creo 符号说明（内部资料ProeCreo触摸式感应按键的设计原理及指南）
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1. 概述
对触摸屏与触摸按键在手机中的设计与应用进行介绍，对设计的经验数据进行总结。达到设计资料和经验的共享，避免低级错误地重复发生。触摸按键设计指导
触摸按键的功能与原理
触摸按键的功能
触摸按键起 keypad 的作用。与 keypad 不同的是，keypad 通过开关或 metaldome 的通断发挥作用， 触摸按键通过检测电容的变化，经过触摸按键集成芯片处理后，输出开关的通断信号。
触摸按键的原理
如下图，是触摸按键的工作原理。在任何两个导电的物体之间都存在电容，电容的大小与介质的导电性质、极板的大小与导电性质、极板周围是否存在导电物质等有关。PCB 板（或者FPC）之间两块露铜区域就是电容的两个极板，等于一个电容器。当人体的手指接近PCB 时，由于人体的导电性，会改变电容的大小。触摸按键芯片检测到电容值大幅升高后，输出开关信号。
在触摸按键 PCB 上，存在电容极板、地、走线、隔离区等，组成触摸按键的电容环境，如下图所示。
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触摸按键的按键形式
触摸按键可以组成以下几种按键
单个按键
条状按键（包括环状按键）
块状按键
单个按键
条状按键
块状按键
触摸按键的电气原理图如下：
在 PCB 板上的露铜区域组成电容器，即触摸按键传感器。传感器的信号输入芯片，芯片经过检测并计算后，输出开关信号并控制灯照亮与否。灯构成触摸按键的背光源。
触摸按键的尺寸设计
按键可以是圆形、矩形、椭圆形或者任何其他的形状。其中以矩形和圆形应用最为普遍，如图所示：
通常在按键的中间挖空，使 PCB 下方的光线可以通过挖空导到 PCB 上方，照亮 LENS 上的字符。根据 ADI 公司的推荐，按键大小尺寸如下表：
按键的挖空尺寸与按键的大小相关，如下表
触摸按键的结构设计指导
LENS 的材料、厚度与表面处理
LENS 的材料可以是塑料和玻璃等非导电物质，最常用的是 PMMA。但是上面不能有金属。按键正上方 1mm 以内不能有金属。触摸按键 50mm 以内的金属必须接地，否则，金属会影响按键的灵敏度。
所以在采用电镀、蒸镀、IMD、丝印等表面处理工艺时，要特别注意。
（1） PMMA PC 玻璃等 lens 材料的电镀性都不好，所以不会采用电镀工艺。
（2） 蒸镀/溅镀(VM): 由于蒸镀/溅镀具有金属属性，它们对触摸按键灵敏度有影响。在采用蒸镀/溅镀工艺时，必须注意触摸按键的正上方 1mm 以内不能镀。注意这有可能会影响 ID 效果。需要在 ID 与触摸按键之间平衡。
（3） NCVM 不影响触摸按键。这是经过实验检查的结果，所以 NCVM 可以用在触摸按键的LENS 上不受任何限制。
（4） 丝印/移印：如果丝印/移印具有 Mirror 效果的油墨，这种油墨中都含有金属离子，具有金属属性，所以这种油墨会影响触摸按键的灵敏度。这种情况与 VM 类似，必须注意触摸按键的正上方 1mm 以内不能印刷。
Lens 的厚度不超过 2mm，1.5mm 以内更好。根据触摸按键的工作原理，lens 的厚度是越薄越好。由于触摸按键的 LENS 位于手机表面，需要承受外力作用。厚度太薄，强度会不够。所以触摸按键的LENS 厚度在 1.0~1.5mm 之间。
双面胶
触摸按键 PCB 与 lens 通过双面胶粘接。双面胶的厚度取 0.1~0.15mm 比较合适，多个公司推荐采用3M 468MP，其厚度 0.13mm.
要求 PCB 与 LENS 间没有空气。因为空气的介电系数为 1，与 LENS 的介电系数 4 相差很大。空气会对触摸按键的灵敏度影响很大。所以双面胶与 lens，双面胶与 PCB 粘接，都是触摸按键生产装配中的关键工序，必须保证质量。
（1） 首先 PCB 与双面胶粘接，如上图所示，要用定位夹具完成装配，装配完成后，要人工或者用夹具压紧。
（2） 在 PCB 带双面胶与 LENS 装配时，要求有定位装置，可以是夹具或者手机自身的限位。装配到位后，压紧最重要。批量生产中，需要用夹具压紧。如果不能压紧，触摸按键的灵敏度和可靠性就会降低。
为了保证 PCB 板与 LENS 之间没有空气，需要在双面胶上开孔和排气槽，并且 PCB 上开孔配合。就像 Dome 上开排气槽一样。
设计双面胶压紧夹具时，重点压触摸按键的部位，确保 Sensor 部位没有空气。实际证明，一些不灵敏、不稳定的按键，重贴双面胶并压紧后就好了！
触摸按键 PCB 板与 FPC
从理论上，触摸按键无论做在PCB 板还是FPC 上都能工作。事实上也有多个触摸按键做在FPC 上的例子。首选的方案是PCB 板，如果因为结构限制，PCB 板实在困难，不得已才采用FPC。即使采用FPC，与触摸按键芯片配合的地方必须是平面，因为芯片不能弯曲与扭曲。如下图鼠标按键所示。FPC与曲面粘胶配合，实际加工装配中不如PCB 与平面粘胶配合可靠，故导致触摸按键的可靠性降低。
触摸按键与芯片在 FPC 上，手机键盘， Cypress Psoc 方案
触摸按键与芯片在 FPC 上，鼠标按键， Sypnatics 方案
对于弧面的 lens，为了能够使用使用触摸按键 PCB 而不是 FPC，要将与触摸按键 PCB 配合的部位设计为平面。如下图，为一个翻盖机 sublens 的背面，sublens 上有触摸按键。ID 坚持要在背面丝印， 所以必须保证背面非常光滑，否则丝印质量无法保证。为了能够使用 PCB 而不是 FPC，在与触摸按键板配合的地方设计成平面，平面与周围弧面处通过曲面圆滑过渡，成功解决了背面丝印并且能够与 PCB 配合。
触摸按键 PCB 开口设计
触摸按键背光是重要的方面。背光设计不好，会对整个触摸按键都有影响。
首先 PCB 板的开空尺寸确定。
PCB开孔尺寸必须根据LENS上字符的大小决定。如图所示，PCB开孔尺寸比字符周边大0.1~0.3mm。
反面例子：如果开孔尺寸比字符小，这透过字符的空隙，可以看到开孔以内的物体，和开孔以外的物体，即 PCB 板的绿色。这样会产生非常不好的视觉效果，给人以设计粗糙、产品低档的感觉。
触摸按键背光设计
触摸按键背光有两种方案，下面分别介绍。
(1). LED 反光膜
LED 的光线照到反光纸上，反光穿过 PCB 切口，照亮 LENS 上的字符。泡棉起两个作用，一个作用是密封作用，灰尘不会进入 LENS 赃污字符；另一个作用是支撑作用，支撑 PCB 紧贴着 lens， 防止 PCB 从 LENS 脱落。
(2). LED 导光膜
导光膜是一种透明导光的薄膜材料，厚度在 0.1~0.2mm 之间。在按键的位置，印刷有特殊的透光油墨，光线从这里垂直于导光膜向上射出。
如下图所示，导光膜紧贴于 PCB 背面。在 PCB 背面布置 2 个以上侧发光 LED 灯，LED 的光线照入导光膜内，在字符处射出，形成触摸按键的背光。
如果 LED 导光膜方案的背光亮度不够，可以在导光膜的背面再加一层反光纸。
这种方法比第一种方案背光效果好。光线更均匀，省电。缺点是各个按键的背光不能单独控制， 要亮都亮，要不亮就都不亮。
LED 导光膜
如果透过 lens 的光线太强，感觉光线刺眼。硬件上可以通过调节 LED 的电流调节等的亮度。结构上可以通过半透效果使光线变得柔和。Tinted 的程度（遮光率）在 30%~60%之间。太高则可视性差， 太低则效果不明显。60% tinted 意味 60%的光线被挡住了，只有 40%的光线可以透过。
1） 采用 tinted lens。由于lens 本身具有半透的效果，穿过 lens 的光线减少，降低光的强度。同时透过 lens，看手机内面的物体的清晰度也降低。
2） 在字符上加印一层半透油墨。字符处效果与上同，lens 其它地方的透光率不变。等于局部tinted。要特别注意，透过 LENS 直接看到 LED，就会刺眼。所以设计时，要注意这点。
