As diferentes estruturas de teclados mecânicos

[Mikhail Kosevich Volkov]

Olá, boa tarde!
 

Venho aqui fazer este tópico em forma de artigo para melhor explicar as diferentes formas de chassi e carcaça dos teclados mecânicos, a fim de facilitar referenciação em análises futuras, e entendimento de demais membros que venham a se interessar sobre os aspectos técnicos desses dispositivos.
Cobrirei neste tópico apenas teclados mecânicos construídos em torno dos switches Cherry MX e seus clones, pois grande parte dos outros tipos de switches utilizam soluções similares, que serão facilmente indentificadas sob o mesmo critério deste texto.
 

TIPOS DE PERFIL DE CARCAÇA
 

Carcaça de perfil alto: a parte superior esconde totalmente os switches, deixando-os visíveis apenas se olhares em um ângulo muito específico. São as que mais protegem os switches e teclas e conferem um visual sóbrio e minimalista ao dispositivo. São os teclados que sujam menos com o uso, porém os mais difíceis de limpar, visto que deves pincelar a sujeira para cima, ou desmontá-lo completamente, a fim de retirar as sujidades que ficam presas por dentro nas bordas da carcaça.

Carcaça de perfil baixo: essas ainda possuem as paredes para proteger as teclas e conferir rigidez estrutural, mas por serem mais baixas, a proteção é menos efetiva, e os switches ficam visíveis dependendo do ângulo de visão ao usar o teclado. Sujam mais facilmente que os teclados de perfil alto, mas são igualmente difíceis de limpar.

Carcaça de teclas flutuantes: nessas, a parte de cima é eliminada, sobrando ao chassi fazer essa função. Por essa característica, a experiência de digitação é prejudicada, sendo obrigatoriamente teclados com montagem por pontos na carcaça inferior. Ademais, as teclas e switches ficam expostos, o que pode levar a danos dependendo de seu uso, como por exemplo em um escritório de fotografia em que é necessário às vezes puxar uma extensão USB, que pode acabar enroscando na tecla por baixo e a quebrando. São os que mais facilmente se sujam, mas também são os mais fáceis de se limpar, já que não há bordas para a sujeira se acumular.


Wyse Ascii, teclado com carcaça de perfil alto. Fonte da imagem: Mikhail Kosevich Volkov, 2019

 

TIPOS DE MONTAGEM
 

Montagem por pontos na carcaça inferior: é o tipo mais comum de montagem, onde o chassi é aparafusado na parte inferior da carcaça através de vários pontos, a fim de gerar sustentação. Seus benefícios são o custo, por requerer menor precisão na moldagem e facilidade na montagem em fábricas. Seu ponto negativo é prejudicar a maciez da digitação, reduzindo a flexibilidade no chassi e, dependendo dos pontos de montagem e material do chassi, gerando inconsistência de maciez e som dentre as teclas.

Montagem sanduíche: é o segundo tipo mais comum de montagem, onde o chassi e a placa de circuito impresso são presos entre as duas peças da carcaça pela pressão da montagem, sem parafusos que as prendam à ela. São fáceis de montar nas fábricas, ainda que menos que o tipo anterior, e entregam uma maciez muito superior no uso. Pontos negativos são a necessidade de maior precisão de moldagem ou usinagem, e, nos de plástico, ao longo dos anos com os minúsculos movimentos das peças entre si, elas tenderão a ranger ao manusear o dispositivo, ou até mesmo ao digitar caso o material e moldagem não sejam de alta qualidade.

Montagem na carcaça superior: é usada principalmente em teclados customizados, mas também presente em alguns teclados empresariais antigos, como meu Wyse ASCII e meu antigo Wyse PCE, ainda que esses sejam majoritariamente com montagem em sanduíche, tendo apenas dois parafusos segurando na parte superior da carcaça no primeiro, e um no segundo. Seu maior benefício é ser o tipo que melhor fornece flexibilidade no chassi e de forma mais uniforme se bem projetado, mas dependendo do material desse, isso pode ser danoso à vida útil da placa de circuito impresso.
Montagem na carcaça inferior: similar ao mencionado acima, porém aparafusando o chassi na carcaça inferior  em pontos de montagem similares, com mesmos benefícios.
Montagens isoladas: essas montagens empregam diversos materiais entre o chassi e carcaça com fim de reduzir a transferência de vibrações entre elas, e dependendo do material podem tornar a experiência de digitação mais ou menos macia. Há diversas formas de fazer isso e entrariam como um artigo em si só, recomendo procurarem por "gasket mount" para verem mais exemplos e formas que são feitas essas montagens.

Chassi integrado na carcaça superior: em teclados como o Idobao ID80 e os RAMA, há ainda esse tipo de montagem em que, como o nome sugere, o chassi e a carcaça superior são uma peça só. Em teclados com teclas flutuantes isso também ocorre, visto que é removida a carcaça superior e o chassi deve fazer o papel dela, mas a diferença fica pelos que possuem chassi integrado na carcaça superior não possuírem montagem por pontos na carcaça inferior. Por geralmente terem uma espessura elevada no chassi, comumente são altamente rígidos mesmo utilizando materiais mais macios. Seu ponto positivo é o menor custo de fabricação em relação aos com montagem na carcaça superior, porém prejudicam a maciez no uso.

Idobao ID80 Crystal, versão do Idobao ID80 com montagem amortecida. Fonte da imagem: Idobao

 

TIPOS DE CHASSI
 

Chassi completo: É o tipo de chassi mais comum, que abrange todas as teclas e é preso à carcaça através dos estilos de montagem citados anteriormente. É ele que se imagina quando se pensa em teclados mecânicos.

Chassi parcial: Compartilha das características de montagem do chassi anterior, porém não abrange todas as teclas, deixando alguns ou vários switches montados apenas na placa de circuito impresso. O intuito é aumentar a flexibilidade, mas com o mesmo ponto negativo de chassi ausente para essas teclas.

Chassi ausente: Usado principalmente pela Cherry antigamente, é um tipo de montagem onde os switches ficam afixados direto na placa de circuito impresso, sem nada que os dê sustentação adicional. Requer switches com dois pinos extras de plástico para os estabilizar, chegando a adquirir o adjetivo "sem firmeza" para definir sua experiência de uso. É, em teoria, o tipo de montagem menos confiável e menos durável, apesar de muitos dos teclados Cherry que o usam terem permanecido em funcionamento através dos anos sem problemas, porém as trilhas eram mais espessas e menos suscetíveis a danos por uso que as de hoje em dia.


Chassi do Wyse Ascii. Fonte da imagem: Mikhail Kosevich Volkov, 2019
 

MATERIAIS DE CARCAÇA
 

Plásticos: São os materiais mais comuns de se encontrar em teclados, principalmente ABS e, em alguns casos isolados como teclados customizados, policarbonato. Há outras resinas que podem ser empregadas, porém são tão incomuns que são menos usadas que metais. É um bom material que já está familiarizado ao usuário através dos vários dispositivos que interage no dia-a-dia.
Plásticos dotam de boa flexibilidade e resistência química, mas podem deformar com calor, degradam ao sol e com alterações de umidade do ar, tornando-se quebradiços através das décadas dependendo do seu uso, resina e aditivos. ABS e policarbonato ainda podem sofrer com exposição a isopropanol e produtos baseados em petróleo, como WD40 multi-uso, então caso fores utilizar esses produtos neles, certifica-te que seja por tempo curto o suficiente para que não absorva no plástico e quebre sua estrutura molecular.
Em teclados antigos, já foram usados diversos outros plásticos como o HIPS, presente no meu Wyse, que ao meu ver é o melhor plástico para essa aplicação. Gostaria de ver mais teclados com ele, pelas suas características de conferir maciez na digitação, ser estável na moldagem e possuir excelente resistência física.

Metais: Em teclados do mercado comum, não customizados, como o iKBC MF108, o metal mais comum para fazer a carcaça é o alumínio. Além desse, outros metais como latão e aço são aplicados em teclados customizados, muitas vezes fazendo uso de vários deles no mesmo teclado. Todos terão características similares na construção, porém o que se altera é a resistência química, densidade e aparência.
Um maior peso e firmeza no teclado confere uma experiência de uso mais sólida, ainda que seja necessário uso de montagens amortecidas ou no topo da carcaça a fim de que compense a maciez que é perdida com esse tipo de material.

Motospeed K87S, um dos raros casos de uso de acrílico na carcaça. Fonte da imagem: Mikhail Kosevich Volkov, 2018
 

MATERIAIS DE CHASSI

Aço: É o material mais comum e padrão da indústria, por sua facilidade de fabricação, pintura e rigidez estrutural, porém confere menor maciez na digitação e gera um "barulho de mola" que é difícil de ser suprimido e pode vir a incomodar os usuários. Além disso, é um material que se não for bem tratado na produção, como no caso do meu Wyse de 26 anos que possui pouquíssimos pontos de ferrugem, virá a enferrujar, ocorrência comum com os teclados fabricados pela iOne, como por exemplo o Hyperx Alloy FPS e Razer Blackwidow X.

Alumínio: É o segundo material mais comum na indústria, por ser mais difícil de aderir a tintas, é comum ser apenas escovado/jateado e/ou envernizado. Em muitos casos é usada a anodização, onde uma camada de óxido é formada com uma espessura específica para gerar uma certa cor. É mais flexível que o aço e latão, não possui o problema do barulho de mola e seu custo é baixo, tornando-se a melhor opção em custo-benefício quando entra em questão sua longevidade, maciez ao digitar, disponibilidade e ainda manter uma firmeza suficiente para garantir a longevidade da placa de circuito impresso.

Latão: É um material usado principalmente em teclados customizados, possui menos flexibilidade que o alumínio e pode ser tanto jateado quanto polido e dá um aspecto maravilhoso, vide seu uso em relojoaria. É um meio-termo entre o alumínio e o aço em termos de flexibilidade, não possuindo o problema do barulho de mola, mas infelizmente possui o ponto negativo de tender a oxidar com o tempo se não bem cuidado.

Plásticos: O uso de plásticos torna a sustentação dos switches uma mera estabilização, não sendo muito melhor que uma montagem sem chassi, é o que produz a maior flexibilidade, porém, a este ponto, preocupações com a longevidade dependendo do uso do teclado começam a surgir, visto que torna-se mais estabilização que sustentação dos switches.

FR4: Sendo o mesmo material da placa de circuito impresso e tendo a mesma flexibilidade, é uma solução mais ideal que o plástico, ainda que seja, efetivamente, mais uma estabilização que sustentação dos switches e ainda seja arriscado quanto à longevidade do periférico.

Drevo Gramr, exemplo de teclado com chassi de alumínio. Fonte da imagem: Mikhail Kosevich Volkov, 2017
 

CONCLUSÃO
 

Há muito mais em teclados mecânicos que conseguimos perceber à primeira vista. Muitos artigos de análise colocam como essencial a qualidade dos switches, soldas e teclas. Outros muitos artigos focam apenas na experiência de usuário final. Grande parcela de ambos, ou por simplificar demais a fim de não confundir leigos buscando simples recomendação (ou por negligência), não detalham o fator que realmente dá a maior diferença em digitação dentre teclados com os mesmos switches e perfil de teclas: a construção da carcaça e do chassi. Teclas, switches e estabilizadores podem ser trocados por modificações ou funções como encaixes de troca rápida, mas o que faz o teclado, e seu modelo, é essencialmente o que sobra: sua carcaça, conectores, cabo, chassi e placa de circuito impresso.
Por isso vejo como importante o estudo dessas noções a entusiastas, e quaisquer outras pessoas que queiram entender melhor o que constitui a experiência de uso, a fim de escolher o produto que melhor encaixa em seu gosto pessoal e necessidade.

GLOSSÁRIO DE TERMOS INTERNACIONAIS:

 

Chassi: Plate

Carcaça: Case

Carcaça de perfil alto: High profile case

Carcaça de perfil baixo: Low profile case

Carcaça de teclas flutuantes: Floating keys case

Montagem por pontos na carcaça inferior: Tray mount

Montagem sanduíche: Sandwich mount

Montagem na carcaça superior: Top Mount

Montagem na carcaça inferior: Bottom mount

Montagens isoladas: Isolation mount

Chassi integrado na carcaça superior: Integrated Plate

Chassi parcial: Half Plate

Chassi ausente: Plateless

Encaixes de troca rápida: Hot-Swap Sockets

[Matheus Dutra]

Para quem quer aprender mais sobre teclados, também recomendo que assista esse vídeo:

 

[Mikhail Kosevich Volkov]

@Matheus Dutra, não recomendo o vídeo do Fábio Akita e fiz um texto a um bom tempo falando sobre ele, não está polido, mas aqui está ele, caso queiras, podes contestar quanto a qualquer ponto que eu levantei:

Quanto aos pontos bons do vídeo:
O ponto sobre o tenfastfingers e trabalho de datilografia do começo do vídeo, é um ponto extremamente válido, assim como quase toda a seção sobre velocidade de digitação e resumo inicial, sobre os layouts e melhorar a postura, também são pontos extremamente bons e importantes;
Quanto à resistência das teclas e perfil de resistência, é algo pessoal, sobre notebooks, não é sempre a mesma coisa, nem em teclados de membrana;
Recomendação por Cherry, Kailhua e Gateron é altamente justa, pois são alguns dos switches de maior qualidade de nosso mercado, fora especiais(como Zealios, Holy Panda…);
A informação sobre os switches da Apple é interessante e verdadeira, ainda que teclados mecânicos nunca deixaram de existir(e teoricamente qualquer teclado é mecânico pois há peças móveis em quase todos);
O ponto sobre o chassi é válido até para teclados;
O ponto sobre ser mais complicado que apenas entre rubber domes e molas é extremamente válido e verdadeiro;
Rigidez de chassi é, realmente, importante, como dito por ele, mas como adendo, devo dizer que às vezes flexibilidade no chassi, quando bem distribuída e tendo a caixa externa sólida, pode ser uma experiência agradável;
Como ele disse, a maioria das pessoas não irá notar diferença em rollover;
Qualidade do switch é essencial de fato;
Gosto é um fator muito importante, assim como ele disse;
Foi bom recomendar os Logi com switches GX, GX são de alta qualidade e feitos pela Kailhua;
O ponto sobre silêncio em escritório é fator importante na consideração de compra;
O barulho realmente é modificado por ambos a construção externa, quanto switches e keycaps, tambem por estabilizadores, mas principalmente por estes 3 anteriores;
Acho interessantíssimo ter incluso o Matias, por ser um exemplo de teclado diferente, assim como apresentar os Topre;
Leopold é uma fabricante de altíssima qualidade, uma das, senão a melhor que pode comprar sem ter que customizar o teclado;
Ser questão de adaptação é um excelente ponto, e tambem o peso das mãos, ainda que não seja fator proibitivo geralmente, é significante, porém eu mesmo me acostumei a digitar em teclados com bottom out de 90 gramas;
Ter dito para experimentar mais é interessantíssimo e altamente válido!;
Incentivar pesquisa própria é muito importante, mas 5 anos de pesquisa feita pela metade não isenta todos os pontos negativos que poderiam ser corrigidos com uma simples pesquisa aprofundada dentre alguns artigos tanto recentes quanto antigos e conversas com pessoas que tem contato com as fabricantes, eu, pessoalmente, tambem tenho estes mesmos 5 anos de pesquisa;
A produção do vídeo é muito boa e as falas são bem executadas, apesar de seu conteúdo.


Quanto aos pontos ruins do vídeo:
Keycaps PBT double-shot tendem a ser tortas e com legendas feias, salvo nos Leopold, e não são o suprassumo da qualidade, muito menos mais baratas que keycaps de ABS de alta qualidade(como Sigature Plastics e GMK, que não ficam brilhosas tão cedo), e há também keycaps POM, que unem o feeling de ABS com a resistência química do PBT;
Sobre o tamanho do teclado vai de necessidade e gosto, não de “sofrer” com teclados diferentes de 65% e TKL;
Falhou em mencionar que o perfil da mola importa tanto quanto, senão mais, que o peso de bottom out;
O chassi externo ser de plástico não é ponto fraco, se for bem projetado;
Os teclados de membrana inicialmente não eram completamente preferidos pelo preço, mas sim pelo silêncio aliado à tactilidade;
A membrana não é a folha de borracha com domes, são as membranas de acetato com o circuito impresso, que ele chamou de placa, inclusive elas possuem tecnologia de fabricação mais avançada que a PCI de um teclado mecânico, ainda que isso não seja motivo de superioridade, uma membrana bem projetada pode durar décadas e décadas, vide os Model M, os NMB dome with slider, teclados de terminal Sun, etc. Para mercado atual, o ponto dele se valida em partes pois os de membrana baratos são de baixa qualidade mesmo, porém os de médio a alto custo costumam passar das duas décadas de durabilidade;
Construção alemã internacionalmente significa que tem excelência em funcionalidade, porém há problemas frequentes e são ruins para fazer manutenção, o que se confirma em parte com os DAS, que possuem trilhas grossas como os Wyse(alguns de meus favoritos teclados antigos), que deixam bem difícil de substituir um switch caso este tenha problema e não tenhas uma estação de solda ou dessolda de alto padrão;
Novamente, ele fala mal de teclas ABS por apenas ter tido contato com keycaps de baixa qualidade.
Cherry sempre foi relativamente famosa em todo o ramo industrial;
Cherry blue nunca foi o mais barulhento de todos;
Existem diversos tipos diferentes de switches, mesmo dentro dos MX e clones de MX, com perfis de mola diferentes, peso diferente, etc… Porém entendo que ele tenha simplificado para fins de manter o vídeo abaixo da duração de um filme;
Os Corsair não são bons exemplos de teclados para serem recomendados;
Chamou ABS de porcaria, mesmo havendo vários níveis de qualidade;
PBT não é de maior qualidade, e ele esqueceu de mencionar que ele deforma quando esfria no molde;
Ele chama o teclado todo de chassi, sendo que teóricamente chassi apenas é a peça de metal que segura os switches, PCI e estabilizadores na carcaça (caixa) do teclado;
Ter metal exposto não significa ser melhor que um teclado de plástico e não é mandatório que a carcaça seja inteiramente de metal para que o teclado tenha boa qualidade de construção, como exemplo, um teclado Corsair apenas possui uma camada da carcaça a menos para deixar seu metal exposto, deixando ele muito menos rígido e de menor qualidade de construção externa que um teclado com carcaça completa de plástico, como um iKBC CD87, Masterkeys Pro S…;
Keycaps Dye Sub são tão duráveis como doubleshot e ele não mencionou isso;
Não foi mencionado que o som tambem depende da construção do teclado em si e da espessura da tecla;
Usou um exemplo horrendo de ruim para dizer que ABS é geralmente ruim;
Cooler Master é superior que Corsair, não de mesma categoria, porque sua qualidade de projeto é imensamente superior, infelizmente recentemente se renderam a estética sobre funcionalidade para maximizar suas vendas;
MX Low Profile é geralmente criticado pelo feeling e, ao contrário do que ele disse, possui travel de 3.2mm, e não é o menor de todos pois Kailh Choc tem 2.4 e imagino que hajam outros mais curtos;
Input lag mais baixo que em teclados de escritório modernos não importa e jogadores profissionais de Starcraft II podem comprovar(o vídeo que ele mostrou de Starcraft inclusive é um teclado de membrana, e quando não usam estes, geralmente usam teclados de escritório da Leopold), assim como o Dan Luu, senão todo mundo usaria Apple Magic Keyboards;
N-key Rollover é apenas um tipo de anti-ghosting, não está totalmente errado em os relacionar, apenas em falhar mencionar que o bloqueio de teclas tambem é um tipo de anti-ghosting;
Ele disse que ghosting é a tecla ser bloqueada, quando isso é anti-ghosting, ghosting, na realidade, é uma tecla fantasma que nunca foi apertada ser registrada por exceder o limite da Matriz, como podes ver neste artigo do Microsoft Applied Sciences Group: https://www.microsoft.com/applied-sciences/projects/anti-ghosting;
Switch mais curto com pre-travel e key travel menores não irão impactar no seu jogo, mas na realidade apenas em um efeito placebo;
Nenhum teclado após os anos 80 é abaixo da capacidade humana de executar comandos, visto que estes já suportavam 300 por segundo, ou seja, 18000 por minuto, podes ler isso neste artigo da PC Magazine de 1989: https://books.google.co.uk/books?id=5CmkZ3THZtwC&pg=PT240#v=onepage&q&f=false;
A tecla não bate no chassi, bate no switch;
Teclados da Razer com clones Cherry, feitos pela Greetech, não são interessantes, mas os ópticos são! LK Libra é muito bem feito, ao contrário dos Greetech;
Os teclados deles apenas removem uma camada, assim como os corsair, não sendo totalmente de metal e sendo menos rígidos e com construção externa pior que os que já mencionei com carcaça superior de plástico.
Apenas os Huntsman tem keycaps pbt doubleshot, e justamente são os com switches ópticos que são de alta qualidade;
Colocar mola diferente não é refinar;
G-Pro é horroroso e os Romer G são switches de baixa qualidade, as keycaps sentem nenos sólidas porque os switches são mal projetados, algo que ele falhou em mencionar é que eles tendem a quebrar com facilidade;
Recomendou O-ring que estraga o feeling da tecla mas não recomendou switches silent nesta seção, fora o Matias que tem switches fabricados pela Gaote, mesma que fabrica os problemáticos switches Outemu;
O teclado de plástico não é algo sempre negativo, como ser espesso não é um problema, nem ser ABS, ainda que neste teclado sejam pela construção não ser das melhores;
Teclados com diversas camadas tendem a te tornar mais rápido por precisar mover menos as mãos, ainda que a curva de aprendizado seja muito complicada, mas, como disse, é pessoal entre tamanhos de teclado diferentes, e não necessariamente são para quem quer se mostrar, quanto são práticos àqueles que se adaptam;
Setas podem ser programadas para as 4 teclas no canto inferior direito de um 60% e funcionam bem desta forma, se adaptar;
60% é fácil de se adaptar e não precisa se forçar;
Nem Razer, nem Logitech tem placa de circuito impresso nem carcaça superior aos Realforce;
A mola só faz o papel de ser um elemento capacitivo para que os sensores leiam a posição da tecla, não fazendo resistência nenhuma, a “resposta” apenas é melhor que um teclado convencional barato pela dome ser de alta qualidade, e o ponto de atuação deles pode ser customizado em alguns teclados Topre através do software;
Nenhum switch é necessáriamente mais rápido que o outro;
As recomendações são em boa parte ruins.

[FShinzo]

@Mikhail Kosevich Volkov Caraca mano sem palavras, fui pesquisar sobre as diferenças e como identificar se minhas keycaps eram em abs ou pbt e me deparo com essa aula, muito bem informativo parabéns , Famosa frase fui procurar cobre acabei encontrando ouro , agora pergunta até quanto você consegue investir para ter keycaps abs melhores que pbt meu machenike k500 não sei qual as keycaps porque ele é meu primeiro mecânico e vou leigo no assunto, vi recentemente um vídeo do fraguas falando que o que ele comprou veio as mesmas do reddragon fizz que são abs, ai fiquei na dúvida de qual veio no meu mas agora não teio certeza se o fato do meu ser em abs ou em pbt iria importar mt na qualidade, eu só não queria que ele ficasse oleoso rápido , inclusive sabe quais switches são melhores se são os outemu os huano, peguei esse por ser huano mas não sei ao certo se são muito superiores aos outemu.