TWI778713B - 防水按鍵之製造方法及使用該防水按鍵之電子裝置 - Google Patents

Abstract

一種防水按鍵之製造方法及使用該防水按鍵之電子裝置。防水按鍵之製造方法包括提供按鍵基板，按鍵基板包括板體、複數鍵帽及至少一連接段；提供第一模具，第一模具包括複數中空凸柱；將按鍵基板放置於第一模具，複數鍵帽對應位於複數中空凸柱上；提供第二模具，第二模具包括複數凹槽；將第二模具壓合於按鍵基板及第一模具，使得第二基座推抵板體至複數連接段斷開，複數鍵帽與對應之中空凸柱分別容設於複數凹槽中；注入成軟質材料於該第一模具及第二模具間，並使軟質材料覆蓋板體及環繞複數鍵帽以形成防水層；以及移除第一模具及第二模具以獲得防水按鍵。

Description

防水按鍵之製造方法及使用該防水按鍵之電子裝置

本揭示內容是有關於一種防水按鍵之製造方法及使用該防水按鍵之電子裝置，特別是利用模具以射出成型方式形成具防水層的防水按鍵之製造方法及使用該防水按鍵之電子裝置。

隨著用戶體驗要求不斷的提升，手持電子產品對於設計的要求也越來越高，為了延長產品的使用壽命與產品使用場合的方便性，防水防塵已成了許多手持電子產品的標配。

現有技術中例如透過防水傳動罩進行密封防水功效，施力按壓按鍵時透過防水傳動罩傳遞力量至下方觸動開關（tact switch）。此種防水按鍵設計其軟質材料會介於硬質按鍵與觸動開關之間，使得可能會有不夠明確、清脆的按壓感覺進而影響到按鍵的按壓手感。

另外，現有的防水按鍵設計多無法一次成型複數個防水按鍵，其硬質按鍵因受到外殼結構需夾緊軟質材料的影響，在外殼的開孔處周圍會設置整圈側牆或凸肋，使得產品為具有複數個按鍵且需達到防水要求時，每個按鍵需各別成型與組裝，將產生材料成型成本與成品組裝成本增加等問題。

再者，若使用傳統嵌入成型（Insert molding）製程來解決增加成品組裝成本，在材料成型時需將複數按鍵一一各別放入模具中，再進行嵌入成型，此時每個按鍵的各別組裝費用與時間只是轉嫁到了成型成本上面，實質效益不大。

有鑑於此，本揭示內容於一實施例中提供一種防水按鍵的製造方法，包括提供按鍵基板，按鍵基板包括板體、複數鍵帽及至少一連接段，板體開設複數開口，複數鍵帽分別對應設置於複數開口，且各複數鍵帽透過至少一連接段與板體相連接；提供第一模具，第一模具包括第一基座及複數中空凸柱，複數中空凸柱間隔設置該第一基座之一表面，並對應於複數鍵帽的排列設置；將按鍵基板放置於第一模具，並使得複數鍵帽分別對應位於複數中空凸柱上；提供第二模具，第二模具包括第二基座及複數凹槽，複數凹槽凹設於第二基座之一表面，並對應於複數鍵帽的排列設置；將第二模具對應壓合於按鍵基板及第一模具，使得第二模具之第二基座推抵板體至複數連接段斷開，複數鍵帽與對應之中空凸柱分別容設於複數凹槽中，且板體夾設於第一基座與第二基座之間；注入成型軟質材料於第一模具及第二模具間，並使軟質材料覆蓋板體及環繞複數鍵帽以形成防水層；以及移除第一模具及第二模具以獲得防水按鍵。

同時，本揭示內容於一實施例中提供一種電子裝置，包括殼體、電路板、防水按鍵以及複數外蓋。殼體，具有複數按鍵槽，各複數按鍵槽於底部具有按鍵開孔。電路板容設於殼體中。防水按鍵係前述之製造方法所製成，防水按鍵設置於電路板上方並使複數鍵帽分別對應穿過複數按鍵開孔的其中之一，以容設於按鍵槽中。複數外蓋覆蓋複數鍵帽。

藉此，利用具有複數鍵帽之按鍵基板，可以一次完成複數按鍵之對位與設置，並於模具壓合且注入成型後，形成具有複數按鍵的防水按鍵。另外，以此製造方法製成的防水按鍵，在鍵帽上、下二側表面皆未完全被防水層所覆蓋，而可以直接與位於防水層外側之電子裝置的殼體（或外蓋）及位於防水層內側之電路板相接觸，而提升按壓手感。也因為不需要一個一個放置鍵帽於模具中，也可以大幅減少製造及組裝的時間與費用。

以下在實施方式中詳細敘述本揭示內容之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟悉相關技藝者瞭解本揭示內容之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本揭示內容相關之目的及優點。

請先參閱圖1及圖2A，圖1為本揭示所述一實施例防水按鍵的製造方法之流程圖，圖2A為本揭示所述一實施例防水按鍵的按鍵基板之上側面局部示意圖。本實施例之防水按鍵的製造方法包括提供按鍵基板10（步驟S10）。按鍵基板10包括板體11、複數鍵帽12及至少一連接段121，板體11開設複數開口111。複數鍵帽12分別對應設置於複數開口111，且各鍵帽12透過至少一連接段121與板體11相連接。由圖2A可見，在板體11上開設的每個開口111中皆設置了一個鍵帽12，而每一個鍵帽12係透過四個連接段121與板體11相連接。在本實施例中，連接段121係為寬度細小之薄肋（例如截面積尺寸為0.5mm×0.5mm），以便於後續製程要切斷時較為容易，本揭示不以此尺寸的連接段121為限，且連接段121的數量也不以四為限。另外，在本實施例中係以圓形之鍵帽12為例示，但不以此為限，鍵帽12的形狀也可以是橢圓形、多邊形、不規則形狀等，可依照實際所需進行設置。

接著，請一併參閱圖2B，圖2B為本揭示所述一實施例防水按鍵的按鍵基板之下側面局部示意圖。在本實施例中，鍵帽12分別包括按壓柱122，延伸設置於鍵帽12之下表面123。

接著請參閱圖1、圖3及圖4，圖3為本揭示所述一實施例防水按鍵的第一模具、按鍵基板與第二模具之示意圖，圖4為本揭示所述一實施例防水按鍵的第一模具、按鍵基板與第二模具之剖視示意圖。接著，執行步驟S20，提供第一模具20。第一模具20包括第一基座21及複數中空凸柱22，複數中空凸柱22間隔設置於第一基座21之一表面211（以圖4來看，中空凸柱22間隔設置於第一基座21之上表面211），並對應於複數鍵帽12的排列設置。

接著，執行步驟S30，將按鍵基板10放置於第一模具20。使得複數鍵帽12分別對應位於複數中空凸柱22上。由圖3可見，在第一模具20的上表面側凸設有複數個中空凸柱22。這些中空凸柱22係對應於按鍵基板10上複數鍵帽12的排列方式進行設置，使得當按鍵基板10置於第一模具20時，每一個鍵帽12都可以對應於一個中空凸柱22放置。進一步，當按鍵基板10放置於第一模具20時，位於鍵帽12之下表面123之按壓柱122分別穿入對應的中空凸柱22的中空部份，使鍵帽12分別對應於中空凸柱22。此時，按壓柱122也可以提供對位之效果，使得鍵帽12的中心與中空凸柱22的中心對齊，避免後續在注入軟質材料而成型防水層40時可能會有偏移的問題（詳見步驟S60之說明）。

於一些實施例中，中空凸柱22之橫截面外周形狀係與相對應之鍵帽12的形狀相同，且中空凸柱22之橫截面的面積小於鍵帽12的面積。舉例來說，中空凸柱22為圓柱狀，其橫截面為中空環狀外周為圓形，而鍵帽12的形狀亦為圓形，但本揭示不以此為限，中空凸柱22之橫截面外周形狀亦可與鍵帽12的形狀不同。

接著，執行步驟S40，提供第二模具30。第二模具30包括第二基座31及複數凹槽32，複數凹槽32凹設於第二基座31之一表面311（以圖4來看，凹槽32凹設於第二基座31之下表面311），並對應於複數鍵帽12的排列設置。凹槽32係對應於按鍵基板10上複數鍵帽12的排列方式進行設置，使得第二模具30要對應壓合於第一模具20時，每一個凹槽32都會對應到一個開口111。

隨後，同時參閱圖1及圖5，圖5為本揭示所述一實施例防水按鍵的第二模具向第一模具壓合之剖視作動示意圖。在第二模具30、按鍵基板10及第一模具20相對位置設置好後，執行步驟S50，將第二模具30對應壓合於按鍵基板10及第一模具20。如圖5所示，於壓合過程中，當第二模具30下壓至接觸按鍵基板10上表面時，使得第二模具30之第二基座31持續向下推頂板體11至連接段121斷開。連接段121一旦斷開後，板體11失去連接段121與鍵帽12之連接，將會在地心引力的作用下落下至第一基座21的表面211。

於一些實施例中，各凹槽32的槽口之形狀對應於鍵帽12之形狀，且槽口將大於鍵帽12並小於開口111。在本實施例中，因鍵帽12為圓形，故凹槽32的槽口形狀以及開口111的形狀皆以圓形為例示。於此實施例中，凹槽32的槽口內徑D1大於鍵帽12的直徑D2並小於開口111的內徑D3。藉此，當第二模具30朝向第一模具20壓合時，槽口外圍的第二基座31會沿鍵帽12及開口111之間的連接段121下壓，而壓斷連接段121。

隨後，第二模具30持續下壓，直至如圖6所示，圖6為本揭示所述一實施例防水按鍵的第二模具壓合於第一模具之剖視示意圖。如圖6所示，鍵帽12與對應之中空凸柱22分別容設於凹槽32中，且板體11夾設於第一基座21與第二基座31之間。此時，可透過自動控制方式控制第二基座31的下壓距離，使其下壓至特定位置，而使得第二基座31與第一基座21間仍有一定間隙，以利後續軟性材料之填充，進而形成防水層40。另外，亦可設置例如感壓元件於第二模具30之凹槽32底部，一旦凹槽32底部接觸到鍵帽12時，感壓元件受壓而傳送訊號，使第二模具30停止下壓。

此外，在各凹槽32的槽底具有鍵帽容置部321，鍵帽容置部321之形狀係與容設於凹槽32中的鍵帽12之形狀相同，並於第二模具30壓合於按鍵基板10且連接段121斷開後，鍵帽12的上表面側容設於鍵帽容置部321中。鍵帽容置部321可剛好位於凹槽32的底部正中間，一旦鍵帽12的上表面側容設於鍵帽容置部321中完成定位時，鍵帽12及中空凸柱22環週與凹槽32的側壁間將具有相等間距。如此，亦可避免在第二模具30下壓壓斷連接段121的過程中造成鍵帽12相對於中空凸柱22產生些微位移，進而造成後續注入軟質材料時，填充包覆不均的問題。

於一些實施例中，第二模具30更包括板體容置部33，板體容置部33凹設於第二基座31的表面311，且板體容置部33之形狀係對應於板體11之形狀。因此，於第二模具30壓合於按鍵基板10時，板體11可以限位在板體容置部33中，以利後續軟質材料注入時可以平均地完整覆蓋整個板體11的表面。

另外，在第二模具30壓合至第一模具20時，除了可以利用如前所述自動控制的方式控制第二模具30下壓的高度外，亦可以透過下述結構使得第二基座31與第一基座21間具有一定間隙。如圖4所示，在第二模具30之板體容置部33於各二相鄰的凹槽32之間凸設有一間隔柱34，於第二模具30壓合於按鍵基板10時，複數間隔柱34會頂抵於板體11，故可以利用間隔柱34的高度來控制間隙的大小。

隨後，同時參閱圖1及圖7，圖7為本揭示所述一實施例防水按鍵於第一模具與第二模具間注入軟性材質之剖視示意圖。接著，執行步驟S60，注入成型軟質材料於第一模具20及第二模具30間。使軟質材料覆蓋板體11及環繞複數鍵帽12以形成防水層40。當軟質材料注入後，軟質材料會流動填滿第一基座21與第二基座31間的空隙。該些空隙包括，如圖6可見，板體11上表面與第二基座31間的空隙，以及凹槽32側壁與中空凸柱22間的空隙。也由於軟質材料會填滿該些空隙，即會形成覆蓋整個板體11的防水層40，以及環繞整個鍵帽12（即整個中空凸柱22外側表面）的防水層40。此時，由於按壓柱122是位於中空凸柱22的內部，故軟質材料在填充時會被中空凸柱22外側表面所阻擋，而僅會填充中空凸柱22外部的空隙，而不會進入中空凸柱22的內部。由於按壓柱122不會被防水層40所直接包覆，進而可保留按壓柱122之活動度。

隨後，同時參閱圖1及圖8，圖8為本揭示所述一實施例防水按鍵之局部示意圖。接著，執行步驟S70，移除第一模具20及第二模具30以獲得防水按鍵100。由圖8可見，完成所獲得的防水按鍵100係會環繞成型於整個鍵帽12。同時，整個防水層40亦會覆蓋板體11的上表面。

藉此，一旦將防水按鍵100組設於電路板上，再蓋上外蓋時，由於防水層40與鍵帽12間無任何孔洞或間隙，而使得水及水氣無法由防水層40與鍵帽12間進入。另外，本實施例之製造方法利用具有複數鍵帽12之按鍵基板10，可以一次完成複數所需按鍵之對位與設置，並於模具壓合且注入成型後，形成具有複數可供作為按鍵的鍵帽12的防水按鍵100。也因為不需要一個一個放置鍵帽12於模具中，也可以大幅減少製造及組裝的時間與費用。

又由圖8可見，以此製造方法製成的防水按鍵100，複數鍵帽12上表面會露出於防水層40。而鍵帽12下表面也因為中空凸柱22的設置而形成了中空柱狀的防水層40。因此，鍵帽12的下表面亦未完全被防水層40所覆蓋，而可以直接與位於防水層40下之電路板透過按壓柱122等與觸動開關相接觸，而提升按壓手感。

又，在本實施例中，按鍵基板10係由硬質材料所製成，其中硬質材料之成型硬度大於軟質材料之成型硬度。如此，可提供防水按鍵100整體一定的堅固度，又可保有防水按鍵100因軟質材料所製成的防水層40所具有的按壓彈性。

請一併參閱圖8及圖9，圖9為本揭示所述一實施例電子裝置之局部剖視示意圖。為清楚呈現防水按鍵100組設於電子裝置90中的結構示意，在此僅截取二組按鍵處進行局部示意。電子裝置90可以為手機、平板、遊戲把手等手持裝置，而防水按鍵100則是組設作為例如電源鍵、音量控制鍵等使用。電子裝置90包括殼體91、電路板92、防水按鍵100以及複數外蓋93（圖中僅例示出2個，外蓋93的數量可對應防水按鍵100之鍵帽12的數量設置）。殼體91具有複數按鍵槽911（圖中僅例示出2個，按鍵槽911的數量可對應防水按鍵100之鍵帽12的數量設置），各按鍵槽911於底部具有按鍵開孔912。電路板92容設於殼體91中。防水按鍵100係以前述之製造方法所製成，在此對防水按鍵100之各細部結構不再贅述。防水按鍵100設置於電路板92上方並使鍵帽12分別對應穿過複數按鍵開孔912的其中之一，以容設於按鍵槽911中。複數外蓋93分別覆蓋複數鍵帽12。

在完成組設後，電路板92將完全位於防水層40內側面，而殼體91則位於防水層40的外側面，整個防水層40與鍵帽12外環週緊密接合完全無任何間隙，故由殼體91側流下之液體，將無法通過防水按鍵100進入，而可提供良好的防水效果。另，若防水按鍵100之鍵帽12之下表面123側設有按壓柱122時，可利用按壓柱122直接按壓位於電路板92上的觸動開關。而由於按壓柱122可直接接觸觸動開關，而不會再隔著防水層40，故亦可提升按壓手感。

再者，在中空凸柱22之橫截面的面積小於鍵帽12的面積的情形下，會使得防水層40在成型時，除了包覆鍵帽12的側面外，亦會環設於鍵帽12的下表面123，而提供鍵帽12一定之支撐。藉此，當鍵帽12被按壓向下時，包覆鍵帽12及環設於鍵帽12下方之防水層40，亦可提供鍵帽12彈性回復力。一旦施加於鍵帽12之按壓作用力消失，鍵帽12即可在彈性回復力的作用下，回到初始未被按壓時的位置。

綜上，本揭示利用具有複數鍵帽12之按鍵基板10，可以一次完成複數按鍵之對位與設置，並於模具壓合且注入成型後，形成具有複數按鍵的防水按鍵100。另外，以此製造方法製成的防水按鍵100，在鍵帽12上、下二側表面皆未完全被防水層40所覆蓋，而可以直接與位於防水層40外側之電子裝置90的殼體91及位於防水層40內側之電路板92相接觸，而提升按壓手感。也因為不需要一個一個放置鍵帽12於模具中，也可以大幅減少製造及組裝的時間與費用。

雖然本揭示內容以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習相像技術者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本揭示內容之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

100:防水按鍵 10:按鍵基板 11:板體 111:開口 12:鍵帽 121:連接段 122:按壓柱 123:下表面 20:第一模具 21:第一基座 211:表面 22:中空凸柱 30:第二模具 31:第二基座 311:表面 32:凹槽 321:鍵帽容置部 33:板體容置部 34:間隔柱 40:防水層 90:電子裝置 91:殼體 911:按鍵槽 912:按鍵開孔 92:電路板 93:外蓋 D1:槽口內徑 D2:直徑 D3:內徑 S10-S70:步驟

[圖1] 為本揭示所述一實施例防水按鍵的製造方法之流程圖； [圖2A] 為本揭示所述一實施例防水按鍵的按鍵基板之上側面局部示意圖； [圖2B] 為本揭示所述一實施例防水按鍵的按鍵基板之下側面局部示意圖； [圖3] 為本揭示所述一實施例防水按鍵的第一模具、按鍵基板與第二模具之示意圖； [圖4] 為本揭示所述一實施例防水按鍵的第一模具、按鍵基板與第二模具之剖視示意圖； [圖5] 為本揭示所述一實施例防水按鍵的第二模具向第一模具壓合之剖視作動示意圖； [圖6] 為本揭示所述一實施例防水按鍵的第二模具壓合於第一模具之剖視示意圖； [圖7] 為本揭示所述一實施例防水按鍵於第一模具與第二模具間注入軟性材質之剖視示意圖； [圖8] 為本揭示所述一實施例防水按鍵之局部示意圖；以及 [圖9] 為本揭示所述一實施例電子裝置之局部剖視示意圖。

S10-S70:步驟

Claims (9)

1. 一種防水按鍵的製造方法，包括： 提供一按鍵基板，該按鍵基板包括一板體、複數鍵帽及至少一連接段，該板體開設複數開口，該些鍵帽分別對應設置於該些開口，且各該些鍵帽透過該至少一連接段與該板體相連接； 提供一第一模具，該第一模具包括一第一基座及複數中空凸柱，該些中空凸柱間隔設置於該第一基座之一表面，並對應於該些鍵帽的排列設置； 將該按鍵基板放置於該第一模具，使得該些鍵帽分別對應位於該些中空凸柱上； 提供一第二模具，該第二模具包括一第二基座及複數凹槽，該些凹槽凹設於該第二基座之一表面，並對應於該些鍵帽的排列設置； 將該第二模具壓合於該按鍵基板及該第一模具，使得該第二模具之該第二基座推抵該板體至該些連接段斷開，該些鍵帽與對應之該中空凸柱分別容設於該些凹槽中，且該板體夾設於該第一基座與該第二基座之間； 注入成型一軟質材料於該第一模具及該第二模具間，並使該軟質材料覆蓋該板體及環繞該些鍵帽以形成一防水層；以及 移除該第一模具及該第二模具以獲得該防水按鍵。
2. 如請求項1所述之防水按鍵的製造方法，其中該些鍵帽分別包含一按壓柱，延伸設置於該鍵帽之下表面，並於該按鍵基板放置於該第一模具時，該些按壓柱分別穿入該些中空凸柱，使該些鍵帽分別對應於該些中空凸柱。
3. 如請求項1所述之防水按鍵的製造方法，其中各該些凹槽的槽口之形狀對應於該些鍵帽之形狀，且槽口大於該鍵帽並小於該開口。
4. 如請求項3所述之防水按鍵的製造方法，其中各該些凹槽的槽底具有一鍵帽容置部，該鍵帽容置部之形狀係與容設於該凹槽中的該鍵帽之形狀相同，並於該第二模具壓合於該按鍵基板且該些連接段斷開後，該鍵帽的上表面側容設於該鍵帽容置部中。
5. 如請求項1所述之防水按鍵的製造方法，其中該第二模具更包括一板體容置部，該板體容置部凹設於該第二基座的該表面，且該板體容置部之形狀係對應於該板體之形狀，並於該第二模具壓合於該按鍵基板時，該板體限位在該板體容置部中。
6. 如請求項5所述之防水按鍵的製造方法，其中該板體容置部於各二相鄰的該些凹槽之間凸設有一間隔柱，於該第二模具壓合於該按鍵基板時，該些間隔柱頂抵於該板體。
7. 如請求項1所述之防水按鍵的製造方法，其中該中空凸柱之橫截面的面積小於該鍵帽的面積。
8. 如請求項1所述之防水按鍵的製造方法，其中該按鍵基板係由一硬質材料所製成，其中該硬質材料之成型硬度大於該軟質材料之成型硬度。
9. 一種電子裝置，包括： 一殼體，具有複數按鍵槽，各該些按鍵槽於底部具有一按鍵開孔； 一電路板，容設於該殼體中； 一防水按鍵，該防水按鍵係以請求項1至8任一項所述之製造方法所製成，該防水按鍵設置於該電路板上方並使該些鍵帽分別對應穿過該些按鍵開孔的其中之一，以容設於該按鍵槽中；以及 複數外蓋，分別覆蓋該些鍵帽。

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