2．薄膜式按键结构
如今市面上大家见到的民用级键盘多是薄膜键盘。顾名思义，它的开关由三层薄膜所组成，其中上、下两层用导电颜料印刷出电路，然后在按键位置处印有触点；中间一层为隔离层，防止上下两层直接接触而出现短路，在每个触点附近，隔离层都有一个直径5mm左右的小孔。当按下按键时，按键推动橡胶垫的凸起部分压迫第一层的触点向下变形，接触到下层(第三层)的触点，从而输出信号。
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图11 薄膜式键盘的结构 如果再细分，薄膜式键盘又可以分为两种。一种是含有机械模组的按键方式，通过机械模组下压来完成触发动作。其代表有Cherry公司MY系列的FSTC模组，IBM的M系列键盘所使用的座曲式结构，BenQ的X架构以及笔记本电脑上使用的剪刀脚都可以划为此类。这些键盘上面含有机械模组，很容易让人误以为这就是机械式键盘，但由于其控制开关属于薄膜接触式的，所以终究仍然属于薄膜式按键的结构。
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图12 IBM的座曲式结构，箭头所指处就是下压薄膜的位置。这种结构的绝妙之处在于下方的弹簧片碰触到薄膜时，弹簧由于弯曲正好碰到内壁并发出“喀哒”的声响，其设计的难度就在于键帽内部的结构以及弹簧的弯曲角度 另一种则是在薄膜的每个触点上方放置一颗橡胶圆帽，通过下压橡胶帽来完成触发(有些厂商甚至会把所有橡胶帽做成一体式的)。如果使用这种结构，键盘手感的好坏就完全取决于橡胶帽的弹性了。
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图13 普通橡胶帽薄膜键盘的工作原理 采用橡胶帽这种结构的薄膜键盘由于结构简单，制造成本低，所以大多数键盘厂商都使用的是这种方案。不过这种结构也有自己的缺陷，虽然橡胶帽薄膜式键盘不存在机械磨损的问题，但是随着时间的推移，橡胶帽会慢慢地失去弹性而变硬。很多用户反映这种键盘用久之后，敲击键盘时手感会变硬；最为严重的问题就是卡键，无论键盘的新旧都有可能发生，这也是由于橡胶帽的弹性发生变化所引起的(具体表现为按键按不下去，或者需要很大的力气才能按下去)。
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图14 布满橡胶帽的薄膜键盘(左)和采用一体式橡胶帽设计的薄膜键盘(右) 最后需要说明的是，很多人误认为薄膜键盘就是电容式键盘，而事实上两者的工作原理是完全不同的，我们会在后面详细介绍。
生产薄膜式键盘的厂商很多，有代表性的如Silitek、BTC、Cherry、罗技等。
3．导电橡胶式按键结构
导电橡胶式的按键结构很多人都见过，比如日常我们使用的各种家电产品的遥控器，都是采用的这种开关结构。
它的工作原理很简单，就是在印刷电路的每个按键位置印面积约4mm×4mm的正负极平行交叉但隔有一定距离的电路，同时每个按键都有一个橡胶帽，橡胶帽的底部是一小块含有石墨的黑色导电橡胶，当橡胶帽被压下时，电路就连通了。
导电橡胶式按键的印刷电路板部分制造成本较薄膜式要高出不少，所以目前仍然坚持使用这种结构的厂商已经很少了。
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图15 Silitek底部有石墨的橡胶帽，下面就是印刷电路 生产导电橡胶式键盘的代表厂商有Silitek、BTC等。
4．电容式按键结构
电容式开关按键结构是现有键盘所采用的四种开关中技术含量和制造成本最高的一种，其原理也最复杂。我们知道当两个彼此绝缘的导体互相靠近时，如果在两个导体上存在电位差，那么就组成了一个最简单的电容器，即两个导体上都储有一定的电量。
电容式开关是如何来工作的呢？首先要让两个彼此绝缘的金属导体分别作为两个电极，这样它们之间就形成了一个电容器，然后将两个电极接在一个高频振荡器的反馈回路中——在平衡状态下，两个电极之间是不会有振荡电流的；但是当有另外一个导体向电容器靠近时，原有的电容器结构就会发生改变，这时两个电极连接的高频振荡器就会有感应振荡电流出现，收集信号的大小就可以判断出按键是否被按下了。
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图16 一种常见电容式传感电路图 说起来其实挺简单，那么具体到键盘上，电容式按键又是如何实现的呢？如图17a所示，整块电路板上的那些“圆圈”就是电容式开关，每一个圆圈就对应一个按键位置。拉近一点看，我们会发现这些“圆圈”实际上都是由两个半圆所组成的，这里的两个半圆就是两个电极(图17b)。如何来触发它们呢？注意图17c里面的锥形金属弹簧，当弹簧被按下去时，原有的电容值就会发生变化，振荡电路就会发现哪个按键被按下去了。图17d表示的就是电容式按键结构的基本原理。
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图17 电容式按键结构的工作原理 在了解了电容式按键结构的特点之后，我们已经可以总结电容式键盘的优点了，首先由于没有机械摩擦和损耗的影响，电容式开关按键的寿命都很长，至少可以达到3000万次以上；键盘的手感主要取决于弹簧，因此既可以生产阻尼很大的产品又或者很小的产品，手感普遍都很好。许多键盘厂商都生产过电容式键盘，但是受限于成本因素，很多厂商要么退出民用级市场，要么转攻薄膜键盘去了，仍然坚持销售民用级产品的厂商只剩下为数不多的几家，如Topre、PFU等，而且每块键盘的售价都在千元之上。
至此，我们了解了现在键盘制造技术中最常用到的四种按键结构——机械式、薄膜式、导电橡胶式和电容式。在民用领域中，薄膜式键盘成本最低廉，发展到现在我们可以看到橡胶帽薄膜式的键盘几乎已经一统天下；而其它键盘要么转入专业领域，要么因为成本的问题少有人问津……
键帽上的印刷术
活字印刷术是我国古代的四大发明之一，那你知道键盘的键帽上也是印刷术的用武之地么？键帽是键盘与使用者的手指直接接触的部分，因此键帽的好坏直接影响着用户对一款键盘做工好坏的判断。具体来说键帽的做工分为材料和印刷技术两部分。
1．键帽的制作材料
在介绍键帽之前，我们有必要先来了解一下键帽的制作材料。现在计算机键盘的键帽都是由ABS工程塑料来制作的，其的三种组成成分是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。ABS工程塑料的可塑性非常好，在制造业中被广泛用于生产各种零件、外壳等；不过这种材料也有两个缺点，其一是白色的ABS工程塑料会慢慢变黄，其二是ABS工程塑料的材质较软，在使用一段时间后，表面被磨得十分光亮(俗称“打油”)，对手感影响很大。
为了克服ABS的缺点，某些高档键盘在生产中会使用更高级的PBT塑料(聚对苯二甲酸丁二醇酯)来生产键帽。与ABS工程塑料相比，PBT塑料要硬的多，这样键帽用久之后摸起来也不会被“打油”了，更重要的，白色的PBT塑料是不会变黄的。当然，PBT的材料和加工成本都要高出ABS许多。
2． 油墨印刷技术
油墨印刷又称为“丝网印刷”，其原理是将油墨加在一张布满细孔的网布上，油墨就通过细孔印到键帽上，不印字的地方就用负片来遮住。这种印刷方法是最常用的，优点是成本低，颜色种类多，可以使用各种不同的字体，成品非常美观。不过缺点也是致命的，油墨印字的耐磨性差，往往用不了几个月就被磨光了。
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图18 使用油墨印刷方式的键盘 为了解决这个问题，键盘制造商们引入了包装领域常用的UV覆膜工艺——UV涂料又称紫外线固化涂料，由于涂料里面含有光聚合引发剂，在紫外线的照射下会发生交联聚合反应，瞬间固化成膜。采用油墨印刷技术的键帽上再印上一层UV涂料，不仅增加了印字的耐磨性，而且还有很高的光泽度，看起来非常美观。一般UV覆膜印字的寿命可以达到普通油墨印字的两到三倍。
3．激光蚀刻技术
顾名思义，这种印刷方式就是在键帽上用激光烧灼出文字的痕迹。其优点是印刷牢固、制造成本低，但缺点是字体较呆板，无法印刷彩色字体。
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图19 激光灼烧之后留下的痕迹(左)与细节放大(右 使用激光蚀刻技术灼烧出来的字体在白色键帽上是灰黑色的，并不是纯黑，而在黑色键帽上的字有些偏黄。另外，键帽摸起来会有明显的凹凸感也是激光蚀刻技术的一大特点。
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图20 黑色键盘上的白色字符很多都是用激光填料法印刷上去的 为了改善原有的激光蚀刻技术，部分厂商还会使用一种叫做激光填料法的生产工艺——就是在激光烧灼完后，再使用油墨印刷一遍，油墨会渗入刚才烧灼出的痕迹里，这样一来就不会被轻易地磨掉了。这种技术不仅弥补了激光印刷字体不好和不能印刷彩色字符的缺陷，而且有激光的刻痕作基础，其牢固性要远远高于单纯的油墨印刷。
4．二次成型技术
严格来说，二次成型技术并不能算作是一种印刷术，但作为键帽的一种生产工艺，我们仍需要在此作简单的介绍。二次成型技术的原理很简单，就是用模具将两种不同颜色的塑料聚合在一起，然后利用颜色上的差异来显示字体。
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图21 黑底白字的二次成型键帽 举个例子来讲，我们要在白色键帽上制作一个黑色的A字，首先要用模具制造出一个带有浮凸A字的黑色键帽，然后再把它放到模具中注入白色塑料把黑色包起来，这样我们就得到了一个白底黑字的A字键帽。
二次成型的优点是字体色彩鲜艳、牢固耐用(除非你把键帽磨穿)；不过其缺点也非常明显，模具的开发成本太高，生产工艺复杂，进而导致制造成本非常昂贵。另外由于制造过程中不能使用太硬的塑料（如PBT），只能用ABS这样的较软材质，所以键帽用久了会被磨亮，白色键帽变黄的问题也随之而来了(具体还取决于厂商的配方)。
5．热升华印刷技术
热升华印刷技术在有些地方又被称为“含浸印刷”或“浸透印刷”，其原理是将固态的树脂类油墨加热到200℃以上的高温，这时油墨会升华为气态并以气体分子的形式渗入键帽表面(约20～40μm)然后凝结，从而与键帽表面在物理层面上成为一个整体。生活中，热升华印刷最常见的应用就是陶瓷杯表面“烤印”照片的服务。
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图22 目前使用热升华技术的键盘产品主要集中在少数几款高端产品上，如Topre Realforce系列等 由于树脂油墨并不是像普通油墨那样“粘”在键帽表面上的，所以其印刷牢固性极高，几乎是不可能被磨掉的，而且树脂类油墨在光泽、形态等方面更为优秀，印刷出的文字自然也就极具立体感和光泽度，键帽表面非常平整光滑。
因为整个印刷过程是在高温下完成的，像ABS这样的塑料在200℃以上环境中就开始融化了，所以热升华印刷必须使用PBT这样能耐高温的塑料。说到缺点，就一个字——贵！ | 
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