Problemas de design do teclado de silicone


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Meu dispositivo usa um teclado de silicone para detectar um pressionamento de tecla em vez de um botão físico.

Após a instalação, ele funciona sem problemas, mesmo sem aplicar muita pressão no teclado.

No entanto, depois de um tempo (por exemplo, 2 meses), você precisará aplicar muita pressão no teclado antes que uma tecla seja detectada. Ele continua assim por um tempo e, em seguida, nenhuma tecla pode ser detectada novamente.

Então, abrimos, limpe os traços do teclado da PCB com "Espírito metilado". E funciona como novo. Em algum momento, vemos resíduos pretos nos traços de PCB do teclado, que parecem sair do condutor do teclado de silicone. Limpamos isso e tudo voltou ao normal.

Minha pergunta é como evitar esse problema.

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Seus contatos realmente devem ser banhados a ouro. Estanhado com solda ou prateados vontade corrosão.
brhans

Eu já vi outros que não são banhados a ouro, e parecem prateados ... e não funcionam dessa maneira.
Paul A.

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Usamos revestimento de ouro em teclados de equipamentos de escritório para exportação em todo o mundo, em todos os tipos de umidade e sem problemas de teclado. Você pode pesar o custo extra do revestimento de ouro contra o custo extra de substituir ou reparar o dispositivo. É difícil imaginar que o custo anterior esteja próximo do último. No entanto, seja o primeiro a analisar a causa raiz.
TonyM

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Eu já vi almofadas condutoras de silício de baixa qualidade que deixam partes de si mesmas na superfície de contato e onde tudo que eu precisava fazer era comprar algumas almofadas condutoras de boa qualidade e o problema desapareceu completamente. Você tem muitos bons conselhos focados em uma superfície aprimorada da placa. Mas tudo isso não teria ajudado no caso que me lembro. Foram as próprias almofadas e a substituição com melhor qualidade curou o problema.
jonk

Respostas:


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Eletricidade e água são o problema. A lata no revestimento de solda crescerá uma estrutura cristalina e formará um óxido que não conduz muito bem. Passou muitos meses na década de 1980 resolvendo esse problema e o resultado final é usar uma placa de ouro. Não seja barato nisso. A empresa em que trabalhei na época processou muito o fornecedor por sua incompetência e eles eram grandes na indústria naquele momento.

Se você não pode selá-lo (e claramente não pode, porque pode limpar os contatos), a água entra. É inevitável.


Eu vejo. Primeiro, temos alguns que temos certeza de que a água não chegou e ainda age mal. Estou realmente aberto para ir banhado a ouro. Mas preciso ter certeza de que não há outra coisa que possa causar esse problema. Como eu disse, temos alguns que não são banhados a ouro e funcionou sem esse problema.
Paul A.

Deixe-me acrescentar que não usamos pasta de solda nos contatos do PCB do teclado.
Paul A.

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A tecnologia do teclado que usamos nos anos 80 era uma membrana plástica colada e selada, mas a água entrava porque os teclados eram feitos em um ambiente não controlado por umidade. Se você acha que um tapete de borracha vai parar a umidade, então está se iludindo. Cada vez que você o abre para limpar, a água entra pela umidade do ar.
Andy aka

A maioria dos silicones também é bastante aberta para o vapor de água; portanto, mesmo que você pense que selou tudo, o teclado deixará passar o vapor de água, o que pode causar problemas mais tarde (condensação, umidade muito alta etc.).
Arsenal

Comentários sobre o uso apenas de ouro real são notícias antigas. Como eu disse, os Process Controls melhoraram bastante o uyemura.com/pcb-finishes_ENIG.htm e a seleção de fornecedores é essencial. uyemura.com/pcb-finishes_ENIG.htm Nota 2 versões são altamente resistentes à corrosão .... GoBright® TWX-40 & KAT SP ENIG
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

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Se você não puder comprar um revestimento de ouro decentemente grosso *, sugiro que você especifique o PCB com tinta condutora de carbono impressa. O HASL ou a chapa de estanho não serão confiáveis ​​a longo prazo e o que você experimentou é esperado. Níquel seria melhor, mas ainda não ótimo.

Você descobrirá que a tinta condutora é padrão na maioria dos controles remotos do consumidor, e algo assim é o que está do outro lado do contato (uma pílula de elastômero carregada de carbono).

Se você não conseguir encontrar fabricantes de PCB dispostos a fazer isso em suas quantidades, adquira o ouro (ele deve sempre ser revestido sobre uma camada de barreira de níquel) e pronto.


* O ENIG (ouro de imersão em níquel sem eletrólito) não é realmente recomendado para o uso do teclado - muito fino, com apenas alguns mícrons de espessura.

O ouro duro (eletrolítico) sobre o níquel é literalmente o padrão ouro para superfícies de contato. Infelizmente, o ouro tem um efeito negativo nas conexões de solda (normalmente há muito poucos átomos de ouro no ENIG para envolver seriamente as juntas na maioria das aplicações), portanto, ele deve ser limitado a áreas que não são soldadas ou deve ser removido posteriormente (como é o caso). detalhado no IPC J-STD ) para aplicações de alta confiabilidade.

J STD-001 A revisão “F” agora declara: (observe que a nova redação / alterações estão destacadas abaixo) 4.5.1 Remoção de ouro

A remoção do ouro é realizada para reduzir o risco de falha associada à solda fragilizada. A fragilidade do ouro não é uma anomalia visualmente inspecionável. Nos casos em que a análise determinou que existe uma condição de fragilização ao ouro, a fragilização ao ouro deve ser considerada um defeito; consulte o manual do IPC-HDBK-001 ou IPC-AJ-820 para obter orientação. Exceto como mencionado acima, o ouro será removido:

   a. From at least 95% of the surfaces to be soldered of the through-hole component leads with >2.54 μm [100 μin] gold thickness and all through-hole leads that will be hand soldered regardless of gold thickness.
   b. From 95% of all surfaces to be soldered of surface mount components regardless of gold thickness.
   c. From the surfaces to be soldered of solder terminals plated with >2.54 μm [100 μin] gold thickness and from all solder cup terminals, regardless of gold thickness.

Obviamente, eu teria que ir banhado a ouro daqui para frente, pois posso me relacionar com a maioria dos problemas explicados aqui. No entanto, tenho cerca de 100 placas de circuito impresso comigo com estanho. Posso obter a tinta condutora de carbono e fazer sozinho?
Paul A.

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(Fiquei bobo por esquecer a tinta de carbono no meu comentário acima, ligue para SP e @ TonyStewartEEsince75) Usamos tinta de carbono em um produto posterior ao dos comentários acima, novamente para exportação mundial para escritórios e umidade. Enviamos pelo menos 20.000 máquinas. Não tivemos nenhum problema com o teclado e o submetemos a testes, usando solenóides para pressionar as teclas mais de um milhão de vezes a vida útil especificada. Nosso departamento de teste era bastante entusiasmado e esse equipamento de teste estava clicando nos teclados durante o que pareceu meses.
TonyM

Se você possui painéis despovoados, não vejo motivo para não poder imprimir a tinta nas áreas do teclado, mas se você não fez a triagem de seda antes e não tem instalações para curar a tinta (provavelmente apenas a cura com ar) em alguma temperatura / tempo especificado) pode ser mais problemático do que vale a pena.
Spehro Pefhany

@SpehroPefhany, obviamente, preciso imprimir a tinta sobre as áreas do teclado o mais rápido possível e estou familiarizado com a serigrafia, pois a usamos para a impressão em seda em nosso laboratório de prototipagem de PCB. Mas existem detalhes específicos a serem observados, como; espessura da tinta, temperatura de cura do ar etc. Olhei para o digikey para comprar um pouco de tinta de carbono, mas vejo digikey.com/product-detail/en/chemtronics/CW2000/CW2000-ND/… poderia fazer isso?
Paul A.

Eu tentaria obter algo mais parecido com isso e verifique primeiro o fornecedor com relação à sua aplicação.
Spehro Pefhany

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Edição Final

Outro novo processo já está disponível.

  • A tecnologia Nanofics usa um sistema de plasma seco de baixa pressão para depositar nanocoatings de fluoropolímeros que fornecem hidrofobicidade e / ou oleofobicidade permanentes . O sistema é inerentemente "verde" e não gera resíduos químicos; os revestimentos são livres de PFOA e PFOS. (Usado para tornar os celulares à prova d'água à prova de água, diferente de todos os produtos Asus e iOS (que possuo e vi falhas na umidade) que enferrujam com a umidade do fluxo corrosivo sem chumbo e sem limpeza)

Novos depósitos químicos 4-8 µin

A Uyemura introduziu um banho de imersão com redução assistida para clientes de cartão que exigem um depósito de ouro por imersão acima do padrão 1-2 µin no ENEPIG. Chamado TWX-40, este é um banho de reação mista - um híbrido de elite - que oferece imersão e modos de deposição autocatalíticos (sem eletrólitos).

O TWX-40 é uma alternativa comprovada a outras tentativas de obter depósitos mais pesados ​​de ouro no ENEPIG (Ni sem eletrodo, paládio sem eletrólito e imersão em ouro) Cu> Ni> Pa> Au


Pode ser quem tem os melhores controles de processo.

Tinta de carbono com prazo de validade curto ou ENIG devido à porosidade e distribuição uniforme do catalisador de paládio ou sentido C com o ruído dos dedos.

* Uma das maiores melhorias de processo foi um limite de densidade de ouro de saturação com revestimento sem pulso de monopolaridade. Eles agora usam um perfil de ruptura específico com períodos de pulsos de polaridade reversa, repetidos no perfil para as características desejadas e são mais rápidos e mais baratos que o tradicional ENIG ou EP

Isso também fornece depósitos mais finos de ouro e maior densidade para menos porosidade.

Em qualquer caso, são sugeridas análises de CPk ou 3 sigma na relação SNR com ciclos de calor de umidade acelerados. SNR mínimo de 10 piores casos sem limiar de significado de inclinação em todas as condições. Os dedos robóticos, no entanto, não reproduzem o toque humano com um golpe lateral. por exemplo, a Bosch possui terríveis sensores de toque de baixa sensibilidade em alguns aparelhos (devido a variações de capacitância dos dedos e configurações internas muito altas)

Outra é uma fina película plástica entre condutores metalizados na membrana de uretano e os eletrônicos medem apenas a alteração da capacitância.

Anedota

(lembra-me de uma lavagem automática de carros com dígitos para código de lavagem em Toronto e os botões de membrana foram arrancados com chaves e canetas porque os usuários frenéticos queriam lavar o carro sem atrasos.)

A tinta de carbono funciona, mas mais suave e a confiabilidade depende do excesso de pressão abrasiva do usuário, o que também pode ser um problema de confiabilidade. Meu chaveiro antigo e o abridor de porta de garagem de carro antigo usavam isso e estão se desgastando agora.

Detalhes

O ouro de imersão em níquel eletrolítico (ENIG) é um tipo de revestimento de superfície usado para PCB com uma fina camada de ouro de imersão, que protege o níquel da oxidação usando um catalisador de paládio, enquanto o níquel é galvanizado sobre cobre.

O ENIG possui várias vantagens sobre os revestimentos de superfície mais convencionais (e mais baratos), como o HASL (solda), incluindo excelente planaridade da superfície, boa resistência à oxidação e boa usabilidade para superfícies de contato não tratadas, como comutadores de membrana e pontos de contato.

O padrão IPC IPC-4552 cobre a qualidade e outros aspectos do acabamento ENIG em placas de circuito impresso. O IPC-7095 cobre alguns recursos relacionados ao "black pad", como a chamada aparência de trincas na lama e o pico de protrusão de níquel

Ref.

De outros

O outro requisito dos comutadores de membrana é ter pelo menos 15 mm de espaço livre para o dedo humano ou uma camada de isolamento plástico com proteção contra quebra de 15kV contra ESD.


A detecção capacitiva é uma boa ideia. Não pensei nisso, mas um microcontrolador com um comparador com um modo de detecção capacitiva (por exemplo, EFM32G) deve ser capaz de fazer isso sem nenhuma alteração no teclado, não é?
Michael Michael

Depende de como suas chaves são endereçadas. O Cortex usa 8 Cap paralelas para aterrar entradas em osciladores RC ajustados para detectar chaveamento. Isso não funcionará se você usar o muxing da coluna de linha. Porém, se você colocar a coluna de linha em um sinal de 1MHz, poderá medir a queda de tensão com pico e decaimento de diodo ou grampo de linha ativo e histerese adequada (1 / 3Vss tpy) em uma porta Schmitt. O revestimento ENIG é 1-2u "revestimento de flash 2 ~ 3u" e um bom revestimento de ouro 20 ~ 30u "para ouro. Acho que a adesão depende da rugosidade da superfície. <1u" muito liso pode ser um problema.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75 /

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Uh .. É apenas eu e minhas preferências visuais, ou essa grande bolha da antiguidade no início é desnecessária?
quetzalcoatl
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