Anforderungen an Tastaturen für Messgeräte

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MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

N & H Technology GmbH

SCHURTER AG

Einsatzmöglichkeiten von Silikonschaltmatten

Generell sind Silikontastaturen in verschiedenen Bereichen einsetzbar. Bedingt durch die Vielfalt der Gestaltungsmöglichkeiten und der Widerstandsfähigkeit des Materials eignen sie sich für Applikationen aus Industrie, Medizin, Telekommunikation, Mess- und Steuerungstechnik, Automotive bis hin zu Consumer Produkten (Fernbedienungen etc.).

Die Silikonschaltmatte wird verwendet, um eine direkte Schaltfunktion auf einer darunter liegenden Leiterplatte auszulösen. An der Unterseite der Tasten sind leitfähige Kontaktpillen aus Karbon angebracht (Bild 3). Diese drücken beim Betätigen der Taste auf die mäanderförmig ausgeprägten Leiterbahnen der Leiterplatte und lösen somit den Schluss des Kontaktes und letztlich den Tastendruck elektrisch aus.

Praktische Durchführung

Um die Tastatur für das Messgerät herzustellen, musste eine Leiterplatte entwickelt werden, bei der die Ausführung der Mäanderstruktur an die in der Matte verwendeten Kontakte angepasst wird. Das gewährleistet einen sicheren Schaltvorgang. Im konkreten Fall wurden die Leiterbahnen an relativ kleine am Rand platzierte Kontaktpillen angepasst.

In den Bildern 5 und 6 sind weitere denkbare Ausführungen der Leiterbahnstruktur und Kontaktpillenformen abgebildet, die hier nur exemplarisch für andere mögliche Formen stehen. Wichtig bei der geometrischen Gestaltung sind aber ebenso Faktoren wie Größe bzw. Länge der Taste (z.B. Spacetaste), eine eventuelle Hintergrundbeleuchtung, Taktiliät oder Hub der Tasten und vieles mehr.

Bild 4 zeigt drei Beispiele zur Ausführung der Leiterbahnen unterhalb einer Taste: rund, oval, ringförmig, verteilt. Mögliche Ausführungen der Kontaktpillen (Unterseite Taste) sind in Bild 5 dargestellt: Mäander, einfacher Mäander und Kamm.

Je nach Material der Kontaktpille lassen sich die elektrischen und manuellen Parameter wie Kontaktwiderstand, maximale Stromzufuhr und Lebensdauer entscheidend beeinflussen. Durch die geometrische Gestaltung der Tasten, speziell des Stegs, und die Härte des Materials lassen sich auch die taktilen Eigenschaften der Tastatur effektiv bestimmen. Das Kraft-Weg-Verhalten kann ebenfalls sehr gut an die Anforderungen der Applikation angepasst werden. Der Abstand der Kontaktpille zur Leiterplatte definiert den Weg oder besser Hub, die Konstruktion des Stegs und das verwendete Material beeinflussen maßgeblich die Kraftkomponente.

In Bild 6 sind zwei Beispiele für sehr unterschiedliches Kraft-Weg-Verhalten beschrieben. In Bild 6a liegt die Schaltkraft zwischen 20 und 350 g, der Schaltweg bei ca. 0,5 -3,0 mm und die Schaltzyklen zwischen 500000 und 2000000. Das Beispiel in Bild 6b leifert eine Schaltkraft von 20 bis 80 g, einen Schaltweg von ca. 0,2 bis 1,0 mm und 500000 bis 10000000 Schaltzyklen.

Bei den beiden Abbildungen wird deutlich, wie sich die Konstruktion auf das Verhalten der Schaltmatte auswirkt und wie mittels der Gestaltung Einfluss auf die Taktilität genommen werden kann.

Ist das Werkzeug fertiggestellt, können solche konstruktiven Änderungen nur noch bedingt durchgeführt werden. Anders sieht es mit der Härte des Materials aus. Hier kann auch nach Fertigstellung der Werkzeuge Einfluss auf die Taktilität genommen werden.

Im Laufe der Projektphasen wurden mehrere Änderungen an der Beschichtung vorgenommen, um der Oberfläche ein besseres Tastgefühl und eine bessere Durchleuchtung zu geben. Nach abschließender Klärung aller technischen Details und der Freigabe durch den Kunden, ging das Produkt in Serie. //KR

* * Guido Kopping ... ist als Produktmanager bei GeBE Computer & Peripherie in Germering tätig.

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