iButton module & Dallas key

iButton and Dallas key

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iButton，欸，對於機構設計的工程人員來說，是一個新鮮的名詞，雖然iButton的應用已經是一個非常成熟的技術了，但是因為被應用的產品面並不是很廣泛，以至於iButton的這個名詞及功能，就被忽略了。那麼，首先我們就從iButton module 的功能開始介紹，其實沒那麼複雜，對於機構設計人員來說，iButton module & Dallas key 就像是一個安全的功能鎖，用機構的語文來說，就是在iButton module 上的磁鈕燒錄了程式，同時也在Dallas key 上的磁鈕燒錄了程式，當Dallas key 上的磁鈕吸附到iButton module 時，雙方的磁鈕中的程式matching 後，系統才可以被開啟。有就是說，Dallas key的主要功能就如同一把電腦開機的鑰匙，通常使用在賣場、咖啡店 (如： 星巴克店面裡的電腦…)，員工共用電腦、或者做門禁管制的解碼鎖….等等。當被授權使用該電腦的員工或人員，則被受予一把Dallas key。

在iButton module 的機構設計上，分為兩大區塊，如下：

1.iButton module: 這個模組包括了塑膠上下蓋、小PCB、磁鈕、再加上必要的接地線。在iButton module模組的設計上，比較特別要注意的結構設計又有以下幾點：

1-a). 塑膠件(cover)要固定磁扣的孔必須按照磁扣的建議大小來做設計。

1-b). 必須要有足夠的接地，要不然ESD failed 的機率是百分之百。所以磁鈕到PCB的接地線不可以忽略，iButton module docking 到產品系統機殼上時的接地也不可以忽略，可以透過gasket或彈片讓PCB和產品系統的結構金屬件接觸，達到接地的效果。同時，EE 工程師也必須考慮在PCB的設計上多預留電容的線路設計。

1-c). iButton module mounted 到產品系統上時，必須維持一定的強度，所以預留螺絲，把iButton module鎖固到產品系統的結構上來維持mount的強度，這是比較普遍的做法。終究這螺絲會被一個塑膠蓋蓋住隱藏起來。

1-d). iButton module上下蓋的結合會因為尺寸的要求很小(for ID)，所以不會有螺絲的結構，比較普遍的做法是使用超音波熔接(ultrasonic welding)(超聲波)上下蓋的方式，將iButton module的上下蓋熔合在一起，使得iButton module的外觀完整。不過，在使用超音波熱熔的技術時，必須特別注意以下兩點，以免造成無可彌補的設計問題。

1-d-1). iButton module的小PCB固定的位置，不可以落在靠近上模(上熔接頭)的地方，如果上蓋比較靠近超音波熔接的上模，倘若PCB固定在上蓋，那PCB上的小零件就非常容易被頻率所振壞掉。

1-d-2). 超音波熔接的頻率很高，不僅會可能振壞電子零件，同時對於磁鈕的螺帽也是非常容易振鬆。也就是說，螺帽和螺牙間必須增加點膠的動作，否則超音波一振，螺帽或螺紋墊片都會被振鬆脫。

當然，塑膠件熔合的工法也不只是只有超音波熔接，還有以下這些其他的技術來讓兩個塑膠件結合在一起，但今天的主題是iButton module，所以這些工法就只做簡單的介紹

塑膠件結合的方法

1-d-2-1)螺絲鎖固

https://www.youtube.com/watch?v=uYtGxu87aWI

1-d-2-2).結構固定 (扣合、滑行槽……等等) https://www.youtube.com/watch?v=O32AGj6XT0E , 此工法可能會影響外觀。

1-d-2-3).膠合 (點膠機自動點膠…….)

https://www.youtube.com/watch?v=uGIVQKg1aBI

1-d-2-4).塑膠焊料焊接。這個技術在半導體設備類的產品使用的頻率很高。此工法會影響外觀。

https://www.youtube.com/watch?v=4DAqwvZoBVk

1-d-2-5).超音波熔接。可以保持外觀的完整性。

https://www.youtube.com/watch?v=TH5Pkj3ew7k

1-d-2-6).雷射熔接, 最大的缺點是此工法會影響外觀。常用於半導體設備的工業塑膠結合。

https://www.youtube.com/watch?v=6hEoJuMPtj0

2.Dallas key：至於Dallas key，有些人有把它叫做iButton key，但正式溝通還是以Dallas key來命名比較恰當。整支的Dallas key包括了一支塑膠手柄和一個磁鈕，這兩個小零件的結合是靠press fit(壓合)的方式緊固的結合在一起。在機構設計上倒沒有什麼瓶頸，最主要的是磁環的物料採購比較困難，電器語言溝通的設計比較麻煩，這些項目就屬於採購和EE、BIOS設計的範疇了。

參考文獻：

1. Location -based Communication Service of Columbia University

2. MAXIM iBuoon Key Ring Mounts

3. WIKIPEDIA https://en.wikipedia.org/wiki/1-Wire

4. 膠廠商： 富見雄https://www.fumio.com.tw/

5. FEC product photo https://www.fecpos.com/product-iButton.html

6. Made-in-China web page picture

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