手機按鍵設(shè)計及制造工藝研究

[摘要] 通過調(diào)查分析手機按鍵的發(fā)展史及資料，歸納總結(jié)了目前市場上手機按鍵的類型，并分析了制造工藝要求。闡述了手機按鍵設(shè)計可能出現(xiàn)的問題，針對性地提出了具有一定參考價值的手機按鍵設(shè)計規(guī)范及要點。

[關(guān)鍵詞] 手機 按鍵 制造工藝

一、引言

伴隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，手機自問世以來，上演著一場場動人又奇異的變革，從形態(tài)到技術(shù)的紛繁變化另人目不暇接。手機的外形對于吸引用戶購買有著重要的作用，其中的按鍵設(shè)計則具有“點睛”的效果。由于手機的操作絕大部分依賴按鍵來完成，因此按鍵的設(shè)計是否宜人美觀對于手機的質(zhì)量和銷售至關(guān)重要。

二、按鍵的類型及制造工藝

手機從誕生以來，其外形與結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化，從大哥大到掌上手機就是一個驚人的演變，現(xiàn)在比較常用的分類是把手機分為折疊式(單屏、雙屏)、直立式、滑蓋式、旋轉(zhuǎn)式等幾類。按功能還可分為:商務(wù)手機、照相手機、音樂手機、游戲手機等。按鍵作為手機的重要組成部分，按照制作材料及工藝劃分，其基本類型有:“P+R”按鍵、硅膠按鍵、PC(IMD)按鍵、Metal Dome按鍵、TPU按鍵、電容感應(yīng)按鍵等。

“P+R”即為PLASTIC+RUBBER，是一種手機上常用的按鍵工藝，多為許多按鍵布在一起。P+R按鍵就是在生產(chǎn)中通過自動點膠機將按鍵帽和膠盤粘接在一起。按鍵帽材料通常采用PC/ABS/PMMA，方向鍵多采用電鑄模具加工，膠盤材料一般采用RUBBER/ TPU+RUBBER。Key pad和Metal Dome之間的距離是一個很重要的參數(shù)，此間隙過大會是按鍵松，既“晃”，過緊會影響手感甚至無功能。另一個重要的參數(shù)是按鍵到膠殼邊的間隙，此間隙過大會影響外觀，手感不好，太小會影響手感。硅膠按鍵是最先出現(xiàn)的按鍵類型，早期多用于直板機，因其成本低，手感好，現(xiàn)階段又有再次流行的趨勢。按鍵設(shè)計時要注意按鍵與面殼按鍵孔的配合間隙，同時硅膠按鍵也需要與殼體有定位的設(shè)計。PC(IMD)按鍵為在PC/ABS注塑成型后再在上表面覆一層PC/PET薄膜，屬于IMD工藝，其表面非常耐磨，但因與DOME接觸的點的硬度高故其手感不大好，不良率比較高。Metal dome的材料一般選用不銹鋼，它具有良好的按鍵觸感、輕薄的結(jié)構(gòu)、較小的觸點電阻、使用壽命長和價格低廉等優(yōu)點。在設(shè)計當(dāng)中，要對Dome的腳跡處做圓邊處理，同時，在Dome的中心加凹點，可以有效排除組裝過程中由于塵埃妨礙電接觸性能的現(xiàn)象和有效接觸面積增大。TPU 是一種新型的環(huán)保材料，由于其優(yōu)良的特性。采用TPU薄膜做成的按鍵有輕便、環(huán)保、耐老化、不易變形的特點同時加工損耗低、超薄，該材料做成的手機按鍵只有正常產(chǎn)品厚度的三分之一。并改變了傳統(tǒng)按鍵字體印刷在表面的做法，使每一個字體真正達到永不磨損，如圖1所示。電容式感應(yīng)技術(shù)由于具有耐用、較易于低成本實現(xiàn)等特點，而逐漸成為觸摸控制的首選技術(shù)。此外，由于具有可擴展性，該技術(shù)還可以提供其他技術(shù)所不能實現(xiàn)的用戶功能。在顯示屏上以軟按鍵方式提供用戶界面，這通常被稱為觸摸屏。這些觸摸控制鍵在手機按鍵的設(shè)計上逐漸替代了機械按鍵，因為后者具有使用壽命短、不夠衛(wèi)生等方面的問題，而且還有在面板上開孔安裝按鍵的相關(guān)成本，圖2為LG-KF510手機按鍵。

三、鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

為避免手機按鍵在制作中及后期工藝處理上出現(xiàn)不必要的問題，因此，在設(shè)計及制造中非常有必要遵照相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范要求。

1.結(jié)構(gòu)要求按鍵必須很薄時，可選用PET—IMD按鍵。

2.鍵體與殼體水平方向的間隙。數(shù)字鍵:從國內(nèi)外各種機型來看，其間隙選擇范圍均較大。如果殼體和按鍵的制造水平較高，殼體模具較準(zhǔn)確。需要表現(xiàn)一種精密感時，應(yīng)選擇較小的間隙。方向鍵:薄形方向鍵(翻蓋機用)的水平間隙可參照數(shù)字鍵數(shù)值。

3.按鍵與DOME垂直方向的間隙。按鍵與DOME垂直方向間隙正確與否是按鍵質(zhì)量的關(guān)鍵，應(yīng)予以重點控制。一般在垂直方向的觸點與DOME之間應(yīng)有較小的過盈。

4.觸點的形狀和尺寸。觸點一般取圓盤狀，直徑為ф1.5～ф2mm，高度一般為0.20～0.50mm建議圓盤狀觸點的尺寸為:ф1.8x0.3。方向鍵觸點形狀建議取ф1.8+SR4球面。

5.盡量不采用硬質(zhì)材料的觸點直接接觸DOME的方案，這種按鍵在批量生產(chǎn)中不良率很難降低。DOME應(yīng)選用不銹鋼鍍鎳，并帶有中心孔或中間有凸點的結(jié)構(gòu)。不宜選用鍍銀，無鍍層，光面的DOME。

6.方向鍵可設(shè)計成帶帽沿的結(jié)構(gòu)以保證垂直方向限位。

7.硅膠與鍵盤的粘接面應(yīng)制成粗刀痕表面。既加大粘接面又可容納多余膠液使厚度尺寸更為準(zhǔn)確一致。

四、結(jié)語

顯示屏與按鍵是手機上占據(jù)面積比例最大的兩個部分，相比較而言，按鍵的設(shè)計要比顯示屏的設(shè)計投入的人力及物力要多得多。對于大部分的人來說，在購買手機的同時，他們都把按鍵作為一個非常重要的平衡因素，造型設(shè)計是否美觀，使用是否方便舒適及質(zhì)量是否有保證等都考慮其中。因此，設(shè)計師非常有必要掌握先進合理的技術(shù)，開發(fā)出有市場前景的按鍵。

參考文獻:

[1]潘光泉:Pro/ENGINEER手機結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊[M].北京:人民郵電出版社，2007

[2]深圳市塑科塑膠制品有限公司.TPU手機按鍵專用薄膜[EB/OL].http://oa.yxx.com.cn/productshow/offerdetail/4～1582～0～8875.html，2007～03～13

[3]張官輝:按鍵外觀可能出現(xiàn)的缺陷[EB/OL].http://www.sinokeypad.com/dispbbs.asp?boardID=3ID=18494page=4，2008～11～14

[4]任文家:手機結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造工藝[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社，2005