键盘维修进阶攻略
2020-09-14Overlord
Overlord
键盘分类知多少
薄膜键盘(Membrane Keyboard)
薄膜键盘通常由三层组成。薄膜键盘中间的一层为绝缘层,但是在上下两侧接触的地方有一个开口,平时用来保证上下两层线路板处于断开状态,当用户按压键帽,键盘底下的立柱会下压硅胶腕,硅胶腕下压到底后,会让上层的线路板与底层的线路板接触(图2),发出信号。键盘的控制芯片通过检测所有的行列线,判断哪一行哪一列的点位被打开,并将这个信号传递给主机。
这个硅胶腕(或者部分低价产品使用橡胶腕)其实是薄膜键盘的寿命关键,非人为因素,随着它的老化,某按键出现触发不灵敏的问题就源自于此。键盘厂商当然也明白这个问题,所以现在不少薄膜键盘还采用了一个加强设计进行优化——剪刀脚开关(Scissor Switch),也就是俗称的X形构架(图3),它是在传统薄膜键盘的硅胶腕基础上增加了剪刀形机械支撑的键盘。其实看看笔记本键盘,绝大部分都是使用这种构造设计。
薄膜键盘的优点在于轻便(图4),成本优势明显,至于使用寿命,倒也不必过分担忧,虽然比不上机械键盘,但是日常使用毫无问题,毕竟单键敲击寿命也都有几百万次的,损坏几率并不高。
机械键盘(Mechanical Keyboard)
机械键盘的每一个按键都由一个独立的微动开关(Switch),即所谓的“轴”组成(图5),因此按键段落感较强。其实机械键盘的出现时间比薄膜键盘早多了—一它是世界上最早使用的键盘型式,随着电脑的发明,机械键盘也随之引进作为电脑的标准输入装置,其盛行期约在1980年~1995年代,随着硅胶腕薄膜键盘的发展和成本大幅降低,造价相对高昂的机械键盘逐渐被其取代。直到近几年,机械键盘才因其独特的优势重新回到大众视野。
现在大家日常见到的机械键盘轴,主流是Cherry轴和国产轴,也有部分罗技鍵盘使用欧姆龙轴(G轴)。实际上轴体类型可不止这些,在机械键盘盛行期,依轴心可略分为:IBM、ALPS、Cherry MX、MLK、Mitsumi和其他轴。其中IBM作为行业先驱,发明了两种轴体,即横梁弹簧轴(Beam-spring Switch)和屈蹲弹簧轴(Buckling-spring Switch),虽然坚固耐用,但是成本极为高昂,1980年代便停产了。而ALPS是日本ALPS公司推出的一种机械轴体,其外观特色在与键帽接口处为口字型(图6),现在几乎也很难见到了(二手古董市场偶尔可以看到),至于现在一部分所谓的“ALPS轴”不过是其他厂商改进形成的ALPS轴和简易ALPS轴键盘而已。至于MLK、Mitsumi之类的,实在是难得一见,这里也不多讲了。
⑥·左侧两颗为ALPS轴体,右侧两颗为Cherry轴体
目前市面上销售的机械键盘绝大多数使用Cherry公司的MX轴,在专利保护结束之后,开始有越来越多不同的轴体出现在市面上(如凯华等)。MX系列轴体常见的有茶轴、青轴、黑轴以及红轴四种,并有白轴、灰轴、绿轴等少见或停产轴体。
静电容键盘(Capacitive Keyboard)
静电容键盘的原理是利用电容开关,按键压下时会改变电极间的距离,从而产生电容量的变化,产生输入信号(图7)。其特点是手感出众且寿命极高,而且有一个十分明显的优势,那就是拥有极低的按键延迟。得益于电容式触发原理的优势,通过主控调节,延迟时间完全可以达到理论上的最低值,也就是1ms延迟(相当于1000Hz,USB接口刷新率的极限)。
目前键盘电容开关的专利掌握在Topre公司手里,市面上最主要的静电容键盘,基本都是由Topre代工的。因此,我们能接触到的静电容键盘的手感,严格来说其实就是Topre轴的手感。最近一段时间,Topre也开放了部分授权生产,所以静电容键盘的价格有望逐步降低。
键帽你知道吗
无论是哪一种键盘,键帽的生产材料万变不离其宗,常见的无非就是三种,ABS、PBT及POM。
ABS键帽
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene,简称ABS)是一种通用型热塑性聚合物。这一材质的优点就是成本低、强度高、韧性好、可塑性高,着色也容易,应用范围非常广泛,缺点是不耐高温,材质硬度较低,耐磨损能力差,长时间使用会打油,也就是将顶部完全磨光(图8),使手感和美观性都大幅下降。绝大多数薄膜键盘,无论笔记本还是台式机键盘都是采用此类键帽。
PBT键帽
聚对苯二甲酸丁二醇酯(英文名Polybutylene terephthalate,简称PBT)属于聚酯系列。PBT键帽的优点在于耐磨性远高于ABS键帽,抗打油能力明显高于ABS键帽,但不是绝对不“出油”(图9),硬度以及耐高温能力都要强于ABS键帽。这种材质的加工比较复杂,所以成本要比ABS键帽高很多。一部分高端机械键盘上会使用PBT材质的键帽。
POM键帽
聚甲醛(英文名Polyformaldehyde,热塑性结晶聚合物,简称POM)被誉为“超钢”或者“赛钢”,又称聚氧亚甲基。POM键帽的耐磨程度与硬度要高于PBT键帽,自身具备润滑性,耐磨性良好,键帽摸起来有一种冰冷的干滑感。POM材质键帽的色彩范围单一,目前多为黑色(图10),加工注塑起来是三种键帽中最难的。使用POM键帽的键盘少之又少,倒是有不少“散装”键帽单独出售,多是DIY自行购买更换。以104键键盘为例,单是POM键帽的价格就够买一个全新的键盘,以至于很多人只是购买常用按键比如WASD等易磨损键位的键帽来替换。
薄膜键盘损坏怎么修
薄膜键盘故障分为三类。第一类是控制IC烧毁,一般多是由于USB电涌造成,这个维修的价值不高,除了购买同型号电路板更换外,没有太好的方法。第二种则是常见的按键失灵,通常情况都是发生在进水之后。这是由于两层薄膜电路板存在被水渍腐蚀断开的情况(图11),我们需要使用万用表确定故障点再进行修复。
使用万用表将其旋至二极管蜂鸣档(图12),便可通过声音的有无来判断线路是否处于导通状态。一只表笔接故障键在薄膜电路上对应的点位,另一只表笔就以该点位为起始点,不断向外(主控板方向)延伸,逐段进行测试。这个过程需要足够的耐心,不可操之过急。
当我们发现腐蚀断开的地方,用美工刀一类轻轻刮拭,将两端金属电路裸露在外,再用导电银漆笔画线导通即可(图13)。注意,在确定导通之后(用万用笔测量),要用透明胶条或者洗甲水贴合/覆盖,保证导电层不要裸露在外。
机械键盘损坏怎么修
机械键盘的损坏多半都是某个机械轴发生问题,按键单独失灵,也就是俗称的“臭轴”。和薄膜键盘不同,我们只需要更换失灵的按键轴体即可。
首先,我们需要使用键帽拔除器取下键帽(图14),注意不要使用改锥一类的硬物撬起键帽,这样做容易造成键帽损坏。
然后要做的就是拆开键盘,将键盘的PCB电路板完整取出,并定位好失灵的机械键盘轴体,用电烙铁将其焊下(图15),必要时可以加一点锡辅助取下。有些键盘采用分离底座设计,可以直插无需焊接(图16),这类键盘的轴体更换就容易多了。
取下損坏的轴体后,我们要将新的轴体(图17)更换到原位,注意购买前要问好对应的型号,不同的轴会略有差别(可以和商家报出自己的键盘型号,协助我们选择轴体)。此时还是需要用烙铁进行焊接。需要注意一点,此时焊接多半都属于有铅焊,所以烙铁的温度应适当调低,如果是不能调温的烙铁,则焊接时应该快速完成焊接动作,避免过长时间的操作。
轴体更换完成后别急着装回键盘外壳内,先连接电脑测试—下是否正常,确认无误后再组装回去即可。总体来说操作并不复杂,但是需要有足够的耐心,如果自己的焊接水平有限,不妨先学习—下基础的焊接操作,跟着再做两遍一般就可以了。