薄膜开关分类-设计工艺讲解

1、什么是薄膜开关?薄膜开关是集按键功能、指示元件、仪器面板为一体的一个操作系统。由面板、上电路、隔离层、下电路四部分组成。按 下薄膜开关，上电路的触点向下变形，与下电路的极板接触导通，手指松开后，上电路触点反弹回来，电路断开，回路触发一 个信号。薄膜开关结构严谨，外形美观，密封性好。具有防潮湿，使用寿命长等特点。广泛应用于电子通讯、电子测量的仪器, 工业控制，医疗设备，汽车工业，智能玩具，家用电器等领域。薄膜开关面膜层的承印材料：一、 材料的种类 薄膜开关、面板的材质，除要求具有平整性和印刷适应性外，更主要的是要具有可挠性和高弹性的 特点。适于制作的材料详见下表：我公司所用的材料大多数采用进口材

2、料，以满足用户对产品质量的要求，也可根据用户的不同需要采用比较经济的国产材料。我公司与国内外各大材料供应商保持着稳定的伙伴关系，货源充足，进货量大，价格大大低于市价，进一步降低了生产成本，以满足用户较高的性价比。材料名称使用温度厚度（mm）表面效果理化特性价格适用范围聚氯乙烯PVC60 C0.175 0.5光面常温下对酸、碱和盐类稳定。耐磨性好，耐燃自熄，消声消震，电绝缘性好。热稳 定性较差。低廉普通标牌、面板砂面聚碳酸酯PC-60 120C光面透光率高，吸水性低，尺寸稳定性好，抗 弯、抗拉、抗压强度十分优越，耐热性耐 寒性、电绝缘性和耐大气老化性优良。耐 药品性较差，耐疲劳性较差，易产生应力

3、 开裂。一般适用范围最为广泛，除可 满足大多数薄膜开关面 板的要求外，其中光面PC 的咼透光率更可满足带 液晶显示窗的要求。砂面聚酯PET-30 120C0.1 0.2光面耐药品性良好，不溶于一般有机溶剂，不 耐碱。具有优良的机械性能、电性能、刚 性、硬度和热塑性塑料中最大的强韧性， 吸水性低，耐磨损、耐摩擦性优良，尺寸 稳定性高。拉伸强度能与铝膜媲美，大大 高于PC PVG低廉因 表面难 以加工 成亚光 型,故有 纹理PET 较贵是制作薄膜开关电路最 理想的基材。其中有纹理 PET适合对表面要求较高或具有液晶显示窗的产-品。细砂面、材料的厚度塑料基材厚度在 0.25mm及以下称为薄膜，主要用

4、作薄膜开关的面板层，其背面印有各种指示性的图案、文字来表示相应开关键位的操作区域，在厚度选择上应视面板及按键的大小而定，材料厚，触动力加大，反应迟钝；材料过薄，触动时手感差，回弹不明显。厚度在0.25mm以上称为板材，不适合立体键成型，可用作无按键操作区域的指示性的标牌面板，也可作为薄膜开关的衬板以提高其硬度。线路层承印材料:制作电路的基材应采用聚酯（聚邻苯二甲酸乙二醇酯）薄膜（Polyester简称PET）。它具有良好的绝缘性和耐热性,具有较高的机械强度、透明性和气密性，特别具有抗折性和高弹性，是制作薄膜开关电路的理想材料。1 . 3. 1聚酯薄膜的特性聚酯薄膜（PET）的通用特性见表 1?

5、/FONT23表1 23聚酯薄膜的通用特性性能项目单位参考数1 .机械性能拉伸强度Kg/mni1822密度3G/cm1.381.4断裂伸长率%70130撕裂强度（厚度 0.1毫米）Kg/mm2530冲击强度Kg.cm/mm1300耐折次数周期23002电气性能击穿电压强度20 CKv/mm200260130 C150200介电常数50HZ3.21KHZ3.2介质损耗角正切值50HZ0.0041KH乙0.006体积电阻值Q .cm10表面电阻值Q103热学性能熔点C258256使用温度范围C-60+130温度膨胀系数1/ C27 X 106加热收缩率%134 透气性能吸水率水膨胀率蒸气透过率（3

6、8 C 24h ）相对温度 90% （ 0.025mm）%g/m20.60.06255光学性能折射系数1.491.5可见光射率（透明片基）%90光学密度0.046 耐化学性能冰醋酸优18%盐酸优60%硫 酸优丙酮优二甲苯优苯优35%盐酸良10%苛性钠良高浓度氨水差12%氨水差7 燃烧性能不自燃，难燃8 毒性无隔离层：从薄膜开关的工作原理中，我们知道它是通过面板上的键位，在外力的作用下使开关电路的上触点（从动触点）与下 触点（被动触点）瞬间闭合，完成指令信息传递。那么，它在常态下就是依靠“隔离层”使上、下电路触点分离的。隔离层其外形比较简单， 是在薄膜的两面贴上双面不干胶纸，并在与电路触点以及面

7、板键位相对的位置冲制岀等量的窗孔,介于上、下电路之间，起到支撑和隔离上、下电路的作用。（一）隔离层材料隔离层可采用价廉的 PVC薄膜，如采用聚酯薄膜，更有利于薄膜开关外观坚挺。为简化在其两面平贴双面胶纸的麻烦,有预涂胶层的专用商品供应，即俗称的“三文治”薄膜。（二）隔离层厚度隔离层的厚度取决于健位及隔离窗孔的大小和形状，这对薄膜开关的操作力度以及开关的灵敏度和可靠性关系甚大，故应 加以选择确定。表 4-8列出了各种常见孔径尺寸与隔离层厚度的关系，供参考。表4-8隔离层厚度的选择（毫米）方孔圆孔隔离层厚度方孔圆孔隔离层厚度$ 80.1514 X 14160.288X 8$ 9- $100.181

8、6 X 16180.3210X1011-120.2018 X 18200.3512X1213-140.2420 X 200.40表4-8中所列的厚度尺寸，是含胶层的厚度。它在多数情况下是安全、可靠的，其操作力度也较适中。当用于短形窗孔, 应按其短边与相应的正方形边长对照降低一档（即增厚）；当用于迷宫式触盘又宜减薄一档，有利于减轻迷宫电路的操作力。薄膜开关分类1. 柔性薄膜开关：表格 1薄膜开关基本结构图柔性薄膜开关是薄膜开关的典型形式。其结构如下图:这类薄膜开关之所以称为柔性，是因为该薄膜开关的面膜层、隔离层、电路层全部由各种不同性质的软件薄膜所组成。(PET)柔性薄膜开关的电路层，均采用电器

9、性能良好的聚酯薄膜 作为开关电路图形的载体。由于聚酯薄膜所具有性质的影响，使得该薄 膜开关具有良好的绝缘性、耐热性、抗折性和较高的回弹性。开关电路 的图形，包括开关的连线及其引岀线均采用低电阻，低温条件下固化的 导电性涂料印刷而成。因此，整个薄膜开关的组成，具有一定的柔软性， 不仅适合于平面体上使用，还能与曲面体配合。柔性薄膜开关引出线与开关体的本身是一体的，在制作群体开关的连线时，将其汇集于薄膜的某一处，并按设计指定 的位置和标准的线距向外延伸，作为柔软的、可任意弯曲的、密封的引出导线与整机的后置电路相连。2. 硬性薄膜开关：硬性薄膜开关是指开关的图形和线路是制作在普遍的印刷线路覆在铜板上。

10、硬性薄膜开关的特点是取材方便，工艺稳定， 阻值低，并可在其背面直接焊接电路中的某些元件。在面积不大的情况下， 可省去硬质衬板层。 硬性薄膜开关一般 都采用金属导片作为导通迷宫触点，故较好的手感。所不利的方面，是在整机中装联不及软性薄膜开关方便，往往需要焊接插件并通过扁平电缆将引线引出。硬性薄膜开关的信息反馈除蜂鸣信号、LED指示外，普遍可采用金属手感弹片。3. 平键薄膜开关：平键薄膜开关又称平面式薄膜开关或扁平式薄膜开关。薄膜开关上的按键，以色彩不同表示键体的位置、形体和大 小，在薄膜开关的初始阶段较为普遍。平键薄膜开关的工艺较为简单，生产成本也较低，目前多见用低值普及产品。平键薄膜开关样品4

11、. 凸起薄膜开关：通常，薄膜开关上的按键只是用色彩来表达键体的位置、形状和大小。这样，只能凭操作者的视觉来识别操作的准确 性，由于没有适当的反馈信息表明手指是否按在了开关的有效范围使开关动作，因而影响了对整机监控的自信和操作的速度。 一种使开关键体微微凸起，略高于面板，构成立体形状的薄膜开关，称为立体键开关。立体键不仅能准确地给定键体的范围， 提高辨认速度，使操作者的触觉比较敏感，同时还增进了产品外观的装饰效果.立体键的制作，必须在面板的设计阶段就要作好安排，备有工艺孔，以便在模具压制时有精确的定位，其立体凸起的高度一般不宜超过基材厚度的两倍。为美观产品的外观，凸起薄膜开关的凸起可有多种变化，

12、参见下图：表格 2 n n表格 3http:/www. 立体键的形式按凸起的形状分为矩形、圆形、椭圆、三角、长圆、异形，按凸起形状与按键大小间的关系分为框线外、框线内、键区外、键区内。或者凸起形状也可不按键体色块外形，如方键表格 4http:/www. 上可压岀圆形、椭圆、三角等形状的立体键，圆键上也可压岀方形、椭圆、三角等形状的立体键。按凸起效果分平凸、球凸、框线凸及框线 +球凸。球形凸起由于球冠部表面积大于平面面积，当按动键体时，不仅能得到明显的手感，还能听 到薄膜回弹的声响。但按动次数过多，球体的根部应力集中，会导致断裂，不及平凸立体键寿命长。在设计立体键形状时，应避免锐利的角岀现，用半

13、径不小于0.5mm的圆弧来过渡会比较安全，以防止热压凸起成形时，将材料压伤，降低按键的使用寿命。另外，立体键间的缝隙应在3mm以上，过小则键体凸起不明显，对于变形较大的框线凸起，间隙更应该加大，尺寸较小的键体也不适宜框线凸起。二、按键与手感在上面介绍的面板立体键凸起效果中，只有球形凸起能提供比较明显的手感，其它形式基本上没有手感，只提供外观上的效果和手指触摸时的位置感知（不是开关动作的触觉反馈）。在硬性线路板中，手感是靠金属弹片提供的（兼作导通触点）；在柔性线路中，手感是靠线路层上触点薄膜压出的球形凸起或加装弹片提供的。根据面板立体键的不同形式，可以与柔性线路组成以下几种结构平键+无感（寿命最

14、长）平凸+无感 球凸+无感（有手感.弱） 框线凸+无感 框线球凸+无感 平键+有感 平凸+有感 球凸+有感（有手感.强） 框线凸+有感 框线球凸+ 有感。键体及键间距推荐尺寸，单位：mm键体尺寸1 0 X 101 2 X 121 4 X 141 6 X 161 8 X 182 0 X 20相邻两键中心距1415172023255. 内装指示灯开关（预埋贴片式薄膜开关）：由于贴片元件的大量应用，也逐步渗入到薄膜开关的设计当中。目前贴片元件在薄膜开关中的主要应用是预埋贴片LED灯。内置LED贴片指示灯的薄膜开关，美观，实用为客户节省了成本和后置线路的空间，免除了二极管的焊接及背板开孔的麻烦。表面设

15、计可为凸起和不凸起.灯窗颜色可为无色或彩色，依客户需要.面膜材料与普遍薄膜开关相同，一般用PC、PET、HP均可适用（温度在-20 C至60 C，湿度60%）如适度较大可防潮，使用防潮耐温材料，而且价格也合理。6.EL背光型薄膜开关解决了仪器设备在光线不足条件下的照明问题，EL背光源具有亮度高、体积小，使用寿命长，装联方便等优点，受到越来越多用户的关注。如有需要请与我公司中关村业务部联系。薄膜开关设计一、 常见键体与指示窗的设计键体外形与大小的设计，应从整个面板的大小及按键数量的多少来考虑。按键太小，操作比较费力；按键太大，则影响美观，且不宜按准有效操作区域。另外，如果按键凸起，应选择带圆角的

16、矩形、圆形、椭圆、长圆等外形比较圆滑的形状；按键不凸起时，则可选择任意形状，以略大于后部电路触点为好。在键体上设置指示窗，一般情况下，以左上角为好。指示窗的形状虽可自由设计，但应注意尽量与键体的外形轮廓相适应，譬如，带圆角的键体，宜采用圆形指示窗，方角键体宜采用方形或长方形指示窗，以增进外观的协调。在同一面板上各单元内的指示窗位置及形状应趋于一致。常见键体外形与指示窗位置、形状见下图表一 键体与指示窗的推荐尺寸，单位：mm键体尺寸10X 1012X 1214X 1416X 1618X 1820 X 20圆形指示窗尺寸直径1.5直径2.0直径2.0直径2.5直径2.5直径3.0方形指示窗尺寸1.

17、5 X 1.52.0 X 2.02.5 X 2.53.0 X 3.03.0 X 3.0长方形指示窗尺寸3.0 X 1.54.0 X 2.05.0 X 2.55.0 X 2.5文字和图案设计文字和图案是操作功能的媒介，具有直接向操作者提示功能的作用，或对仪器性能作岀解说。薄膜开关的面板，一般 没有外置的元件，它是以色块来表示模拟的键盘或元件，为此，文字和图案可直接标注在功能按键的色块上。此外，对字体的 选择还应兼顾到丝网印刷工艺的特点。对于通常所用的，例如仿宋体，其笔画纤细无力，细微的笔峰较难表现，与色块的力度 不相适应。尤其在文字尺寸比较小时，更是忌用笔画纤细的字体（如宋体、楷体），而应采用黑

18、体或中圆，这种字体笔画横竖 等宽，字体方整易辨，与整体设计适应性强，工艺的再现性也好。其它字体可作为仪器设备的名称、型号或生产制造单位企业 名称，因为这些文字尺寸往往比较大且字数较少，适当采用这些字体可起到点缀平衡作用，增加面板整体美观效果。对于英文 字体，道理一样，较常用的字体有 Arial （相当于黑体），慎用 Times New Roman （相当于宋体）。对于文字的修饰，除了常见的粗体、斜体、粗斜体、镂空、阴影外，还有虚线框、投影、 立体及各种变形等，见下图 形意图案是根据仪器某一操作内容的特点，而精心设计的一组特定图形标志，以取代文字的陈述，形意图案的特点是寓意形象，简练明快，表达力

19、强，增进记忆，能起到文字注释难以达到的效果。軽鴻濺時 渊鮭罢 薄膜蘇薄険开关薄幵乂簿膜开茉 矗壇并类薄膜开关三、文字和按键的搭配设计按照文字和按键相对位置可分为按键外（上、下、左、右），按键内（上、下、左、右、中、左上、右下、”等），见右图 文字放在按键外，一般是因为文字比按键大无法放入键内（多为无缩写的英文单词），位置最好为上下，在相邻两键 中间文字应靠近所代表的功能键，以防误识按键。在文字排列方式上大多采用横排，以满足人们的阅读习惯，竖排文字只适合 放置在竖直的长方键内。四、文字和透明窗的搭配设计对透明窗（或功能区）的装饰可采用加框线或色块方法来区分不同的功能操作区和显示区，常见形式见右图

20、。也可即加框线又加色块（见右图上排二），但此框线必须是一闭合图形CD五、颜色设计颜色在实际应用上要在最大程度上为其功能服务。比如，文字与图案应与其所衬托的色块有较大的对比度；有相应位 置关系要求严格的部分，以及有相互依存关系的功能键组，宜设计成同一颜色，让它们在同一块印版上完成印刷，以避免套印 过程产生的偏差；颜色选择还应考虑整机外壳的颜色以及使用环境的情况，以使整机外观协调一致；功能仪器宜柔和典雅，以 示庄重；民用家电产品可华丽些，以点缀环境气氛。从丝网印刷工艺上考虑，还应避免在比较细小的浅色文字图案后印刷较深的底色，因为有些浅色的油墨（比如纯白、红、黄、浅绿、浅蓝等）遮盖力差，有一定的透明度，背衬深色底会使其颜色变 深，难以辨认。在这种情况下，往往采用阴版印刷，即先印刷底色，将文字图案部分露岀，再在其后盖上浅色油墨，这样文字 图案才不会变色，但用阴版