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Che cos'è un interruttore a membrana?

L'interruttore a membrana è un tipo di sottoinsieme costituito da una sovrapposizione grafica stampata, distanziatori adesivi, uno strato a cupola, uno strato circuitale e un adesivo posteriore, che svolge la funzione di interruttore. Premendo il pulsante, la cupola metallica o in polimero entra in contatto con il pad conduttivo sullo strato circuitale, creando un circuito chiuso che attiva la relativa funzione elettrica. Rilasciando il pulsante, il circuito si interrompe e la funzione si disattiva. Gli interruttori a membrana sottili presentano vantaggi quali struttura sottile, flessibilità, leggerezza, aspetto elegante, colori vivaci, impermeabilità, resistenza alla polvere e alla corrosione, facilità di pulizia e lunga durata. Sono ampiamente utilizzati in settori quali quello medico, cosmetico, degli elettrodomestici, del controllo industriale, automobilistico, della difesa, aerospaziale, navale, della strumentazione, dei misuratori, dei controllori per gruppi elettrogeni e altri ancora.

Rispetto agli interruttori tradizionali, gli interruttori a membrana offrono una maggiore flessibilità di personalizzazione in base alle esigenze del cliente finale. Possono essere realizzati in qualsiasi forma e spessore, soddisfacendo così un'ampia gamma di requisiti di progettazione. Gli utenti finali possono inoltre definire qualsiasi tipo di grafica e colore desiderato per la sovrapposizione, e gli interruttori a membrana sono in grado di riprodurli con facilità e flessibilità. In aggiunta, gli interruttori a membrana possono essere integrati con tastiere in gomma, supporti metallici, pannelli in plastica, touchscreen, display LCD, circuiti stampati rigidi, FPC in rame, PCBA, ecc., per creare moduli di interfaccia più integrati e precisi.

Siamo un'azienda certificata ISO13485, ISO9001, ISO14001 e ISO45001. Grazie alle nostre attrezzature di produzione avanzate, alle tecnologie all'avanguardia, alla camera bianca di alta qualità, alla manodopera qualificata e alle rigorose misure di controllo qualità, LuphiTouch è diventata uno dei principali produttori mondiali di diversi tipi di sottogruppi di interruttori a membrana per interfacce. Con le nostre illimitate capacità di progettazione e produzione, LuphiTouch è in grado di fornire ai propri clienti interruttori a membrana resistivi e capacitivi di alta qualità per soddisfare le loro esigenze come interfacce utente e pannelli frontali dei loro dispositivi.

Esistono molti tipi di interruttori a membrana. Possono essere suddivisi in una varietà di tipi diversi a seconda di standard di classificazione.

Caratteristiche e vantaggi

Personalizzazione flessibile

Rispetto agli interruttori tradizionali, gli interruttori a membrana offrono maggiore flessibilità di personalizzazione in base alle esigenze del cliente finale. È possibile personalizzare colori e funzioni a seconda delle necessità.
Buona resistenza agli urti e alle vibrazioni

L'interruttore a membrana è un tipo di pannello di interruttori piatto multistrato a laminazione stretta, in grado di offrire prestazioni affidabili e di alta qualità nelle applicazioni commerciali per i vostri prodotti.
Idoneità flessibile

È facilissimo e a costi bassissimi apportare qualsiasi modifica di idoneità durante la fase di sviluppo dei prodotti dei clienti finali.
Ricco di integrazione funzionale

Gli interruttori a membrana possono integrare in modo flessibile funzioni speciali pertinenti in base alle esigenze del cliente finale. Possono integrare retroilluminazione, schermatura ESD, Bluetooth, NFC, controllo gestuale, ecc., e possono anche essere combinati con touchscreen, LCD, gomma, plastica, metalli, ecc. per diventare un modulo di interfaccia secondario in grado di svolgere funzioni più complesse o specifiche.
Elevata integrazione dei pulsanti operativi

Negli interruttori tradizionali, i pulsanti possono essere posizionati in diversi punti dei dispositivi del cliente. Gli interruttori a membrana, invece, integrano tutti i pulsanti di controllo delle funzioni su un unico pannello di interfaccia, rendendo l'utilizzo del dispositivo più semplice e pratico, risparmiando spazio e conferendo un aspetto più ordinato al dispositivo stesso.
Buona tenuta

L'interruttore a membrana è un tipo di struttura multistrato composta da diversi strati laminati saldamente tra loro, che lo rendono resistente alla polvere e all'umidità.

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Tipi di interruttori a membrana

Esistono molti tipi di interruttori a membrana. Possono essere suddivisi in diverse tipologie a seconda dei vari standard di classificazione.

In base al suo principio di innesco funzionale, può essere suddiviso in:

Interruttore a membrana tattile e interruttore a membrana non tattile

Nel caso dell'interruttore a membrana resistiva, è necessario che il dito eserciti una forza per premere i pulsanti; la cupola metallica sotto il pulsante entra in contatto con i pad conduttivi sullo strato inferiore del circuito, creando così un circuito chiuso che attiva la funzione corrispondente.

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Esistono molti tipi di goffratura per i bottoni, come la goffratura rotonda, piatta, a pieghe, a cornice, con lettere in rilievo, a incavo e altri. In teoria, possiamo personalizzare la goffratura in base alle intenzioni del designer. L'altezza della goffratura è solitamente compresa tra 0,35 mm e 0,45 mm, ma a volte, per alcune applicazioni speciali, può essere anche di 0,7 mm o persino superiore, come 1,0 mm, 1,2 mm ecc. Tuttavia, se la goffratura è troppo alta, influirà sulla durata del bottone e anche sulla sua sensazione tattile.
Poiché non è necessaria alcuna forza per premere il pulsante, ma solo un leggero tocco per attivare la funzione dell'interruttore a membrana capacitivo, questo tipo di interruttore è ampiamente utilizzato in elettrodomestici, elettronica di consumo, industria cosmetica e altri settori.
Naturalmente, questa distinzione non è assoluta. Sia gli interruttori a membrana resistivi che quelli capacitivi presentano vantaggi e svantaggi specifici. È necessario scegliere quello più adatto in base alle reali esigenze del prodotto, ad esempio tenendo conto del contenimento dei costi, dell'analisi del mercato di riferimento, dell'ambiente di utilizzo del prodotto, ecc.

In base alla sensazione tattile, può essere suddiviso in:

Interruttore a membrana resistiva e interruttore a membrana capacitiva

Gli interruttori a membrana tattili producono un feedback tattile sia in termini di forza esercitata che di suono di "clic". La sensazione tattile è generalmente correlata alla forma, alle dimensioni e all'altezza della goffratura, nonché alla marca e alle dimensioni della cupola metallica utilizzata. Diverse specifiche di design dei pulsanti e diverse cupole metalliche impiegate offrono sensazioni tattili differenti agli utenti finali. Inoltre, le preferenze degli utenti finali in termini di sensazione tattile e suono di "clic" dei pulsanti variano. Tuttavia, per l'industria pesante e/o i dispositivi che richiedono un utilizzo alla cieca, LuphiTouch consiglia di utilizzare pulsanti con elevata forza di attuazione e un suono di "clic" nitido per migliorare la sicurezza operativa.

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A differenza degli interruttori a membrana capacitiva, che non richiedono alcuna pressione per essere azionati, ma solo un leggero tocco, la capacità generata permette di chiudere il circuito e attivare la funzione corrispondente. Gli interruttori a membrana resistiva, invece, richiedono una pressione maggiore per chiudere il circuito, riducendo il rischio di tocchi errati. Per questo motivo, trovano impiego principalmente in settori con elevati requisiti di sicurezza, come la difesa, l'industria aerospaziale, il controllo navale, il controllo industriale, il settore medicale, il controllo dei gruppi elettrogeni, le apparecchiature meccaniche, i macchinari, ecc.
Oltre all'interruttore a membrana tattile con cupola metallica, l'altro tipo è l'interruttore Polydome. Polydome significa che la goffratura viene eseguita direttamente sulla sovrapposizione grafica e sul circuito superiore (in alcune applicazioni viene goffrata anche solo la sovrapposizione). In questo tipo di interruttore a membrana tattile, la sensazione tattile è data interamente dalla goffratura, poiché non è presente alcuna cupola metallica sotto il pulsante. Pertanto, la sensazione tattile è generalmente meno intensa rispetto a quella di un interruttore con cupola metallica. Inoltre, gli interruttori con cupola metallica hanno una durata maggiore rispetto ai Polydome.Le cupole metalliche hanno una durata di oltre 1 milione di cicli di apertura e chiusura, mentre le cupole in polietilene ne hanno solo 200-400 mila.Quindi, nel mercato attuale, la richiesta di interruttori a membrana tattile è solitamente limitata agli interruttori tattili a cupola metallica.
Per quanto riguarda gli interruttori a membrana non tattili, si intendono generalmente quegli interruttori a membrana privi di pulsanti in rilievo (ovvero pulsanti piatti, o solo lettere in rilievo, o bordi) e senza cupole metalliche sotto la copertura. A causa della mancanza di feedback da parte della stampa su questo tipo di interruttore a membrana, che ha comportato una scarsa esperienza d'uso, negli ultimi anni è stato gradualmente eliminato dal mercato.

In base alla rigidità dell'interruttore a membrana, si possono distinguere le seguenti tipologie:

Interruttore a membrana flessibile e interruttore a membrana rigida

Un interruttore a membrana flessibile è un dispositivo flessibile e pieghevole. Il suo circuito stampato è solitamente costituito da un circuito in poliestere stampato in argento o da un circuito FPC in rame. Per il circuito in poliestere (PET), lo spessore del materiale comunemente utilizzato è di 0,125 mm, a volte anche 0,188 mm. Per quanto riguarda il circuito FPC in rame utilizzato negli interruttori a membrana flessibili, si tratta solitamente di un circuito FPC a singolo o doppio strato. Raramente si utilizzano circuiti FPC multistrato. Per questo tipo di interruttore a membrana, lo spessore totale è generalmente compreso tra 0,8 e 1,0 mm circa. Grazie alle sue buone caratteristiche di flessibilità e morbidezza, può essere utilizzato su alcune apparecchiature con superfici di installazione leggermente curve. Naturalmente, se il raggio di curvatura è eccessivo, è necessario realizzare un design personalizzato in base alla situazione specifica.

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Per quanto riguarda gli interruttori a membrana rigida, si possono generalmente distinguere due tipologie. Una tipologia utilizza un circuito stampato rigido (PCB) come strato circuitale. Poiché il PCB è di per sé rigido, anche l'interruttore a membrana che lo utilizza come circuito risulta rigido. L'altra tipologia consiste semplicemente nell'aggiungere uno strato di supporto rigido all'interruttore a membrana flessibile precedentemente descritto.
I materiali comunemente utilizzati per lo strato di supporto sono PC, PMMA, FR4, vetro temperato, acciaio inossidabile, alluminio, ecc. Per alcuni clienti, il progetto richiede che l'interruttore a membrana abbia sufficiente rigidità e supporto, cosa che di solito si ottiene semplicemente aggiungendo una piastra di supporto.
Per alcune apparecchiature meccaniche, di solito è necessario applicare alcuni componenti hardware alla porta HMI, quindi la piastra posteriore, le viti, i bulloni e l'interruttore a membrana sono spesso integrati in un sottoinsieme rigido dell'interruttore di interfaccia.

Struttura dell'interruttore a membrana resistiva standard e sue materie prime

L'interruttore a membrana resistiva standard è composto da 6 strati: uno strato grafico superiore, un distanziatore, un distanziatore per il circuito di ritenzione della cupola, uno strato del circuito e un adesivo posteriore. I dettagli sono riportati di seguito:

Sovrapposizione grafica: Si tratta semplicemente dello strato frontale superiore, quello che viene mostrato direttamente all'utente. Richiede la realizzazione di diverse grafiche e stampe di lettere di alta qualità. Può essere serigrafato o stampato digitalmente.

La grafica è stampata sul retro. Inoltre, di solito viene richiesto di realizzare diversi tipi di goffratura per pulsanti, logo, simboli ecc. sulla sovrapposizione. Poiché la sovrapposizione è direttamente esposta all'esterno e svolge anche una funzione di marcatura, identificazione e interruttore, la scelta del materiale è molto importante. Deve essere resistente alle alte temperature, alla corrosione, altamente trasparente, altamente stabile chimicamente, altamente tenace, impermeabile ecc.

Per gli interruttori a membrana utilizzati all'esterno, il materiale di rivestimento deve essere resistente ai raggi UV. I materiali comunemente utilizzati sono il poliestere (PET) e il policarbonato (PC). Il PET offre prestazioni migliori rispetto al PC, pertanto è il materiale di rivestimento più utilizzato. Quasi il 95% degli interruttori a membrana che produciamo per i nostri clienti americani ed europei utilizza materiale PET. Gli spessori del materiale sono generalmente di 0,15 mm, 0,18 mm, 0,2 mm e 0,25 mm. Utilizziamo PET Autotex, PC Lexain e altri marchi di fama mondiale.

Distanziatore sovrapposto: Si riferisce allo strato di nastro adesivo biadesivo tra la sovrapposizione grafica superiore e lo strato di fissaggio a cupola inferiore. Viene utilizzato per collegare i due strati, quello di sovrapposizione e quello di fissaggio. I materiali comunemente utilizzati includono 3M, Luxking e altri. Lo spessore è generalmente compreso tra 0,05 mm e 0,45 mm circa. Per l'interruttore a membrana retroilluminato, al fine di prevenire la fuoriuscita di luce, è generalmente necessario utilizzare adesivi neri. Per l'assemblaggio dell'interruttore della tastiera in gomma siliconica, è necessario utilizzare un nastro adesivo siliconico specifico, come il 3M9731.

Fermo a cupola: Questo strato funge da supporto per fissare la cupola metallica ed evitare che si sposti. Se la cupola metallica si spostasse, l'interruttore a membrana potrebbe perdere la sua funzionalità quando viene premuto il pulsante. Lo strato di ritegno della cupola è solitamente in PET con uno spessore compreso tra 0,05 e 0,125 mm circa.

Distanziatore del circuito: Questo strato viene utilizzato per collegare la matrice di cupole superiore e lo strato inferiore del circuito stampato. Similmente agli spessori di sovrapposizione, i materiali utilizzati sono generalmente 3M e Luxking e il loro spessore varia da 0,05 a 0,45 mm circa. Per l'interruttore della membrana di retroilluminazione, è necessario utilizzare anche un adesivo nero per questo strato.

Strato del circuito: Questo è lo strato più importante per un interruttore a membrana. Solitamente, lo strato del circuito di un interruttore a membrana è diviso in circuito superiore e circuito inferiore. Per gli interruttori a membrana standard con cupole metalliche, di solito è presente solo il circuito inferiore. Per gli interruttori a membrana Polydome o per gli interruttori a membrana a 6 strati senza cupole metalliche, di solito è presente anche un circuito operazionale. Per maggiori dettagli, si prega di contattare il nostro ingegnere commerciale. Il materiale del circuito è solitamente PET, che presenta un'ottima termostabilità. Sul materiale PET del circuito è necessario stampare le linee del circuito in argento, i pad di saldatura conduttivi, i contatti a pin all'estremità e, di solito, anche la pasta di carbonio e l'inchiostro UV dielettrico per prevenire cortocircuiti e ossidazione. È anche possibile assemblare componenti elettronici SMD sul circuito in PET, come LED, resistori, condensatori, ecc. Il circuito in PET ha solitamente uno spessore di 0,125 mm, ma a volte si possono utilizzare anche spessori di 0,1 mm o 0,188 mm.

Adesivo sul retro: Si trova sul lato posteriore dell'interruttore a membrana. È un tipo di adesivo biadesivo, utilizzato per fissare l'interruttore a membrana ai prodotti del cliente. Può essere applicato su diversi materiali, come plastica, metallo, vetro, ecc. Il tipo di adesivo da scegliere dipende dalla superficie di installazione dei prodotti del cliente. Tuttavia, gli adesivi posteriori più comunemente utilizzati sono il 3M467 e il 3M468, adatti alla maggior parte delle situazioni di assemblaggio.

Che tipo di interruttori a membrana resistiva e soluzioni possiamo offrire ai nostri clienti?

LuphiTouch® è uno dei produttori leader a livello mondiale di diverse tipologie di interruttori a membrana resistiva con tecnologia all'avanguardia.

I nostri interruttori a membrana resistiva fabbricati hanno servito i settori medico, aerospaziale, controllo navale, difesa, controllo industriale, reti, telecomunicazioni,

settori quali energia, elettrodomestici, strumenti, contatori ecc. Ecco gli interruttori a membrana resistiva e le soluzioni che possiamo offrirvi.