薄膜按键技术

1、薄膜按键技术机电系 电气教研组谢子青一、前言八十年代中期以来，薄膜按键在电子领域得到了广泛的应用，由于它具有体积小、重量 轻、功能全面、外观新颖等一系列特点，顺应了机电产品向多功能、小型化、密集化、智能 化方向发展的要求，受到了电子工业、机械工业、航空航天工业等诸多领域的青睐。并且， 在智能仪器、电子衡器、办公自动化、医疗设备、家用电器等众多民用电子产品中得到了广 泛应用。从技术角度来讲，薄膜按键属于丝网印刷产品的范畴，但由于薄膜按键是集开关功能、 面版装饰、开关连线、引出线及常规面板的文字、图形符号为一体，所以不同于丝网印刷产 品的单一功能，薄膜按键实际上参与了整机产品的功能性操作，是电子产

2、品操纵系统的总成。就薄膜按键制造技术而言，除了强调应具有丝网印刷产品的装饰作用外，它强调对于电 子线路的监控功能。因而涉及到新型的特种印料，网版制作，印刷技术等技术的特殊处理。 以下根据薄膜按键产品特点，对其网版制作等关键工艺予以阐述。二、面板工艺及网版制作技术常用的薄膜按键面版薄膜材料有聚碳酸酯（PC）薄膜、聚氯乙烯（PVC）薄膜、聚酯 （PET）薄膜。其中PC薄膜由于其良好的机械性能、耐化学腐蚀、耐温性而被广泛采用。 薄膜按键的面板层采用丝网漏印的方法，将图文、符号等印在PC薄膜或PVC薄膜上。面板上的文字、符号、透明窗等分别起标称、装饰及提醒工作状态的功能，其网版的制 作也应采取不同的工

3、艺措施。文字网版的制作要使文字清晰、美观，文字网版的膜层要有一定的厚度，要根据文字的粗细加以区别， 精细的文字宜采用稍薄的菲林膜，以提高文字的清晰度；粗大的文字符号宜采用稍厚的菲林 膜，以保证文字的浑厚。透明窗的网版制作表面按键的面板层上常常设有透明窗，从应用角度来说，透明窗应能增进LED、LCD 的发光效果。制作其网版应采用重氮感光胶直接法，膜层厚度应尽量的薄，丝网应选用单丝 薄型丝网，使透明窗口的墨层薄而均匀，以保证发光元件的显示效果。三、电路网版制作与印刷技术电路的网版制作电路是评价薄膜按键内在质量最重要的因素，电路受电流、电压等参数影响制约，也是 丝网印刷产品向多功能、高科技领域渗透的

4、具体体现。要保证电路的功能，首先要保证印刷 电路的网版。（1）网版膜层的选择众所周知，电阻的大小与导线的截面积成反比。其通过的电流与截面积成正比。所以电 路图形的厚度是保证开关性能的基本条件，在网板的制作过程中必须选择合适的网版膜层厚 度，从而保证导体电路图形的厚度。（2）网布规格的选择导体图形的厚度虽然是奠定开关性能参数的基础，但由于薄膜按键所印制的电路图形是 导体金属（通常是银一一导电银浆）的微粒聚集而成，银浆中树脂连接料对微粒之间的阻隔， 杂质对导体微粒的阻隔，以及网印过程中丝网网络对金属微粒的阻隔等，都会影响导体图形 的致密性，从而影响导电参数的性能。所以要选择密度稍低、丝径较细的丝网

5、。电路的印刷技术在薄膜按键的功能性丝网印刷中，网印电路技术不仅要考虑图形的“再现性”，还要考 虑承印物（PET）电路层薄膜对银浆电参数的一致性，在印刷过程中要掌握一些技巧，例如 刮墨时施加压力要轻，而回墨时施加压力要重（轻压重回）；刮刀硬度要软一些；因PET （聚 脂薄膜）表面极性差，对油墨（包括银浆）的亲和力低，为此，在印刷电路前对PET要进 行活化处理，提高PET表面极性；对PET进行热稳定性处理并且对印刷环境空气中的尘埃、 水汽亦有一定的要求等等。四、“架桥”技术中的网版制作对于立交电路中的“架桥”技术，我们不仅要求印刷的涂料有优良的绝缘性，更重要的 是通过对网版制备工艺的选择，保证“桥

6、”的绝缘性，柔韧性。要使绝缘层有适当厚度并完 全固化，绝缘层薄“桥”上下两层相交导线因银离子随溶剂的渗透可产生短路，绝缘层厚， 其柔韧性低，造成绝缘层龟裂甚至脱落，也可产生短路。采用镂空版的制作技术也可以解决“桥”的厚度缺陷，镂空版可以选择耐化学性能好的 PET作为基材，具体工艺是在架桥的部位蒙上PET，按照所需的部位把“桥”镂空，再将 其边缘磨薄，构成坡度，这种制版技术尽管十分古老，但制作方法简便而效果很好。五、隔离层工艺.隔离层的厚度隔离层的厚度在薄膜按键中起着很关键的作用，它直接影响着薄膜按键的操作力、开关 的灵敏度以及可靠性。隔离层厚度取决于键位和隔离层窗口的大小形。.导气槽加工了导气

7、槽的隔离层，一方面可以克服薄膜在冲孔过程中因应力处释放而产生的形 变，另一方面还具有空气导向的作用。当薄膜按键装备完成后，隔离层被密封在薄膜按键的 整体内，若没有空气导向槽，当外力作用于键体时，被密封在按键内的空气无法排除，操作 力增大。六、薄膜按键新技术发展规律动态网印隔离层薄膜按键的结构要求两片电路必须有一层隔离层，起着分离电路、控制开关行程、导通 气流的作用。传统的隔离层采用绝缘薄膜，目前多采用网印点状胶粒替代隔离层的新工艺， 即在上下电路之间，网印一层具有高张力、高弹力的粘性乳胶，使上下电路得到隔离。该工 艺不仅简化了工艺，在透明电路中的应用更有其独到长处。引进柔性线路板的技术随着高性

8、能柔性阻焊油墨的应用，以聚酰亚胺覆铜箔、聚脂覆铜箔为基材的柔性印刷线 路板技术的日趋成熟，使薄膜按键技术的性能得以本质上的飞跃。传统的薄膜按键中，薄膜 电路金属材料以银浆为主，采用网印技术使其聚合在薄膜上，其电路的接触电阻较大，一般 在0.5毫鸥/方（每单位平方的电阻），引出线与接插件的连接采用铆接或插接方式。采用薄 膜面板与柔性线路板结合，以单面、双面柔性线路板为薄膜按键的电路取代传统的薄膜电路， 可以大大降低接触电阻，于后置电路的连接可采用铆接、接插、焊接等，极大的提高了薄膜 按键的可靠性。静电屏蔽技术传统的薄膜按键已经替代了机械键盘，广泛用于机电仪器、仪表，在此基础上，在薄膜 按键的面板

9、上网印一层导电金属材料（通常采用银浆碳浆的混合物）网络，与机壳相连。 可以有效的将塑料薄膜表面的静电荷通过机壳接地，起到静电屏蔽性能，应用到煤矿井下等 易燃易爆环境中的仪器、仪表上。多功能一体化传统的薄膜按键只起到通、断的开关功能，功能单一。根据仪器、仪表需求，现已将贴 装电子元件（包括贴装阻容元件、电感元件、发光器件、发声器件等）设备到薄膜按键中， 并应用新型的储光、荧光油墨。使薄膜按键汇集开关、装饰、常规面板表注、发光显示、发 声提示等多功能于一身，实现了部分线路板功能。七、可靠性分析影响薄膜按键可靠性的因素较多，本文列以下主要的因素加以分析：寿命薄膜按键技术条件中寿命应大于100万次，在实际应用操作时，电路层薄膜在操作压力 下发生 变，0。10。3mm的开关行程决定了它形变的幅度很小，远远达不到薄膜的 疲劳极限。但如果不严格遵守薄膜按键的设计、工艺规范，造成隔离层厚度的不合理，导气 槽内空气流动不合理，都会导致电路层薄膜形变加剧，引起薄膜按键寿命降低。另外，薄膜 按键的寿命还取决于电路触点的磨损。可在银浆触点上再印一层碳浆，提高耐磨性，延长开 关的寿命。接触电阻接触电阻是指薄膜按键开关回路给后置电路的电阻值。技术条件中规定接触电阻应小于 100Qo随着技术的发展，将柔性线路取代传统的银浆作为电路，即保持了薄膜按键的薄、 柔软、防护性能好的优点，而且大大提高了薄膜按键的可