Design von Membranschaltern: Der endgültige Leitfaden

Wenn es um das Design von Membranschaltern geht, gibt es viele Entscheidungen zu treffen. Welche Materialien sollten Sie verwenden? Welche Schaltung ist die beste? Wie entsteht das perfekte Siegel? In diesem definitiven Leitfaden führen wir Sie durch alle Schritte, die zum Erstellen eines hochwertigen Membranschalters erforderlich sind.

Inhaltsverzeichnis

Wir beginnen mit den Grundlagen und tauchen dann in fortgeschrittenere Techniken ein, damit Sie einen Schalter erstellen können, der perfekt für Ihre Anwendung ist. Lass uns anfangen!

Was ist ein Membranschalter?

Membranschalter

Ein Membranschalter ist ein Ein-/Ausschalter, der mit leitfähiger Tinte auf eine flexible Folie (Membran) gedruckt wird. Die Schaltung ist in einem speziellen ineinandergreifenden Muster gedruckt, das zu offenen Schaltkreisen führt. Die Tastaturschicht oben beherbergt leitfähige Pillen, die diese Schaltkreise bei Tastendruck schließen. Es wird am häufigsten in der Herstellung von verwendet Tastaturen aus Silikongummi.

Ein typischer Membranschalter besteht aus mehreren Klebstoff-, Kunststoff- und Silikonschichten. Die oberste Ebene eines Folienschalters ist eine grafische Überlagerung. Gleichzeitig ist die untere Schicht fast immer eine Form von Dichtungs- oder Klebstoff.

Abgesehen von flexiblen Basen, Membranschalter kann auch auf Leiterplatten gedruckt werden (Printed Circuit Boards). Der PCB-Träger verleiht dem Membranschalter Steifigkeit und Haltbarkeit. Die Leiterplatte ist nicht flexibel, gehört aber zweifellos zur Familie der Membranschalter, da sie nach dem gleichen Grundprinzip funktioniert.

Beispiele

Ein Membranschalter kann in jeder Anwendung verwendet werden, die eine Tastatur mit dünnem Profil erfordert. Die gebräuchlichsten Beispiele für Membranschalter sind wie folgt.

  • TV-Fernbedienungen
  • Auto-Armaturenbrett-Schaltflächen
  • Folientastaturen
  • Usw.

Arten von Membranschaltern

Membranschalter können in verschiedenen Formen und Gestalten vorliegen. Die meisten Änderungen erfolgen in Form von Designüberlegungen. Im Folgenden sind die Grundtypen von Membranschaltern aufgeführt.

1. Nicht taktiler Schalter

leitfähige Tastaturen

Nicht taktile Membranschalter verfügen über eine leitfähige Pille auf der Unterseite der Tastaturschicht. Diese Pillen vereinen winzige leitfähige Partikel zu einer nichtleitenden Gummibasis.

Unter jeder Taste befindet sich eine leitfähige Pille, und das Drücken der Taste führt dazu, dass die Pille den Stromkreis kontaktiert. Sobald die Pille mit dem Stromkreis in Kontakt kommt, schließt sie sofort den offenen Stromkreis, was zu einer Ein-/Aus-Funktion führt.

Das gebräuchlichste Gehäuse für die leitfähigen Pillen ist eine dünne, flexible Tastaturschicht aus Silikon. Dieses dünnere Silikon hat kein gutes taktiles Feedback. Daher das nicht-taktile Namensschema.

Taktiles Feedback ist die physische Reaktion der Tastatur auf Tastendruck. Sie können sich taktiles Feedback als kleine Beule vorstellen, die Sie beim Drücken einer Taste spüren.

Leitfähige Gummitastaturen

Berührungslose Schalter verwenden eine leitfähige Pille, um den Stromkreis „Ein“ oder „Aus“ auszulösen. Wenn dieser Schaltertyp in eine Tastatur eingebaut wird, wird er zu einer nicht taktilen Folientastatur. Sie werden häufig eine nicht taktile Folientastatur sehen, die als leitfähige Gummitastatur bezeichnet wird.

Die Tastaturkonstruktion für einen nicht taktilen Schalter ist viel einfacher und billiger. Das macht sie bei Tastaturdesignern sehr beliebt.

2. Taktiler Schalter

nichtleitende Tastaturen

Taktile Schalter verwenden leitfähige Metallkuppeln, um den Stromkreis ein-/auszuschalten. Diese Metallkuppeln haben einen höheren Verformungswiderstand, was zu einem scharfen Einrasten beim Tastendruck führt.

Die Metallkuppeln sind widerstandsfähiger als förderliche Pillen. Dies macht sie besonders nützlich für Anwendungen in rauen Umgebungen. Die Kuppelgrößen reichen von 4 mm bis 25 mm und sind in verschiedenen Stärken und Betätigungskräften erhältlich. Eine günstigere Alternative zu Metallkuppeln sind Polyesterkuppeln. Sie bieten ein taktiles Feedback, das mit Edelstahlkuppeln vergleichbar ist, weisen jedoch eine geringe thermische Beständigkeit auf.

Nichtleitende Gummitastaturen

Nichtleitende Gummitastaturen wirken als mechanische Aktuatoren, die gegen die Metallkuppel drücken. Die Basis Design dieser Tastaturen ist leitfähigen Tastaturen sehr ähnlich. Die einzigen zwei Unterschiede liegen in der Silikondicke und den leitfähigen Pillen.

Nicht leitende Tastaturen benötigen keine Haushaltspillen und verwenden dickeres Silikon für die Konstruktion. Diese Tastaturen werden wegen ihrer überlegenen taktilen Reaktion und Langlebigkeit bevorzugt.

Leitfähige vs. nicht-leitfähige Silikonkautschuk-Tastaturen: Welche soll man wählen?

PCB-unterstützter Schalter

PCB-unterstützter Schalter

Einige Membranschalter verwenden ein starres Substrat als Basis für die Schaltung. Anstatt die Schaltung auf eine flexible PET-Folie zu drucken, verwenden Sie eine steife Verbundplatte. Die Platine verleiht der Tastatur strukturelle Festigkeit.

Die Leiterplatte dient auch als Montagefläche für zusätzliche elektrische Komponenten. PCB-gestützte Schalter erleichtern die Arbeit von Elektronikdesignern. Eine PCB ist sowohl mit taktilen als auch mit nicht taktilen Schaltern kompatibel.

PCB ist keine Art von Membranschalter. Stattdessen ist es eine Materialwahl. In diesem Designleitfaden für Membranschalter werden Leiterplatten nur als Ergänzung zu taktilen und nicht taktilen Schaltern betrachtet.

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Wie man Membranschalter entwirft

Membranschalter

Die Entwicklung Ihres eigenen Membranschalters erfordert sorgfältige Überlegungen, einschließlich Überlegungen wie Kostenanalyse, Materialauswahl und Oberflächenbeschaffenheit. Dies gehören zu den wichtigsten Faktoren, die bei der Erstellung eines Schalterdesigns berücksichtigt werden müssen.

Schaltertyp

Wie zuvor besprochen, hat ein Membranschalter zwei Haupttypen. Wählen Sie den Schaltertyp, der für Ihre Anwendung am besten geeignet ist.

Hier ist eine einfache Tabelle, die den Unterschied zwischen den beiden Schaltertypen zusammenfasst.

Taktile Schalter Nicht taktile Schalter
KostenHöherSenken
Dicke der TastaturDickereVerdünnungsmittel
Taktiles FeedbackAusgezeichnetschlecht
LanglebigkeitHöherSenken
LeitfähigkeitNicht leitendleitend

Zusätzliche Optionen für das Schalterdesign umfassen PCB- oder PET-Schaltungssockel. PCB-unterstützte Schalter sind Ihre einzige Option, wenn Ihre Anwendung ein robustes Tastaturdesign erfordert.

Materialauswahl

Membranschalter

Verschiedene Teile eines Membranschalters können unter Verwendung verschiedener Materialien konstruiert werden. Im Folgenden sind einige grundlegende Materialauswahlen für das Schalterdesign aufgeführt.

Overlay-Materialien

Die Auflage ist eine dünne Materialschicht, die auf dem Membranschalter sitzt. Es fungiert als Schnittstelle für den Schalter und als Leinwand für visuelles und grafisches Design. Die Deckschichten können aus verschiedenen Materialien bestehen.

  1. Polycarbonat (PC) ist eine beliebte Materialwahl für Overlay-Designs. Sie können PC einfach stanzen. Es ist auch zum Bedrucken und Prägen geeignet. Polycarbonat ist ein kostengünstiges Material, das für nahezu jede Anwendung geeignet ist.
  2. Polyester ist eine gute Alternative für Overlay-Designs. Abgesehen von seiner Flexibilität und langen Lebensdauer hat es gute chemische Beständigkeitseigenschaften.
  3. Silikontastaturen sind eine gute Alternative zu Kunststoffauflagen. Es hat eine weiche Haptik und unterschiedliche einzelne Tasten.

Beschichtung

Overlay-Materialien sind in den meisten Situationen ziemlich stark, aber sie nutzen sich mit der Zeit ab. Das Beschichten des Overlays mit härterem Material ist eine einfache Möglichkeit, die Haltbarkeit zu erhöhen. Es gibt drei übliche Arten von Hartbeschichtungen.

  • Strukturiert: Nützlich zum Verbergen von Fingerabdrücken.
  • Glänzend: Hervorragende Kratzfestigkeit und nützlich zur Minimierung von Blendungen.
  • UV-Schutz: Schützt die Auflage vor dem Ausbleichen oder Verfärben unter Sonneneinstrahlung.

Tintenmaterialien

Leitfähige Tinte

Leitfähige Tinte ist eine Mischung aus einer flüssigen Basis und winzigen leitfähigen Partikeln. Die Partikel werden gleichmäßig über die Tinte verteilt, wodurch die Tinte elektrisch leitfähig wird. Mit leitfähiger Tinte gedruckte Leiterbahnen sind im Wesentlichen dünne Drähte.

Die folgenden leitfähigen Materialien finden sich häufig in Druckfarben für Schaltungen.

  1. Kupfer
  2. Silbermedaille
  3. Graphit (Kohlenstoff)

Kupfer hat eine höhere elektrische Leitfähigkeit, ist aber auch erheblich teurer. Daher ist Kupfer oft auf spezielle Anwendungen beschränkt, bei denen die elektrische Leistung ein Schlüsselfaktor ist.

Schaltungsschichtmaterialien

Die Schaltungsschicht ist die Basis, auf der Schaltpläne unter Verwendung von leitfähigen Tinten gedruckt werden. Diese Schichten können aus fast jedem Material hergestellt werden, solange die gedruckten Schaltungen konsistent sind.

  1. Polyethylenterephthalat (HAUSTIER)
  2. Indiumzinnoxid (ITO)
  3. Verbundplatten (PCB)

PET und ITO sind flexible Kunststoffe. Sie sind in Membranschalterdesigns sehr verbreitet. Die typische Dicke der Schaltungsschichten liegt zwischen 0.003 – 0.010 Zoll (0.076 – 0.254 mm). Diese Materialien haben eine höhere Haltbarkeit und Flexibilität, was sie zu einer ausgezeichneten Wahl für Außenanwendungen macht.

PCB-basierte Schalter werden wegen ihrer erhöhten Steifigkeit bevorzugt. Sie sind ideal für Hochleistungsanwendungen, bei denen die Tastatur nicht stationär ist, wie z. B. eine drahtlose Fernbedienung.

Grafische Overlay-Designs

Membranschalter

Grafische Overlays können auf verschiedene Weise angepasst werden. Wir haben zuvor die Materialauswahl für diese Überzüge besprochen. Aber jetzt konzentrieren wir uns auf Designelemente, die auf die Polycarbonat-Overlays gedruckt sind. Ihre Wahl des Overlay-Designs wirkt sich auf die Switch-Kosten aus.

Im Folgenden sind die gebräuchlichsten Techniken zum Drucken von Grafiküberlagerungen aufgeführt.

Siebdruck

Siebdruck ist der Prozess, bei dem ein feines Schablonennetz verwendet wird, um Farbe auf eine Oberfläche zu bringen. Siebdrucke werden in der Schalterindustrie häufig verwendet, insbesondere beim Beschriftungsdruck auf grafischen Overlays.

Siebdruck-Legenden sind widerstandsfähig und können jahrzehntelang halten, ohne zu verblassen oder sich abzunutzen. Siebdruck kann auch dazu beitragen, Ihren grafischen Overlays Farbe zu verleihen. Da Siebdruck eine Methode ist, um einer Oberfläche Farbe zu verleihen, ist sie sowohl mit PET- als auch mit Silikon-Grafiküberzügen kompatibel.

Prägen

Membranschalter

Beim Prägen werden erhabene Oberflächenmuster erzeugt. Das Prägen führt zu einem strukturierten Finish der grafischen Overlays.

Prägungen sind im Allgemeinen teurer als Siebdruck-Designs. Und bietet kaum Vorteile gegenüber Siebdruck oder Digitaldruck.

Das Prägen ist speziellen Anwendungen vorbehalten, wie z. B. dem Hinzufügen von Braille-Texturen für eine bessere Zugänglichkeit. Fast jeder Membranschalter auf dem Markt hat kleine geprägte Bereiche um die Tasten herum. Darüber hinaus können Sie Prägungen verwenden, um Ihrem Grafik-Overlay ein erstklassiges Gefühl zu verleihen.

Laser-Ätzen

Wie der Name schon sagt, wird beim Laserätzen ein Hochleistungslaser verwendet, um ein Muster oder Design in die grafische Auflage zu brennen. Laserätzen ist das Gegenteil von Prägen, was zu gravierten statt erhabenen Beschriftungen führt.

Laserätzen oder Lasergravieren ist eine beliebte Methode, um dem grafischen Overlay dauerhafte Designs zu verleihen. Siebdruck-Designs können sehr lange halten. Sie werden niemals auf natürliche Weise verblassen, aber sie können abgekratzt werden. Lasergeätzte Designs werden in das Material eingraviert, und das Entfernen des Schriftzugs erfordert die Zerstörung der Grafikschicht.

Toleranzen

Membranschalter

Toleranzen sind Richtlinien für die maximal zulässige Gebühr für eine bestimmte Immobilie. Maßtoleranzen werden als Prozentsatz der Gesamtlänge definiert.

Eine Toleranz von „+/- 0.01 mm“ für einen 10 mm langen Membranschalter bedeutet, dass die Gesamtlänge des Membranschalters zwischen 9.99 und 10.01 mm liegt.

Mechanische Toleranzen

Die meisten Folientastaturen werden mit Bandstahlschnitten geschnitten. Die Matrizen haben eine Innentoleranz von 0.005 ". Diese Toleranzen können sich abhängig von bestimmten Abmessungen ändern. Im Folgenden sind Standardtoleranzen für den Herstellungsprozess von Membranschaltern aufgeführt.

  • Normen +/- 0.015″
  • Kritische Abmessungen +/-0.010″ (Perimeter und Ausschnitte)
  • Lochschnitttoleranzen +/-0.005″ (Lochmitte bis Lochrand)

Schaltschichten sind typischerweise kleiner als die Auflage. Alle Schichten unter der Auflage werden 0.015″ von allen Kanten und Ausschnitten eingelassen.

Toleranzen beim Laserschneiden

Die Standardtoleranz für das Laserschneiden beträgt +/-0.002″. Laserschneiden wird für Kleinserienproduktionen empfohlen, da es die Werkzeugkosten umgeht.

Betätigungstoleranzen

Die für Membranschalter erforderlichen typischen Betätigungskräfte betragen 170 bis 680 Gramm. Die beiden Dome-Technologien werden höhere grundlegende Leistungsspezifikationen haben.

  • Polyesterkuppeln: 400-680 g
  • Edelstahlkuppeln: 340–510 g

Standard-Betätigungstoleranzen ist +/- 85 g

Schaltungsentwurf

Schaltungsentwurf

Das richtige Schaltungsdesign führt zu einem effizienteren Layout von Tasten und LCDs. Schaltkreise müssen so ausgelegt werden, dass sie die Platzeffizienz eines Schalters maximieren.

Schaltungslayout

Ihre Schaltung sollte so ausgelegt sein, dass jede Taste mindestens 1 mm von der anderen entfernt ist. Der richtige Abstand führt zu der richtigen Aktionskraft für jeden Schalter. Dadurch werden auch alle notwendigen Tastendrücke verhindert.

Eine Matrixkonfiguration ist im Allgemeinen das bevorzugte Layout für jeden Designleitfaden für Membranschalter. Ein Teil des Grundes besteht darin, zu ermöglichen, dass Lokalisierungslöcher besser in den Schlüsseln an den Matrixknoten platziert werden können. Matrix-Layouts gehören zu den einfacheren Schaltungslayout-Designs, da alle Tasten nebeneinander angeordnet sind.

Ein unnötig komplexes Design erhöht die Gesamtstückkosten eines Membranschalters.

Schwanzverbinder

Schwanzverbinder

Ein Endanschluss ist der wichtigste Teil jedes Designleitfadens für Membranschalter. Der Schwanz trägt die Ein-/Ausschaltinformationen von der Schaltung zum Gerät.

Die Endverbinder dürfen beim Einbau nicht knicken oder knicken. Ein beschädigter Endstecker führt zu einem defekten Schalter.

Das Folgende sind gängige Endanschlüsse, die in Membranschalterdesigns verwendet werden.

  1. Berg/FCI-Anschluss
  2. Molex-Anschluss
  3. CrimpFlex-Steckverbinder
  4. Lötfahnen
  5. Amp-Anschluss
  6. ZIF-Anschluss
  7. Stecker/Buchsen

Ausschnitte anzeigen

Displayausschnitte oder -fenster sind für einen Designleitfaden für Membranschalter unnötig, da es sich häufig um optionale Designoptionen handelt. Die meisten Geräte verwenden ein separates Anzeigefeld und ein separates Schalterfeld.

Wenn Ihre Anwendung jedoch erfordert, dass ein LCD/LED-Display in einen Membranschalter integriert wird, benötigen Sie Displayausschnitte.

Das Anzeigefenster ist das transparente Fenster, das in einen Schalter eingebaut ist, damit das LCD durchscheinen kann. Alles unter den Anzeigefenstern muss die LCD-Form ausgeschnitten haben.

Anzeigefenster können eine Blendschutzeigenschaft aufweisen, um die visuelle Klarheit zu verbessern und Fingerabdrücke zu verhindern. Ihr LCD muss so nah wie möglich am Fenster sein. Je weiter Ihr LCD vom Fenster entfernt ist, desto mehr visuelle Verzerrungen treten auf.

Die Visuals sind geeignet, wenn Ihr LCD 1.5 mm vom Anzeigefenster entfernt ist. Aber für jeden Abstand von mehr als 1.5 mm benötigen Sie Blendschutz- oder glänzende Beschichtungsfenster, um die visuelle Verzerrung auszugleichen.

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Rücklicht

Membranschalter mit Hintergrundbeleuchtung

Die Hintergrundbeleuchtung ist ein wichtiges Merkmal, das die Gesamteffektivität eines Membranschalters verbessert. Die Hintergrundbeleuchtung sorgt für eine sanfte Beleuchtung der Membranschalter und erhöht die Sichtbarkeit bei Nacht exponentiell.

Um einen Membranschalter richtig von hinten zu beleuchten, ist eine transparente Auflage erforderlich, und nach dem Siebdruck fungiert jeder unbedruckte Bereich als Lichtdurchlass.

Die eigentliche Quelle der Hintergrundbeleuchtung kann je nach Benutzerpräferenz angepasst werden. Im Folgenden sind einige gängige Hintergrundbeleuchtungsoptionen für einen Membranschalter aufgeführt.

Optische Fasern

Lichtwellenleiter bieten viele Vorteile für die Hinterleuchtung eines Folienschalters.

  • Low Profile
  • Geringer Stromverbrauch
  • Gleichmäßige Beleuchtung
  • EMI- und RFI-Beständigkeit
  • Lange Lebensdauer (bis zu 100,000 Stunden)

Darüber hinaus eignen sich Glasfasern hervorragend für den Einsatz in rauen Umgebungen. Sie haben einen großen Betriebstemperaturbereich und sind gut geeignet für Umgebungen mit hoher Feuchtigkeit und Luftfeuchtigkeit.

Elektrolumineszenz (EL)-Lampen

Elektrolumineszenzlampen sind Materialien, die Licht emittieren, wenn sie einem starken elektrischen Feld ausgesetzt werden. Im Gegensatz zu den meisten Leuchten arbeiten EL-Lampen nicht mit thermischer Energie-zu-Licht-Umwandlung.

  • Kompaktes Design
  • Niedrigere Kosten
  • Halbwertszeit (3,000 – 8,000 Stunden)

EL-Lampen bauen sich mit der Zeit langsam ab. Wenn das Material seine Halbwertszeit erreicht, beginnt die Helligkeit zu verblassen.

Leuchtdioden (LEDs)

LEDs sind die Standardoption für die meisten Low-Profile-Anwendungen. Sie können in fast jeder Anwendung installiert werden, aber einige werden mehr von ihrer Verwendung profitieren.

  • Robust
  • Hell
  • Geringer Stromverbrauch
  • Lange Lebensspanne

LEDs haben keinen eingebauten Diffusor, was oft zu hellen Flecken führt.

Elektrische Spezifikationen

Ein Membranschalter kann eine beliebige Anzahl von Variationen und Anpassungen aufweisen, um für verschiedene Anwendungen geeignet zu sein. Einige allgemeine Spezifikationen bleiben jedoch gleich.

FerienhäuserNormen
Schaltkontaktspannung und -strom28 V Gleichstrom und 30 mA
Maximaler Schleifenwiderstand100 Ω
Switch-KonfigurationEinpoliger Einzelwurf (SPST)
Bounce kontaktieren
Anzeige (LED/LCD)Einheitenspezifische Werte.
Dicke des nicht taktilen Schalters (Schaltung).~ 0.75mm
Dicke des Tastschalters (Schaltung).> 0.75mm
TABELLE DER ELEKTRISCHEN SPEZIFIKATIONEN

Betätigungskraft

Die Standardbetätigungskraft eines Membranschalters (170–680 g) ist für die meisten Anwendungen ausreichend. Bestimmte Anwendungen können jedoch eine höhere oder niedrigere Betätigungskraft erfordern. Glücklicherweise lassen sich die meisten Membranschalter problemlos für unterschiedliche Betätigungskräfte konfigurieren.

Hier ist eine einfache Anleitung für eine Betätigungskraft.

BetätigungskraftGramm KraftBeschreibungBeispiel
Leichte Betätigungskraft85-170gGeeignet für Hochgeschwindigkeits-Dateneingabe.Security Systems
Mittlere Betätigungskraft280-400gStandard-Betätigungskraft für die meisten Anwendungen.Prüfgeräte für medizinische Geräte
Hohe Betätigungskraft450-550gVermeiden Sie versehentliches Drücken von Tasten. Geeignet für Benutzer mit Schutzausrüstung, wie z. B. dicken Handschuhen.Industrielle Anwendungen
TABELLE DER BETÄTIGUNGSKRÄFTE

Schutz-

Die Abschirmung schützt einen Membranschalter vor unnötigen elektrischen Störungen wie ESD (elektrostatische Entladung) und EMI (elektromagnetische Interferenz). Ein typischer Membranschalter funktioniert ohne Abschirmung einwandfrei. Bei den meisten Hochleistungsanwendungen gibt es jedoch einen erheblichen Unterschied in der Lebensdauer von Membranschaltern.

Arten der Abschirmung

Die drei gängigsten Arten von Membranschalter-Abschirmungen sind wie folgt.

  • Folienabschirmung. Mit einem nicht leitenden Material laminierte Polyester- oder Aluminiumfolie.
  • Transparente Folienabschirmung. Eine durchsichtige Abschirmung ist nützlich für den Fensterschutz. Diese Art der Abschirmung ist in der Regel auch teurer.
  • Siebgedruckte Abschirmung. Leitfähige Silber- oder Kohlenstofftinte wird in einem einzigartigen Muster auf einen Membranschalter gedruckt, um elektrische Interferenzen zu reduzieren. Ein Gittermuster wird üblicherweise für eine anständige Abdeckung verwendet, während die minimale Menge an leitfähiger Tinte verwendet wird.

Schirmerdung

Die Abschirmung muss geerdet werden, damit sie angesammelte statische Ladungen ableiten kann. Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Abschirmung eines Membranschalters abzuschließen/zu erden.

  • Registerkarte Erdung. Die Abschirmung ist mit einer kleinen Lasche oder einem Bolzen verbunden, die an der Rückplatte oder dem Metallgehäuse befestigt sind. Dies ist eine einfache und zuverlässige Methode zum Abschluss Ihrer Abschirmung.
  • Steckererdung. Die Abschirmung wird am hinteren Austrittspunkt eines Membranschalters abgeschlossen.
  • Vollständige Gehäuseerdung. Ein Membranschalter ist allseitig mit Abschirmmaterial bedeckt. Diese Wrap-Around-Methode ist die zuverlässigste Form des Abschirmungsanschlusses, aber aufgrund der zusätzlichen Material- und Arbeitskosten sehr kostspielig.

Ihre Membranschalteranwendungen bestimmen Ihre Wahl der Abschirmung und des Abschlusses.

Dichtung

Das Versiegeln von Schaltern ist ein üblicher Schritt in der Konstruktionsphase des Membranschalterdesigns. Wie der Name schon sagt, ist ein Membranschalter mit wasserdichten, nicht leitenden Materialien beschichtet und versiegelt. Die Versiegelung verbessert die Langlebigkeit eines Membranschalters exponentiell.

Abdichtung

Gaskeying ist eine andere Art von Dichtungstechnik für Membranschalter. Anstatt den gesamten Schalter abzudichten, fügen Sie eine Dichtung entlang des Umfangs des Gehäuses hinzu.

Chemikalienbeständigkeitseigenschaften

Membranschalter sind im Allgemeinen sehr widerstandsfähig gegenüber Umweltbedenken. Aber chemische Schäden können auftreten und den Schalter von innen heraus zerstören. Das Versiegeln ist eine ausgezeichnete Methode, um die Korrosionsbeständigkeit eines Schalters zu erhöhen.

Klebeschichten

Membranschalter

Klebstoffe sind oft das mengenmäßig teuerste Material in jedem Membranschalter. Aufgrund der geringen Bauhöhe von Membranschaltern sind Schrauben und Clips unbrauchbar. Sie haben vielleicht bemerkt, dass dieser Designleitfaden für Membranschalter verschiedene Verweise auf das Abdichten, Anbringen und Kleben von Schaltern enthält. Jede Membranschalterschicht muss mit einem starken Klebstoff aneinander haften.

Der Industriestandard für Klebstoffe stammt aus dem 3M Unternehmen. Der ausgezeichnete 3MP-Kleber von 467M ist die offensichtliche Wahl für glatte Oberflächen. Während rauere Oberflächen vom 3MP-Kleber von 468M profitieren.

Denken Sie daran, dass dies nur Standardklebstoffe sind. Ihr Membranschalterdesign kann möglicherweise mehr von einer insgesamt anderen Art von Klebstoff profitieren.

Langlebigkeit

Die Lebensdauer eines Membranschalters wird in Zyklen gemessen. Jeder Zyklus entspricht einem vollständigen Tastendruck. Die Gesamtlebensdauer eines Membranschalters muss etwa 1,000,000 Zyklen betragen.

Lebenszyklustests

Lebensdauertests sind eine einfache Möglichkeit, die Lebensdauer des Schalters zu bestimmen. Wenn Sie Polycarbonat für Ihre Membran verwenden, testen Sie dessen Lebensdauer, bevor Sie irgendwelche Spezifikationen festlegen. Wenn die Lebenszyklusdaten einen Ausfall vor dem 1,000,000. Zyklus anzeigen, ist PC kein geeignetes Material für Ihr spezielles Folienschalterdesign.

Sie können den Lebenszyklustest auch für die Auswahl von Materialbeschichtungen und Klebstoffen verwenden. Einige Materialien führen bei bestimmten Anwendungen zu einer überlegenen Lebensdauer. Während dieselben Materialien bei einer anderen Anwendung zu einer schlechteren Lebensdauer führen.

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Konstruktion von Membranschaltern

Konstruktion von Membranschaltern

Membranschalter sind eine Ansammlung von zusammengeklebten Schichten, die eine einzige Mensch-Maschine-Schnittstelle bilden. Der eigentliche Schalter ist nur die gedruckte Schaltung. Ohne eine der zusätzlichen Schichten kann die gedruckte Schaltung jedoch nicht funktionieren.

Im Folgenden sind die grundlegenden Schichten aufgeführt, die am Design von Membranschaltern beteiligt sind.

Ebene 1: Grafiküberlagerung

Das grafische Overlay befindet sich oben auf jedem Folienschalter. Die Grafikebene beschriftet alle einzelnen Tasten und zusätzliche Hinweise zur Gerätebedienung. Sowohl Sieb- als auch Digitaldruck sind praktikable Optionen für grafische Overlays.

Schicht 2: Grafischer Overlay-Kleber

Diese Klebeschicht hält die grafische Auflage fest mit dem Membranschalter verbunden. Diese Schicht enthält Belüftungsöffnungen für Kuppelschalter, die nach jedem Tastendruck einen ordnungsgemäßen Luftstrom ermöglichen.

Schicht 3: Gedruckte obere Schaltung

Der Schaltkreis wird mit leitfähigen Tinten auf diese Schicht gedruckt. Diese Schicht kann aus flexiblem PET oder der richtigen Leiterplatte bestehen. Es ist wichtig, diese und die Grafikebene so genau wie möglich auszurichten. Nicht übereinstimmende Ebenen führen zu Fehlklicks.

Schicht 4: Trennschicht

Die Trennschicht ist eine optionale Ergänzung zu jedem Designleitfaden für Membranschalter. Für die meisten Benutzer ist es jedoch am besten, diesen Schritt nicht zu überspringen. Trennschichten stellen sicher, dass die gedruckte Schaltung keine zusätzliche Elektronik in einem Membranschalter berührt.

Schicht 5: Gedruckte untere Schaltung (optional)

Einige komplexe Schalter erfordern mehrere Schaltungsschichten, um die maximale Anzahl von Tasten in einem kleineren Gehäuse unterzubringen. Eine nichtleitende Schicht trennt die beiden Schaltungsschichten.

Schicht 6: Klebeschicht

Eine Klebeschicht wird zum Anbringen des Membranschalters an einer Rückplatte oder einer Montagehalterung verwendet.

Schicht 7: Rückplatte

Eine starre Platte wird an der Basis eines Schalters befestigt, um die strukturelle Integrität zu erhöhen. Rückplatten sind optional, da die meisten Membranschalter direkt an der Host-Maschine angebracht werden. An der Wand montierte Schalter verwenden eine separate Montagehalterung anstelle einer Rückplatte.

Schicht 8: Abschirmung (optional)

Die Abschirmung wird oft mit der Rückplatte kombiniert, um EMI- und ESD-Schutz zu bieten.

nicht taktile Schaltschichten
taktile Schaltschichten

Zusammenfassung

Die Entwicklung von Membranschaltern erfordert ein umfassendes Verständnis der Materialwissenschaften und Herstellungsprozesse sowie kreative Fähigkeiten zur Problemlösung. Für Fachleute in der Branche ist es wichtig, stets über die neuesten Trends, Vorschriften und Standards auf dem Laufenden zu bleiben.

Das Design von Membranschaltern ist ein spannendes und sich weiterentwickelndes Gebiet, und es ist von entscheidender Bedeutung, das ultimative Ziel im Auge zu behalten: einen Schalter zu schaffen, der langlebig, zuverlässig und kostengünstig ist.

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David

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