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來清理，卻意外發現現在的電腦鍵盤居然已經把成本節省(cost down)到了最高點，原本占所有成本中價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際連接器(connector)改成了「壓接（press connection）」來取代焊接，我想現在這樣一個電腦鍵盤的成本應該不到US$2.0。

 

總之看到現在的電腦鍵盤成本大瘦身，真的讓我驚為天人。拆開現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LED及少數的傳統插件零件。

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，應該就是按鍵的處理晶片，剩下的就是手焊的對外連接線；正面全部都是傳統的插件零件，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，外加兩個跳線。焊接的制程應該是先把COB打好，然后再整個過波峰焊(wave soldering)，個人會建議把所有的傳統零件改成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。

 

使用PTF來取代PCB的按鍵線路

我以前也曾經拆過電腦鍵盤，當時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改用使用PTF(Polymer Thick Film，高分子聚合厚膜) )了，這是使用導電油墨(銀漿之類的導體)印刷于PET材質上的一種技術。這種PTF的價錢比起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：簡介PTF(Polymer Thick Film)高分子聚合厚膜

 

但是光只有PTF是沒辦法辦法取代原來金手指的按鍵線路，這裡還使用了類似【Metal dome】的Polydome技術，仔細看下面的第一張圖片，在圓形的節點旁邊有個圓形的開口，這個開口墊高了鍵盤按鍵的接觸點線路。

 

下面第二個圖則是另一片也有著按鍵線路的PTF，當上、下兩面PTF的按鍵結點互相接觸后就可以計算出是哪個按鍵被按下了。可是當按鍵沒有按下時，上下兩片PTF的線路則是分開的，所以上圖那片PTF的線路上面其實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才會碰觸的接觸點，因為這些材質使用的都是Polymer，所以才撐這樣的技術為Polydome(聚合簧片)。

 

 

使用壓接(press connection)方式來取代連接器或焊接

一般來說軟板與PCB的連接方式不外乎使用連接器(connector)，焊錫焊接(如HotBar)，或導電膠(如HSC、ACF)，但像這類直接使用壓接(press connection)(我自己取的名字)方式連接可算最節省成本的一種，我覺得它其實有點類似導電斑馬條(zebra strips)，它其實使用一個具彈性的材質(如橡膠、橡膠泡棉)來將軟板擠壓連接于PCB。這個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)的費用，也省下了焊接的功夫，但是銀漿與金直接接觸，長久來說會有電子遷移(migration)的問題。

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)因為它介于塑膠鍵盤與線路之間，如果定位跑掉了，按鍵的功能就會受到影響，以前我們都會設計螺絲來固定memtrane，這次看到的設計則是使用「緊配」的方式，因為橡膠具有伸縮的特性，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。

這個設計還有個巧思，為了方面橡膠柱塞入塑膠孔，特意把塑膠孔設計成橢圓孔，這樣橡膠柱就可以很輕松的塞進塑膠孔，也可以起到固定的目的，真是個聰明的設計。