按键结构及其组装方法与流程

本发明涉及一种按键结构，且特别涉及一种薄型键盘的按键结构及其组装方法。

背景技术：

键盘是目前个人电脑、笔记型电脑与移动装置重要的输入界面之一。依键盘的按键结构，可分为薄膜键盘与机械键盘，薄膜键盘具有构造简单、成本较低及薄膜电路一体式设计等优点而被大量使用。为了达到键盘薄型化的要求，按键的键帽朝底板方向位移的有效行程势必要缩短。

一般按键系利用剪刀结构来引导键帽上下移动，剪刀结构的两端分别连接到位于键帽下方与位于底板上方的枢接部以及限位部，而位于底板上方的枢接部以及限位部是将金属底板经过冲孔及钣金弯折工艺完成的金属枢接部及限位部。然而，为了使底板上的枢接部以及限位部有足够强度支撑剪刀结构，底板的厚度势必得增加才不会在组装剪刀结构时造成枢接部以及限位部变形。因此，有必要开发能符合低厚度及轻量化要求的按键结构。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种按键结构及其组装方法，能在减少底板厚度的同时，有效制作具支撑强度的枢接件、限位件，且通过枢接件及限位件能快速安装键帽于底板上，并使按键结构符合低厚度及轻量化要求。

根据本发明的一方面，提出一种按键结构，包括一底板、一键帽、一枢接组件、多个第一连接件以及多个第二连接件。键帽设置于底板上，枢接组件设置于底板与键帽之间。第一连接件设置于底板上，第一连接件以异质材料一体成型地直接接合于底板的上表面。第二连接件设置于键帽上，其中枢接组件藉由第一连接件与第二连接件连接于底板与键帽。

根据本发明的一方面，提出一种按键结构的组装方法，包括下列步骤。于一底板的上表面形成一第一微孔结构。于底板上形成多个第一连接件，此些第一连接件填入第一微孔结构而一体成型地直接接合于底板的上表面。于底板上设置一枢接组件，枢接组件的一第一端连接于此些第一连接件。于枢接组件上设置一键帽，枢接组件的一第二端连接于键帽。

根据本发明的一方面，提出一种按键结构的组装方法，其中于底板的上表面形成第一微孔结构的方法包括对底板的上表面进行纳米化处理。

根据本发明的一方面，提出一种按键结构的组装方法，其中于底板上形成此些第一连接件的方法包括将塑胶材料射出成形以异质接合于底板的上表面。

根据本发明的一方面，提出一种按键结构的组装方法，其中底板的上表面包括一金属表面。

根据本发明的一方面，提出一种按键结构的组装方法，更包括于键帽的下表面形成多个第二连接件，枢接组件的第二端连接于此些第二连接件。

根据本发明的一方面，提出一种按键结构的组装方法，其中于键帽的下表面形成此些第二连接件的方法包括下列步骤。于一金属层的下表面形成一第二微孔结构。于金属层上形成此些第二连接件，此些第二连接件填入第二微孔结构而一体成型地直接接合于金属层的下表面。以包覆射出于金属层的上表面形成一表层。

根据本发明的一方面，提出一种按键结构的组装方法，其中于金属层的下表面形成第二微孔结构的方法包括对金属层的下表面进行纳米化处理。

根据本发明的一方面，提出一种按键结构的组装方法，其中于金属层上形成此些第二连接件的方法包括将塑胶材料射出成形以异质接合于金属层的下表面。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1a绘示依照本发明一实施例的按键结构的分解示意图；

图1b绘示依照本发明一实施例的按键结构另一视角的分解示意图；

图2a绘示一限位件的示意图；

图2b绘示另一限位件的示意图；

图3a绘示依照本发明一实施例的按键结构的分解示意图；

图3b绘示依照本发明一实施例的按键结构的分解示意图；

图3c绘示依照本发明另一实施例的按键结构的分解示意图；

图4至图6分别绘示依照本发明一实施例的按键结构的剖面示意图；

图7绘示依照本发明一实施例的按键结构的分解示意图；

图8a及图8b分别绘示依照本发明另一实施例的按键结构的分解示意图。

具体实施方式

以下提出实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并非用以限缩本发明欲保护的范围。

请参照图1a、图1b，依照本发明一实施例，按键结构100包括一底板110、一枢接组件111、一键帽114、多个第一连接件117以及多个第二连接件118。键帽114设置于底板110上，枢接组件111设置于底板110与键帽114之间。第一连接件117设置于底板110上，第一连接件117例如以异质材料一体成型地直接接合于底板110的上表面1105。第二连接件118设置于键帽114上，第二连接件118例如以异质材料一体成型地直接接合于键帽114的下表面1143。此外，枢接组件111藉由第一连接件117与第二连接件118连接于底板110与键帽114。

在一实施例中，枢接组件111例如为一剪刀脚结构，其包括一第一支撑件112以及一第二支撑件113。第一支撑件112具有一连接轴1121，第二支撑件113具有一轴孔1131，其中连接轴1121容置于轴孔1131中，且连接轴1121于轴孔1131中可滑动。因此，第一支撑件112可藉由连接轴1121容置于轴孔1131中而转动地连接第二支撑件113。

第一支撑件112的一端与第二支撑件113的一端分别具有一第一固定转轴1122以及一第二固定转轴1132，且第一支撑件112的另一端与第二支撑件113的另一端分别具有一第一滑动轴1123以及一第二滑动轴1133。

此外，按键结构100更可包括一薄膜电路板115以及一弹性体116。薄膜电路板115设置于底座110与弹性体116之间，薄膜电路板115包括一开关元件1151。弹性体116设置于开关元件1151上，弹性体116用以支撑键帽114，以使键帽114可藉由枢接组件111相对于底座110上下运动。当键帽114未被按压时，弹性体116未产生形变；当键帽114受按压时，弹性体116产生形变而抵压于开关元件1151上，使开关元件1151导通而产生一按压信号。

请参照图1a，第一连接件117可包括两个第一限位件1101及两个第二限位件1102。第一限位件1101上具有沿着x轴正方向延伸的一第一滑接部1103，以形成倒l形的鸟嘴结构。第二限位件1102上具有沿着x轴负方向延伸的一第二滑接部1104，以形成倒l形的鸟嘴结构。第一滑接部1103与第二滑接部1104分别与底板110的上表面1105之间定义一第一容纳空间c1以及一第二容纳空间c2，用以分别容置第一滑动轴1123以及一第二滑动轴1133。

底板110可采用金属板材，如不锈钢板、镀锌钢板、铝板或铝镁合金板。第一连接件117例如为塑胶件，其材质可包括聚甲醛(pom)或abs树脂。请一并参照图1a、图2a，在一实施例中，底板110的上表面1105包括一金属表面1106。金属表面1106具有一微孔结构，且第一限位件1101及第二限位件1102可填入微孔结构与金属表面1106直接接合形成异质接合结构1111。

在一实施例中，形成微孔结构的方法可包括对底板110的上表面1105进行纳米化处理而在预定形成微孔结构的金属表面1106粗化并形成多个纳米级孔洞或纳米级结构。上述纳米化处理例如是将底板110浸泡在化学溶液中进行表面蚀刻而形成微孔洞或对金属表面1106进行长晶或氧化工艺而形成微结构。此外，在底板110上形成第一连接件117的方法可包括将塑胶材料射出成形以异质接合于底板110的上表面1105。

请参照图1a及图1b，键帽114可包括一金属层1144以及一表层1145，金属层1144设置于表层1145与底板110之间。在一实施例中，表层1145的材料例如为塑胶，金属层1144的材料例如为不锈钢、镀锌钢板、铝或铝镁合金，表层1145以包覆射出于金属层1144的上表面形成。表层1145例如是印刷有字符而作为字键天面，以供使用者辨识、按压。

另外，第二连接件118可包括两个第一枢接件1141及两个第二枢接件1142。第一枢接件1141与第二枢接件1142分别具有一第一开孔o1及一第二开孔o2，用以容置相对应的第一固定转轴1122与第二固定转轴1132。第一开孔o1及第二开孔o2例如是葫芦状或水滴状，但不限于此。

请一并参照图1b、图2b，键帽114的下表面1143可包括一金属表面1107(即金属层1144的下表面)。金属表面1107具有一微孔结构。第二连接件118例如为塑胶件(如pom或abs树脂)。第一枢接件1141及第二枢接件1142可填入微孔结构与金属表面1107直接接合形成异质接合结构1111。

在一实施例中，在键帽114的金属表面1107形成微孔结构的方法可采用上述在底板110的金属表面1106形成微孔结构的方法，例如是使金属层1144的下表面粗化而形成多个纳米级孔洞或纳米级结构。此外，在金属层1144上形成第二连接件118的方法可包括将塑胶材料射出成形以异质接合于金属层1144的下表面。

在此说明的是，与底板110相结合的第一连接件117是通过对金属表面进行纳米化处理而将异质材料一体成型、直接接合在底板110的上表面1105，使底板110无须经过冲压、破孔及钣金弯折成形来制作连接枢接组件111的连接结构。因此，如图1a、图1b所示，在一实施例中，底板110本体在第一连接件117的垂直投影范围内不具有穿孔。亦即，第一限位件1101及第二限位件1102对应的第一滑接部1103与第二滑接部1104的正下方为底板110的板材而非穿孔。此外，在另一实施例中，在无设置背光源的情况下，底板110在键帽114的垂直投影范围内更可不具有穿孔。而且，第一限位件1101及第二限位件1102是直接接合于底板110的上表面1105，因此第一限位件1101及第二限位件1102并不会从底板110的上表面1105贯穿、延伸至底板110的下表面。

因此，在结构强度上，由于底板110不需预先穿孔而不会因形成第一连接件117影响底板110的强度，因此即使将底板110的厚度变薄仍能维持高结构强度，以符合薄型化底板的需求。在一实施例中，金属底板110的厚度可达0.1mm～0.6mm或更低。举例来说，当使用不锈钢或镀锌钢板作为底板110时，底板110的厚度可减薄至约0.1mm～0.2mm；当使用铝或铝镁合金作为底板110时，底板110的厚度可减薄至约0.3mm～0.5mm。

另一方面，藉由上述异质接合技术对键帽114的金属层1144下表面进行纳米化表面处理而稳固接合第二连接件118，因此可使用厚度较薄(如0.1mm～0.6mm)的金属层1144及表层1145，而不至于影响整个按键结构。相较于整个键帽都采用相同塑料成形，因金属层1144可提供更高强度，故上述实施例的键帽114整体肉厚会比单纯塑料键帽更为降低。举例来说，当选择硬度较高的金属层1144材料(即0.1mm～0.2mm钢板)，即使包射在其上表面的塑料表层1145厚度减低至0.1mm～0.3mm，也能使薄型化的键帽114具有足够结构强度。

在一实施例中，键帽114本体在第二连接件118的垂直投影范围内不具有穿孔。在另一实施例中，键帽114的金属层1144更可不具有穿孔。藉由在键帽114的表层1145下设置金属层1144可强化键帽114的结构硬度，特别是对于一些长倍键或键帽相邻两边不等长的特殊按键而言，利用金属层1144来提升键帽114的刚性，可以显著改善键帽114受按压时的晃动(wobble)。

另外，请参照图3a及图3b，依照本发明另一实施例，按键结构100更可包括一发光模块119，设置于底板110的下方。发光模块119包括一光源1191以及一导光板1192，光源1191设置于导光板1192的一侧。在设置发光模块119的情况下，底板110在键帽114的垂直投影范围内可具有至少一穿孔1108。因此，来自发光模块119的光线可通过底板110的至少一穿孔1108而照射键帽114。此外，穿孔1108不位于第一限位件1101及第二限位件1102的垂直投影范围内。另外，底板110更可具有一穿孔1110，其对应位于弹性体116的下方。弹性体116至少部分重叠于穿孔1110。当弹性体116受按压而抵压于开关元件1151上时，薄膜电路板115的一部分可凹陷于穿孔1110中。同样，来自发光模块119的光线也可通过穿孔1110而照射键帽114。

在图3a及图3b是以在底板110设置穿孔1108、1110使其下方发光模块119的光能够通过穿孔1108、1110为例来说明。但即使按键结构不设置背光模块，如图1a中的底板110亦可设置为具有穿孔1108及/或穿孔1110的实施态样，使枢接组件111在按键受按压时能够收纳于穿孔1108中，进而降低按键结构的厚度。

请参照图3c，在另一实施例中，上述的发光模块119可设置于薄膜电路板115与底板110之间。薄膜电路板1151具有多个开口1152，且导光板1191具有多个开口1193，底板110上的第一限位件1101及第二限位件1102可穿过开口1152、1193与枢接组件111连接。此外，由于底板110设置于发光模块119的下方，因此在此实施例的底板110可选择地不设置图3a及图3b所示的穿孔1108、1110。

另外，在图3c的实施例中，当发光模块119设置于薄膜电路板115与底板110之间时，底板110的上表面1105可设置一反射层1106。在一实施例中，反射层1106可以是反射涂层，其例如是将反射性材料涂布于底板110的上表面1105上，以降低反射层1106的厚度。反射层1106可增加底板110的反射率，以增加发光模块119的出光量。在本实施例中，由于第一连接件117与底板110直接接合，因此为了不影响第一连接件117与底板110之间的连接强度，第一连接件117与底板110之间可不设置反射层1106。

利用上述的异质接合结构1111来制作上述的塑料连接件(枢接件及/或限位件)，取代传统的板金弯折的金属件，可有效提高工艺效率，且制作在更薄金属底板上的枢接件及/或限位件的尺寸可控制在预定高度以下，有效降低按键结构的整体高度，以符合低厚度要求。此外，塑胶连接件本身具有弹性有利于自动化机械安装，因此枢接组件及键帽可通过自动化程序快速安装于底板上，以符合生产需求。

如图4所示，图4绘示图1a的按键结构100组装后的剖面示意图。在一实施例中，第一支撑件112的一侧与第二支撑件113的一侧(靠近键帽114的一侧)分别可转动地枢接于键帽114的第一枢接件1141及第二枢接件1142，且第一支撑件112的另一侧与第二支撑件113的另一侧(靠近底板110的一侧)分别可滑动地设置于底座110的第一限位件1101及第二限位件1102。在本实施例中，第一枢接件1141与第二枢接件1142例如以异质材料与键帽114的下表面1143直接接合，而第一限位件1101与第二限位件1102例如以异质材料与底板110的上表面1105直接接合。

请参照图5，在另一实施例的按键结构101中，第二限位件1102与第一枢接件1141的位置可上下交换。亦即，第二限位件1102设置于键帽114下方，第一枢接件1141设置于底板110上方。如图5的左侧所示，第一支撑件112的一端具有一第二滑动轴1133，此第二滑动轴1133可滑动地设置于键帽114的第二限位件1102中。此外，第二支撑件113的一端具有一第一固定转轴1122，此第一固定转轴1122可转动地枢接于底板110的第一枢接件1141中。与图4不同之处在于：在本实施例中，第一限位件1101与第一枢接件1141例如以异质材料与底板110的上表面1105直接接合，而第二限位件1102与第二枢接件1142例如以异质材料与键帽114的下表面1143直接接合。底板110的上表面1105与键帽114的下表面1143可为一金属表面，如图2a及图2b所示。

请参照图6，在另一实施例的按键结构102中，第一限位件1101与第二枢接件1142的位置可上下交换。亦即，第一限位件1101设置于键帽114下方，第二枢接件1142设置于底板110上方。如图6的右侧所示，第二支撑件113的一端具有一第一滑动轴1123，此第一滑动轴1123可滑动地设置于键帽114的第一限位件1101中。此外，第一支撑件112的一端具有一第二固定转轴1132，此第二固定转轴1132可转动地枢接于底板110的第二枢接件1142中。与图4不同之处在于：在本实施例中，第一枢接件1141与第二枢接件1142例如以异质材料与底板110的上表面1105直接接合，而第一限位件1101与第二限位件1102例如以异质材料与键帽114的下表面1143直接接合。

请参照图7，其绘示依照本发明一实施例的按键结构200的分解示意图。按键结构200可包括一底板210、一枢接组件211、一键帽214、一可吸附件250以及一磁性元件260。枢接组件211设置于键帽214的下方。枢接组件211包括一第一支撑件212以及一第二支撑件213，两者间例如是呈v形排列，彼此可相交或不相交。第一支撑件212具有一第一轴固定部214。此外，第二支撑件213具有一第二轴固定部216。第一轴固定部214与第二轴固定部216位于中心转轴a1的两侧。第一支撑件212与第二支撑件213以中心转轴a1相互接合，以使键帽214可藉由第一支撑件212与第二支撑件213开阖而相对于底板210上下运动。

可吸附件250例如设置于枢接组件211的第二支撑件213下方。可吸附件250具有一第一端251以及一第二端252，第一端251对应位于一第一吸附位置p1上方，第二端252对应位于一第二吸附位置p2上方。此外，磁性元件260设置于底板210下方的一板件218中，用以提供一磁力并可来回移动至第一吸附位置p1或第二吸附位置p2下方。当可吸附件250的第一端251受磁力吸引时，可吸附件250的第一端251相对移动至第一吸附位置p1，使键帽214向上移动至释放位置。此外，当可吸附件250的第二端252受磁力吸引时，可吸附件250的第二端252相对移动至第二吸附位置p2，使键帽214向下移动至按压位置。在另一实施例中，磁性元件260亦可固定在可吸附件250的第一端251下方且板件218不会移动。本实施例的按键结构200更可设置一薄膜电路板215于底板210与枢接组件211之间。薄膜电路板215包括至少一开关元件2151。当键帽214受到按压时，开关元件2151受第一支撑件212或第二支撑件213按压而导通，以产生一按压信号。

在一实施例中，底板210设置于板件218上，板件218可相对于底板210滑动。在另一实施例中，底板210可固定设置于板件218上，与板件218不会相对滑动。但在其他实施例中，按键结构200也可不需板件218，而是将磁性元件260设置于底板210中。

底板210包括直立且相对的一第一限位件2101以及一第二限位件2102。第一限位件2101包括二个第一枢接孔2103、2104，第二限位件2102包括二个第二枢接孔2105、2106。第一枢接孔2103、2104与第二枢接孔2105、2106相对，以容纳第一轴固定部214的两端与第二轴固定部216的两端。在一实施例中，第一支撑件212的第一轴固定部214的两端可分别位于一第一枢接孔2103与一第二枢接孔2105中，而第二支撑件213的第二轴固定部216的两端可分别位于另一第一枢接孔2104与另一第二枢接孔2106中。因此，枢接组件211可藉由第一限位件2101以及第二限位件2102组装在底板210上。

在本实施例中，第一限位件2101与第二限位件2102例如以异质材料与底板210的上表面2108直接接合。底板210的上表面2108可包括一金属表面。第一限位件2101与第二限位件2102例如是塑胶件。在对底板210的金属表面进行纳米化处理后，将第一限位件2101与第二限位件2102以射出成形的方式与金属表面直接接合，故底板210不需预先穿孔，且底板210无须经过传统的冲压及钣金弯折成形来制作与底板210相结合的第一限位件2101及第二限位件2102。如此一来，位于第一限位件2101与第二限位件2102正下方的底板210例如是不具有穿孔，因此即使选用较薄的底板也不会牺牲限位件的结构强度，还可降低制作成本。

请参照图8a及图8b，其绘示依照本发明一实施例的按键结构103的分解示意图。除了上述介绍的按键结构的元件外，按键结构103更可包括至少一连接杆121、122，且键帽114与底板110对应于连接杆121、122分别设置有至少一第三枢接件1146以及至少一第三限位件1109(即第三连接件)，第三限位件1109例如具有枢接孔，使连接杆121、122可转动地及可滑动地设置于底板110与键帽114之间。如上述实施例所述在底板110(金属表面)上形成第一限位件1101及第二限位件1102的方法，第三限位件1109与第三枢接件1146例如是塑胶件，且第三限位件1109与第三枢接件1146例如以异质材料射出成形的方式分别与经过纳米化表面处理的底板110的上表面和/或键帽114的下表面(即金属层1144的下表面)直接接合，故底板110不需预先穿孔且可增加键帽114刚性。

综上所述，在本发明实施例的按键结构及其组装方法中，将连接枢接组件的连接件以异质接合的方式直接形成在底板上，因此底板不需经冲压、破孔而能在较薄厚度下具有较高的结构强度。再者，若将金属材料整合于键帽内，亦可在减低键帽整体厚度的同时，维持或提升键帽刚性，改善按压时的晃动。如此一来，可使按键结构及使用此按键结构的键盘进一步薄型化及轻量化。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。