Dos tipos de teclados de caucho de silicona moldeados
Los teclados de caucho de silicona son interruptores fabricados con este material. Se utilizan para proporcionar retroalimentación táctil al usuario al presionar un botón y son comunes en diversos dispositivos electrónicos de consumo, como controles remotos, calculadoras y teclados.
Los teclados de caucho de silicona moldeada vienen en varios estilos y ofrecen múltiples ventajas . Aquí compararemos los dos tipos básicos, detallando su gama de diseños disponibles.
Teclado de caucho conductivo
El teclado de goma conductora incluye un disco en la parte posterior o una pastilla semiconductora integrada . La pastilla está hecha de partículas conductoras y caucho de silicona.
Al presionar el teclado, la pastilla semiconductora entra en contacto físico con los conductores interdigitados expuestos en la placa de circuito impreso (PCB). El teclado de goma conductora cierra el interruptor y se realiza la operación.
La pastilla imita un actuador mecánico. En otras palabras, funciona abriendo y cerrando un circuito . Los teclados de goma conductora son fáciles de fabricar, y su singularidad los convierte en los más populares entre los diseñadores de teclados.
Teclado de caucho no conductor
El teclado de caucho no conductor se basa en un mecanismo de interruptor de domo a presión de metal.
Los interruptores de cúpula metálica, también conocidos como " snap domes" , son contactos momentáneos abiertos. Están fabricados en acero inoxidable. Al utilizarse con una placa de circuito impreso (PCB), proporcionan una respuesta táctil inmediata al pulsar el botón.
La cúpula emite un sonido audible y ofrece una sensación de resistencia al presionarla. Esta sensación táctil se conoce como tacto. En cuanto se retira la presión, la cúpula vuelve a su posición original.
Los teclados no conductores están construidos con una malla de material más gruesa entre las teclas y la base. Al moverse, la tecla es menos propensa a romperse . No hay restricción por parte del cono de presión, por lo que el movimiento de la tecla se ve facilitado.
Utilizan una cúpula metálica a presión que proporciona una gran fuerza de control y una agradable sensación al tacto . Además, no se deterioran rápidamente, ya que la cavidad del interruptor se puede sellar.
| Teclado de caucho conductivo | Teclado de caucho no conductor |
|---|---|
| Contiene una pastilla semiconductora. | Consiste en un interruptor de cúpula de metal. |
| La pastilla está hecha de partículas de carbono y caucho de silicona. | La cúpula está construida en acero inoxidable. |
| La pastilla hace contacto con los conductores de la PCB para cerrar el circuito. | El interruptor de cúpula de metal cierra el circuito. |
| Utiliza un material de cincha delgada llamado cono de fuerza entre la parte superior de la tecla y la base. | Utiliza un material de cincha más grueso. |
| El material delgado permite que el cono de fuerza se flexione para que no se agriete. | El material de cincha más grueso no se dobla y no es propenso a rasgarse. |
| El cono de fuerza se comprime para proporcionar la sensación de chasquido. | La cúpula de metal se cierra momentáneamente para dar una sensación de chasquido. |
| El cono de fuerza está hecho de goma suave para dar una sensación percibida de tacto. | Utiliza goma dura porque la cúpula a presión es suficiente para dar una percepción del sentido del tacto. |
¿Cómo se fabrican los teclados de caucho moldeado?
Los teclados de goma moldeada se fabrican con caucho de silicona moldeado de alta calidad. Incluyen teclas visibles sobre una base que descansa sobre la placa de circuito impreso (PCB), mientras que una fina malla de goma se sitúa entre las teclas y la base.
Los teclados de silicona moldeada de alta calidad se fabrican mediante dos métodos:
- Baja presión el moldeo por compresión .
- Presión alta moldeo por inyección de caucho de silicona líquida .
La gente suele referirse a los teclados de goma como silicona moldeada o como el conjunto completo del teclado . La placa de circuito impreso (PCB) y, a veces, el bisel decorativo (los bordes del teclado) están incluidos en el conjunto.
Sin embargo, un teclado de goma moldeada no es un componente independiente y debe tratarse como parte de un conjunto de teclado más grande con funciones interactivas.
Un aspecto importante de estos teclados de goma es que vienen en varios colores sólidos y translúcidos, combinando colores sólidos en áreas aisladas. Además, encontrarás diferentes maneras de lograr leyendas en la parte superior de las teclas, es decir, grabados en la tecla.
- Utilice grabado láser para teclados de caucho de silicona translúcidos que hayan sido pintados con spray con una o más manos de pintura siliconada.
- Utilizar pantalla tinta de silicona para teclados de goma de color sólido.
Clasificación de revestimiento de silicona
El punto clave es que la mayoría de los teclados de caucho de silicona no cumplen con la norma de inflamabilidad UL 94 V-0 . Para obtener una clasificación UL 94V0 de resistencia al fuego, el material debe conservar su forma al exponerse a altas temperaturas.
Las gomas de silicona son resistentes al fuego, lo que significa que pueden soportar el calor durante un corto período de tiempo . Pueden ser retardantes de llama cuando se les añaden bloqueadores de calor como goma de dimetilpolisiloxano y un compuesto de platino.
Solo unos pocos teclados de caucho de silicona requieren la certificación UL 94 V-0, lo que ahorra tiempo de producción al diseñador . Además, a mayor cantidad, menor coste.
Con frecuencia, se utiliza un recubrimiento resistente al desgaste para las superficies frontales de las teclas de goma, similar al poliuretano . Estas texturas de recubrimiento incluyen mate, satinado y brillante.
Asimismo, también se ofrecen otros tratamientos superficiales estéticos , como epoxi y teclas de doble dureza. En estos casos, el tratamiento superficial tiene una finalidad puramente estética y no afecta al diseño del núcleo ni a los parámetros de funcionamiento.
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Comparación de teclados de caucho de silicona conductivos y no conductivos
Podemos continuar una vez que comprenda los dos estilos de teclados de caucho de silicona moldeado. Nuestro siguiente paso es una comparación exhaustiva de los teclados de caucho no conductores y conductores para decidir cuál le conviene más.
Estas son las diferencias clave entre cada característica:
1. Sellado de interruptores
El sellado de los interruptores es de suma importancia para todo tipo de teclados de goma. Consiste en sellar el espacio entre dos contactos del interruptor y el volumen de aire que los rodea.
La cavidad del interruptor de los teclados de goma conductora no puede sellarse por diseño, ya que requiere que el aire circule libremente al presionar la tecla. Estos teclados podrían diseñarse para impedir que el aire pase a través o alrededor del teclado.
Los nuevos teclados tienen una resistencia de interruptor inferior a 50 ohmios , la cual aumenta con el tiempo debido a la contaminación que deteriora la superficie del chip. Este mismo chip se encuentra en la parte posterior de los teclados de goma conductora. Sin embargo, aumentar la resistencia del interruptor a un valor entre 1,000 y 10 000 ohmios ralentizará el proceso de deterioro.
Sin embargo, este mismo escenario no se aplica a los teclados de goma no conductores, ya que las cavidades de sus interruptores pueden sellarse ambientalmente o por diseño.
En el caso del caucho no conductor, los teclados actúan como actuadores contra interruptores de cúpula metálica y no afectan la resistencia del interruptor . La placa de circuito impreso controla la resistencia del interruptor, la superficie de contacto de las cúpulas metálicas y el sellado ambiental de la cavidad del interruptor.
2. Cambiar rebote
El rebote del interruptor es la siguiente característica a comparar en estos dos teclados de goma. Depende de la presión aplicada y de cómo la pastilla presiona contra la placa de circuito impreso.
Los teclados de goma conductora presentan un alto rebote de interruptor. Si la fuerza se aplica en el centro en lugar de en el borde o la esquina, se reduce el contacto entre la superficie del chip y la placa de circuito impreso (PCB). El chip se presiona contra la PCB, lo que aumenta la resistencia de contacto y provoca el rebote del interruptor.
En cambio, el diseño, las superficies de contacto y la placa de circuito impreso del interruptor de cúpula metálica controlan el rebote del interruptor en los teclados de goma no conductores. Las cúpulas metálicas tienen una resistencia de interruptor mucho menor que los teclados de goma conductores, lo que reduce significativamente el rebote del interruptor.
3. Fuerza Operativa
Para proporcionar retroalimentación táctil, los teclados de goma conductora utilizan un cono de fuerza tensada alrededor de los bordes de la tecla. Sin embargo, existen limitaciones prácticas en este cono que impiden que genere una fuerza de accionamiento elevada durante la vida útil razonable del interruptor.
La fuerza de accionamiento es la presión necesaria para pulsar la tecla , y en el caso de los teclados de goma conductora, oscila entre 60 y 200 gramos.
Por otro lado, la fuerza de accionamiento de un teclado de goma no conductora es pasiva, lo que añade muy poco a la fuerza motriz del interruptor. La fuerza de accionamiento resultante combina el desplazamiento lineal y la presión de accionamiento del interruptor de cúpula metálica.
Un teclado de goma no conductora tiene una fuerza de accionamiento que oscila entre 240 gramos y 2000 gramos, dependiendo del diseño de su interruptor de cúpula.
4. Operación del interruptor intermitente
El funcionamiento intermitente del interruptor es una irregularidad que solo se produce en teclados de goma conductora. Esto ocurre cuando la superficie de la pastilla está recubierta con un contaminante no conductor. Esta anomalía impide sellar la cavidad del interruptor, donde la pastilla interactúa con los conductores interdigitados expuestos en la placa de circuito impreso.
Cada vez que se suelta la tecla, el polvo o la pelusa que se introduce en la cavidad del interruptor se depositan sobre las superficies de contacto expuestas del chip y la placa de circuito impreso. Esto puede provocar el deterioro del interruptor con el tiempo.
En comparación, la cavidad del interruptor de los teclados de goma no conductores puede sellarse completamente . Los interruptores de cúpula metálica a presión pueden diseñarse para funcionar en una cavidad sellada herméticamente, eliminando así el efecto de la contaminación y el funcionamiento intermitente del interruptor.
5. Oscilación del teclado
La oscilación de la parte superior de la tecla está relacionada con la construcción. Una de las principales razones por las que se produce esta oscilación es que el vástago del interruptor tiene una pequeña holgura dentro de la carcasa del interruptor.
En los teclados de goma conductora, si la fuerza aplicada a la tecla no está centrada, esta tiende a tambalearse debido al colapso del cono de fuerza que la rodea. Este cono es la principal causa de la respuesta táctil, por lo que, si colapsa, puede provocar que la tecla se tambalee.
Algunos usuarios pueden relacionar la oscilación con el cierre del interruptor, aunque es posible que el interruptor no se haya cerrado eléctricamente.
Por otro lado, los teclados de goma no conductiva están fabricados con una goma de mayor dureza que mantiene el interruptor cerrado incluso si el usuario presiona la tecla descentrada. Por lo tanto, existe una ligera imprecisión en el movimiento de la tecla y en el cierre del interruptor. Además, los teclados no conductivos no utilizan conos de presión para una respuesta táctil precisa.
6. Recorrido del teclado
El recorrido de la tecla es la distancia entre su posición de reposo y su posición pulsada , es decir, hasta dónde se puede presionar la tecla. Tiene una relación lineal con la sensación táctil.
En el caso de los teclados de goma conductora, se requiere un recorrido más amplio de la parte superior de la tecla para que el cono de presión pueda colapsar y proporcionar una sensación táctil.
Tanto el recorrido de la tecla como la sensación táctil dan la impresión de un interruptor cerrado. Si el recorrido de la tecla es mayor, se reduce la vida útil del cono de fuerza, y si es menor, puede disminuir la sensación táctil al presionar la tecla. En los teclados de goma conductora, el recorrido de la tecla oscila entre 0.03 y 0.07 pulgadas.
Por otro lado, los teclados de goma no conductora ofrecen una respuesta táctil más precisa gracias al interruptor de cúpula metálica. Además, requieren mayor fuerza de control. El recorrido de la tecla está limitado a 0.022 pulgadas o menos , según el tipo de cúpula metálica.
El recorrido de la parte superior de la tecla puede ser de hasta 0.4 pulgadas, dependiendo del diámetro de la cúpula, la fuerza de accionamiento y el diseño del actuador de goma. Al presionarla, la compresión en la parte superior de la tecla se suma al recorrido del interruptor de cúpula. Por lo tanto, el recorrido de la parte superior de la tecla es más significativo que el del interruptor de cúpula por sí solo.
7. Cambiar puntos de operación y sobrecarrera
El punto de activación del interruptor es la posición donde se reconoce la pulsación de una tecla. El recorrido excesivo es el desplazamiento de la tecla desde el punto de activación (punto de activación del interruptor) hasta su recorrido completo. No es necesario presionar la tecla más si ya se ha superado su recorrido de activación. La tecla llegará al tope dependiendo de sus características y del operador.
Hasta que la pastilla entra en contacto con los conductores expuestos en la placa de circuito impreso al final de su recorrido, los teclados de goma conductora no establecen contacto eléctrico. A medida que la parte superior de la tecla se comprime al presionarla, el interruptor se cierra y se percibe un ligero recorrido adicional.
Por lo general, los teclados de goma conductora tienen un punto de activación cercano al 90 % del recorrido total de la tecla , incluyendo el recorrido adicional. Es posible "probar" el funcionamiento del teclado presionando lentamente la tecla hasta sentir el tacto, pero sin llegar a activar el interruptor.
Los teclados de goma no conductora establecen contacto eléctrico cuando el interruptor de cúpula metálica se comprime. El punto de compresión se sitúa cerca del 70 % del recorrido total de la tecla. Al presionar la tecla, la compresión se suma al recorrido adicional. Generalmente, el punto de activación del interruptor se encuentra cerca del 60 % del recorrido total de la tecla.
Si los teclados de goma no conductora están diseñados adecuadamente, es imposible sentir el chasquido sin cerrar el interruptor cuando el domo colapsa.
| Caracteristicas | Conductivo | No conductivo |
|---|---|---|
| Sellado de interruptores | La cavidad del interruptor no se puede sellar. | La cavidad del interruptor se puede sellar. |
| Cambiar rebote | Mayor rebote del interruptor. | Baje el rebote del interruptor. |
| Fuerza de funcionamiento | El cono de fuerza restringe la aplicación de fuerzas superiores. (60-200 gramos) | La fuerza operativa depende del diseño de la cúpula de metal y es pasiva. (240-2000 gramos) |
| Operación de interruptor intermitente | A menudo exhibe operaciones de interruptor irregulares porque la cavidad del interruptor no se puede sellar. | No hay posibilidad de irregularidad porque la cavidad del interruptor se puede sellar. |
| Oscilación del teclado | Si se presiona fuera del centro, la parte superior de la tecla se tambaleará debido al cono de fuerza. | Utiliza una cúpula de metal para que, incluso si se presiona fuera del centro, la parte superior de la tecla no se tambalee incluso si se presiona fuera del centro. |
| Viaje de teclado | Requiere un recorrido más prolongado del teclado. El recorrido típico de la parte superior de la tecla es de 0.03 a 0.07 pulgadas. | El recorrido del teclado es menor y depende del interruptor del domo. Limitado a 0.022 pulgadas. |
| Punto de operación del interruptor | El punto de conmutación operativo está cerca del 90 % del recorrido de la parte superior de la tecla. | El punto de conmutación operativo está cerca del 60 % del recorrido de la parte superior de la tecla. |
Veredicto final
Al diseñar tu proyecto de teclado de goma, podrás elegir entre dos tipos básicos de teclados de goma moldeada. Según los requisitos de tu proyecto, puedes seleccionar teclados de goma conductores o no conductores.
En resumen, si su proyecto está destinado a un entorno húmedo o sucio, los teclados de goma no conductores podrían ser una excelente opción. Sus cavidades para los interruptores se pueden sellar fácilmente para protegerlas de la contaminación . Si prefiere una construcción sencilla y un diseño único, los teclados de goma conductores son los más populares entre los diseñadores.
Sin embargo, es fundamental comprender los fundamentos, la estructura y las diferencias entre cada tipo de teclado de goma. Conocer las limitaciones de cada estilo de teclado te ayudará a tomar una mejor decisión sobre cuál necesitas para tu proyecto.
Conclusión
Los teclados de goma de silicona moldeada han sido la elección de los clientes durante más de 30 años debido a sus diversos beneficios. Vienen en dos estilos básicos: teclados de goma conductivos y no conductivos, que se pueden usar para hacer su teclado personalizado. Pero sea consciente de elegir un diseño que produzca los resultados deseados en un entorno específico.
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