Was ist eine Silikonkautschuk-Tastatur?
Eine elastische oder Silikonkautschuk-Tastatur ist ein spezielles Eingabegerät mit einer Oberfläche aus formgepresstem Silikonkautschuk. Sie basiert auf einer Leiterplatte. Silikon-Tastaturen sind in vielen Anwendungen unverzichtbar.
Silikonkautschuk ist ein gummiartiges Material aus Silizium, Sauerstoff, Wasserstoff und Kohlenstoff . Silikontastaturen nutzen integrierte Kohlenstoffplättchen, um eine Schaltfunktion auszulösen und ein taktiles Feedback zu erzeugen. Dieses einzigartige Tastenfeldmaterial ist zudem flexibel und leicht anpassbar.
Eigenschaften von Silikonkautschuk-Tastaturen
Kundenspezifische Silikonkautschuk-Tastaturen weisen hervorragende Eigenschaften im Kompressionsformverfahren auf . Sie zeichnen sich durch eine einzigartige Kombination mechanischer und chemischer Eigenschaften aus , die herkömmlicher Gummi nicht erreichen kann.
Silikonkautschuk-Tastaturen werden aufgrund ihrer Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen bevorzugt. Sie sind in der Regel reaktionsträge und unempfindlich gegenüber extremen Umgebungsbedingungen und Temperaturen. Bei extremen Temperaturen sind die mechanischen Eigenschaften von Silikonkautschuk-Tastaturen ( Reißfestigkeit , Dehnung und Zugfestigkeit ) denen herkömmlicher Gummitastaturen deutlich überlegen .
Da Silikon-Tastaturen das Licht auf natürliche Weise streuen , lassen sie sich problemlos mit LEDs hinterleuchten. Silikonkautschuk-Tastaturen sind zudem wasserdicht, sodass versehentlich verschüttete Flüssigkeiten die Platine nicht beschädigen können.
Wie werden Silikonkautschuk-Tastaturen hergestellt?
Schritt 1: Werkzeug herstellen
Für die Herstellung von Tastaturen aus Elastomer wird ein zweiteiliges Formwerkzeug benötigt, bestehend aus einem Silikon-Formwerkzeug (obere Hälfte) und einer geformten Tastatur (untere Hälfte). Die Formwerkzeuge können mittels Funkenerosion oder CNC- Fräsen gefertigt werden. Für optimale Ergebnisse wird das Formwerkzeug vorgeheizt.
Silikonkautschuk-Tastaturen lassen sich so konstruieren, dass sie beim Drücken ein deutliches Feedback geben. Für ein optimales taktiles Gefühl benötigt die Tastatur einen Tastenhub von etwa 0.060 Zoll .
Die Tasten des Tastenfelds haben unterschiedliche Betätigungskräfte. Eine kegelförmige Taste kann beispielsweise eine Betätigungskraft von 20 bis 250 Gramm haben, während eine flache Taste eine Betätigungskraft von 20 bis 100 Gramm aufweisen kann.
Die aus Silikonkautschuk geformten Tastaturen sollten eine Mindestrückstellkraft von 30 Gramm aufweisen . Dadurch wird sichergestellt, dass keine Tasten auf der Silikontastatur klemmen.
Schritt 2: Wählen Sie die ideale Form von Silikonkautschuk
Wir verwenden zwei Formen von Silikonmaterial, um Silikonkautschuk-Tastaturen, Kaumasse und Flüssigkeit herzustellen.
Flüssigsilikonkautschuk besteht aus platinvernetztem Silikon und zeichnet sich durch eine bemerkenswerte Hitzebeständigkeit aus . Seine Konsistenz ähnelt der von Vaseline. Die Herstellung individueller Elemente mittels Flüssigsilikon-Spritzguss ist in der Regel kostengünstiger und einfacher.
Festes Silikonkautschuk hingegen ist ein hochviskoser Kautschuk , der sich wie Teig oder dicke Knete anfühlt und auch so aussieht. Der feste Silikonkautschuk wird in großen Mengen hergestellt. Die Komponenten werden üblicherweise bei hohen Temperaturen vermischt, bevor ein Peroxidkatalysator hinzugefügt wird.
Der Vernetzungsprozess wird üblicherweise unterbrochen, um Silikonkautschuk in Gummiform herzustellen. Das leicht vernetzte Silikon wird dann zu Platten ausgerollt.
Schritt 3: Vorbereitung der Silikonvorform
Das Formpressen von Silikonkautschuk ist eine der effektivsten Methoden zur Herstellung industrieller Elektronikprodukte.
Dies ist die primäre Methode, die wir in dieser Demonstration verwenden werden. Zuerst müssen wir jedoch die Silikon-Vorformlinge vorbereiten (die wir in das Werkzeug einlegen).
Vor dem Vulkanisieren ähnelt Silikonkautschuk eher formbarer Knete. Die Farbe wird üblicherweise der Form beigemischt, um den spezifischen Anforderungen oder persönlichen Vorlieben unserer Kunden zu entsprechen. Jedes Formteil enthält eine präzise Menge Silikon.
Wir wiegen das Silikon sorgfältig ab und schneiden es in Vorformlinge. Anschließend legen wir die zugeschnittenen Stücke in die Werkzeugkavität und achten darauf, dass jede Kavität mit der richtigen Menge gefüllt ist.
Schritt 4: Laden von Silikonvorformlingen in die Form
Sobald wir das passende Formdesign für die elastischen Tastaturen haben, füllen wir das Silikonkautschukmaterial in das Formwerkzeug. Wir montieren die Silikonkautschuk-Vorformlinge und setzen sie in die Kompressionsformpresse ein. Anschließend pressen wir die Presse mit dem eingestellten Druck zusammen, um hochwertige Gummitastaturteile herzustellen.
Das Silikon muss die richtige Form haben, die genau in den Formhohlraum passt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Öffnung mit ausreichend Rohmaterial gefüllt wird, ohne dass überschüssiger Grat entsteht. Unter überschüssigem Grat versteht man das Material, das am Rand der geformten Gummitastatur an den Teilen haften bleibt.
Druck, Hitze und Zeit formen die Silikonrohlinge zur Form der Tastaturunterseite. Durch die Kombination von Druck und Hitze fließt der Silikonkautschuk und füllt den Formhohlraum aus, wodurch die Gummitastatur entsteht.
Schritt 5: Aushärten und Entfernen der Tastatur vom Werkzeug
Typischerweise benötigen gegossene Silikonkautschuk-Tastaturen bei 180 °C etwa 5 Minuten zum Aushärten. Wir müssen die optimale Temperatur und den optimalen Druck aufrechterhalten, bis der Kautschuk ausgehärtet ist.
Nach dem Aushärten wird das Silikon-Tastenfeld aus der Form entnommen. Für die Entnahme werden Handschuhe und Druckluft benötigt . Die Handschuhe sind notwendig, da die Silikon-Tastenfelder in der Form sehr heiß sind. Die Druckluft hilft, die Silikon-Tastenfelder aus der Form zu lösen.
Schritt 6: Siebdruck der Silikontastaturen
Der nächste wichtige Schritt ist die Festlegung der Funktion jeder einzelnen Taste auf den Silikonkautschuk-Tastaturen. Es gibt vier gängige Verfahren zum Bedrucken von Silikonkautschuk-Tastaturen: Siebdruck, Silikontinte, Lasergravur und Etikettenplattengravur.
Wir verwenden jedoch Siebdruck, um eine optimale Qualitätskontrolle zu gewährleisten. Es ist zudem eines der kostengünstigsten Verfahren und ideal für die Massenproduktion. Für den Siebdruck werden zwei Dinge benötigt: Siebdruckfarbe und ein Siebgewebe.
Die Buchstaben für die Tasten sind in ein Sieb ausgestanzt. Das Tastenfeld wird in eine Siebhalterung eingesetzt, sodass nur die Tasten sichtbar sind. Die Siebhalterung fixiert das Silikonkautschuk-Tastenfeld während dieses Fertigungsschritts.
Anschließend wird das perforierte Sieb auf die Tastenköpfe gelegt. Nur die perforierten Stellen des Siebs kommen mit der Farbe in Berührung. Jeder Tastenkopf wird gleichmäßig mit Farbe bedeckt. Im Siebdruckverfahren wird die Farbe auf die freiliegenden Teile der Tastatur aufgetragen.
Schritt 7: Laserätzen
Nach dem Aushärten wird die endgültige Farbe der Silikonkautschuk-Tastaturen mittels Laserätzung aufgebracht. Im Gegensatz zum Siebdruck arbeiten wir bei der Laserätzung mit engeren Toleranzen, um eine detaillierte Beschriftung der Tastatur zu gewährleisten.
Schritt 8: Erstellen einer taktilen Reaktion mit dem Schalter
Es gibt zwei Möglichkeiten, um bei Silikontastaturen einen Kontakt oder eine taktile Reaktion mit dem Schalter herzustellen. Dazu gehören eine leitfähige Kohlenstoffpille oder ein Gummischalter.
Wir stellen jede Kohlenstoffpille nach dem gleichen Verfahren her wie unsere Silikon-Tastaturen. Dazu mischen wir ein leitfähiges Material (Kohlenstoff) mit Silikon. Beim Drücken eines Gummiknopfes kommen die Kohlenstoffpartikel mit dem Schalter auf der Platine in Kontakt und ermöglichen so den Stromfluss. Der Widerstand des Benutzers beim Drücken des Gummiknopfes erzeugt ein haptisches Feedback.
Wir formen die leitfähigen Pillen in die Tastatur, indem wir Formen einfügen.
Im Gegensatz dazu erzeugen Gummischalter keinen haptischen Rückprall. Stattdessen besitzen sie eine Metallkuppel unter den Tasten. Diese Metallkuppel stellt den Kontakt zum Schaltkreis her und erzeugt so ein taktiles Feedback.
Beim Drücken einer Taste stellt die konkave Form der Metallkuppel einen Kontakt zur Leiterplatte her und schließt so den Stromkreis. Sobald Strom fließt, funktioniert der Membranschalter normal. Wir montieren die Metallkuppel-Membranschalter an den Tastaturen.
Schritt 9: Testen und Qualitätskontrolle
Anschließend führen wir Qualitätsprüfungen an den Silikonkautschuk-Tastaturen durch. Zunächst testen wir die Haltbarkeit der Silikonknöpfe, indem wir sie von oben kontinuierlich betätigen.
Zweitens führen wir einen Alkoholabriebtest durch, um sicherzustellen, dass sich Text und Grafiken nicht abreiben. Dazu reiben wir die gesamte Oberfläche der Tastaturen kontinuierlich mit Alkohol ein. Abschließend testen wir die Betätigungskraft, um die optimale Haptik der Tastaturen zu gewährleisten.
Fazit
Der Herstellungsprozess für Tastaturen aus Silikonkautschuk umfasst Gießen, Formen, Beschneiden, Drucken, Zusammenbauen usw. Durch das Verständnis des Herstellungsprozesses können Unternehmen konsistente Ergebnisse erzielen, das Fehlerrisiko verringern und so den Kunden qualitativ hochwertige Tastaturen aus Silikonkautschuk garantieren.
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