Metallschnappscheiben für präzises Feedback

Optimale Schaltkomponenten für Folientastaturen

Metallschnappscheiben, auch bekannt als „Snap Domes“ oder „Metal Domes“, sind entscheidende Komponenten bei der Gestaltung von Benutzeroberflächen, wie z. B. Folientastaturen, Membranschaltern und Keypads. Sie spielen eine zentrale Rolle bei der Schaltfunktionalität und beeinflussen die taktile Rückmeldung, Haltbarkeit und Benutzererfahrung. Ingenieure und Produktdesigner müssen nicht nur die Metallschnappscheibe selbst, sondern auch alle weiteren Komponenten des Schalters sorgfältig auswählen, um eine leistungsstarke und langlebige Lösung zu entwickeln.

Funktionsweise und Aufbau von Metallschnappscheiben

Folientastatur-mit-Metallschnappscheiben

Metallschnappscheiben sind als momentane Schalter konzipiert, die bei Betätigung einen gezielten Schaltvorgang auslösen. Sie bestehen in der Regel aus leitfähigem Material, häufig Edelstahl, und werden auf Leiterplatten oder Schaltfolien angebracht. Weitere gängige Materialien sind goldbeschichtetes oder nickelbeschichtetes Metall, die je nach Anforderung spezifische elektrische Eigenschaften bieten.

Beim Drücken der Schnappscheibe wird eine elektrische Verbindung hergestellt, die einen präzisen Schaltimpuls auslöst. Neben der taktilen Rückmeldung bieten Metallschnappscheiben auch ein deutliches akustisches Feedback, das durch das typische „Klicken“ beim Drücken entsteht.

Metallschnappscheiben sind in verschiedenen Größen und Formen erhältlich, um den vielfältigen Anforderungen in verschiedenen Anwendungen gerecht zu werden. Kleinere Schnappscheiben, etwa mit einem Durchmesser von 3 mm oder 4 mm, eignen sich besonders für kompakte Tastenfelder. Größere Modelle, wie die 12,2-mm-Schnappscheiben, bieten eine benutzerfreundliche Bedienung, da sie gut zur Größe eines menschlichen Fingers passen und eine komfortable Betätigung ermöglichen.

Standardformate von Metallschnappscheiben

Ø(mm)Kraft (g)Hub min. / max.
8.42800.35 – 0.45
8.43400.39 – 0.49
10.02800.44 – 0.54
10.03400.46 – 0.56
12.23400.52 – 0.62
12.24500.61 – 0.71

Materialien von Metallschnappscheiben

EdelstahlGold beschichtetNickel beschichtet
Widerstandswert++++++
Leitfähigkeit++++++
Stabilität++++++
Preisniveau++++++

Aufbau einer Folientastatur mit Metallschnappscheiben

Eine Folientastatur besteht in der Regel aus mehreren Folienschichten, die zusammen eine reibungslose Schaltfunktion ermöglichen. Die wichtigsten Bestandteile einer solchen Tastatur sind:

Aufbau-einer-Folientastatur

1. Dekorfolie (Graphic Overlay)
Die Dekorfolie bildet die oberste Schicht der Folientastatur. Sie ist in der Regel von der Rückseite bedruckt, um einen hohen Schutz vor Abrieb zu gewährleisten. Diese Schicht erfüllt sowohl ästhetische als auch funktionale Zwecke, da sie das sichtbare Design der Tastatur enthält. Optional kann die Dekorfolie geprägt werden, um die Tasten zu markieren und eine bessere Bedienführung zu ermöglichen. Neben der Standard-Polyesterfolie kann auch eine Silikonmatte oder ein anderes Material verwendet werden, je nach den Anforderungen der Anwendung.

2. Obere Schaltfolie
Die obere Schaltfolie ist eines der zentralen Funktionselemente der Tastatur. Sie enthält Kontaktflächen, die beim Drücken einer Taste eine elektrische Verbindung zur unteren Schaltfolie herstellen. Alternativ kann die obere Schaltfolie durch Metallschnappscheiben ersetzt werden, die auf die darunterliegenden Schaltflächen aufgebracht werden. In manchen Fällen kann auf diese Schicht komplett verzichtet werden, und die Kontaktflächen werden direkt auf die Dekorfolie aufgedruckt.
Für bestimmte Hochleistungsanwendungen, wie etwa kapazitive Tastaturen, kann die obere Schicht auch eine leitende Schicht mit kapazitiven Sensoren enthalten.

3. Distanzfolie (Spacer)
Die Distanzfolie trennt die obere und die untere Schaltfolie und sorgt für den nötigen Raum zwischen den beiden Ebenen. Diese isolierende Schicht hat an den Schaltpunkten entsprechende Aussparungen, um die Kontaktflächen freizulegen. Bei Tastaturen mit Metallschnappscheiben dient die Distanzfolie als Abstandshalter und gibt den Schnappscheiben den nötigen Freiraum zur Betätigung. Diese Aussparungen stellen sicher, dass die Schnappscheiben korrekt funktionieren und eine präzise Schaltaktion ermöglichen.

4. Untere Schaltfolie
Die untere Schaltfolie enthält die Leiterbahnen, die die Signale von den Kontaktflächen zu den elektrischen Anschlüssen der Tastatur leiten. Auf dieser Schicht befinden sich auch die Schaltpunkte, die mit den Kontaktflächen der oberen Schaltfolie oder den Metallschnappscheiben interagieren. Die untere Schaltfolie kann aus verschiedenen Materialien bestehen, wobei Polyester gängig ist. Für Anwendungen mit höheren Anforderungen an Temperaturbeständigkeit und Flexibilität wird häufig Polyimid (z. B. Kapton) verwendet. Die untere Schicht endet in einer Anschlussfahne, die zur Verbindung der Tastatur mit der Elektronik dient.

5. Haltefolie (Retainer)
Die Haltefolie fixiert die Metallschnappscheiben an ihrem Platz. Diese spezielle Schicht sorgt dafür, dass die Schnappscheiben sicher in den vorgesehenen Positionen verbleiben, sodass sie bei Betätigung eine zuverlässige Schaltverbindung herstellen können. Die Haltefolie ist besonders wichtig, um eine langfristige Funktionsfähigkeit der Metallschnappscheiben zu gewährleisten, ohne dass sie sich verschieben.

6. Trägerschicht (Backing Layer)
Die Trägerschicht bildet die Basis der Folientastatur und sorgt für mechanische Stabilität. Diese Schicht besteht in der Regel aus robusten Kunststoffmaterialien wie Polyester oder Polyimid, die eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Belastungen bieten. Die Trägerschicht ist zudem mit einer Klebeschicht versehen, um die gesamte Tastaturstruktur auf dem Gehäuse des Geräts zu befestigen. Der verwendete Klebstoff wird anwendungsspezifisch ausgewählt, um sicherzustellen, dass er den Anforderungen der Umgebung, wie Temperatur, Feuchtigkeit und mechanischer Beanspruchung, standhält.

Schnappscheibe-auf-Leiterbahn
Schnappscheibe-auf-Leiterbahn

Anpassungsmöglichkeiten und Sonderfunktionen von Metallschnappscheiben

Metallschnappscheiben können vielseitig angepasst werden, um spezifische Anforderungen an die Benutzererfahrung und die technischen Gegebenheiten zu erfüllen. Zu den wichtigsten Anpassungsmöglichkeiten zählen:

Duo-Metallschnappscheiben

Duo-Schnappscheibe
  • Taktile Rückmeldung: Die Schnappscheiben sorgen für eine klare, spürbare Rückmeldung, wenn eine Taste gedrückt wird. Die Betätigungskraft und der Hubweg können je nach Anwendung angepasst werden, um eine optimale Benutzererfahrung zu gewährleisten. Je nach Modell bieten Schnappscheiben Betätigungskräfte von 40g bis 450g, wobei Sonderformen auch bis zu 900g erreichen.
  • Hintergrundbeleuchtung: Beleuchtete Folientastaturen können spezielle Schnappscheiben mit einer zentralen Öffnung für LEDs enthalten. Dadurch bleibt die Beleuchtungsfunktion ungestört, ohne die Schaltmechanik zu beeinträchtigen.
  • Duo-Schnappscheiben: Duo-Metallschnappscheiben ermöglichen es, mit einer einzigen Taste zwei Schalterverbindungen nacheinander zu schließen. Im Beispiel schließt der erste Kontakt am kurzen Ende der Kuppel bei Berührung und aktiviert das grüne Licht. Diese erste Position bietet kein taktiles Gefühl, sondern stellt lediglich einen elektrischen Kontakt her. Der zweite Kontakt schließt beim aktiven Drücken der Schnappscheibe, liefert eine taktile Rückmeldung, wie sie bei herkömmlichen Schnappscheiben üblich ist, und aktiviert das rote Licht. Designer können diese Funktion in Anwendungen nutzen, die für ein bestimmtes Ergebnis einen leichten Druck und

Robustheit und Langlebigkeit

Metallschnappscheiben sind so ausgelegt, dass sie unter extremen Bedingungen zuverlässig funktionieren. Die normale Lebensdauer beträgt über 1 Millionen Betätigungen, wobei je nach Marke auch bis zu 5 Millionen Zyklen erreicht werden. In Kombination mit der flexiblen Natur der Folientastatur sind sie in der Lage, hohen und niedrigen Temperaturen, Feuchtigkeit sowie Staub zu widerstehen. Durch den Einsatz von Klebefolien, die als zusätzliche Schutzbarriere fungieren, wird sichergestellt, dass die Tastatur auch in rauen Umgebungen funktionsfähig bleibt.

Typische Anwendungen mit Metallschnappscheiben

Folientastaturen mit Metallschnappscheiben finden in vielen Bereichen Anwendung, darunter:

  • Industrielle Steuerungssysteme
    In industriellen Umgebungen sind Komponenten gefragt, die extremen Bedingungen standhalten und gleichzeitig zuverlässig arbeiten. Folientastaturen mit Metallschnappscheiben sind besonders gut für solche Systeme geeignet, da sie langlebig und widerstandsfähig sind. Ihre robuste Bauweise und die spürbare Rückmeldung machen sie in anspruchsvollen industriellen Steuerungssystemen unverzichtbar.
  • Medizinische Geräte
    Im medizinischen Bereich stehen Präzision und Zuverlässigkeit an erster Stelle. Folientastaturen mit taktilen Metallschnappscheiben finden in einer Vielzahl medizinischer Geräte Anwendung, darunter Diagnosegeräte, Bettensteuerungen und Bedienterminals. Die klare taktile Rückmeldung ermöglicht exakte Eingaben und minimiert die Fehlerquote, was in diesem sensiblen Umfeld von entscheidender Bedeutung ist.
  • Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik
    In Geräten wie Waschmaschinen oder Fernbedienungen finden Folientastaturen mit Metallschnappscheiben ebenfalls Anwendung. Ihre taktile Rückmeldung verbessert das Benutzererlebnis erheblich, indem sie eine klare und präzise Bedienung ermöglicht, wodurch diese Geräte nutzerfreundlich und zuverlässig werden.

Fazit

Eine gut gestaltete Folientastatur mit Metallschnappscheiben bietet eine flexible, langlebige und kostengünstige Schaltlösung, die auf die spezifischen Anforderungen der Benutzer zugeschnitten ist. Die Anpassungsmöglichkeiten der Metallschnappscheiben, insbesondere in Bezug auf Betätigungskraft, Rückmeldung und zusätzliche Funktionen wie Beleuchtung oder Duo-Schaltmechanismen, machen sie zur idealen Lösung für zahlreiche industrielle, medizinische und kommerzielle Anwendungen.

Metallschnappscheiben in Folientastaturen

Mehr Blog-Artikel