关于遥控器METALDOME结构的探讨

关于遥控器METALDOME结构的探讨遥控器设计中经常会利用METALDOME使按键导通，这样会使按键弹力更强，手感更好，但实际应用中往往较易因DOME片下存在杂质或污迹而造成DOME片按键下面的碳手指接触不良，即所谓的灵敏度不良，同时偶尔会出现弹片寿命或PCBA寿命不足等问题。这里从如何改善DOME结构上探讨解决此问题的方法。一、DOME片的边缘结构METALDOME为球冠结构，一般有如下两种结构：图一DOME片边缘有圆弧卷边，图二无圆弧卷边。两种结构在实际应用中都有采用，图一多见于不锈钢弹片，图二多见于磷铜片，两种结构相比较，图一结构相对较合理。原因有二：第一、图一弹片受压时因边缘有圆弧卷边，所以弹片与PCBA碳手指（或金手指）接触时为光滑的圆弧面接触，这样不易划伤碳手指，而图二结构因边缘较锋利，在弹片受压时弹片边缘易划伤碳手指，这样易造成与PCBA的接触寿命缩短。第二、因弹片冲压时边缘不可避免的会存在或轻或重的毛刺，从而在边缘上有微小的齿纹，图二结构弹片在受压时弹片边缘会承受较大张力，这样在反复按压时弹片不停地受交变应力作用，会使边缘的齿纹开裂，从而使弹片破裂。而图一因边缘有卷边结构，弹片受压时张力主要作用在圆弧位，减轻了齿纹受力，从而可有效的防止弹片因反复按压的交变应力而使弹片破裂的危险。试验证明在不锈钢弹片领域图一结构的DOME片寿命可达100万次以上，而图二结构的DOME图一图二片仅能达8~10万次。所以实际应用中多采用图一所示DOME片结构。二、DOME片中心结构METALDOME中心结构对弹片与碳手指接触性能影响较大，且是致关重要的，一般可有如下几种结构：图三、图四、图五是最常见的结构。图六、七、八是由以上三种结构衍生出来的。理论上图三、四、六、七结构都为单点接触结构，图五、图八结构为多点接触结构，现对单点接触与多点接触对接触性能的影响作进一步论证。单点接触结构：如上述图三、图四、图六、图七理论上为单点接触结构，其受压接触示意如图九所示：图三图四图六图七图八图五F图九如图所示单点结构受力下压时，因弹片反向变形时同样为球冠形状，所以必然是中间先接触PCBA上碳手指，所以图三、图四、图六、图七结构并未有本质的区别，都为单点接触结构。单点结构时存在的主要缺点是只要DOME片表面或PCBA碳手指上有污迹或细小杂质，就极易造成METALDOME与PCBA碳手接触不良，从而造成灵敏度不良或完全无功能，对于同样高度的DOME片来说，图三结构相对行程更大，其手感更好，所以与其采用其它单点结构DOME片，还不如采用中心无点的结构。多点接触：图五、图八为多点接触结构，此种结构因中心各点处于同心圆位置上，而中心各点朝内，所以在DOME片受压反向变形时中心各点同时接触PCBA碳手指，这样就可以增加其接触点，从而增加与PCBA碳手指接触的可靠性。以下从机械结构及电子原理角度对多点结构作相关分析论述机械结构角度分析:①多点结构接触点增多、面积增大;②残留在弹片内杂质一般都小于0.01mm,如有一点受到干涉其它点依然有机会接触到PCBA碳手指从而仍可保持良好的导通性能③只要弹片的中间几个点集中在中心圆周围小范围内且在同心圆上，而其凸点高度保持在约0.03mm以下,这样仍然可达到无点时同样的手感效果。电子原理角度分析：相对单点结构弹片，多点结构弹片变形后接触面积增大，意味着同等条件下多点结构DOME片与PCBA碳手指接触电阻减小，从而导通性能增强，从而有改善接触灵敏度问题。实际测试数据也如此，单点结构在200gf（一般认为的人手感知铁片刚压到位时最小压力）的压力下，接触电阻大致在127Ω~900Ω变化，相对变化较大且不稳定，而多点结构在200gf的压力下，接触电阻在68Ω~445Ω，相对变化较小且稳定性较好。附上我与同事一起做的测试数据以供参考。以上从METALDOME弹片边缘结构及中心接触点结构上探讨了DOME片设计中各种结构的优劣，仅为个人在实际应用中的一些心得，希望能在新产品开发及生产实际中对解决灵敏度偏高及提高铁片寿命起到一些小小的帮助，如有与其它技术资料相类同或不相符的地方，请参照权威机构的论述。