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做產品結構設計，難免會遇到按鍵設計的需求，關於按鍵設計都有哪些要素，需要注意哪些細節呢？下文結合以往的一些專案和案例，做一些歸納性的總結，不足之處還請各位同行批評指正。
首先，根據結構形式，我把按鍵分為幾大大類：獨立式、懸臂式、矽膠按鍵、薄膜類按鍵和觸控式按鍵等
獨立式按鍵和懸臂式按鍵是根據產品ID要求，設計特殊造型的外接操作鍵，其底部通常是電路板上的按鍵器件。
典型按鍵結構
各種輕觸按鍵
也有在電路板上放置鍋仔片的做法：
下圖是一種蹺蹺板式的按鍵結構，可以看做是一種特殊的懸臂式的結構。此種按鍵結構通常為一對，在按鍵的中央位置設計一個凸起的小柱子，面蓋上設計相對應的卡位，透過塑膠彈性變形，件按鍵卡入面蓋的卡位中，按鍵工作時繞中間凸起的柱子為中心軸，類似蹺蹺板旋轉實現按鍵觸發。
蹺蹺板式按鍵
懸臂按鍵的懸臂設計
懸臂樑厚度一般為：1。0mm~1。5mm，如果產品尺寸較小，按鍵尺寸和行程比較小，厚度也可小於1mm，最薄取值0。6mm。
懸臂樑寬度一般取值為厚度的1。5倍到2。5倍，一般不超過2。5mm，寬厚比設計為1：0。6為宜。
懸臂的長度L取值大於10mm，且懸臂需要是弧形，能提供按鍵下壓時的行程造成的變形空間，如果是直臂，則有可能臂長不能拉伸而不能下壓。
按鍵懸臂結構形式
按鍵設計時需要統籌考慮的幾大問題：行程、虛位、防呆、手感力度、裝配方式，表面處理。
懸臂按鍵的裝配方式通常是懸臂上預留空位，與裝配的基座透過熱熔或過盈配合的方式裝配。熱熔裝配懸臂按鍵裝配牢固，但需要燙膠柱，需要熱熔裝置，而且裝配後不可拆卸。當空間限制，按鍵懸臂和行程都很短時使用熱熔固定。為方便組裝作業，在懸臂足夠長，按鍵按壓行程不足以影響按鍵固定結構的情況下，按鍵固定優選過盈配合的方式。
熱熔方式固定
按鍵間隙
按鍵設計關鍵尺寸
按鍵與面殼配合間隙A需要確保按鍵能被順利按下和回彈：
當按鍵和塑膠面殼都是注塑後無表面處理時，單邊配合間隙A值適當取小值，A=0。10mm~0。15mm；
當塑膠按鍵或面板有一方需要噴油時，單邊配合間隙A=0。20mm~0。25mm；當塑膠按鍵和麵板均需要噴油時，單邊配合間隙A=0。30mm~0。40mm；
蹺蹺板式按鍵，擺動方向單邊間隙通常需要根據按鍵行程和懸臂尺寸進行實際模擬，通常需要在極限尺寸的基礎上增加0。25mm~0。30mm；非擺動方向配合間隙A取0。2mm~0。25mm（同用需要考慮表面處理膜厚對配合間隙的影響）。
如果按鍵表面噴橡膠油，則需要考慮到橡膠油比普通噴油要厚大概0。15mm，配合單邊間隙A需要在普通噴油基礎上再增加0。15mm。
按鍵與輕觸開關底部需要設計虛位，虛位尺寸B需要根據零件尺寸公差和組裝公差，通常如果電路板裝配和按鍵都裝配在面殼，B值取0。15mm~0。20mm；如果按鍵裝配在面殼，電路板裝配在底殼，B值取值應考慮到組裝公差，通常取0。20mm~0。30mm。
按鍵高出面板的尺寸D取值通常需要大於1。20mm，如果ID要求按鍵的凸出高度不能滿足此值要求，則需要考慮按鍵行程和按鍵操作時受力偏向一邊的情況下的按鍵歪斜量，模擬出一個不卡鍵的安全高度。否則操作過程中容易卡鍵。下圖是按鍵是硬膠按鍵的情況下按鍵端壓的示意圖，需要確保按鍵在極限情況下，按鍵的最低端仍然能高出面板0。3mm以上的，切不可卡入面板的按鍵孔中。如果外露按鍵是矽膠按鍵，因為矽膠按鍵主體受壓力的情況下也會壓縮，端壓突出高度則需要預留更多，需要綜合考慮矽膠按鍵的厚度來預留，通常需要預留1mm以上。
按鍵端壓
按鍵防呆
不同的按鍵會對應不同的功能要求，因此即使是形狀相同的按鍵，通常表面也會有不同的功能符號，裝配時絕不可以裝錯。如果是圓形的按鍵，裝配後，通常也要求不能被轉動。結構設計時需要考慮不同按鍵的錯誤裝配防呆，和裝配後的轉動防呆。
上圖產品中的按鍵，按鍵要求噴油，字元鐳雕透光要求。按鍵形狀為圓形且外形相同，僅僅是字元不同。如果做獨立式的按鍵設計，則必須考慮考慮1號按鍵只能裝配在1號按鍵的位置，且字元方向要正確。因此如果做獨立式按鍵，則必須將每個按鍵結構做的不相同，即使如此，裝配時也比較複雜，仍然有將按鍵放入錯誤按鍵孔後才能發現放錯按鍵的問題。在這種情況下，不宜採用獨立式按鍵設計，而應該優先考慮連體按鍵。
連體懸臂按鍵
按鍵手感
獨立式和懸臂式的按鍵底部通常有輕觸開關，其手感的主要決定因素在器件的選型。而觸控開關，則只有觸控感應的靈敏度，無機械特性的手感可言。按鍵的手感設計，主要是針對矽膠按鍵而言。
決定一個按鍵觸感的好壞有三種要素：操作力，發彈力以及行程。觸感愈差，發彈力愈好，反之，觸感愈好則發彈力就會愈弱。因此，在一味追求好的觸感，則會面臨致命的卡鍵問題，設計工程師的責任是應該選擇最好的按鍵結構，達到最佳的觸感比例。
矽膠按鍵按力行程曲線圖
上圖中，紅色線為按壓按鍵時的按壓力與按鍵行程的關係，藍色線是按鍵回彈時的回彈力與行程的關係。按鍵按力與行程的曲線可以由力度曲線儀測得。
按鍵設計手感的問題，不同的曲線對應不同的手感，根據經驗，當接觸力減去反彈力在25克左右，觸感值（Fp-Fc）/Fp在40%~60%時，手感較好。
若是不同大小的按鍵設計成一個連體矽膠按鍵，設計時須根據不同按鍵大小設計不同的按壓力。若不分大小設計成一種按壓力，會導致大的按鍵總體手感輕，且不易反彈，二者應成相對的正比關係。峰值按力的製作誤差為±15%~20%。
推薦如下：
小小按鍵（參考面積 40~95mm ）：80g±15%
小按鍵（參考面積 95~175mm ）：100g±15%
中小按鍵（參考面積 175~350mm ）：130g±15%
中大按鍵（參考面積 350~630mm ）：170g±15%
大按鍵（參考面積 630~950mm ）：210g±15%
矽膠按鍵的典型結構
矽膠按鍵典型結構
基片厚度可取0。8~1。2mm，過厚的基片會增加收縮率，影響尺寸精度。如果是導電膠粒的設計，行程一般取0。8~1。5mm為宜。矽膠按鍵底部也可以是輕觸開關，行程則需要根據輕觸開關的行程而定。通常斜壁的角度控制在45度到60度之間，45度斜壁的設計居多，容易獲得清晰的節奏感。斜壁的壁厚影響到觸感，按壓力和反彈力隨著斜壁厚度的增加而加大，設計取值通常為0。2~0。5mm。
除了斜壁的厚度和角度影響按鍵觸感外，矽膠按鍵材料的硬度也是影響因素。矽膠按鍵的硬度是矽膠原材料決定的，常見的矽膠硬度有30°50°70°，隨著矽膠按鍵硬度越高，手感會越好，但硬度太高了，也會影響使用壽命的，硬度越低的話，相對應矽膠按鍵就會越軟，手感也就較差，且按鍵與塑膠孔位摩擦力會增大，易造成卡鍵。因此，矽膠按鍵一般要求矽膠硬度為50°或者是60°。
如果基片緊貼在電路板上，則需要設計排氣溝。如果沒有排氣溝，矽膠按鍵的腔體會與電路板行程負壓，影響按鍵回彈。排氣溝可以深度取值0。3mm，寬度可視按鍵的大小尺寸調整，目的是快速排氣。需要注意的是，如果是多體按鍵設計，排氣溝需要能相互聯通。
排氣溝需要相互聯通
當然有時由於結構形態和空間限制，或者基於功能要求，矽膠按鍵也可以設計成其他截面形態。下圖展示的是不同截面形式的按力-行程曲線。
薄膜按鍵
薄膜按健是一塊帶觸點的PET薄片（或PVC片），用在PCB、FPC等線路板上作為開關使用，在使用者與儀器之間起到一個重要的觸感型開關的作用。薄膜按鍵上的觸點的下方對用位於PCB板上的導電部位（大部分位於線路板上的金手指上方）。當按鍵受到外力按壓時，觸點的中心點下凹，接觸到PCB上的線路，從而形成迴路，電流透過觸電得以觸發。
薄膜開關基本結構
薄膜按鍵都是“按鍵+薄膜”的基本結構，所以，按鍵的手感、特色等很大方面都取決於薄膜按鍵的設計。
薄膜開關面板層材料常用PET、PVC和PC。塑膠基材厚度在0。25mm以內稱為薄膜，用作薄膜開關的面板層；厚度在0。25mm以上稱為板材，不適合立體按鍵成型，可作用無按鍵操作區域的指示性的標牌面板，也可做為薄膜開關的襯板以提高其強度。
考慮到開關觸點的分離和回彈的可靠性，薄膜的厚度一般選擇在0。125-0。2mm為最佳，過薄回彈無力，觸點分離不靈敏。過厚反應遲鈍增加操作力度。鍵體較大，如方形按鍵對角線長度或園形鍵按鍵直徑大於12mm時，選用0。15或0。2毫米厚的薄膜。
薄膜稍厚，反彈有力，鍵體經多次按後薄膜鬆弛的傾向較小，從而保證觸點的正常工作。當隔離層愈薄，電路基材薄膜厚度應該要厚，過薄的薄膜容易出現觸點的自通。
電路層承印材料：製作電路的基材採用PET薄膜，它具有良好的絕緣性和耐熱性，具有較高的機械強度、透明性和氣密性，並具有抗折性和高回彈效能。
隔離層的作用是在開關常態下，將上、下電路觸電分離。隔離層外形比較簡單，是在薄膜的兩面貼上雙面不乾膠，並在與電路觸點以及面板按鍵相對應的位置衝製出相應的窗孔。隔離層介於上、下電路之間，起到支撐和隔離上、下電路的作用。
觸控按鍵
觸控按鍵因其外觀簡潔，科技感強，在電子產品，家電上經常見到。觸控按鍵常見是電容感應式，可以穿透絕緣材料外殼 8mm （玻璃、塑膠等等）以上，準確無誤地偵測到手指的有效觸控。並保證了產品的靈敏度、穩定性、可靠性等不會因環境條件的改變或長期使用而發生變化，並具有防水和強抗干擾能力，超強防護，超強適應溫度範圍。
電容接觸式觸控按鍵
原理：透過測量面板和環境電容變化來檢測是否有觸控時間發生。人體手指觸控時，會存在一定電容，構成了電容板的一極，電容的另一極是PCB板銅皮，兩級之間新增介質使得變成一個電容器，如下圖所示：
根據其原理，電容觸控按鍵的結構就非常簡單了，面板的材料只要不含有金屬都可以，塑膠、陶瓷、玻璃都可作為觸控式螢幕。觸控式螢幕的下方緊貼電容感應片，電容感應片的結構形式也是多樣的，只要電路能感應出電容值的變化都可以。
有些場合，可以定做不乾膠的感應片，緊貼於面板下方：
以下帶彈簧的金屬片可以直接焊在電路板上，金屬片透過彈簧緊貼在屏的下方：
以下是一種按鍵背光的形式，在PCB上或面板上做擋筋這2種形式，效果一樣，可以用批次或生產標準化來決定。
