Handheld-Geräte Taster mit doppelter Wirkung

Unterhaltungselektronik, insbesondere in tragbaren Geräten, erfordert fortschrittliche Bauteile, die Miniaturisierung mit Robustheit kombinieren. Diese Designziele können Ingenieure nur schwer erfüllen, ohne Kompromisse bei Leistung, Funktionsumfang oder Lebensdauer machen zu müssen.

Hoch zuverlässige Miniaturschalter können eine wichtige Rolle bei elektronischen Systemen spielen, bei denen die Entwickler zum einen erheblich Platz und Gewicht verringern, andererseits deren Leistung und Langlebigkeit steigern sollen. Aufgrund der erheblichen Größenbeschränkungen, die mit Handheld- und portablen Geräten verbunden sind, sehen sich Schalterhersteller gezwungen, elektromechanische Miniaturschalter mit erhöhtem Funktionsumfang zu entwickeln.
Flache Doppelwirkungstaster werden heute in Handheld- und tragbaren elektronischen Geräten integriert, die eine spezifische Ergonomie erfordern. Die neueste Tastergeneration ermöglicht schnelle, wiederholte Betätigung in diesen Handheld-Anwendungen. Der gesteigerte Funktionsumfang der Miniatur-Doppelwirkungstaster ermöglicht es Konstrukteuren, die Zahl der Bauteile in ihren Entwicklungen zu reduzieren, wodurch Gewicht und Größe eines Endprodukts verringert werden. Einige der heute auf dem Markt verfügbaren Miniatur-Doppelwirkungstaster werden in Gehäusegrößen von nur 3,0 mm x 4,0 mm x 0,55 mm angeboten, ohne die Höhe des Aktuators.
Die Flexibilität von Schalterbauteilen ist überaus wichtig, um anwendungsspezifische Anforderungen an Geräte der Unterhaltungselektronik zu erfüllen, insbesondere von Handheld-Geräten wie Handys, MP3-Zubehör und Bluetooth-Headsets.
Berührungsschalter sind grundsätzlich kleiner und flexibler als viele andere Schaltertechnologien, beispielsweise Drucktaster. Diese Schalterarten bieten mehrere Montage- und Betätigungsmöglichkeiten und damit größere Flexibilität zusammen mit der Fähigkeit, den Schalter für die Bedürfnisse spezifischer Anwendungen zu konfigurieren.
Zuverlässigkeit ist eine weitere wichtige Anforderung, die Schalterhersteller bei der Entwicklung von elektronischen Geräten berücksichtigen müssen, insbesondere von Handheld-Geräten, die ständig rauen Umweltbedingungen ausgesetzt sind. Dazu zählen heftige Stöße, Vibrationen, Nässe, Luftfeuchtigkeit, Staub und andere Verunreinigungen.
Schalter mit einer Metallbeschichtung zu versehen, ist eine Entscheidung, die Schalterhersteller fällen müssen. Beschichtung der Edelstahlkontakte mit Gold oder Silber zum Schutz gegen Korrosion erfordert das Aufbringen einer Nickelunterlage, um die Oberfläche für die Aufnahme der Beschichtung chemisch vorzubereiten. Jedoch greift dies den Edelstahl selbst an, sodass die Fähigkeit des Produkts insgesamt reduziert wird, Korrosion zu widerstehen. Folglich könnte die Ausführung des Schalters ohne Metallbeschichtung effektiver sein.

Beschichten oder nicht beschichten?

Leider weist der Schalter ohne Beschichtung einen extrem hohen und variablen Kontaktwiderstand auf, was sich nicht mit den momentanen Werten in vielen Handheld-Geräten verträgt und somit das Schalterdesign beeinträchtigen könnte.

Unter Berücksichtigung dieser Aspekte besteht die effektivste Lösung darin, den Schalter mittels Teflonfolie und Klebstoffen auf Acryl- oder Silikonbasis abzudichten. Die Schalter der »KMT0«-Serie von C&K Components sind so ausgebaut (Bild 1). Dies ermöglicht eine robuste Lösung für die Abdichtung bis Schutzklasse IP68 und soll verhindern, dass Schweiß oder andere Flüssigkeiten den Schalter angreifen können. Kon-strukteure können ihre Leiterplatten außerdem mit einer gleichmäßigen Schutzschicht aus Parylen oder einem anderen hydrophoben Material versehen. Viele kritische Geräte erfordern absolut fehlerfreie Bauteile. Tragbare Geräte, die im Außeneinsatz verwendet werden, tolerieren keinen Ausfall von Komponenten.
Standard-Drucktaster haben eine typische Lebensdauer von 30 000 Betätigungen, während Berührungsschalter normalerweise einen Bereich von 100 000 bis 300 000 Betätigungen erreichen können. Bei zukünftigen Berührungsschaltern wird sogar ein Ziel von bis zu 600 000 Betätigungen angestrebt. Eine lange Lebensdauer beruht zum Teil auf Widerstand gegen Stoß und Vibration von 10 Hz bis 500 Hz sowie einer Betriebstemperatur von -40 °C bis +85 °C.
Der Trend zur Miniaturisierung von Mobil- und Handheld-Geräten ist weiterhin ein treibender Faktor bei der Entwicklung innovativer Schalter. Ultra-Miniatur-Doppelwirkungsschalter bieten ein angenehmes Berührungsgefühl und sind eine ideale Lösung für Anwendungen, die wenig Platz und gutes Berührungsfeedback bei beiden Aktionen erfordern. Da elektrische und mechanische Spezifikationen extrem enge Toleranzen und flache Produktprofile bei Verbraucheranwendungen entscheidend und Entwicklungszyklen und Vorlaufzeiten kurz sind, sehen sich Schalterhersteller, die flexible und zuverlässige Geräte entwickeln, deutlich im Vorteil.

Über den Autor:

Jerome Smolinski ist Senior Product Manager bei C&K Components.