手机按键设计及制造工艺研究

[摘要] 通过调查分析手机按键的发展史及资料,归纳总结了目前市场上手机按键的类型,并分析了制造工艺要求。阐述了手机按键设计可能出现的问题,针对性地提出了具有一定参考价值的手机按键设计规范及要点。

[关键词] 手机 按键 制造工艺

一、引言

伴随着信息技术的飞速发展,手机自问世以来,上演着一场场动人又奇异的变革,从形态到技术的纷繁变化另人目不暇接。手机的外形对于吸引用户购买有着重要的作用,其中的按键设计则具有“点睛”的效果。由于手机的操作绝大部分依赖按键来完成,因此按键的设计是否宜人美观对于手机的质量和销售至关重要。

二、按键的类型及制造工艺

手机从诞生以来,其外形与结构发生了巨大的变化,从大哥大到掌上手机就是一个惊人的演变,现在比较常用的分类是把手机分为折叠式(单屏、双屏)、直立式、滑盖式、旋转式等几类。按功能还可分为:商务手机、照相手机、音乐手机、游戏手机等。按键作为手机的重要组成部分,按照制作材料及工艺划分,其基本类型有:“P+R”按键、硅胶按键、PC(IMD)按键、Metal Dome按键、TPU按键、电容感应按键等。

“P+R”即为PLASTIC+RUBBER,是一种手机上常用的按键工艺,多为许多按键布在一起。P+R按键就是在生产中通过自动点胶机将按键帽和胶盘粘接在一起。按键帽材料通常采用PC/ABS/PMMA,方向键多采用电铸模具加工,胶盘材料一般采用RUBBER/ TPU+RUBBER。Key pad和Metal Dome之间的距离是一个很重要的参数,此间隙过大会是按键松,既“晃”,过紧会影响手感甚至无功能。另一个重要的参数是按键到胶壳边的间隙,此间隙过大会影响外观,手感不好,太小会影响手感。硅胶按键是最先出现的按键类型,早期多用于直板机,因其成本低,手感好,现阶段又有再次流行的趋势。按键设计时要注意按键与面壳按键孔的配合间隙,同时硅胶按键也需要与壳体有定位的设计。PC(IMD)按键为在PC/ABS注塑成型后再在上表面覆一层PC/PET薄膜,属于IMD工艺,其表面非常耐磨,但因与DOME接触的点的硬度高故其手感不大好,不良率比较高。Metal dome的材料一般选用不锈钢,它具有良好的按键触感、轻薄的结构、较小的触点电阻、使用寿命长和价格低廉等优点。在设计当中,要对Dome的脚迹处做圆边处理,同时,在Dome的中心加凹点,可以有效排除组装过程中由于尘埃妨碍电接触性能的现象和有效接触面积增大。TPU 是一种新型的环保材料,由于其优良的特性。采用TPU薄膜做成的按键有轻便、环保、耐老化、不易变形的特点同时加工损耗低、超薄,该材料做成的手机按键只有正常产品厚度的三分之一。并改变了传统按键字体印刷在表面的做法,使每一个字体真正达到永不磨损,如图1所示。电容式感应技术由于具有耐用、较易于低成本实现等特点,而逐渐成为触摸控制的首选技术。此外,由于具有可扩展性,该技术还可以提供其他技术所不能实现的用户功能。在显示屏上以软按键方式提供用户界面,这通常被称为触摸屏。这些触摸控制键在手机按键的设计上逐渐替代了机械按键,因为后者具有使用寿命短、不够卫生等方面的问题,而且还有在面板上开孔安装按键的相关成本,图2为LG-KF510手机按键。

三、键结构设计要点

为避免手机按键在制作中及后期工艺处理上出现不必要的问题,因此,在设计及制造中非常有必要遵照相应的设计规范要求。

1.结构要求按键必须很薄时,可选用PET―IMD按键。

2.键体与壳体水平方向的间隙。数字键:从国内外各种机型来看,其间隙选择范围均较大。如果壳体和按键的制造水平较高,壳体模具较准确。需要表现一种精密感时,应选择较小的间隙。方向键:薄形方向键(翻盖机用)的水平间隙可参照数字键数值。

3.按键与DOME垂直方向的间隙。按键与DOME垂直方向间隙正确与否是按键质量的关键,应予以重点控制。一般在垂直方向的触点与DOME之间应有较小的过盈。

4.触点的形状和尺寸。触点一般取圆盘状,直径为ф1.5～ф2mm,高度一般为0.20～0.50mm建议圆盘状触点的尺寸为:ф1.8x0.3。方向键触点形状建议取ф1.8+SR4球面。

5.尽量不采用硬质材料的触点直接接触DOME的方案,这种按键在批量生产中不良率很难降低。DOME应选用不锈钢镀镍,并带有中心孔或中间有凸点的结构。不宜选用镀银,无镀层,光面的DOME。

6.方向键可设计成带帽沿的结构以保证垂直方向限位。

7.硅胶与键盘的粘接面应制成粗刀痕表面。既加大粘接面又可容纳多余胶液使厚度尺寸更为准确一致。

四、结语

显示屏与按键是手机上占据面积比例最大的两个部分,相比较而言,按键的设计要比显示屏的设计投入的人力及物力要多得多。对于大部分的人来说,在购买手机的同时,他们都把按键作为一个非常重要的平衡因素,造型设计是否美观,使用是否方便舒适及质量是否有保证等都考虑其中。因此,设计师非常有必要掌握先进合理的技术,开发出有市场前景的按键。

参考文献:

[1]潘光泉:Pro/ENGINEER手机结构设计手册[M].北京:人民邮电出版社,2007

[2]深圳市塑科塑胶制品有限公司.TPU手机按键专用薄膜[EB/OL].,2007～03～13

[3]张官辉:按键外观可能出现的缺陷[EB/OL].www.省略/dispbbs.asp?boardID=3&ID=18494&page=4,2008～11～14

[4]任文家:手机结构设计与制造工艺[M].广州:华南理工大学出版社,2005