过大进入灰尘影响内部触点寿命。两个直插引脚采用扁状尖尾设计,引脚的间距严格匹配通用PCB板的孔距标准,插装时可以直接穿过标准孔径的焊盘,过波峰焊或者手工焊接都能保证引脚和焊盘的贴合度,尖尾设计也能减少插装时的阻力,提升产线插件的效率。

  做结构建模的时候,首先要明确安装边界的尺寸约束:主体的长宽高尺寸要适配常用的贴片、插装元件的排布间距,不能超出同规格轻触开关的通用安装尺寸,否则会导致原有PCB设计无法直接替换;引脚的伸出长度要满足波峰焊的吃锡要求,过长会导致焊接后引脚修剪工作量大,过短则容易出现虚焊、焊盘吃锡不足的问题。按键的按压行程设计在通用轻触开关的标准行程范围内,行程过短会导致触发手感生硬,用户按压时没有明确的触发反馈,行程过长则会增加整体的结构高度,无法适配薄型化的电子产品外壳设计。

  内部结构的设计逻辑上,外壳采用卡扣式的装配结构,不需要额外的超声焊接或者胶粘固定,方便生产时的快速组装,也便于后期做失效分析时的拆解。内部的弹性触发结构采用成熟的弹片接触设计,建模时要预留弹片的形变空间,保证按压时弹片可以顺畅形变接触导通引脚,回弹时能快速脱离触点断开电路,同时要保证弹片的形变在材料的弹性屈服范围内,避免长期按压后出现弹片塑性形变,导致按键失效、无法复位或者接触不良的问题。

  在实际设备选型应用中,这类复位开关不需要额外的固定结构,依靠两个引脚焊接在PCB上就可以获得足够的固定强度,因为本身的按压受力方向是垂直于PCB板面,两个引脚的焊接强度完全可以承受日常按压的侧向和垂直受力,不需要额外增加定位柱或者固定胶,对于紧凑布局的控制板来说,可以节省不少的板上空间。建模时对外壳的壁厚做了均匀化处理,避免壁厚不均导致的注塑缩水、变形问题,外壳的边角都做了小尺寸的倒角处理,既可以避免注塑时的应力集中,也能在自动化插件时减少卡料的概率,适配产线的高速插件设备作业。

  考虑到不同应用场景的适配性,这个结构的外形尺寸完全兼容同规格的通用复位开关,不管是替换原有失效元件,还是新设计电路做选型,都可以直接套用这个结构的安装尺寸做PCB封装设计,不需要重新调整孔位和布局空间。按键帽的凸起高度做了适配薄壳设备的设计,外壳面板只需要开对应尺寸的通孔,按键帽就可以伸出面板合适的高度,既不会因为凸起过高容易被误碰,也不会因为凸起过低导致按压困难。同时整个主体的绝缘外壳设计,保证了焊接后引脚和外部金属结构之间的绝缘距离,避免出现电路短路的风险,引脚的根部和外壳结合处做了密封过渡设计,可以减少焊接时焊锡顺着引脚缝隙渗入外壳内部,导致触点卡滞或者短路的问题。

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