這兩天看到用了許久的電腦鍵盤很葬，于是把電腦鍵盤拆開(kāi)來(lái)清理，卻意外發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的電腦鍵盤居然已經(jīng)把成本節(jié)省(cost down)到了最高點(diǎn)，原本占所有成本中價(jià)錢最高的電路板尺寸被大幅的減小的到原本的二十分之一(1/20)不到，上面的積體電路也從原本的封裝IC改成了較便宜的COB，就連連接方式也從原本的實(shí)際連接器(connector)改成了「壓接（press connection）」來(lái)取代焊接，我想現(xiàn)在這樣一個(gè)電腦鍵盤的成本應(yīng)該不到US$2.0。

 

總之看到現(xiàn)在的電腦鍵盤成本大瘦身，真的讓我驚為天人。拆開(kāi)現(xiàn)在的電腦鍵盤背蓋后就只看到下列的材料：

1. 一片約5mmx3mm的電路板，電路板的背面有一顆COB，正面有三個(gè)LED及少數(shù)的傳統(tǒng)插件零件。

2. 兩片取代原本電路板的按鍵線路的PTF。

3. 一片橡膠按鍵薄膜(membrane)。

4. 剩下的就是塑膠按鍵與鍵盤的上下殼了，當(dāng)然還包含了螺絲。

 

省到不能再省的的鍵盤電路板

這片大約只剩下5mmX3mm的電路板，背面有一顆COB，應(yīng)該就是按鍵的處理晶片，剩下的就是手焊的對(duì)外連接線；正面全部都是傳統(tǒng)的插件零件，算一算有三顆LED燈，兩顆電解電容、五顆陶瓷電容、兩顆電，阻、一顆電感，外加兩個(gè)跳線。焊接的制程應(yīng)該是先把COB打好，然后再整個(gè)過(guò)波峰焊(wave soldering)，個(gè)人會(huì)建議把所有的傳統(tǒng)零件改成SMD的零件，盡量不要使用手焊比較能控制PCBA電路板組裝的品質(zhì)。

 

使用PTF來(lái)取代PCB的按鍵線路

我以前也曾經(jīng)拆過(guò)電腦鍵盤，當(dāng)時(shí)的鍵盤按鍵線路還是使用單層的大片電路板，這回看到的按按鍵線路則已經(jīng)改用使用PTF(Polymer Thick Film，高分子聚合厚膜) )了，這是使用導(dǎo)電油墨(銀漿之類的導(dǎo)體)印刷于PET材質(zhì)上的一種技術(shù)。這種PTF的價(jià)錢比起PCB要便宜非常多，但信賴度也比較差。想多了解一下PTF可以參考這篇文章：簡(jiǎn)介PTF(Polymer Thick Film)高分子聚合厚膜

 

但是光只有PTF是沒(méi)辦法辦法取代原來(lái)金手指的按鍵線路，這裡還使用了類似【Metal dome】的Polydome技術(shù)，仔細(xì)看下面的第一張圖片，在圓形的節(jié)點(diǎn)旁邊有個(gè)圓形的開(kāi)口，這個(gè)開(kāi)口墊高了鍵盤按鍵的接觸點(diǎn)線路。

 

下面第二個(gè)圖則是另一片也有著按鍵線路的PTF，當(dāng)上、下兩面PTF的按鍵結(jié)點(diǎn)互相接觸后就可以計(jì)算出是哪個(gè)按鍵被按下了。可是當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)，上下兩片PTF的線路則是分開(kāi)的，所以上圖那片PTF的線路上面其實(shí)還另外覆蓋了另一層透明的PET作為絕緣層，只露出了需要在鍵盤按下時(shí)才會(huì)碰觸的接觸點(diǎn)，因?yàn)檫@些材質(zhì)使用的都是Polymer，所以才撐這樣的技術(shù)為Polydome(聚合簧片)。

 

 

使用壓接(press connection)方式來(lái)取代連接器或焊接

一般來(lái)說(shuō)軟板與PCB的連接方式不外乎使用連接器(connector)，焊錫焊接(如HotBar)，或?qū)щ娔z(如HSC、ACF)，但像這類直接使用壓接(press connection)(我自己取的名字)方式連接可算最節(jié)省成本的一種，我覺(jué)得它其實(shí)有點(diǎn)類似導(dǎo)電斑馬條(zebra strips)，它其實(shí)使用一個(gè)具彈性的材質(zhì)(如橡膠、橡膠泡棉)來(lái)將軟板擠壓連接于PCB。這個(gè)鍵盤用了是硅膠橡皮放在PCB與PTF的接觸手指上，然后在附蓋一塊鐵片當(dāng)作支撐，最后鎖上螺絲固定于塑膠殼上。

 

這樣就省下了連接器(connector)的費(fèi)用，也省下了焊接的功夫，但是銀漿與金直接接觸，長(zhǎng)久來(lái)說(shuō)會(huì)有電子遷移(migration)的問(wèn)題。

橢圓形的孔可以讓橡膠薄膜(membrane)上的定位柱塞入并作緊配的定位用。

 

使用定位圓柱將橡膠薄膜(membrane)緊配固定于塑膠

橡膠薄膜(membrane)因?yàn)樗橛谒苣z鍵盤與線路之間，如果定位跑掉了，按鍵的功能就會(huì)受到影響，以前我們都會(huì)設(shè)計(jì)螺絲來(lái)固定memtrane，這次看到的設(shè)計(jì)則是使用「緊配」的方式，因?yàn)橄鹉z具有伸縮的特性，所以可以把較大的橡膠柱塞到較小的塑膠孔中固定，這樣就可以省去螺絲的材料及工時(shí)。

這個(gè)設(shè)計(jì)還有個(gè)巧思，為了方面橡膠柱塞入塑膠孔，特意把塑膠孔設(shè)計(jì)成橢圓孔，這樣橡膠柱就可以很輕松的塞進(jìn)塑膠孔，也可以起到固定的目的，真是個(gè)聰明的設(shè)計(jì)。