Häufige Fehler bei Membranschaltern und Lösungen

Heute werden Folientastaturen in vielen Branchen eingesetzt, darunter in der Industriesteuerung, in Haushaltsgeräten, in der Medizintechnik und in der Unterhaltungselektronik. Obwohl Folientastaturen im Gebrauch häufig ausfallen,Wenn Sie diese häufigen Probleme und ihre Lösungen verstehen, können Sie die Funktionalität schnell wiederherstellen, Ausfallzeiten minimieren und die Lebensdauer Ihres Produkts verlängern. 

1. Geringe Berührungsempfindlichkeit oder keine Reaktion

Es gibt Zwei Situationen: Keine Tastaturen funktionieren und eine oder mehrere Tastaturen funktionieren nicht.

Symptome:

Wenn Benutzer die Membranschaltertaste drücken, erhalten sie entweder nicht die erwartete Rückmeldung oder die Taste reagiert nicht, wodurch das System nicht ordnungsgemäß funktioniert.

Situation I: Keine Tastaturen funktionieren

Dies ist der schwerwiegendste Fehler und weist auf ein Problem mit dem gemeinsamen Teil des Stromkreises hin.

Mögliche Ursachen:

• Loser Schwanzanschluss: Der FPC (Flexible Printed Circuit) oder Zebra-Anschluss ist locker, oxidiert oder sitzt nicht richtig im Header der Hauptplatine.

• Stromkreisunterbrechung: Der flexible Schwanz oder die silbernen Spuren sind gebrochen, oft an einer scharfen Biegung oder an der Wurzel aufgrund wiederholter Belastung.

• Strom-/Signalproblem: Die Hauptsteuerplatine liefert nicht die richtige Betriebsspannung an den Membranschalter.

• Schwerer Kurzschluss: Eine interne Verunreinigung oder Silbermigration hat einen schweren Kurzschluss verursacht, der das Signal herunterzieht.

Lösungen:

• Überprüfen Sie die Verbindung: Trennen Sie zunächst den Membrananschluss von der Hauptplatine und schließen Sie ihn wieder fest an. Achten Sie auf Oxidation an den Kontakten und reinigen Sie diese gegebenenfalls mit einem weichen Radiergummi.

• Spannung messen: Überprüfen Sie mit einem Multimeter, ob die richtige Spannung (z. B. 3,3 V oder 5 V) von der Hauptplatine am Membranschalter ankommt.

• Auf Kontinuität prüfen: Verwenden Sie ein Multimeter, um die Kontinuität der Leiterbahnen zu prüfen, insbesondere der gemeinsamen Strom- (VCC) und Masseleitungen (GND), um etwaige Unterbrechungen zu finden.

• Austauschtest: Ersetzen Sie den verdächtigen Membranschalter durch ein einwandfrei funktionierendes Exemplar. Wenn es funktioniert, wissen Sie, dass der Schalter defekt ist und repariert oder ausgetauscht werden muss.

Situation II: Einzeln oder Mehrere Tastaturen funktionieren nicht (andere funktionieren einwandfrei)

Dies ist das am häufigsten auftretende Problem und auf bestimmte Schlüsselschaltkreise beschränkt.

Mögliche Ursachen:

• Verschmutzte/oxidierte Kontakte: Auf den Kontakten aus Kohlenstoff-/Silbertinte hat sich Staub, Öl oder eine Oxidschicht angesammelt, wodurch ein hoher Widerstand entsteht.

• Physischer Schaden:

  • Abgenutzte Kontakte: Die Kohlenstoffpille auf der oberen Schicht ist durch starke Beanspruchung abgenutzt.

  • Unterbrochene Spur: Die spezielle Silberspur für diesen Schlüssel hat einen Mikroriss entwickelt.

• Silbermigration: In feuchten Umgebungen können Silberionen zwischen benachbarten Leiterbahnen wandern, eine leitfähige Brücke (Dendriten) bilden und Kurzschlüsse oder Signallecks verursachen.

• Fehlerhafte Kuppel (Metall-Schnappkuppel): Bei Gebrauch hat die Metallkuppel ihre Elastizität verloren oder ist oxidiert.

Lösungen:

• Reinigen Sie die Kontakte: Öffnen Sie den Schalter, sofern zugänglich, vorsichtig und reinigen Sie die oberen und unteren Kontakte vorsichtig mit einem in hochreinen Isopropylalkohol (IPA) getauchten Wattestäbchen.

• Ersetzen Sie die Kuppel: Bei Metallkuppelschaltern löst das einfache Ersetzen der Kuppel der defekten Taste oft das Problem.

• Schaltkreisreparatur:

  • Für Offene Stromkreise: Überbrücken Sie die unterbrochene Spur vorsichtig mit einem Applikator mit feiner Spitze und leitfähigem Silberepoxid.

  • Für Kurzschlüsse (Silbermigration): Kratzen Sie das migrierte Material vorsichtig ab und tragen Sie eine dünne Schicht Isolierbeschichtung (z. B. Epoxid) auf, um ein erneutes Auftreten zu verhindern.

• Betätigungskraft erhöhen (vorübergehende Lösung): Kleben Sie ein kleines Stück doppelseitiges Klebeband auf die Rückseite der oberen Schicht (vom Kontakt weg), um den Vorspannungsdruck der Kuppel zu erhöhen.

3. Luftblasen oder Falten

Symptome:

Während des Gebrauchs bilden sich im Membranschalter Luftblasen oder Falten, die das Aussehen und die Berührungsempfindlichkeit beeinträchtigen und möglicherweise zu einem schlechten elektrischen Kontakt führen.

Mögliche Ursachen:

• Sachmängel: Das Membranmaterial kann Defekte aufweisen, die zur Blasenbildung führen, oder die Luft wurde bei der Herstellung nicht ausreichend entfernt.
• Umweltfaktoren: Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen während der Produktion können dazu führen, dass das Material schrumpft oder sich ausdehnt und Blasen oder Falten entstehen.
• Unsachgemäße Lagerung: Bei unsachgemäßer Lagerung der Folientastaturen, beispielsweise durch Feuchtigkeit oder hohe Temperaturen, können sich Blasen oder Falten bilden.

Lösungen:

• Optimierung der Produktionsumgebung: Sorgen Sie für eine angemessene Temperatur- und Feuchtigkeitskontrolle in der Produktionsumgebung, um externe Einflüsse auf die Membranschicht zu vermeiden. Verwenden Sie fortschrittliche Verfahren und Geräte, um die Planheit der Membran zu gewährleisten.
• Geeignete Materialien auswählen: Verwenden Sie hochwertige, umweltstabile Membranmaterialien, die die Wahrscheinlichkeit der Blasenbildung verringern.
• Lagerbedingungen verbessern: Lagern Sie die Folientastaturen in einer trockenen, temperaturstabilen Umgebung und vermeiden Sie hohe Temperaturen oder Feuchtigkeit.

4. Tasten-Ghosting oder Übersprechen

Symptome:

Das Drücken einer Taste löst eine andere Taste in derselben Zeile oder Spalte aus (üblich bei Matrixschaltungen).

Mögliche Ursachen:

• Silbermigration: Die Hauptursache, die zu einem niedrigen Isolationswiderstand zwischen benachbarten Zeilen-/Spaltenleitungen führt.

• Schlechtes Schaltungslayout: Zu lange, in geringem Abstand parallel verlaufende Leiterbahnen sind anfällig für Leckströme.

• Innere Feuchtigkeit: Feuchtigkeit innerhalb der Schichten verringert den Isolationswiderstand drastisch.

Lösungen:

• Isolieren und Reinigen: Identifizieren Sie die kurzgeschlossenen Leiterbahnen, reinigen Sie den Bereich gründlich und tragen Sie ein zuverlässiges Isolierdichtmittel auf.

• Trocknen Sie es: Bei Schaltern, die Feuchtigkeit ausgesetzt sind, kann ein Ausbacken bei niedriger Temperatur (z. B. einige Stunden bei 50 °C) hilfreich sein. Stellen Sie sicher, dass das Schalterlaminat vollständig versiegelt ist.

• Designüberarbeitung: Die ultimative Lösung besteht darin, die Schaltung mit einem größeren Leiterbahnabstand neu zu gestalten oder Sperrdioden in die Matrix einzubauen.