一種消抖的按鍵及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種消抖的按鍵及其制備方法，按鍵由橡膠基材和具有三層層狀結(jié)構(gòu)的金屬觸點構(gòu)成。在金屬觸點的表面，以電鍍或化學鍍的方法鍍有一層錫合金或鉛合金。這樣鍍有錫合金或鉛合金的金屬觸點，具有良好的抗觸點抖動性能和耐電弧燒蝕性能，這種金屬觸點和橡膠進一步復合成型，制備消抖的橡膠按鍵。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明具體涉及一種電力或電子產(chǎn)品中的開關(guān)或電路中兩個導體之間可通過相 互接觸從而可供電流通過的零部件(也就是電觸頭或觸點）及其制備方法。 一種消抖的按鍵及其制備方法

【背景技術(shù)】
[0002] 在含有金屬觸點的機械式開關(guān)接通或斷開時，由于觸點的彈性作用，觸點可能不 會馬上穩(wěn)定地接通或斷開，而是在接通或斷開的瞬間產(chǎn)生一連串的抖動，也就是一連串的 接通和斷開。抖動時間可達20毫秒以上。觸點抖動(或按鍵抖動、開關(guān)抖動)會引起一次人 工開關(guān)操作被誤讀多次。這種抖動，輕者會造成電路"連擊"響應，嚴重的會導致電路設(shè)計 徹底失敗，導致各種事故。因此，在一些應用中，必須消除觸點抖動。消除觸點抖動的方法 有硬件法和軟件法等方法。硬件法就加去抖動電路，軟件法有延遲法和采樣法。這些方法 在以下文獻中進行了介紹：
[1].李洪宇，黃鶴松，姬培峰.防止機械抖動的三種可靠方法[J]，電子元器件應 用，2004,6(6)，53-55.
[1] .曾旖，奚大順，李向陽.按鍵開關(guān)的抖動與消除方法[J]，電子世界，2005,（9)， 55-56.
[2] .方龍，肖獻保，李威.關(guān)于消除按鍵機械抖動的研究[J]，廣西輕工業(yè)，2008， (1), 92, 105. 申請?zhí)枮?01110340157. 5的專利文件"一種消除按鍵抖動的方法、裝置及鍵盤"、申請 號為：200910058845. 5的專利文件"一種去除按鍵抖動的方法和系統(tǒng)"公開了通過按鍵信 息的處理方法和系統(tǒng)來消除按鍵抖動的。申請?zhí)枮?01310004739. 5的專利文件"一種防抖 動電路"和申請?zhí)枮?01210555174. 5的專利文件"一種消除機械抖動的開關(guān)電路"都是通 過防抖動電路來消除抖動。申請?zhí)枮?00780034448. 3的專利文件"開關(guān)電路和相關(guān)的去抖 動方法"是通過西格瑪-德爾塔調(diào)制器對開關(guān)的輸出量進行去抖動處理。美國專利7809867 "Keypad de-bouncing apparatus and method" 和美國專利申請 2〇110004711 "Keypad de-bouncing apparatus and method"也是通過電路設(shè)計來消除按鍵抖動。無論是硬件法 還是軟件法，都是通過電路、電路硬件或軟件來消除觸點和按鍵的抖動的影響。本發(fā)明將通 過在觸點的金屬材質(zhì)上鍍一層錫合金或鉛合金，從根本上弱化或消除觸點抖動，并且同時 提高觸點的耐電弧燒蝕性能或使用壽命。
[0003] 本專利權(quán)人的申請專利號為201110193369. 5的發(fā)明提供了一種"麻面金屬與 橡膠復合導電粒"，由金屬面層與橡膠基體粘合而成，或者粘合后分切而成。金屬面層為麻 面，具有凹坑、凸點或者兩者均有；凹坑或凸點在金屬面層的外表面、內(nèi)表面或者兩個表面 均有。凹坑的深度小于金屬面層厚度，凸點的高度不小于金屬面層厚度的十分之一。金屬 面層的材質(zhì)為金屬或合金，外表面可鍍金、銀、銅、鋁、鎳、鉻、銠、鋅、鑰、錫、鈷、鎢或鐵以及 它們的合金；橡膠基體為硅橡膠或聚氨酯橡膠等；金屬面層與橡膠基體之間可有粘接層， 粘接層為熱硫化膠粘劑、底涂劑或為與橡膠基體相同的材質(zhì)。金屬面層內(nèi)表面可涂有偶聯(lián) 劑等助劑。本發(fā)明的金屬面層強度高、導電性穩(wěn)定，粘接層強度高，橡膠基體彈性足。但該 發(fā)明沒有為解決導電粒的抖動問題和電弧燒蝕問題提出解決方案。該發(fā)明也沒有提出如何 在金屬面層的外表面上獲得一層或多層鍍層的具體方法，沒有說明如何讓金屬鍍層選擇性 地沉積在金屬的表面上而不沉積在橡膠的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明公開的一種消抖的按鍵由橡膠基材和金屬觸點構(gòu)成，其中金屬觸點是具有 三層層狀結(jié)構(gòu)的層狀復合體，典型的形狀是圓柱型的或橢圓柱型的；金屬觸點的第一層為 0· 1mm至10mm厚的橡膠層，第二層為0.01mm至1.0mm厚的含鎂、鋁、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、 銅、鋅、鈮、鑰、銀、錫、鉭或鎢的金屬薄片層，第三層為〇.〇l-l〇Mffl厚錫合金鍍層或鉛合金鍍 層，如圖1所示；其中，第三層是由以下三種方法中的任意一種形成的： 第一種方法是將第一層和第二層的復合體浸漬在含有可溶性的錫化合物或鉛化合物 的電鍍液中，用電鍍的方法，將錫合金或鉛合金選擇性地沉積上去在復合體中的金屬面上 而形成的； 第二種方法是將第一層和第二層的復合體浸漬在含有可溶性的錫化合物或鉛化合物 的化學鍍液中，用化學沉積的方法，將錫合金或鉛合金選擇性地沉積到復合體中的金屬表 面上而形成的； 第三種方法是用化學鍍或電鍍的方法在第二層金屬基材的一面或兩面，鍍上錫合金或 鉛合金，然后，將金屬基材和橡膠復合，形成具有橡膠層、金屬薄片層和鍍層的三層結(jié)構(gòu)的 層狀復合體。
[0005] 由這三種方法，都可得到標示在圖1中的金屬觸點。
[0006] 這種消抖的按鍵中的橡膠基材是由天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、乙丙橡膠、三 元乙丙橡膠、聚氨酯橡膠、甲基乙烯基硅橡膠或甲基乙烯基苯基硅橡膠制備而成的；橡膠基 材優(yōu)選由三元乙丙橡膠、甲基乙烯基硅橡膠或甲基乙烯基苯基硅橡膠制備而成。橡膠基材 的材質(zhì)最好和金屬觸點中疏水性橡膠層的材質(zhì)相同，以便兩者在熱硫化粘合時獲得良好的 粘合強度。
[0007] 在上述制備金屬觸點第三層（錫合金鍍層或鉛合金鍍層）的第一種方法和第二種 方法中，第一層是由疏水性橡膠構(gòu)成的；所述的疏水性橡膠是由于橡膠分子鏈上羧基、羥 基、羰基、氨基、酰胺基、腈基、硝基、齒基、巰基、磺酸根和苯磺酸根含量低，從而使橡膠表面 的水接觸角大于65°的橡膠材料，或者，是由于橡膠中不含或含有少量的親水性的填料或 添加劑，從而使橡膠表面的水接觸角大于65°的橡膠材料。
[0008] 疏水性橡膠對水具有排斥能力，水不能在疏水性橡膠表面鋪展開來。為了實現(xiàn)的 選擇性電鍍或化學鍍，在由第一層疏水性橡膠層和第二層金屬薄片的復合體中的橡膠材質(zhì) 的疏水性越高越好。為了使沉積在第一層疏水性橡膠層上的金屬少得可以忽略不計，橡膠 基材的水接觸角需大于65°。橡膠分子鏈上羧基、羥基、羰基、氨基、酰胺基、腈基、硝基、鹵 基、巰基、磺酸根和苯磺酸根，將增大橡膠的極性和親水性。特別是羧基、羥基、磺酸根和苯 磺酸根，將極大的增大橡膠的極性和親水性。因此必須控制橡膠中這些基團的含量。高腈基 含量的丁腈橡膠和氫化丁腈橡膠、端羧基液體丁腈橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、氯醚橡膠、丙 烯酸酯橡膠、聚氨酯橡膠等極性橡膠，以及親水化的橡膠(如親水性硅橡膠)、水膨脹橡膠、 含有大量親水性或吸水性填料的橡膠材料、含有表面活性劑或抗靜電劑的橡膠材料等材料 的極性大、或材料表面的極性大，不宜在本發(fā)明中開關(guān)觸點中使用。如果使用這樣的橡膠材 料，在進行電鍍或化學鍍時，將使金屬也或多或少地沉積在這些橡膠材料上。如果橡膠材料 上有金屬的沉積層，將不僅浪費鍍液，而且不利于橡膠材質(zhì)與其它橡膠材質(zhì)的熱硫化粘合 或熱塑性粘合，而這種熱硫化粘合是后續(xù)加工中所必需的。
[0009] 作為優(yōu)化，所述的疏水性橡膠層由非極性或極性弱的橡膠制備而成。作為進一步 的優(yōu)化，所述的疏水性橡膠層由三元乙丙橡膠、甲基乙烯基硅橡膠或甲基乙烯基苯基硅橡 膠制備而成。三元乙丙橡膠、甲基乙烯基硅橡膠和甲基乙烯基苯基硅橡膠是非極性橡膠，疏 水性強，同時它們的耐候性好，在大氣中能長期保持良好的彈性，因此，它們是所述的疏水 性橡膠層的優(yōu)先選用的材料。
[0010] 在上述制備金屬觸點第三層（錫合金鍍層或鉛合金鍍層）的第三種方法中，對第一 層橡膠的疏水性不作嚴格要求。疏水性不強的橡膠也可以用來制作金屬觸點中的橡膠層。 [0011] 本發(fā)明中的金屬薄片層為具有凸點或凹點的金屬片材、具有凸線條或凹線條的金 屬片材、具有凸面或凹面的金屬片材、具有面積小于1mm 2的小孔的金屬片材、金屬網(wǎng)、金屬 泡沫或者金屬纖維燒結(jié)氈；金屬材質(zhì)為鎂、鋁、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鈮、鑰、銀、錫、 鉭、鎢或含有這些元素的合金；所述的金屬薄片是單一金屬材質(zhì)的或不同金屬材質(zhì)層狀復 合的。金屬薄片層的材質(zhì)優(yōu)選化學穩(wěn)定性較好、電導率較高且價格比較低的金屬或合金。
[0012] 作為優(yōu)化，所述的金屬薄片層的金屬薄片由0.01-1. 〇mm厚的不銹鋼、銅或銅合 金、鎳或鎳合金薄片構(gòu)成，在不銹鋼、銅或銅合金、鎳或鎳合金薄片的一面或兩面，或鍍有 0. 的純鎳層或鎳合金層、純鈷層或鈷合金層；不銹鋼、銅或銅合金、鎳或鎳合金薄 片上的純鎳層或鎳合金層、純鈷層或鈷合金層是由真空鍍膜、電鍍或化學鍍的方法制備的。
[0013] 作為優(yōu)化，所述的第二層的金屬薄片由0.01-1. 0mm厚的不銹鋼、銅或銅合金、鎳 或鎳合金薄片構(gòu)成，在不銹鋼、銅或銅合金、鎳或鎳合金薄片的一面或兩面，鍍有0. l-l〇mm 的純鎳層或鎳合金層；不銹鋼、銅或銅合金、鎳或鎳合金薄片上的鎳合金層是由真空鍍膜、 電鍍或化學鍍的方法制備的。在不銹鋼、銅或銅合金、鎳或鎳合金薄片上鍍一純鎳層或鎳合 金層，鈷或鈷合金、鑰或鑰合金，可以提高金屬薄片與鍍層的粘合強度，避免鍍層在觸點使 用過程中脫落。
[0014] 金屬薄片的厚度不宜過薄。如果第二層的金屬薄片厚度低于0. 01mm，就不能很好 地支撐鍍層，在與橡膠復合之前、之中或之后的加工中容易破裂。如果第二層的金屬薄片太 厚，就會增加觸點的整體硬度，分割或沖切加工變得困難，同時浪費金屬材料。所以，金屬薄 片的厚度，不宜大于1. 〇mm。
[0015] 預先將第一層的疏水性橡膠層和第二層的金屬薄片制成層狀復合體，是為了方便 將層狀復合體作為觸點應用于制備橡膠按鍵。層狀復合體上的疏水性橡膠，可直接與其它 橡膠進行熱硫化粘合或熱塑性粘合而形成橡膠按鍵。如果將沒有橡膠層的金屬薄片和其它 橡膠進行熱硫化粘合或熱塑性粘合而形成橡膠按鍵，就會在模塑過程中發(fā)生溢膠現(xiàn)象。所 謂溢膠現(xiàn)象，是指在模塑過程中，橡膠溢到觸點的正面，從而影響觸點的導電性能。觸點上 有溢膠現(xiàn)象，對觸點的質(zhì)量來說是不可接受的。
[0016] 本發(fā)明的公開的一種消抖的按鍵的制備方法包括如下步驟： (1)金屬薄片的處理：金屬薄片為0. 01mm至1. 〇mm厚的不銹鋼、銅或銅合金、鎳或鎳合 金薄片；用清洗劑和有機溶劑對金屬薄片進行除油、清洗；或通過噴砂、打磨將金屬薄片進 行表面機械粗化處理；或通過化學蝕刻處理以處理出直徑小于1mm的凹坑或凸點；或在金 屬薄片的一面或兩面，用電鍍或化學鍍的方法鍍有〇. 1微米至10微米的純鎳層或鎳合金 層、純鈷層或鈷合金層；然后用清洗劑和有機溶劑對所得到的金屬薄片進行除油、清洗； (2 )疏水性橡膠與金屬薄片的粘合處理：疏水性橡膠層通過熱硫化粘合和熱硫化成型， 粘合在涂有底涂劑或粘合促進劑的金屬薄片上，形成層狀的復合片材；或者將具有自粘性 的疏水性橡膠，通過熱硫化粘合和熱硫化成型，粘合在涂覆有底涂劑或沒有涂覆底涂劑的 金屬薄片上，形成層狀的復合片材； (3) 切割處理：將上述步驟中的復合片材分割或沖切成包括疏水性橡膠層和金屬薄片 層的直徑為2-10mm的圓柱體，或者將上述步驟中的復合片材分割或沖切成橫截面為橢圓 形、多邊形、十字形、星形或者新月形或它們的任意組合的物體；用堿性清洗液清洗約5分 鐘，水洗，然后用5%的鹽酸清洗約1分鐘，然后用去離子水清洗干凈，浙干； (4) 鍍層的制備：將上述圓柱體或物體，浸漬在含有可溶性錫化合物或鉛化合物的化學 鍍液中，攪拌，用化學鍍的方法在圓柱體或物體的金屬表面形成鍍層；或者，將上述圓柱體 放入含有可溶性錫化合物或鉛化合物的化學鍍液的滾筒中，讓滾筒轉(zhuǎn)動，用化學鍍的方法 在上述圓柱體或物體的金屬表面，形成鍍層； 化學鍍液中含有2. 5-100g/L的可溶性錫化合物和/或鉛化合物、5-150g/L的絡(luò)合劑、 10-125g/L的還原劑、0-50g/L的pH調(diào)節(jié)劑； 所述的可溶性錫化合物是氯化亞錫、硫酸亞錫、四氯化錫、錫酸鈉、氟硼酸錫、乙酸亞 錫、草酸亞錫。乙酸亞錫和草酸亞錫不溶于水，使用前先用稀鹽酸溶解。
[0017] 所述的可溶性鉛化合物是氯化鉛、硝酸鉛、乙酸鉛。
[0018] 所述的絡(luò)合劑是含有檸檬酸鈉、檸檬酸鉀、乙二胺四乙酸（EDTA)的鈉鹽、氨基三乙 酸 所述的還原劑是三氯化鈦、次亞磷酸鈉。
[0019] 所述的pH調(diào)節(jié)劑是氫氧化鉀、氫氧化鈉、氨水、無機酸(如鹽酸)或有機酸(如乳酸、 苯磺酸)、強酸弱堿鹽(如硫酸銨）或強堿弱酸鹽(如醋酸鈉、碳酸鈉)。
[0020] 化學鍍溫度控制在50-95°C之間，以保證一定的反應速度。
[0021] 化學鍍的時間控制10分鐘到2小時之間，以保證鍍層的厚度。通常鍍層的厚度在 0. 3Mffl以上，就可使觸點抖動的時間顯著減少，甚至不抖動。
[0022] (5)清洗、干燥：取出上述被鍍物，用蒸餾水或去離子水漂洗、浙干、冷風吹干或放 在70°C的恒溫烘箱中烘干，即得到金屬表面有錫合金或鉛合金鍍層的開關(guān)觸點。
[0023] (6)鍍后處理：將上述步驟所得的觸點，應用于步驟（7)，或者在應用于步驟（7) 之前或之后，對鍍有錫合金或鉛合金的觸點進行鍍后處理，鍍后處理的方法是： 在觸點錫合金或鉛合金的表面，施加一層水溶性的或有機溶劑型的錫合金保護劑或錫 鍍層表面抗氧化劑，或遵循發(fā)明專利申請?zhí)枮?3119045. 6 "錫鍍層表面抗氧化劑及其使用 工藝"所描述的方法；或者在觸點表面涂一層不導電的具有滅弧潤滑效果的潤滑油、鋰基脂 或有機硅脂的復合物，優(yōu)選選用商品化的滅弧脂；或?qū)㈠冇绣a合金的觸點，用含鉛的堿性溶 液進行處理，使觸點表面的部分錫被鉛置換，在觸點表面形成錫鉛合金。
[0024] (7)將上述金屬觸點與橡膠進行熱硫化粘合和熱硫化成型，成型時上述金屬觸點 中的橡膠層與其它橡膠結(jié)合，制備成消抖的橡膠按鍵。
[0025] 或者把上述步驟變更為先制備鍍層，然后在將有鍍層的金屬薄片與疏水性橡膠 層進行粘合處理，制備有鍍層的復合片材。
[0026] 本發(fā)明的公開的消抖的按鍵的另一種制備方法包括如下步驟： (1) 金屬薄片層的處理：金屬薄片層為〇. 01-1. 〇mm厚的不銹鋼、銅或銅合金、鎳或鎳合 金薄片；在不銹鋼、銅或銅合金、鎳或鎳合金薄片的一面或兩面，或用機械打磨、噴砂和化學 蝕刻進行粗化處理，或真空鍍膜、電鍍或化學鍍的方法鍍有〇. 05-10微米的純鎳層或鎳合 金層、純鈷層或鈷合金層、鑰或鑰合金層，或只做清洗處理； (2) 疏水性橡膠層與金屬薄片層的粘合處理：疏水性橡膠層通過熱硫化粘合和熱硫化 成型，粘合在涂有底涂劑或粘合促進劑的金屬薄片層上，形成復合片材；或者將具有自粘性 的疏水性橡膠，通過熱硫化粘合和熱硫化成型，粘合在涂覆有底涂劑或沒有涂覆底涂劑的 金屬薄片層上，形成復合片材； (3) 鍍層的制備：將上述復合片材，浸漬在含有可溶性錫或鉛的化合物的點鍍液中，用 電鍍的方法在復合片材的金屬表面形成錫合金或鉛合金鍍層； 鍍液中含有5-100g/L的可溶性錫化合物或鉛化合物、5-100g/L的絡(luò)合劑、5-100g/L的 還原劑、2-50g/L的pH調(diào)節(jié)劑； (4) 鍍后處理：將上述步驟所得的片材，應用于步驟（5)，或者在應用于步驟（5)之前 或之后，對鍍有錫合金或鉛合金的片材進行鍍后處理，鍍后處理的方法是： 在片材錫合金或鉛合金的表面，施加一層水溶性的或有機溶劑型的錫合金保護劑或錫 鍍層表面抗氧化劑，或遵循發(fā)明專利申請?zhí)枮?3119045. 6 "錫鍍層表面抗氧化劑及其使 用工藝"所描述的方法；或者在片材錫合金或鉛合金的表面涂一層不導電的具有滅弧潤滑 效果的潤滑油、鋰基脂或有機硅脂的復合物，優(yōu)選選用商品化的滅弧脂；或?qū)㈠冇绣a合金的 片材，用含鉛的堿性溶液進行處理，使片材表面的部分錫被鉛置換，在片材表面形成錫鉛合 金。
[0027] (5)切割處理：將上述步驟中的復合片材分割或沖切成包括橡膠層和金屬薄片層 和鍍層的直徑為2-10mm的圓柱體； (6)將上述圓柱體作為金屬觸點與橡膠進行熱硫化粘合和熱硫化成型，成型時上述金 屬觸點中的橡膠層與其它橡膠結(jié)合，制備成橡膠按鍵。
[0028] 或者把上述步驟變更為先制備鍍層，然后在將有鍍層的金屬薄片與疏水性橡膠 層進行粘合處理，制備有鍍層的復合片材。
[0029] 制備所述的錫合金鍍層或鉛合金鍍層的化學鍍液或電鍍液中，可同時含有可溶性 錫化合物和可溶性鉛化合物；作為優(yōu)化，制備所述的錫合金鍍層或鉛合金鍍層的鍍液中，含 有5-100g/L的氯化亞錫和氯化鉛，其中氯化亞錫和氯化鉛的重量比為5:1-100:1。這樣所 得的鍍層中含有較多的錫和較少的鉛。少量鉛的存在，將抑制在存放和使用過程中，錫合金 鍍層長出"須狀結(jié)晶"（或稱為"須晶")。
[0030] 在上述電鍍鍍液中或化學鍍液中，含有0. 05_2g/L的光亮劑；所述的光亮劑為甲 醛、乙醛、β-萘酚、2-甲基醛縮苯胺、芐叉丙酮、枯茗醛、二苯甲酮、氯苯甲醛、平平加、西 佛堿、丁炔二醇、丙炔醇、1-二乙胺基丙-2-炔、乙氧化丙炔醇、鄰磺酰苯甲酰亞胺(又稱糖 精)、鄰磺酰苯酰亞胺鈉(又稱糖精鈉)、乙烯基磺酸鈉、丙炔磺酸鈉、吡啶-2-羥基丙磺酸內(nèi) 鹽、烷基酚聚氧乙烯醚或市售的商品化的光亮劑。在錫合金的化學鍍液中加入光亮劑如糖 精鈉后，就會得到"亮錫"鍍層。在電鍍錫鉛合金鍍層時使用光亮劑，得到光亮的鍍層，但也 會改變鍍層成分（即錫、鉛比例)。所以，使用光亮劑時，要注意相應地改變鍍液中亞錫離子 和鉛離子的比例，才能保證得到所需要成分的錫鉛合金鍍層。
[0031] 有益效果： 本發(fā)明公開的按鍵中的金屬觸點上有層錫合金、鉛合金或錫鉛合金，具有良好的抗觸 點抖動性能，而且，有錫合金、鉛合金或錫鉛合金的金屬觸點的耐電弧燒蝕性能也比由沒有 鍍層的不銹鋼、銅和銅合金、鎳和鎳合金、鈷和鈷合金等金屬材質(zhì)制備的金屬觸點好，從而 能夠提高觸點的操作可靠性?；蛘哒f，本發(fā)明通過在金屬觸點上涂覆錫或鉛合金的鍍層，消 除了觸點抖動、延長了觸點使用壽命。由于含有橡膠層，這種觸點適合于與其它橡膠進行熱 硫化粘合和熱硫化成型，從而制成帶有觸點的橡膠按鍵產(chǎn)品。這種按鍵和印刷電路板（PCB) 組合在一起，就構(gòu)成了一個消抖的按鍵開關(guān)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032] 圖1為本發(fā)明的消抖的按鍵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中：1、橡膠層；2、金屬薄片層；3、錫 合金或鉛合金鍍層；4、橡膠基材；其中1、2和3構(gòu)成金屬觸點； 圖2為消抖的按鍵開關(guān)示意圖；圖中：1、橡膠層；2、金屬薄片層；3、錫合金或鉛合金鍍 層；4、橡膠基材；5、印刷電路板上的鍍金觸點；6、印刷電路板； 圖3為本發(fā)明的普通按鍵鍍鎳上的抖動測試圖； 圖4為本發(fā)明的鍍錫按鍵上的抖動測試圖。
[0033]

【具體實施方式】
[0034] 實施例1 : 如圖1-2所示，為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖：橡膠層1、金屬薄片層2、錫合金或鉛合金鍍層 3、橡膠基材4、印刷電路板上的鍍金觸點5、印刷電路板6。如圖3-4所示，在普通按鍵鍍鎳 上的抖動測試圖中有一段抖動的痕跡，而本發(fā)明的鍍錫按鍵上，按鍵沒有抖動的跡象。
[0035] 以0. 1mm厚的不銹鋼（型號為304 ;國標牌號為0Crl8Ni9)制作其中的金屬薄片層。 用機械法滾壓成有細波紋狀的片材，波紋峰高為0. 1mm，峰間距為0. 2mm。然后用pH值為9 左右的堿性清洗液進行清洗除油，水洗，用工業(yè)酒精進行進一步清洗除油，然后冷風吹干。 用其它方法進行清洗除油和活化也是可以的。
[0036] 將一種甲基乙烯基苯基娃橡膠（例如米用德國瓦克公司生產(chǎn)的Elastosil? R 401/60)和乙烯基三特丁基過氧硅烷（VTPS)和過氧化二異丙苯（DCP)用開煉機混煉均勻。 VTPS在混煉膠中的含量是1%，DCP在混煉膠中的含量是0. 5%。VTPS是一種含有過氧化合 物成份的偶聯(lián)劑，它既可以使含乙烯基的硅橡膠交聯(lián)，同時也促進含乙烯基的硅橡膠與金 屬(如鎳、碳鋼、不銹鋼、銅等）之間的粘合。 將有細波紋狀的不銹鋼片材和上述混煉膠在165°C下進行熱硫化粘合和熱硫化成型， 硫化時間為12分鐘。形成1. 0_厚的不銹鋼和硅橡膠的層狀復合片材。制得此復合片材的 模具的模腔表面，有特氟龍涂層。特氟龍涂層的存在，防止了混煉膠在熱硫化過程中粘模。 將此復合片材沖切成直徑為5mm的小圓片。把這種小圓粒用堿性清洗液清洗分鐘，水洗，然 后放在10%的稀硫酸中活化lmin，然后清洗，浙干。
[0037] 配置組成如下的化學鍍液： 二水氯化亞錫8g/L，二水檸檬酸鈉75g/L，二水乙二胺四乙酸二鈉20g/L，乙酸鈉10g/ L，苯磺酸0. 5g/L，糖精鈉0. 2g/L，三氯化鈦8g/L，氨水適量加入，使pH在8. 0-9. 0之間。化 學鍍液現(xiàn)配現(xiàn)用。三氯化鈦可去離子水或稀鹽酸溶解，不過早地加入到鍍液中。
[0038] 將上述的500粒小圓片，放入80°C的上述300mL鍍液中，不斷攪拌，60分鐘后取 出，用蒸餾水或去離子水漂洗、浙干、冷風吹干或放在70°C的恒溫烘箱中烘干，即得到金屬 表面鍍有錫層的小圓粒。
[0039] 將這種含有硅橡膠層的鍍錫層的小圓粒，作為觸點，和硅橡膠進行熱硫化粘合和 熱硫化成型，形成含有觸點的橡膠按鍵，如圖1所示。小圓粒中的硅橡膠面和其它硅橡膠熱 硫化粘合，有金屬鍍層的一面朝外，以便金屬鍍層可以和其它觸點如印刷電路板（PCB)上的 鍍金觸點接觸而形成通路，如圖2所示。這種按鍵中的觸點其它觸點（如PCB上的鍍金觸 點)接觸時，基本上不產(chǎn)生觸點抖動現(xiàn)象，或者說其抖動時間接近零。因此，這種按鍵是一種 消抖的按鍵。我們的測試表明，在觸點間的電流為50毫安時，開關(guān)次數(shù)在10萬次以上，觸點 間的電阻基本不增加，觸點的導通性能良好。在觸點間電流為300毫安時，開關(guān)次數(shù)在3. 0 萬次時，觸點間的接觸電阻基本上不增加，維持在1歐姆以內(nèi)。相比較地，含有相應的沒有 鍍錫層的不銹鋼觸點的按鍵與PCB上的鍍金觸點接觸時，將產(chǎn)生觸點抖動現(xiàn)象，抖動時間 平均約10毫秒，在觸點間電流為300毫安時，開關(guān)約3000千次后，觸點間的電阻就開始顯 著增加，升到10歐姆以上。
[0040] 實施例2 : 所用的金屬薄片和實施例1 一樣，只是先將金屬薄片以化學鍍的方法，將有細波紋的 不銹鋼片鍍上一層2. 5Mffl厚的鎳。鍍鎳的目的，一是使金屬薄片的表面電阻降低（因為鎳的 電導率比不銹鋼大)，二是使不銹鋼和錫合金鍍層之間的粘合更牢固。然后將如此處理的金 屬薄片，和硅橡膠復合，再沖切成小圓片、化學鍍錫合金，最后制作出消抖的和耐電弧燒蝕 的按鍵。
[0041] 實施例3: 如實施例1，制得含有硅橡膠和不銹鋼層的小圓片，再在這小圓片上鍍一層2. 5Mffl厚的 鎳，然后在如實施1所示，在小圓片的金屬表面上，鍍上2. 5-5. OMffl厚的錫合金層，以此被 鍍物作為金屬觸點，然后制作出消抖的耐電弧燒蝕的按鍵。
[0042] 實施例4 : 所有過程如實施例1、2或3,只是所使用的化學鍍液的組成不同。本實施例中采用的鍍 液的組成是：二水氯化亞錫15g/L，氯化鉛0. 3g/L，二水檸檬酸鈉75g/L，二水乙二胺四乙酸 二鈉25/L，氨基三乙酸15g/L，糖精鈉2g/L，三氯化鈦8g/L，氨水或10%的醋酸適量加入，使 pH在6. 0-7. 5之間?；瘜W鍍溫度設(shè)定為60°C，時間設(shè)定為1小時。
[0043] 使用上述鍍液，所得到的鍍層是錫鉛合金鍍層。這種鍍層在存放和使用過程中更 穩(wěn)定，不會長成錫的"須晶"。有這種鍍層的按鍵，不產(chǎn)生觸點抖動現(xiàn)象。
[0044] 實施例5 : 如實施例1，將有細波紋的不銹鋼片材和硅橡膠制成1.0mm厚的不銹鋼和硅橡膠的層 狀復合片材。用10%的稀硫酸溶液清洗此復合片材3分鐘。然后將此片材電鍍上2. 5-5. OMm 厚的錫合金鍍層。所用的鍍液和條件是： 硫酸亞錫50g/L，硫酸90g/L，芐叉丙酮0. 4g/L。鍍液溫度控制在15°C左右，陰極電流 密度為l.〇A/dm2。
[0045] 在鍍液中，芐叉丙酮是光亮劑。硫酸具有降低亞錫離子的活性、防止其水解、提高 鍍液導電性能及陽極電流效率等作用。當硫酸量不足時，亞錫離子易氧化成四價錫。 然后將此鍍有錫合金的片材沖切成直徑為5mm的小圓片。將這種小圓片，作為金屬觸 點，和硅橡膠進行熱硫化粘合和熱硫化成型，形成含有觸點的橡膠按鍵。所制得的按鍵同樣 具有良好的消抖效果和耐電弧燒蝕性能。
[0046] 實施例6 : 以400目的不銹鋼平紋網(wǎng)（不銹鋼型號為304)代替實施例1中的有細波紋狀的不銹 鋼片，采用實施1中的工藝，所制得的觸點，也具有較好的消抖效果和較好的耐電弧燒蝕性 能。
[0047] 400目的不銹鋼網(wǎng)網(wǎng)孔很小，在和硅橡膠模壓時，硅橡膠不會穿透不銹鋼網(wǎng)的網(wǎng) 孔。如果選用目數(shù)小的不銹鋼網(wǎng)，如80目以下的不銹鋼網(wǎng)，在模壓時就會產(chǎn)生硅橡膠穿透 不銹鋼網(wǎng)孔的工藝問題。因此，需采用較大目數(shù)的不銹鋼網(wǎng)來制備有鍍層的開關(guān)觸點。
[0048] 實施例7 : 如實施例1、2、3、5或6制得有含有鍍錫層的觸點的橡膠按鍵。將這種橡膠按鍵用堿性 的鉛溶液處理，使觸點表面錫鍍層中的錫部分被鉛置換，從而在觸點鍍層的表面形成極薄 的錫鉛合金。這樣，橡膠按鍵在具有消抖功能和耐電弧燒蝕的同時，橡膠按鍵中觸點鍍層也 不會長出"須晶"。
【權(quán)利要求】
1. 一種消抖的按鍵，其特征在于：按鍵由橡膠基材和金屬觸點構(gòu)成，其中金屬觸點是 具有三層層狀結(jié)構(gòu)的層狀復合體；第一層為〇· 1mm至10mm厚的橡膠層，第二層為0· 01mm至 1.0mm厚的含鎂、鋁、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鈮、鑰、銀、錫、鉭或鎢的金屬薄片層，第三 層為0.01-10微米厚錫合金鍍層或鉛合金鍍層；其中，第三層是由以下三種方法中的任意 一種形成的： 第一種方法是將第一層和第二層的復合體浸漬在含有可溶性的錫化合物或鉛化合物 的電鍍液中，用電鍍的方法，將錫合金或鉛合金選擇性地沉積上去在復合體中的金屬面上 而形成的； 第二種方法是將第一層和第二層的復合體浸漬在含有可溶性的錫化合物或鉛化合物 的化學鍍液中，用化學沉積的方法，將錫合金或鉛合金選擇性地沉積到復合體中的金屬表 面上而形成的； 第三種方法是用化學鍍或電鍍的方法在第二層金屬基材的一面或兩面，鍍上錫合金或 鉛合金，然后，將金屬基材和橡膠復合，形成具有橡膠層、金屬薄片層和鍍層的三層結(jié)構(gòu)的 層狀復合體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的消抖的按鍵，其特征在于：橡膠基材是由天然橡膠、丁苯橡 膠、順丁橡膠、乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、聚氨酯橡膠、甲基乙烯基硅橡膠或甲基乙烯基苯基 硅橡膠制備而成的；橡膠基材優(yōu)選為由三元乙丙橡膠、甲基乙烯基硅橡膠或甲基乙烯基苯 基硅橡膠制備而成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的消抖的按鍵，其特征在于：在制備金屬觸點第三層的第一種 方法和第二種方法中，第一層是由疏水性橡膠構(gòu)成的；所述的疏水性橡膠是由于橡膠分子 鏈上羧基、羥基、羰基、氨基、酰胺基、腈基、硝基、齒基、巰基、磺酸根和苯磺酸根含量低，從 而使橡膠表面的水接觸角大于65°的橡膠材料，或者，是由于橡膠中不含或含有少量的親 水性的填料或添加劑，從而使橡膠表面的水接觸角大于65°的橡膠材料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1和3所述的消抖的按鍵，其特征在于：所述的疏水性橡膠由非極性 或極性弱的橡膠制備而成；優(yōu)選由三元乙丙橡膠、甲基乙烯基硅橡膠或甲基乙烯基苯基硅 橡膠制備而成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的消抖的按鍵，其特征在于：所述的金屬薄片層為具有凸點或 凹點的金屬片材、具有凸線條或凹線條的金屬片材、具有凸面或凹面的金屬片材、具有面積 小于1mm 2的小孔的金屬片材、金屬網(wǎng)、金屬泡沫或者金屬纖維燒結(jié)氈；金屬材質(zhì)為鎂、鋁、 鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鈮、鑰、銀、錫、鉭、鎢或含有這些元素的合金；所述的金屬薄片 是單一金屬材質(zhì)的或由不同金屬材質(zhì)層狀復合形成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的消抖的按鍵，其特征在于：所述的金屬薄片層的金屬薄 片由0.01-1. 0mm厚的不銹鋼、銅或銅合金、鎳或鎳合金薄片構(gòu)成，在不銹鋼、銅或銅合金、 鎳或鎳合金薄片的一面或兩面，鍍有0.01-10微米的純鎳層或鎳合金層、純鈷層或鈷合金 層、鑰或鑰合金層；不銹鋼、銅或銅合金、鎳或鎳合金薄片上的純鎳層或鎳合金層、純鈷層或 鈷合金層、鑰或鑰合金是由真空鍍膜、電鍍或化學鍍的方法制備的。
7. -種消抖的按鍵的制備方法，其特征在于：消抖的按鍵的制備包括如下步驟： (1)金屬薄片的處理：金屬薄片為0. 01mm至1. 〇mm厚的不銹鋼、銅或銅合金、鎳或鎳合 金薄片；用清洗劑和有機溶劑對金屬薄片進行除油、清洗；或通過噴砂、打磨將金屬薄片進 行表面機械粗化處理；或通過化學蝕刻處理以處理出直徑小于1mm的凹坑或凸點；或在金 屬薄片的一面或兩面，用電鍍或化學鍍的方法鍍有〇. 1微米至10微米的純鎳層或鎳合金 層、鈷或鈷合金層；然后用清洗劑和有機溶劑對所得到的金屬薄片進行除油、清洗； (2 )疏水性橡膠與金屬薄片的粘合處理：疏水性橡膠層通過熱硫化粘合和熱硫化成型， 粘合在涂有底涂劑或粘合促進劑的金屬薄片上，形成層狀的復合片材；或者將具有自粘性 的疏水性橡膠，通過熱硫化粘合和熱硫化成型，粘合在涂覆有底涂劑或沒有涂覆底涂劑的 金屬薄片上，形成層狀的復合片材； (3) 切割處理：將上述步驟中的復合片材分割或沖切成包括疏水性橡膠層和金屬薄片 層的直徑為2-10mm的圓柱體；或者將上述步驟中的復合片材分割或沖切成橫截面為橢圓 形、多邊形、十字形、星形或者新月形或它們的任意組合的物體；用堿性清洗液清洗約5分 鐘，水洗，然后用5%的鹽酸清洗約1分鐘，然后用去離子水清洗干凈，浙干； (4) 鍍層的制備：將上述圓柱體，浸漬在含有可溶性錫或鉛的化合物的化學鍍液中，攪 拌，用化學鍍的方法在圓柱體或物體的金屬表面形成鍍層；或者，將上述圓柱體放入含有可 溶性錫或鉛的化合物的化學鍍液的滾筒中，讓滾筒轉(zhuǎn)動，用化學鍍的方法在上述圓柱體的 金屬表面，形成鍍層； 化學鍍液中含有5-100g/L的可溶性錫化合物或鉛化合物、5-100g/L的絡(luò)合劑、 5-100g/L的還原劑、2-50g/L的pH調(diào)節(jié)劑； (5) 清洗、干燥：取出上述被鍍物，用蒸餾水或去離子水漂洗、浙干、冷風吹干或放在 70°C的恒溫烘箱中烘干，即得到金屬面層鍍有錫合金或鉛合金的觸點； (6) 鍍后處理：將上述步驟所得的觸點，應用于步驟（7)，或者在應用于步驟（7)之前 或之后，對鍍有錫合金或鉛合金的觸點進行鍍后處理，鍍后處理的方法是： 在觸點錫合金或鉛合金的表面，施加一層水溶性的或有機溶劑型的錫合金保護劑或錫 鍍層表面抗氧化劑；或者在觸點表面涂一層不導電的具有滅弧潤滑效果的潤滑油、鋰基脂 或有機硅脂的復合物，優(yōu)選選用商品化的滅弧脂；或?qū)㈠冇绣a合金的觸點，用含鉛的堿性溶 液進行處理，使觸點表面的部分錫被鉛置換，在觸點表面形成錫鉛合金； (7) 將上述金屬觸點與橡膠進行熱硫化粘合和熱硫化成型，成型時上述金屬觸點中的 橡膠層與其它橡膠結(jié)合，制備成消抖的橡膠按鍵； 或者把上述步驟變更為先制備鍍層，然后在將有鍍層的金屬薄片與疏水性橡膠層進 行粘合處理，制備有鍍層的復合片材。
8. -種消抖的按鍵的制備方法，其特征在于：消抖的按鍵的制備包括如下步驟： (1) 金屬薄片層的處理：金屬薄片層為〇. 01-1. 〇mm厚的不銹鋼、銅或銅合金、鎳或鎳合 金薄片；在不銹鋼、銅或銅合金、鎳或鎳合金薄片的一面或兩面，或用機械打磨、噴砂和化學 蝕刻進行粗化處理，或真空鍍膜、電鍍或化學鍍的方法鍍有〇. 05-10微米的純鎳層或鎳合 金層、純鈷層或鈷合金層、鑰或鑰合金層，或只做清洗處理； (2) 疏水性橡膠層與金屬薄片層的粘合處理：疏水性橡膠層通過熱硫化粘合和熱硫化 成型，粘合在涂有底涂劑或粘合促進劑的金屬薄片層上，形成復合片材；或者將具有自粘性 的疏水性橡膠，通過熱硫化粘合和熱硫化成型，粘合在涂覆有底涂劑或沒有涂覆底涂劑的 金屬薄片層上，形成復合片材； (3) 鍍層的制備：將上述復合片材，浸漬在含有可溶性錫或鉛的化合物的點鍍液中，用 電鍍的方法在復合片材的金屬表面形成錫合金或鉛合金鍍層； 鍍液中含有5-100g/L的可溶性錫化合物或鉛化合物、0-100g/L的絡(luò)合劑、10-120g/L 的pH調(diào)節(jié)劑 (4) 鍍后處理：將上述步驟所得的片材，應用于步驟（5)，或者在應用于步驟（5)之前 或之后，對鍍有錫合金或鉛合金的片材進行鍍后處理，鍍后處理的方法是： 在片材錫合金或鉛合金的表面，施加一層水溶性的或有機溶劑型的錫合金保護劑或錫 鍍層表面抗氧化劑；或者在片材錫合金或鉛合金的表面涂一層不導電的具有滅弧潤滑效 果的潤滑油、鋰基脂或有機硅脂的復合物，優(yōu)選選用商品化的滅弧脂；或?qū)㈠冇绣a合金的 片材，用含鉛的堿性溶液進行處理，使片材表面的部分錫被鉛置換，在片材表面形成錫鉛合 金； (5) 切割處理：將上述步驟中的復合片材分割或沖切成包括橡膠層和金屬薄片層和鍍 層的直徑為2-10mm的圓柱體； (6) 將上述圓柱體作為金屬觸點與橡膠進行熱硫化粘合和熱硫化成型，成型時上述金 屬觸點中的橡膠層與其它橡膠結(jié)合，制備成橡膠按鍵； 或者把上述步驟變更為先制備鍍層，然后在將有鍍層的金屬薄片與疏水性橡膠層進 行粘合處理，制備有鍍層的復合片材。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的消抖的按鍵的制備方法，其特征在于：制備所述的錫合 金鍍層或鉛合金鍍層的電鍍液或化學鍍液中，同時含有可溶性錫化合物和可溶性鉛化合 物；作為優(yōu)化，制備所述的錫合金鍍層或鉛合金鍍層的電鍍液或化學鍍液中，含有5-100g/ L的氯化亞錫和氯化鉛，其中氯化亞錫和氯化鉛的重量比為1: 5-1:100。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的消抖的按鍵的制備方法，其特征在于：制備所述的錫合 金鍍層或鉛合金鍍層的電鍍液或化學鍍液中，含有〇. 〇5_50g/L的光亮劑；所述的光亮劑為 甲醒、乙醒、β-萘酚、2-甲基醒縮苯胺、節(jié)叉丙酮、枯茗醒、二苯甲酮、氯苯甲醒、平平加、西 佛堿、丁炔二醇、丙炔醇、1-二乙胺基丙-2-炔、乙氧化丙炔醇、鄰磺酰苯甲酰亞胺、鄰磺酰 苯酰亞胺鈉、乙烯基磺酸鈉、丙炔磺酸鈉、吡啶-2-羥基丙磺酸內(nèi)鹽、烷基酚聚氧乙烯醚或 市售的商品化的電鍍或化學鍍光亮劑。
【文檔編號】H01H1/021GK104112616SQ201410347066
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】韓輝升, 王振興, 丁陽, 張紅梅, 東志豪, 施捷 申請人:南通萬德科技有限公司