小弟下午在家翻就杂志时无意翻见《微型计算机》2006.12.下有一篇《走进键盘按键的制造技术》的文章 感觉挺好的 所以从网上找到给大家分享下
键盘的家谱 在介绍我们今天的主角——键盘之前，我们要先了解一下它的一个远房亲戚——打字机。
打字机的英文名字叫做“Typewriter”，如果算起来，这种古老的机器可以说是当今众多键盘的鼻祖了。从1714年第一台打字机诞生开始算起，打字机已经有近300年的历史了。不过在头150年中，各式各样的打字机虽然层出不穷，但是它们只能算作是雏形，很多方面并不是很完善。
直到1868年，美国人克里斯托夫·拉森·肖尔斯（Christopher Latham Sholes）申请到打字机的专利并获得了经营许可权，打字机才正式走上了正规化发展的道路；1873年肖尔斯又改进了最初的打印机结构和字母排列顺序，这就是现在我们看到的打字机，肖尔斯因此也被称作“打字机之父”。
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图1 或许打字机的机械结构已经不再是我们关注的对象，但打字机的键盘布局却被一直沿用了下来 键盘布局的演进
也许有些人会奇怪，为什么现在的键盘字母会是无规则的排列呢？当初是谁想到了这种布局？
其实，所有问题的答案我们都要追朔到肖尔斯的年代。最初，肖尔斯设计的打字机按键是按照字母顺序来排列的，但是问题很快就出现了：由于打字机是个机械设备，当打字速度很快时，键盘上紧挨的字母在某些单词中刚好也是相连的，此时就会出现卡键的现象(打字机的铅字杠杆结构决定了当两个位置接近的铅字同时按下时就会卡死)。
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图2 现在绝大多数键盘都沿用了“QWERTY”的布局方式 这个问题可难坏了肖尔斯，后来他弟弟帮他出了一个主意，那就是把键符分开布局，于是肖尔斯又设计出了“QWERTY”的按键布局—这种按键布局将出现频率最高的字母分别放置在左右手两侧，这样一来就可以最大限度的解决卡键的问题。
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图3 时至今日，虽然“Dvorak”键盘依然健在，但是对于大多数用户来说已经很少有机会接触这种产品了(图示为人体工程学键盘) 60年之后(1934年)，华盛顿一个叫德沃拉克（Dvorak）的人为使左右手能交替打出更多的单词又发明了一种新的排列方法。使用新的排列方法，可以使打字员的训练周期缩短1/2的时间，且平均速度提高35%；不过“QWERTY”布局的打字机当时已经是“财大气粗”，凭借市场占有率和保有量的优势，将“Dvorak”布局的打字机挤到了无人问津的角落里。
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图4 Dvorak按键的三种布局 实际上Dvorak按键的布局总共有三种，“双手型”、“左手型”和“右手型”，三种不同的布局针对不同用户的使用习惯，可谓是“人性化的典范”。
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图5 MALT按键的布局，大家注意两侧字母按键的排列顺序 比Dvorak按键布局更合理、更高效的是理连·莫尔特(Lillian Malt)发明的MALT按键布局，它改变了原本交错的字键排列方式，并使灵活的大拇指得到了更多发挥的空间，退格键(Backspace)及其它一些原本远离中心的按键更容易触到。不过和Dvorak按键布局同样的命运，MALT按键布局也没能撼动“QWERTY”的绝对统治地位。
到了上世纪中叶，电子计算机诞生了，打字机上的按键布局被搬到新的输入设备——计算机键盘上面，由于“QWERTY”布局已经深入人心，所以现在我们用到的绝大多数键盘都沿用了这种布局方式。
关于键盘布局演化的故事，我们就先讲到这里了，这是一个非常典型的“劣势产品战胜优势产品”的例子。
各显神通的按键结构
当键盘的按键布局确定下来之后，面对激烈的市场竞争，键盘的生产商们还要在键盘外观上花费心思，这样才能吸引更多的顾客，你知道市场上有多少种造型“诡异”的键盘吗？用什么“玲琅满目”、“五花八门”之类的形容词，都不足以概括键盘外型的种类之多。但是这些都是表面功夫，键盘好不好用，耐不耐用都与键盘的按键结构有着密切的关系。
影响按键手感的因素其实有很多，如键程、弹性等等，但它们都与按键的结构设计有莫大的关系。常听到别人说，这块键盘的手感好，那块键盘的手感差，这到底是怎么一回事呢？下面就让我们一起去从结构上找一下原因吧。
1．机械式按键结构
键盘上的每个按键都可以看成是一个电路开关，在我们按下按键时这个开关也就被连通了，于是计算机就知道我们按了哪个键。首先我们来了解一下机械式按键的结构。
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采用机械式按键设计的键盘底部是一块平整的印刷电路板，在板子上固定的一个个小“丘包”就是机械式开关。这些开关每个都是独立的，当受到按压时其内部的两个金属簧片就会接触在一起从而产生接通信号(图7)。
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图7 ALPS机械开关原理图 机械式键盘最大的优点是耐用，每个开关的按压寿命一般都在2000万次以上，部分产品甚至可以达到5000万次以上。如果按照普通用户10年之间敲击次数大约在60万次计算，理论上一块好的机械键盘就足够使用一辈子了。
但机械式键盘也有自己的不足，那就是在原料成本和制造成本要比使用其它工艺制造的普通键盘高出许多；另外，要保证机械式开关的优越手感和长久寿命需要相当高的制造技术，因此生产机械式键盘的门槛相当高。正是因为上述原因，众多键盘制造商都转向生产更为廉价的薄膜键盘，民用键盘中机械式键盘所占的比例已经非常低了。但由于机械键盘的高可靠性以及超耐用性，在一些特殊行业，如军事、医疗、金融以及教育等诸多专业领域中，机械键盘依然拥有自己的市场。
生产机械式键盘的厂商主要有cherry、ALPS等。
Cherry MX Switch与黑轴、白轴、茶轴、青轴
在数量众多的机械键盘中，Cherry的名气最大，尤其是使用了MX Switch开关的产品。这种机械开关手感好、寿命长。MX Switch开关就是键帽下面的按键触发器，它的外形就像一个小小的筛子上面插着一根短棒，因为大家喜欢把它叫做“轴”。
图7中我们已经介绍了ALPS机械开关的结构和触发方式，下面我们再来看看“轴”是如何来工作的呢？
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图8 Cherry MX Switch [img=http://www.pcshow.net/images/article/0706/222556-09]键盘[/img]
图9 MX Switch开关的动作示意图，为了防止金属簧片被氧化后可能出现的接触不良的问题，Cherry在簧片的接触点部分都采用黄金作为接触金属 为了细分产品的档次和用户群，Cherry MX Switch根据轴颜色的不同又分为四种，分别是黑色的黑轴(linear)、白色的白轴(soft tactile)、棕色的茶轴(tactile feel)以及蓝色的青轴(click tactile)。
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图10 四种不同的机械式MX Switch开关及其压力曲线 黑轴：黑轴的压力与键程几乎是成正比例的，普通人刚开始用黑轴会觉得非常费力，但是等到习惯后，就会迷上按压时的段落感。黑轴的按键声音适中、寿命5000万次，手感非常舒适。
白轴：白轴的回弹力相当强，段落感极其明显，适合玩游戏，但是打字时速度想快都快不起来。按键声音适中，寿命2000万次。
茶轴：茶轴在按键时所需的压力是最小的，段落感非常轻柔，用户很容易上手，拥有众多的爱好者。按键声音适中，寿命2000万次。
青轴：青轴在按键时所需的压力也很小，但是段落感很明显。用户不需要很大力量就可以轻松压下，松开后的反弹力既不像白轴那样重，也不会像薄膜式那样软弱无力，非常适合打字，按键声音较大，寿命2000万次。
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。 | 
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