Shanyo がステアリング ホイールとセンター コンソール スイッチ用の自動車-グレード FPC- ドーム統合モジュールを発売

ステアリング ホイール スイッチ クラスタは、キーパッドにとって最も過酷な環境の 1 つです。エアバッグ展開ゾーン内に設置され、ステアリング コラムとともに回転し、直射日光と車内の熱にさらされ、500,000 回の印刷と 10 年間の使用後も同様に動作する必要があります。歴史的に、OEM はこれらのクラスターをリジッド PCB、別個のドーム シート、オーバーレイから構築していました。- 3 つの部品、3 つの位置合わせ公差、および 3 つのサプライ チェーンから構成されます。新しい Shanyo モジュールは構造を崩壊させています。ドーム アレイは、スイッチ信号をコネクタに送るフレキシブル回路に直接接着されているため、スイッチ機能と配線は 1 つの部分になっています。

FPC- ドームの統合が車室内空間で成功する理由

統合に関する議論は幾何学から始まります。ステアリング ホイール モジュールには奥行きの余裕がほとんどありません。スイッチ キャリアはハブ アセンブリ内の湾曲したオーバーレイの背後に配置され、エアバッグ、配線、コネクタがすべて同じスペースを占めています。フレキシブル回路は曲率に追従します。リジッド PCB ではできません。 FPC- ドーム モジュールは、パネルのプロファイルに合わせて曲がり、正しい触覚位置にドームを運び、信号トレースを単一のコネクタ ポイント - に配線します。これらすべてが 1 つの柔軟なアセンブリに組み込まれており、ロボットまたはオペレーターが 1 ステップで配置します。

2 番目の引数は許容値です。 PCB 上に別のドーム シートがある場合、ドーム-と-の位置合わせは、基板に対するドーム シートの配置精度に加え、基板自体の寸法のばらつきによって決まります。統合モジュールでは、同じプロセスステップでドームが FPC トレースに対して配置され、インターフェース全体ではなくモジュール内で位置合わせが保持されます。その結果、OEM のラインで配置作業を行うことなく、パネル間で一貫した触覚および電気的位置が得られます。

モジュールの内容

このモジュールは、ターゲット位置の温度と曲げ要件に応じて、ポリイミドまたは PET フレキシブル回路上に構築されます。

• フレキシブル回路ベース:25 ～ 50µm ポリイミド上の 1 ～ 2 層銅トレース。コンタクト パッドは ENIG または浸漬銀仕上げで、自動車温度範囲向けに定格されています。
• メタルドームアレイ:Shanyo のステンレス製触覚ドームメタルドームプログラムは、クラスター機能に応じて 150gf から 350gf までの力ファミリーを持つスイッチ位置に配置されます。
• 接着層とスペーサー層:各ドームの周りの PSA リングとトラベル ギャップを設定するスペーサー層は、モジュールの動作温度に適したものであるため、接着剤がスイッチ キャビティ内に侵入したりガスが漏れたりすることはありません。
• オーバーレイインターフェイス:モジュールはグラフィック オーバーレイまたは統合ハードコートを受け入れます。触覚スタックは、オーバーレイの厚さとオペレーターの期待する感触に合わせて調整されます。
• コネクタの統合:FPC は標準コネクタ (FH または ZIF タイプ、または OEM のハーネスに応じたワイヤ対基板コネクタ) で終端しているため、モジュールは車両のハーネスに直接差し込まれます。

このモジュールには、従来は別個のボード上に存在していた追加機能も統合できます。たとえば、バックライト付きスイッチ シンボル用の LED、および一部のプログラムでは、同じフレキシブル回路上に配線された外装パネルまたは寒冷地パネル用のヒーター要素です。{0}}

自動車要件に対する認定

このモジュールは、OEM のコンポーネント仕様に従ったテスト マトリックスにより、自動車の内装部品が実際に受ける条件に対して認定されています。

• 温度範囲:-40 度から +85 度 (ステアリング ホイールおよびドア モジュール) までの動作、両極端の間で 1000 回の温度サイクル、作動力や接触機能の変化なし。
• 振動：スイッチを閉じた状態での OEM プロファイルに基づくランダムな振動 (通常 10 ～ 1000 Hz)。曝露中または曝露後の断続的な接触は許可されません。
• 機械的寿命:接触抵抗とフォースカーブを定期的にチェックして、キーあたり 500,000 回の作動を実行。このモジュールは、消費者の寿命ではなく、車両の寿命全体を考慮して設計されています。
• 湿気と結露：スイッチ操作時の 85 度 / 85% RH 暴露、および結露サイクル。接着剤とスペーサー システムの移行と接点の膜の成長がチェックされます。
• 耐塩性および耐薬品性:塩水噴霧や内部洗浄剤 (ステアリング ホイールやコンソールに使用される化学薬品) は、オーバーレイ インターフェイスやスイッチ機能を劣化させてはなりません。

認定データはモジュールのロットに関連付けられており、プログラムのモジュールを評価する OEM やティア 1 サプライヤーが利用できます。{0}

デザイン-: フォース、レイアウト、統合オプション

車載スイッチ クラスタは機能とブランドによって異なり、モジュール プログラムは、プログラムに必要なカスタマイズの深さをサポートします。

• ドームフォースとトラベル:オーバーレイ スタックと触覚ターゲットに対してキーごとに調整されます。クルーズ コントロールとオーディオ キーは通常 200～300gf で動作します。{1}手袋をしたまま操作すると、ウィンドウとロックのスイッチが重くなる可能性があります。
• レイアウトジオメトリ:FPC は、コネクタがハーネス側に配置された状態で、湾曲したパネルや複数列のクラスタを含む実際のスイッチ位置に配線されます。{0}}
• バックライトの統合:LED の位置とライト ガイド レイヤーは、夜間にスイッチ シンボルを点灯する必要があるモジュールに組み込まれるように設計されています。-
• センサーの統合:オプションの静電容量式タッチ ゾーンまたはトラックパッド領域は、同じフレキシブル回路を共有して、触覚キーとタッチ サーフェスを 1 つのモジュールに組み合わせることができます。

新しいプログラムの場合、エンジニアリング チームはスイッチ リスト、オーバーレイ スタック、および環境仕様を一緒にレビューし、力の推奨事項とサンプル リード タイムを含むモジュール構築提案を返します。カスタム FPC レイアウトのツール作成は通常 3 ～ 4 週間で実行されます。プロトタイプ モジュールは、レイアウトが固定されてから 2 ～ 3 週間で出荷されます。

製造: 1 つのプロセス、1 つのトレース コード

モジュールは単一の制御されたフローで生産されます。FPC 製造、ドーム配置、接着剤の積層、最終テストはすべて、1 つのロットのトレース コードを使用して 1 つの屋根の下で行われます。 OEM にとって、これは、FPC メーカー、ドーム サプライヤー、アセンブリ ハウスを調整するのではなく、1 つの受入検査、1 つの PPAP- スタイルの最初の製品パッケージ、1 つのサプライヤー ファイルを意味します。- IATF 16949 品質システムはモジュール ラインに適用され、山陽生産ライン全体で使用される同じロットのトレーサビリティにより、材料証明書から最終的な電気テストに至るまでモジュールの記録が維持されます。

すべてのモジュール ロットはラインの最後でテストされます。各スイッチの位置が作動してその接触機能が電気的に検証され、ドームの配置が FPC レイアウトに対してチェックされ、各ロットのサンプルでフォース カーブ チェックが実行されます。{0}}電気テストは、モジュールの出荷前に、統合モジュール - ラミネート後に電気的にオープンまたは断続的なドーム - で最も重要な故障モードを検出します。

フレキシブル回路に関する電気設計の考慮事項

スイッチ機能をフレキシブル回路に移動すると、リジッド PCB と比較して電気設計ルールが変わります。 1 層ポリイミド キャリア上の銅配線は通常 0.5 ～ 1 オンスで、配線幅は電流と曲げ半径によって設定されます。スイッチ接点の信号トレースはマイクロアンペアを伝送し、電流ではなく機械的な堅牢性を考慮してサイズ設定されています。コンタクトパッドにはドームに合わせた仕上げが必要です。銅の上にENIGまたは浸漬銀を塗ると、ドームコンタクトの安定した表面が維持されますが、裸の銅は酸化して抵抗が変化します。パッドの形状はドーム リングに従っています。センター パッドと、ドームの接触リングに合わせたサイズのギャップを持つ環状リング パッドで構成されているため、ドームは作動するたびに同じ点に電気的に固定されます。

3 つの故障モードは柔軟な構造に特有のものであり、すべてのプログラムで設計上の注意が必要です。 1 つ目は、曲げポイントでのトレースの亀裂です。フレックス回路はオーバーレイ半径で曲がり、銅が厚すぎるか曲げがきつすぎる場合、曲げを繰り返すと曲げ線を横切るトレースに亀裂が入ります。このレイアウトでは、信号トレースを主曲げラインから遠ざけるか、信号トレースを主曲げラインに対して垂直に配置します。 2 つ目は、繰り返しのドーム作動下でのパッドの剥離です。ドームの接触がパッド表面をこすり、固定が不十分なパッドが寿命を迎えるとポリイミドから浮き上がります。メッキとパッドアンカーの形状は、作動バジェット全体に耐えられるように指定されています。 3 つ目は、フレックス テールに沿ってスイッチ キャビティへの湿気の侵入です。モジュールのはんだマスクとカバーレイ レイアウトにより、シール ラインが接触領域から遠ざけられるため、テール上の結露がドーム コンタクトに到達しません。

ティア 1 サプライヤーに対するコストとサプライ チェーンへの影響-

モジュールの商業的ケースは技術的ケースと同じであり、部品、インターフェース、サプライヤーが少なくなります。個別の FPC、ドーム シート、およびオーバーレイ パーツから構築されたスイッチ クラスターには、3 つのサプライヤー、3 つの認定、および 3 つの受入検査ファイルが含まれます。統合モジュールは、それを 1 つの適格な部分にまとめます。ティア 1 サプライヤーの場合、節約効果は BOM 行数、サプライヤー監査リスト、PPAP ファイルに表示されます。最初の記事パッケージは 3 つではなく 1 つです。-モジュールの価格には、FPC、ドーム、接着剤、配置、および最終的な電気テストが含まれており、単一明細として見積もられます。

少量{0}}または後期-プログラムの場合、このモジュールは設計変更へのより迅速なルートでもあります。 -リジッド PCB を再加工してドーム シートを置き換える-ようなスイッチ レイアウトの変更は、フレックス上のレイアウトの改訂となり、プロトタイプ モジュールは数か月ではなく数週間で入手可能になります。キャビンの形状に応じた柔軟性は、エンジニアリング変更プロセスにも役立ちます。

車載用スイッチモジュールでよくある仕様の間違い

モジュール プログラムでは同じ仕様のギャップが繰り返し発生しますが、それぞれのギャップを修正する場合は、ツールを作成する前に修正した後よりも安価です。 1 つ目は、オーバーレイ スタックなしでの作動力の指定です。定格 200gf のドームは、薄い PET オーバーレイの下では 140gf、厚いハードコートの下では 260gf のように感じられるため、力の目標は実際のオーバーレイに対して設定する必要があります。 2 つ目は、特定のモジュールの場所の環境仕様を無視することです。ドア モジュールでは、センター コンソールとは異なる湿度サイクルが発生し、接着剤とスペーサー システムは、「自動車」一般ではなく、その場所に合わせて指定する必要があります。 3 つ目は、フレックス テールを後付けとして扱うことです。テールの長さ、コネクタのタイプ、曲げルートによってモジュールがハーネスに適合するかどうかが決まり、コネクタが固定された後にテールを再設計するには再工具がかかります。-。 4 番目は、電気テスト仕様をスキップすることです。統合モジュールは、すべてのスイッチ位置の最終電気テストを指定する必要があります。これは、ラミネート中に持ち上げられるドームがテストで捕捉されるだけであるためです。

Shanyo のエンジニアリング レビューでは、見積もりの​​前にすべてのモジュール図面にこれら 4 つの点にフラグが付けられ、レビューはモジュール プログラムに含まれます。その結果、自動車の品質が実際に作られる生産部品に一致するモジュール仕様が得られます。

プログラムサポート: 仕様から量産まで

モジュール プログラムは、自動車用プログラムが実際に実行される方法に合わせて構造化されています。仕様フェーズは、スイッチ リスト、オーバーレイ スタック、環境仕様から始まります。エンジニアリング チームは、FPC レイアウトのコンセプト、ドーム力の推奨事項、設計におけるリスク ポイントを含むモジュール構築提案を返します。サンプル フェーズでは、顧客のスイッチ レイアウトから構築された、測定されたフォース カーブと電気テスト データを含むプロトタイプ モジュールが提供されます。生産段階は PPAP に基づいて実行されます。最初の記事パッケージには、FPC レイアウト図、ドーム配置記録、材料証明書、プロセス検証の概要、電気試験データが含まれており、階層 1 または OEM PPAP レビュー用に構成されています。-

Shanyo からシリコン キーパッドまたはメンブレン スイッチも調達しているプログラムの場合、モジュールは、クラスタのソフトキー バージョンが優先されるアセンブリとペアリングでき、車両のスイッチ コンテンツに対して同じサプライヤー ファイルを維持します。{0}}

供給とサポート

モジュール プログラムは、直接 OEM およびティア 1 エンゲージメントで利用できます。{0} Shanyo は評価用に、技術図面パッケージと認定概要を備えた標準デモ モジュールを提供し、1 週間以内に発送します。カスタム プログラムの場合、契約はスイッチ仕様のレビューから始まり、その後、レイアウトの提案、触覚サンプル、およびお客様のコンポーネント エンジニアと合意された認定テスト計画が続きます。

Shanyo は青島{0}}に拠点を置く精密部品メーカーです。メタルドーム, ドームシートアレイ、シリコンキーパッド、メンブレンスイッチ、FPCアセンブリプレス加工されたバス バーを世界中の自動車、医療、産業、家庭用電化製品の OEM に供給しています。自動車用 FPC- ドーム統合モジュールは、IATF 16949 品質認証と生産ライン全体に適用される同一ロットのトレーサビリティに裏付けられ、同社のスイッチ ポートフォリオをコンポーネントから認定サブアセンブリまで拡張します。