Problèmes de conception du clavier en silicone

Mon appareil utilise un clavier en silicone pour détecter une pression sur une touche plutôt qu'un bouton physique.

Après la configuration, il fonctionne en douceur, même sans appliquer beaucoup de pression sur le clavier.

Cependant, après un certain temps (disons 2 mois), vous devrez appliquer beaucoup de pression sur le clavier avant qu'une clé ne soit détectée. Cela continue ainsi pendant un certain temps, puis aucune clé ne peut être détectée à nouveau.

Nous ouvrons donc, nettoyons les traces du clavier PCB avec du "Spirit méthylé". Et cela fonctionne comme neuf. Parfois, nous voyons des résidus noirs sur les traces de PCB du clavier, qui semblent se détacher du conducteur du clavier en silicone. Nous essuyons cela et tout est revenu à la normale.

Ma question est de savoir comment éviter ce problème.

entrez la description de l'image ici

pcb-design keypad

— Paul A.
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Vos contacts devraient vraiment être plaqués or. Étamé avec de la soudure ou plaqué argent se corrode.

— brhans

J'en ai vu d'autres qui ne sont pas plaqués or et qui ont l'air argentés ... et ça n'agit pas de cette façon.

— Paul A.

Nous avons utilisé le placage d'or sur les claviers de matériel de bureau pour l'exportation dans le monde entier, donc dans toutes sortes d'humidités, et nous n'avons eu aucun problème de clavier. Vous pouvez comparer le coût supplémentaire du placage à l'or avec le coût supplémentaire de remplacement ou de réparation de l'appareil. Il est difficile d'imaginer que le premier coût est proche de ce dernier. Cependant, repérez d'abord l'analyse des causes profondes.

— TonyM

J'ai vu des tampons en silicone conducteur de très mauvaise qualité qui laissent facilement des parties d'eux-mêmes sur la surface de contact et où tout ce que j'avais à faire était d'acheter des tampons conducteurs de bonne qualité et le problème a complètement disparu. Vous avez beaucoup de bons conseils axés sur une surface de planche améliorée. Mais tout cela n'aurait pas aidé dans le cas dont je me souviens. Ce sont les tampons eux-mêmes et le remplacement avec une meilleure qualité qui ont guéri le problème.

— jonk

Réponses:

L'électricité et l'eau sont le problème. L'étain dans le placage de soudure va développer une structure cristalline et former un oxyde qui ne conduit pas très bien. J'ai passé plusieurs mois dans les années 80 à résoudre ce problème et le résultat final est l'utilisation de plaques d'or. Ne soyez pas bon marché à ce sujet. L'entreprise pour laquelle je travaillais à l'époque a poursuivi le fournisseur en argent pour son incompétence et ils étaient gros dans l'industrie à l'époque.

Si vous ne pouvez pas le sceller (et clairement vous ne le pouvez pas parce que vous pouvez nettoyer les contacts), alors l'eau entrera. C'est inévitable.

— Andy aka
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Je vois. Tout d'abord, nous en avons certains dont nous sommes sûrs que l'eau n'est pas arrivée et qu'elle agit toujours mal. Je suis vraiment ouvert pour aller plaqué or. Mais je dois m'assurer qu'aucune autre chose ne peut causer ce problème. Comme je l'ai dit, nous en avons qui ne sont pas plaqués or et cela a fonctionné sans ce problème.

— Paul A.

Permettez-moi d'ajouter que nous n'avons pas utilisé de pâte à souder sur les contacts PCB du clavier.

— Paul A.

La technologie du clavier que nous utilisions dans les années 80 était une membrane en plastique collée et scellée, mais de l'eau y pénétrait parce que les claviers étaient fabriqués dans un environnement sans humidité contrôlée. Si vous pensez qu'un tapis en caoutchouc va arrêter l'humidité, vous vous trompez. Chaque fois que vous l'ouvrez pour le nettoyer, l'eau pénètre par l'humidité de l'air.

— Andy aka

La plupart des silicones sont également assez ouvertes pour la vapeur d'eau, donc même si vous pensez avoir tout scellé, le clavier laisse passer la vapeur d'eau qui pourrait causer des problèmes plus tard (condensation, humidité trop élevée, etc.).

— Arsenal

Les commentaires concernant l'utilisation exclusive d'or véritable sont de vieilles nouvelles. Comme je l'ai dit, les contrôles de processus ont considérablement amélioré uyemura.com/pcb-finishes_ENIG.htm et la sélection des fournisseurs est essentielle. uyemura.com/pcb-finishes_ENIG.htm Remarque 2 versions sont hautement résistantes à la corrosion .... GoBright® TWX-40 & KAT SP ENIG

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Si vous ne pouvez pas vous permettre un placage d'or d'une épaisseur décente *, je vous suggère de spécifier le PCB avec de l'encre conductrice imprimée au carbone. Le HASL ou la plaque d'étain ne seront pas fiables à long terme et ce que vous avez vécu est à prévoir. Le nickel serait mieux, mais pas génial.

Vous constaterez que l'encre conductrice est standard dans la plupart des télécommandes grand public, et quelque chose comme ça est ce qui est de l' autre côté du contact (une pilule en élastomère chargée de carbone).

Si vous ne trouvez pas de fabricants de PCB prêts à le faire dans vos quantités, procurez-vous l'or (il doit toujours être fourni plaqué sur une couche barrière de nickel) et faites-le.

* L'ENIG (or immersion nickel électrolytique) n'est pas vraiment fortement recommandé pour l'utilisation du clavier - trop mince, seulement quelques microns d'épaisseur.

L'or dur (électrolytique) sur le nickel est littéralement l'étalon-or pour les surfaces de contact. Malheureusement, l'or a un effet négatif sur les connexions de soudure (il y a généralement trop peu d'atomes d'or dans ENIG pour fragiliser sérieusement les joints pour la plupart des applications), il devrait donc être limité aux zones qui ne sont pas soudées ou il doit être retiré plus tard (comme c'est le cas). détaillées dans l' IPC J-STD ) pour les applications de haute fiabilité.

La révision «F» de la norme J STD-001 stipule maintenant: (notez que le nouveau libellé / les modifications sont mis en évidence ci-dessous) 4.5.1 Suppression de l'or

L'élimination de l'or est effectuée pour réduire le risque de défaillance associé à la soudure fragilisée. La fragilisation à l'or n'est pas une anomalie visuellement inspectable. Dans les cas où l'analyse a déterminé qu'il existe une condition de fragilisation par l'or, la fragilisation par l'or doit être considérée comme un défaut, voir le manuel IPC-HDBK-001 ou IPC-AJ-820 pour obtenir des conseils. Sauf indication contraire ci-dessus, l'or doit être retiré:
   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.

— Spehro Pefhany
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Évidemment, je devrais aller plaqué or à l'avenir, car je peux comprendre la plupart des problèmes expliqués ici. Cependant, j'ai environ 100 cartes PCB avec moi étamées. Puis-je obtenir l'encre conductrice de carbone et le faire moi-même?

— Paul A.

(Je suis tombé idiot d'avoir oublié l'encre de carbone dans mon commentaire ci-dessus, bon appel SP et @ TonyStewartEEsince75) Nous avons utilisé de l'encre de carbone sur un produit plus récent que celui dans les commentaires ci-dessus, encore une fois pour l'exportation mondiale dans les bureaux et les humidités. Nous avons expédié au moins 20 000 machines. Nous n'avons eu aucun problème avec le clavier et l'avons soumis à des tests d'usure, en utilisant des solénoïdes pour frapper les touches plus d'un million de fois pendant la durée de vie spécifiée. Notre département de test était assez gung-ho et ce banc d'essai cliquait son chemin à travers les claviers pendant ce qui semblait être des mois.

— TonyM

Si vous avez des planches non peuplées, je ne vois aucune raison pour laquelle vous ne pouviez pas imprimer l'encre sur les zones du clavier, mais si vous n'avez pas fait de sérigraphie auparavant et que vous n'avez pas les installations pour sécher l'encre (probablement juste une cure à l'air) à une température / heure spécifiée), cela pourrait être plus problématique que cela ne vaut.

— Spehro Pefhany

@SpehroPefhany évidemment, j'ai besoin d'imprimer l'encre sur les zones du clavier dès que possible et je connais la sérigraphie, car nous l'utilisons pour l'impression sur soie dans notre laboratoire de prototypage de PCB. Mais y a-t-il des détails à rechercher, tels que; épaisseur d'encre, température de durcissement à l'air, etc. J'ai regardé digikey pour acheter de l'encre au carbone, mais je vois digikey.com/product-detail/en/chemtronics/CW2000/CW2000-ND/… cela pourrait-il le faire?

— Paul A.

J'essaierais d'obtenir quelque chose de plus comme ceci et vérifierais d'abord avec le fournisseur votre demande.

— Spehro Pefhany

Édition tardive

D'autres nouveaux processus sont désormais disponibles.

La technologie Nanofics utilise un système de plasma sec à basse pression pour déposer des nanorevêtements en fluoropolymère qui procurent une hydrophobie et / ou une oléophobie permanentes . Le système est intrinsèquement «vert» et ne génère pas de déchets chimiques; les revêtements sont sans PFOA et PFOS. (Utilisé pour rendre les téléphones portables étanches à la différence de tous les produits Asus et iOS (que j'ai possédés et que j'ai vus tomber de l'humidité) qui rouillent avec l'humidité du corrosif sans plomb sans flux propre)

Nouveaux dépôts de chimie 4-8 µin

Uyemura a introduit un bain d'immersion à réduction assistée pour les clients de planches qui demandent un dépôt d'or par immersion supérieur à 1-2 µin standard sur ENEPIG. Appelé TWX-40, il s'agit d'un bain de réaction mixte - un hybride d'élite - qui offre à la fois des modes d'immersion et autocatalytique (sans courant).

TWX-40 est une alternative éprouvée à d'autres tentatives pour obtenir des gisements d'or plus lourds sur ENEPIG, (Ni sans électricité puis Palladium sans courant puis Or par immersion) Cu> Ni> Pa> Au

Cela peut se résumer à qui a les meilleurs contrôles de processus.

Encre au carbone à courte durée de vie ou ENIG grâce à la porosité et à la distribution uniforme du catalyseur au paladium ou du capteur C avec un bruit de doigt.

* L'une des plus grandes améliorations du processus a été une limite de densité d'or à saturation avec placage autocatalytique à impulsions monopolaires. Ils utilisent maintenant un profil de salve spécifique avec des périodes d'impulsions de polarité inversée, répétées dans le profil pour les caractéristiques souhaitées et sont plus rapides et moins chers que les ENIG ou EP traditionnels

Cela fournit également des gisements d'or plus fins et une densité plus élevée pour moins de porosité.

Dans tous les cas, une analyse CPk ou 3 sigma sur le rapport SNR avec des cycles de chaleur d'humidité accélérés est suggérée. SNR minimal de 10 cas les plus défavorables sans biais, ce qui signifie seuil dans toutes les conditions. Cependant, les doigts robotiques ne reproduisent pas le contact humain avec un glissement latéral. Par exemple, Bosch a de terribles capteurs tactiles à faible sensibilité dans certains appareils (en raison des variations de capacité des doigts et des réglages internes trop élevés).

Un autre est un film plastique mince entre les conducteurs métallisés sur la membrane d'uréthane et l'électronique ne mesure que le changement de capacité.

Anecdote

(Cela me rappelle un lave-auto avec des chiffres pour le code de lavage à Toronto et les boutons à membrane ont été creusés avec des clés et des stylos parce que les utilisateurs effrénés voulaient laver leur voiture sans délai.)

L'encre au carbone fonctionne mais plus douce et fiable dépend de la pression abrasive excessive de l'utilisateur qui peut également être un problème de fiabilité. Mon vieux porte-clés et mon ancien ouvre-porte de garage de voiture l'ont utilisé et il s'use maintenant.

Détails

L'électroless Nickel Immersion Gold (ENIG) est un type de placage de surface utilisé pour les PCB avec une fine couche d'or d'immersion, qui protège le nickel de l'oxydation à l'aide d'un catalyseur au palladium tandis que le nickel est un placage autocatalytique sur du cuivre.

ENIG présente plusieurs avantages par rapport aux plaques de surface plus conventionnelles (et moins chères) telles que HASL (soudure), notamment une excellente planéité de surface, une bonne résistance à l'oxydation et une bonne utilisabilité pour les surfaces de contact non traitées telles que les interrupteurs à membrane et les points de contact.

La norme IPC IPC-4552 couvre la qualité et d'autres aspects de la finition ENIG sur les cartes de circuits imprimés. IPC-7095 couvre certaines fonctionnalités liées au "tampon noir" telles que l'apparence de fissure de boue et la pointe de protrusion de nickel

Réf.

Autre

L'autre exigence des interrupteurs à membrane est d'avoir un dégagement d'air d'au moins 15 mm au doigt humain ou bien une couche d'isolation en plastique avec une protection contre les pannes de 15 kV contre les décharges électrostatiques.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
source

La détection capacitive est une bonne idée. Je n'y ai pas réfléchi, mais un microcontrôleur avec un comparateur avec un mode de détection capacitif (par exemple EFM32G) devrait pouvoir le faire sans aucune modification du clavier, n'est-ce pas?

— Michael

Dépend de la façon dont vos clés sont adressées. Cortex utilise 8 entrées parallèles Cap to Ground à des oscillateurs RC accordés pour détecter la commutation. Cela ne fonctionnera pas si vous utilisez le multiplexage de colonnes de lignes. Mais si vous mélangez en ligne un signal à 1 MHz, vous pouvez mesurer la chute de tension avec un pic et une décroissance de diode ou une pince de ligne active et une hystérésis appropriée (1 / 3Vss tpy) dans une porte Schmitt. Le placage ENIG est 1-2u "flash Au placage 2 ~ 3u" et un bon placage Au 20 ~ 30u "pour l'or. Je pense que l'adhérence dépend de la rugosité de la surface. <1u" trop lisse peut être un problème.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Euh .. Est-ce juste moi et mes préférences visuelles, ou est-ce que cette grosse goutte d'autrefois était inutile?

— quetzalcoatl