ปัญหาการออกแบบปุ่มกดซิลิโคน


9

อุปกรณ์ของฉันใช้ปุ่มกดซิลิโคนเพื่อตรวจจับการกดปุ่มแทนการกดปุ่มทางกายภาพ

หลังจากติดตั้งแล้วมันทำงานได้อย่างราบรื่นแม้ไม่มีการกดปุ่มกดมากนัก

อย่างไรก็ตามหลังจากผ่านไปครู่หนึ่ง (พูด 2 เดือน) คุณจะต้องใช้แรงกดบนแป้นกดก่อนที่จะตรวจพบกุญแจ มันจะดำเนินต่อไปเช่นนี้ชั่วครู่หนึ่งจากนั้นจะไม่สามารถตรวจพบปุ่มได้อีก

ดังนั้นเราจึงเปิดทำความสะอาดร่องรอยแผงวงจร PCB ด้วย "methylated Spirit" และใช้งานได้เหมือนใหม่ บางครั้งเราเห็นคราบสีดำบนร่องรอยแผงปุ่มกด PCB ซึ่งดูเหมือนว่าจะหลุดออกจากตัวนำของแผงปุ่มกดซิลิโคน เราลบล้างสิ่งนี้และทุกอย่างกลับมาเป็นปกติ

คำถามของฉันคือวิธีหลีกเลี่ยงปัญหานี้

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่


14
รายชื่อของคุณควรเป็นทองคำ กระป๋องที่มีการบัดกรีหรือชุบด้วยเงินจะทำให้เกิดสนิม
brhans

ฉันเคยเห็นคนอื่นที่ไม่ได้ชุบทองและดูเป็นเงิน .... และมันก็ไม่ได้ทำแบบนี้
Paul A.

3
เราใช้การชุบทองบนคีย์บอร์ดของอุปกรณ์สำนักงานเพื่อการส่งออกทั่วโลกดังนั้นในทุกสภาพอากาศที่มีความชื้นและไม่มีปัญหาเกี่ยวกับคีย์บอร์ด คุณสามารถชั่งน้ำหนักค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมของการชุบทองเมื่อเทียบกับค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมในการเปลี่ยนหรือซ่อมแซมอุปกรณ์ มันยากที่จะจินตนาการว่าค่าใช้จ่ายในอดีตอยู่ที่ใดก็ได้ใกล้กับด้านหลัง จุดแรกในการวิเคราะห์สาเหตุที่แท้จริง
TonyM

3
ฉันเห็นแผ่นซิลิกอนนำไฟฟ้าคุณภาพต่ำซึ่งทิ้งส่วนต่าง ๆ ของตัวเองไว้บนพื้นผิวสัมผัสและที่ที่ฉันต้องทำก็คือซื้อแผ่นนำไฟฟ้าคุณภาพดีและปัญหาหายไปอย่างสมบูรณ์ คุณมีคำแนะนำที่ดีมากมายที่มุ่งเน้นที่การปรับปรุงพื้นผิวบอร์ด แต่ทั้งหมดนี้ก็ไม่ได้ช่วยในกรณีที่ฉันจำได้ มันเป็นแผ่นตัวเองและแทนที่ด้วยคุณภาพที่ดีกว่าหายปัญหา
jonk

คำตอบ:


22

ไฟฟ้าและน้ำเป็นปัญหา ดีบุกในการชุบประสานจะเติบโตโครงสร้างผลึกและเกิดออกไซด์ที่ไม่ดีมาก ใช้เวลาหลายเดือนในทศวรรษ 1980 เพื่อแก้ไขปัญหานี้และสิ่งที่สำคัญที่สุดคือการใช้แผ่นทองคำ อย่าถูกกับเรื่องนี้ บริษัท ที่ฉันทำงานในเวลานั้นฟ้องร้องซัพพลายเออร์เงินจำนวนมากสำหรับความไร้ความสามารถของพวกเขาและพวกเขาใหญ่ในอุตสาหกรรมในเวลานั้น

หากคุณไม่สามารถปิดผนึกได้ (และชัดเจนว่าคุณทำไม่ได้เพราะคุณสามารถทำความสะอาดที่อยู่ติดต่อได้) น้ำก็จะเข้ามามันคงหนีไม่พ้น


ฉันเห็น. ครั้งแรกเรามีบางอย่างที่เรามั่นใจว่าน้ำไม่ได้ไปและมันก็ยังทำหน้าที่ไม่ดี ฉันเปิดกว้างจริงๆเพื่อชุบทอง แต่ฉันต้องแน่ใจว่าไม่มีสิ่งอื่นใดที่สามารถทำให้เกิดปัญหานี้ได้ อย่างที่ฉันบอกว่าเรามีบางอย่างที่ไม่ชุบทองและมันทำงานได้โดยไม่มีปัญหานี้
Paul A.

ให้ฉันเพิ่มว่าเราไม่ได้ใช้การวางประสานในรายชื่อ PCB แผงปุ่มกด
Paul A.

6
เทคโนโลยีปุ่มกดที่เราใช้ในยุค 80 นั้นเป็นเมมเบรนพลาสติกที่ติดกาวและปิดผนึก แต่มีน้ำเข้าไปเพราะแผงปุ่มกดทำในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีการควบคุมความชื้น หากคุณคิดว่าแผ่นยางกำลังจะหยุดความชุ่มชื้นคุณก็จะหลอกตัวเอง ทุกครั้งที่คุณเปิดมันเพื่อทำความสะอาดน้ำจะได้รับความชื้นในอากาศ
Andy aka

ซิลิโคนส่วนใหญ่ยังเปิดค่อนข้างสำหรับไอน้ำดังนั้นแม้ว่าคุณจะคิดว่าคุณปิดผนึกทุกอย่างปุ่มกดจะช่วยให้ไอน้ำซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหาในภายหลัง (การควบแน่นความชื้นสูงเกินไป ฯลฯ )
อาร์เซนอล

ความคิดเห็นที่เกี่ยวกับการใช้ทองคำจริงเป็นเพียงข่าวเก่า อย่างที่ฉันพูดการควบคุมกระบวนการได้ปรับปรุงอย่างมากuyemura.com/pcb-finishes_ENIG.htm และการเลือกผู้ขายเป็นกุญแจสำคัญ uyemura.com/pcb-finishes_ENIG.htmหมายเหตุ 2 รุ่นมีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง .... GoBright® TWX-40 & KAT SP ENIG
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

13

หากคุณไม่สามารถชุบทองคำหนาอย่างเหมาะสมฉันขอแนะนำให้คุณระบุ PCB ด้วยหมึกนำไฟฟ้าที่พิมพ์ด้วยคาร์บอน HASL หรือแผ่นดีบุกจะไม่น่าเชื่อถือในระยะยาวและสิ่งที่คุณได้รับคือการคาดหวัง นิกเกิลจะดีกว่า แต่ก็ยังไม่ดีนัก

คุณจะพบว่าหมึกนำไฟฟ้าเป็นมาตรฐานในการควบคุมระยะไกลของผู้บริโภคส่วนใหญ่และสิ่งที่เป็นเช่นนั้นคือสิ่งที่อยู่ในด้านอื่น ๆของการติดต่อ (ยาเม็ดคาร์บอนที่เต็มไปด้วยคาร์บอน)

หากคุณไม่พบผู้ผลิต PCB ที่เต็มใจที่จะทำเช่นนั้นในปริมาณของคุณให้รับทองคำ (ควรได้รับการจัดวางเหนือชั้นกั้นนิกเกิล) และทำด้วยมัน


* ENIG (ทองชุบนิกเกิลแบบไม่ใช้ไฟฟ้า) ไม่แนะนำให้ใช้กับแป้นพิมพ์เพราะบางเกินไปหนาเพียงไม่กี่ไมครอน

ทองคำหนัก (อิเล็กโทรไลต์) เหนือนิกเกิลนั้นเป็นมาตรฐานทองคำสำหรับพื้นผิวสัมผัส น่าเสียดายที่ทองคำมีผลกระทบในทางลบต่อการเชื่อมต่อ (โดยทั่วไปจะมีอะตอมของทองคำใน ENIG น้อยเกินกว่าที่จะทำให้ข้อต่อสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่เสียเปรียบอย่างจริงจัง) ดังนั้นจึงควร จำกัด พื้นที่ที่ไม่ได้ทำการบัดกรีหรือต้องลบออกภายหลัง รายละเอียดในIPC J-STD ) สำหรับการใช้งานที่น่าเชื่อถือสูง

J STD-001 Revision“ F” ระบุแล้ว: (โปรดทราบว่าถ้อยคำ / การเปลี่ยนแปลงใหม่จะถูกเน้นด้านล่าง) 4.5.1 Gold Removal

การกำจัดทองคำจะดำเนินการเพื่อลดความเสี่ยงของความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องกับการบัดกรีแบบมีร่อง ทองคำที่มีความเปราะบางไม่ใช่ความผิดปกติที่ตรวจสอบได้ด้วยสายตา ในกรณีที่การวิเคราะห์ได้พิจารณาแล้วว่ามีสภาวะการแตกตัวของทองคำทองคำจะถูกพิจารณาว่าเป็นข้อบกพร่องให้ดูที่คู่มือ IPC-HDBK-001 หรือ IPC-AJ-820 สำหรับคำแนะนำ ยกเว้นตามที่ระบุไว้ข้างต้นทองคำจะถูกลบออก:

   a. From at least 95% of the surfaces to be soldered of the through-hole component leads with >2.54 μm [100 μin] gold thickness and all through-hole leads that will be hand soldered regardless of gold thickness.
   b. From 95% of all surfaces to be soldered of surface mount components regardless of gold thickness.
   c. From the surfaces to be soldered of solder terminals plated with >2.54 μm [100 μin] gold thickness and from all solder cup terminals, regardless of gold thickness.

เห็นได้ชัดว่าฉันจะต้องดำเนินการชุบทองไปข้างหน้าในขณะที่ฉันสามารถเกี่ยวข้องกับปัญหาส่วนใหญ่ที่อธิบายไว้ที่นี่ อย่างไรก็ตามฉันมีแผงวงจร PCB ประมาณ 100 แผ่นกับฉันด้วยการชุบดีบุก ฉันจะได้รับหมึกนำไฟฟ้าแบบคาร์บอนและทำด้วยตัวเองได้หรือไม่?
Paul A.

1
(ฉันรู้สึกแย่ที่ลืมหมึกคาร์บอนในความคิดเห็นของฉันข้างต้นโทรหา SP และ @ TonyStewartEEsince75) เราใช้หมึกคาร์บอนในผลิตภัณฑ์ต่อมาในความคิดเห็นข้างต้นอีกครั้งสำหรับการส่งออกทั่วโลกไปยังสำนักงานและความชื้น เราจัดส่งอย่างน้อย 20,000 เครื่อง เราไม่มีปัญหากับแป้นพิมพ์เลยและต้องผ่านการทดสอบโดยใช้โซลินอยด์เพื่อกดปุ่มเป็นล้าน ๆ ครั้งตามที่ระบุไว้ แผนกทดสอบของเรานั้นค่อนข้างน่าสนุกและอุปกรณ์ทดสอบนี้กำลังคลิกผ่านคีย์บอร์ดสำหรับสิ่งที่รู้สึกเหมือนเป็นเดือน ๆ
TonyM

หากคุณมีบอร์ดที่ไม่มีคนอาศัยอยู่ฉันไม่เห็นเหตุผลใด ๆ ว่าทำไมคุณไม่สามารถพิมพ์หมึกบนบริเวณปุ่มกดได้ แต่ถ้าคุณยังไม่เคยทำการคัดกรองผ้าไหมมาก่อนและไม่มีสิ่งอำนวยความสะดวกในการรักษาหมึก ที่อุณหภูมิ / เวลาที่ระบุ) อาจมีปัญหามากกว่าที่ควรค่า
Spehro Pefhany

@SpehroPefhany เห็นได้ชัดว่าฉันต้องพิมพ์หมึกบนพื้นที่แป้นพิมพ์โดยเร็วและฉันคุ้นเคยกับการพิมพ์สกรีนเพราะเราใช้มันสำหรับการพิมพ์ผ้าไหมในห้องปฏิบัติการต้นแบบ PCB ของเรา แต่จะมีข้อมูลเฉพาะที่ควรระวังเช่น; ความหนาของหมึกอุณหภูมิในการรักษาอากาศ ฯลฯ ฉันดูที่ digikey เพื่อซื้อหมึกคาร์บอน แต่ฉันเห็นdigikey.com/product-detail/en/chemtronics/CW2000/CW2000-ND/ นี่จะทำได้หรือไม่
Paul A.

ฉันจะพยายามให้ได้สิ่งนี้มากขึ้นและตรวจสอบกับผู้จัดหาก่อนเกี่ยวกับใบสมัคร
Spehro Pefhany

2

สายรุ่น

กระบวนการใหม่อื่น ๆ พร้อมใช้งานแล้ว

  • เทคโนโลยี Nanofics ใช้แรงดันต่ำระบบพลาสม่าแห้งเพื่อฝาก nanocoatings fluoropolymer ที่ให้hydrophobicity ถาวรและ / หรือ oleophobicity ระบบนี้มีสีเขียวและไม่ก่อให้เกิดขยะเคมี การเคลือบปราศจาก PFOA และ PFOS (ใช้เพื่อทำให้โทรศัพท์มือถือกันน้ำซึ่งแตกต่างจากผลิตภัณฑ์ Asus และ iOS ทุกรุ่น (ที่ฉันเป็นเจ้าของและเห็นความล้มเหลวจากความชื้น) ที่สนิมด้วยความชื้นจากการกัดกร่อนไร้สารตะกั่วไม่มีฟลักซ์ที่สะอาด)

ใหม่เคมีฝาก 4-8 µin

Uyemura ได้เปิดตัวอ่างแช่ตัวแบบลดความช่วยเหลือสำหรับลูกค้าคณะกรรมการที่ต้องการการแช่ทองคำในระดับสูงกว่ามาตรฐาน 1-2 นิ้วใน ENEPIG เรียกว่า TWX-40 เป็นอ่างผสมแบบผสมซึ่งเป็นลูกผสมที่ยอดเยี่ยมที่ให้ทั้งการแช่และ autocatalytic (ไฟฟ้า) โหมดการสะสม

TWX-40 เป็นทางเลือกที่ได้รับการพิสูจน์แล้วจากความพยายามอื่น ๆ เพื่อให้ได้ทองคำที่มีน้ำหนักมากขึ้นใน ENEPIG (อิเลคตรอนแบบไม่เลือกไฟฟ้าจากนั้นเลือกแบบพาลาเดียมแล้วแช่ทอง) Cu> Ni> Pa> Au


อาจเป็นเพราะใครที่มีการควบคุมกระบวนการที่ดีกว่า

หมึกคาร์บอนมีอายุการเก็บสั้นหรือ ENIG จากความพรุนและแม้แต่การกระจายตัวเร่งปฏิกิริยาพาลาเดียมหรือความรู้สึก C ด้วยเสียงนิ้ว

* หนึ่งในการปรับปรุงกระบวนการที่ใหญ่ที่สุดคือขีดจำกัดความหนาแน่นของความอิ่มตัวของทองด้วยการชุบด้วยไฟฟ้าแบบโมโนโพลาไรตี้ชีพจร ตอนนี้พวกเขาใช้โปรไฟล์การระเบิดที่เฉพาะเจาะจงกับช่วงเวลาของพัลส์ขั้วย้อนกลับทำซ้ำในโปรไฟล์สำหรับลักษณะที่ต้องการและรวดเร็วและราคาถูกกว่า ENIG หรือ EP แบบดั้งเดิม

นอกจากนี้ยังมีการสะสมของทองคำที่ละเอียดกว่าและมีความหนาแน่นสูงกว่าเพื่อให้รูพรุนน้อยลง

ไม่ว่าในกรณีใดแนะนำให้ใช้ CPk หรือ 3 sigma ในการวิเคราะห์อัตราส่วน SNR ด้วยวงจรความร้อนความชื้นแบบเร่ง SNR ขั้นต่ำ 10 กรณีที่เลวร้ายที่สุดโดยไม่มีความหมายเอียงเกณฑ์ภายใต้เงื่อนไขทั้งหมด นิ้วหุ่นยนต์ แต่ไม่ทำซ้ำการสัมผัสของมนุษย์ด้วยการรูดด้านข้าง เช่น Bosch มีเซ็นเซอร์สัมผัสความไวต่ำต่ำมากในอุปกรณ์บางชนิด (เนื่องจากความจุของนิ้วและการตั้งค่าภายในสูงเกินไป)

อีกอย่างคือฟิล์มพลาสติกบาง ๆ ระหว่างตัวนำโลหะที่มีเมมเบรนบนยูรีเทนเมมเบรนและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เท่านั้นที่วัดการเปลี่ยนแปลงความจุ

เกร็ดพงศาวดาร

(เตือนฉันถึงการล้างรถด้วยตัวเลขสำหรับรหัสการล้างในโตรอนโตและปุ่มเมมเบรนถูกควักด้วยกุญแจและปากกาเพราะผู้ใช้ที่คลั่งไคล้ต้องการล้างรถโดยไม่ล่าช้า)

หมึกคาร์บอนทำงานได้ แต่ความนุ่มนวลและความน่าเชื่อถือนั้นขึ้นอยู่กับแรงกดดันในการขัดที่มากเกินไปของผู้ใช้ Keyfob เก่าของฉันและตัวเปิดประตูโรงรถเก่าใช้สิ่งนี้และมันก็หมดสภาพไปแล้ว

รายละเอียด

Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG) เป็นชนิดของการชุบผิวที่ใช้สำหรับ PCB ที่มีชั้นบาง ๆ ของการแช่ทองซึ่งช่วยปกป้องนิกเกิลจากการเกิดออกซิเดชันโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลเลเดียมในขณะที่นิกเกิลเป็นการชุบด้วยไฟฟ้าผ่านทองแดง

ENIG มีข้อได้เปรียบหลายประการมากกว่าแผ่นพื้นผิวแบบธรรมดา (และราคาถูก) เช่น HASL (ประสาน) รวมถึงระนาบพื้นผิวที่ดีเยี่ยมความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่ดีและการใช้งานที่ดีสำหรับพื้นผิวสัมผัสที่ไม่ได้รับการรักษาเช่นสวิตช์เมมเบรน

มาตรฐาน IPC IPC-4552 ครอบคลุมคุณภาพและแง่มุมอื่น ๆ ของการเคลือบผิว ENIG บนแผงวงจรพิมพ์ IPC-7095 มีคุณสมบัติบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับ "แผ่นดำ" เช่นลักษณะที่เรียกว่าการแตกของโคลนและเข็มที่ยื่นออกมาของนิกเกิล

อ้าง

อื่น ๆ

ข้อกำหนดอื่น ๆ ของสวิตช์เมมเบรนคือต้องมีช่องว่างอากาศอย่างน้อย 15 มม. สำหรับนิ้วมือมนุษย์หรือชั้นฉนวนพลาสติกที่มีการป้องกันการสลายตัว 15kV กับ ESD


การตรวจจับการสัมผัสเป็นความคิดที่ดี ฉันไม่ได้คิดเรื่องนี้ แต่ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่มีตัวเปรียบเทียบกับโหมดความรู้สึกแบบ capacitive (เช่น EFM32G) ควรจะสามารถทำได้โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ กับปุ่มกดใช่หรือไม่
ไมเคิล

ขึ้นอยู่กับวิธีแก้ไขปัญหากุญแจของคุณ Cortex ใช้ 8 ขนาน Cap เพื่ออินพุตกราวด์เพื่อปรับสัญญาณ RC oscillators เพื่อตรวจจับการสลับ มันจะไม่ทำงานถ้าคุณใช้การ muxing คอลัมน์แถว แต่ถ้าคุณ Row-Column mux สัญญาณ 1MHz คุณสามารถวัดแรงดันตกด้วยไดโอดจุดสูงสุดและการสลายตัวหรือแคลมป์แถวที่ใช้งานอยู่และ hysteresis ที่เหมาะสม (1 / 3Vss tpy) ในประตู Schmitt การชุบ ENIG คือ 1-2u "การชุบแบบแฟลช Au 2 ~ 3u" และการชุบแบบ Au ที่ดี 20 ~ 30u "สำหรับทองคำฉันคิดว่าการยึดเกาะขึ้นอยู่กับความหยาบของพื้นผิว <1u" เรียบเกินไปอาจเป็นปัญหา
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

2
อืม .. มันเป็นแค่ฉันและความพึงพอใจในการมองเห็นของฉันหรือว่าหยดใหญ่ในตอนแรกนั้นไม่จำเป็นเลยเหรอ?
quetzalcoatl
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.