PCB工艺 使用金属簧片当橡胶按键的注意事项

前面我们介绍过大部分的手机按键都使用金属簧片(metal dome)来当作其按键接触开关的优缺点，也因为大部分的金属簧片都会在中间设计一个凸点(dimple)来当作接触点，所以一开始我们的设计单位很担心按键的所有的力量都会加诸于这一点，在长时间按压之后会在PCB的金手指上造成损坏，致接触不良发生，因此我们的设计单位决定把这个凸点( dimple)拿掉，经过了信赖度及寿命实验，证实这样可以耐按压至少1,000,000次以上，可是好景不常，拿掉凸点(dimple)之后生产线陆陆续续回报有按键不灵敏的问题。

所谓的按键不灵敏(keypad insensitivity)是轻压按键直到有「喀」的感觉时按键还是无法作动，必须要再加更多的力气往下压才会驱动按键的功能。 一开始我们的设计单位把问题的矛头指向了PCB表面氧化的问题，我们使用的是ENIG(化镍浸金)的板子，这种板子如果在板厂的制造过程没有控制好P(磷)的浓度，经常会发生黑垫(Black pad)的问题。

下面的板子经过了高低温度及湿度的环境循环测试后，出现了一些黑色斑点，试着用无水酒精擦拭这些斑点后，按键不灵敏的问题就不见了，可是再重复一次温湿度的循环之后，不灵敏的问题又重复出现，这个问题一直让设计单位百思不得其解。

后来我们更发现按键不灵敏的问题其实不只是可能的「黑垫」问题，只要有一点点的灰尘、毛屑刚好掉落在按键的位置，就会影响到按键的功能，这一点也可以解释为何轻压按键时没有反应，必须要重压按键才可作动，因为只要在按键的电路上有任何的不导电脏东西，都有可能会阻挡金属簧片下压后与PCB的接触， 只要在加更多的力气把脏东西压扁或是让金属簧片其他的地方接触到电路板就可作动按键。 黑垫的生成与造成按键不灵敏也可以视作是PCB析出了不导电的物质与电路板的表面，阻挡了金属簧片与电路板的接触，只要把这些不导电的物质排除，就可以作动按键。

既然这些内在的黑垫与外来的灰尘及毛屑无法有效受到控制，于是我们开始想如何在有这些脏东西的情况下还能导通金属簧片与电路板。 聪明的你应该已经想到了，没错就是把原本在金属簧片的小凸点(dimple)加回来，小凸点可以有效碾碎或穿透这些细小的脏东西，达到与电路板接触的目的。 可是这么一来我们当初担心的有效寿命就会缩短，于是我们开始寻找多个凸点的金属簧片，果然，市面上真的有3个、4个、及5个凸点的金属簧片在量产，原来别人已经有过相同的问题，所以才会发展出这些多凸点的金属簧片。

事实上我们测试过所有的多凸点金属簧片，后来我们选用了3个凸点的金属簧片，因为这个设计就已经可以符合我们1,000,000次的手指按压的要求了，不过按压的力量会变大，但我个人觉得触感反而更好。

经过了1,000,000次的手指按压寿命测试后，只有少部份的按键金层稍微有压陷的痕迹，在显微镜下观察也都没有看到金层断裂的现象，足见金的延展性真的很好。