專利名稱：一種電容式觸摸按鍵的裝置及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及觸摸按鍵領(lǐng)域，尤其涉及一種電容式觸摸按鍵的裝置及其制作方法。
背景技術(shù)：
電容式觸摸按鍵技術(shù)在最近幾年突飛猛進(jìn)，與傳統(tǒng)的機械按鍵相比，電容式觸摸 感應(yīng)按鍵的壽命長，功耗小，體積小，持久耐用。它顛覆了傳統(tǒng)意義上的機械按鍵控制，只要 輕輕觸碰，就可以實現(xiàn)對按鍵的開關(guān)控制，量化調(diào)節(jié)甚至方向控制。電容觸摸按鍵的檢測原理是通過測量電容容值的變化量來判斷是否有按鍵響應(yīng)。 其中電容的容值與兩導(dǎo)電體之間的面積、介質(zhì)和距離有關(guān)，因此電容觸摸按鍵涉及到觸摸 焊盤與觸摸面板的設(shè)計，其中電容的兩導(dǎo)體間的介質(zhì)和面積，在設(shè)計中常與介質(zhì)材料和面 板材料有關(guān)，大多不能改變，因而只能從改變觸摸焊盤到觸摸面板的距離入手。通常，對電 容式觸摸按鍵而言，觸摸感應(yīng)的靈敏度取決于觸摸動作對電容值大小變化的影響，因此觸 摸輝盤到觸摸面板間的距離越小越好，因為這樣才能保證人的手指等外界觸體在接觸觸摸 面板的前后，電容的變化值足夠大，而電容值變化量越大，觸摸按鍵感應(yīng)的靈敏度越高，后 續(xù)的觸摸電路成本就越低，并且這樣做出來的產(chǎn)品才越穩(wěn)定。目前電容觸摸按鍵裝置所采 用的PCB (PCB= Printed Circuit Board，中文名稱為印制電路板)大多為雙層板，其中設(shè) 置有零件面的那一層為頂層，設(shè)置有焊接面的那一層為底層。目前電容觸摸按鍵裝置所采 用的光源，大多都設(shè)置在PCB板的頂層，這會使得PCB頂層觸摸焊盤到觸摸面板的距離增 大，導(dǎo)致其電容變化落差較小，從而影響到了電容觸摸按鍵裝置的檢測靈敏度和穩(wěn)定度，并 且采用光源設(shè)置在PCB板頂層的結(jié)構(gòu)，大多都必須在光源與觸摸面板間增加一層絲印按鍵 圖標(biāo)的薄膜，這會進(jìn)一步增加電容式觸摸按鍵的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種電容式觸摸按鍵裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在電容觸摸按鍵功能 的靈敏度和穩(wěn)定度低并且電容觸摸按鍵成本高的問題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提供的技術(shù)方案是包括半透明的印制電路板，所述 印制電路板的正面為零件面，反面為焊接面，所述印制電路板的零件面直接絲印有按鍵圖 標(biāo)，所述印制電路板的零件面還設(shè)置有觸摸焊盤，所述觸摸焊盤設(shè)置在所述按鍵圖標(biāo)的周 圍，所述印制電路板的焊接面上設(shè)置有光源。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述光源設(shè)置在所 述按鍵圖標(biāo)的下方。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述觸摸焊盤環(huán)繞所述按鍵圖標(biāo)一周而分布。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述印刷電路板的焊接面上絲印有不透光的油墨層， 所述油墨層設(shè)有與所述按鍵圖標(biāo)相對應(yīng)的留空區(qū)域。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述按鍵圖標(biāo)為多邊形、方形、菱形、圓形中的一種或 其任意組合。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述觸摸焊盤圍繞所述的按鍵圖標(biāo)設(shè)置成相對應(yīng)的多邊形、方形、菱形、圓形中的一種或其任意組合。本發(fā)明還提供了所述電容式觸摸按鍵裝置的制作方法，該方法包括以下步驟
(a)在半透明印制電路板的零件面上絲印按鍵圖標(biāo)；
(b)在所述按鍵圖標(biāo)的周圍設(shè)置觸摸焊盤；
(c)在所述印制電路板的焊接面上絲印油墨層；
(d)在所述印制電路板的焊接面上布置光源。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(b)中包括將所述觸摸焊盤環(huán)繞所述按鍵圖標(biāo)一周而設(shè)置，并且將所述觸摸焊盤設(shè)置成與所述按鍵圖標(biāo)1相對應(yīng)的形狀。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述光源步驟(C)中包括在所述印制電路板的焊接 面上與所述按鍵圖標(biāo)相對的位置設(shè)置留空區(qū)域，并在印制電路板的焊接面上除了留空區(qū)域 外都絲印上所述的油墨層，其中所述油墨層為不透光油墨層。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述光源步驟(d)中包括在所述的留空區(qū)域設(shè)置光 源。本發(fā)明的有益效果是由于采用了半透明的印制電路板，按鍵圖標(biāo)可直接絲印在 印制電路板的零件面上，光源可設(shè)置在印制電路板的焊接面上，使得觸摸焊盤到觸摸面板 的距離減小了，從而可以提高電容觸摸按鍵裝置的檢測靈敏度和穩(wěn)定度，并且由于電容觸 摸按鍵裝置采用了這種設(shè)計，可以省掉現(xiàn)有技術(shù)中電容觸摸按鍵裝置設(shè)計中要用到的那層 絲印按鍵圖標(biāo)的薄膜，從而進(jìn)一步降低了電容觸摸按鍵裝置的成本。


圖1是本發(fā)明電容式觸摸按鍵裝置絲印的按鍵圖標(biāo)和觸摸焊盤示意圖； 圖2是本發(fā)明電容式觸摸按鍵裝置的油墨層示意圖3是本發(fā)明電容式觸摸按鍵裝置的平面示意圖。附圖標(biāo)號1、按鍵圖標(biāo)，2、按鍵圖標(biāo)背景色，3、圖標(biāo)，4、觸摸焊盤，5、油墨層。
具體實施例方式下面結(jié)合

及具體實施方式
對本發(fā)明進(jìn)一步說明。本發(fā)明的電容式觸摸按鍵裝置，包括半透明的印制電路板，所述印制電路板的正 面為零件面，反面為焊接面，所述印制電路板的零件面直接絲印有按鍵圖標(biāo)1，所述印制電 路板的零件面還設(shè)置有觸摸焊盤4，所述觸摸焊盤4設(shè)置在所述按鍵圖標(biāo)1的周圍，所述印 制電路板的焊接面上設(shè)置有光源。所述半透明印制電路板選用玻璃纖維材料為基板，這種 材料透明度高，有利于光線的透射。如圖1所示，為本發(fā)明電容式觸摸按鍵裝置絲印的按鍵圖標(biāo)1，進(jìn)一步地，所述按 鍵圖標(biāo)1的外形可設(shè)計為多邊形、方形、菱形、圓形中的一種或其任意組合。如圖1所示，為本發(fā)明電容式觸摸按鍵裝置的觸摸焊盤4，所述觸摸焊盤4環(huán)繞所 述按鍵圖標(biāo)一周而設(shè)置，并且所述觸摸焊盤4相對應(yīng)于按鍵圖標(biāo)1設(shè)置成多邊形、方形、菱 形、圓形中的一種或其任意組合。如圖2所示，為本發(fā)明電容式觸摸按鍵裝置油墨層5，所述油墨層5絲印在PCB板 的焊接面，所述油墨層5為綠油、黃油、黑油等不透光絕緣保護(hù)油墨層，但僅限于在按鍵圖標(biāo)1對應(yīng)的區(qū)域之外絲印，如圖2中與按鍵圖標(biāo)1對應(yīng)的區(qū)域之外部分絲印上油墨層5，而 在與按鍵圖標(biāo)1對應(yīng)的區(qū)域則留空，不絲印所述油墨層5，由于PCB板選用半透明基材，因此 留空的區(qū)域可透光。如圖3所示，為本 發(fā)明電容式觸摸按鍵裝置的平面示意圖，圖3是由圖1和圖2疊 加而成的電容式觸摸按鍵裝置平面效果圖。本發(fā)明還提供了上述電容式觸摸按鍵裝置的制作方法，該方法還包括以下步驟
(a)在半透明印制電路板的零件面上絲印按鍵圖標(biāo)1；
(b)在所述按鍵圖標(biāo)1的周圍設(shè)置觸摸焊盤4；
(c)在所述印制電路板的焊接面上絲印油墨層5；
(d)在所述印制電路板的焊接面上布置光源。進(jìn)一步地，步驟(a)中所述的按鍵圖標(biāo)1包括有按鍵圖標(biāo)背景色2和圖標(biāo)3，在絲 印前需要先將按鍵圖標(biāo)1里的圖標(biāo)3做成負(fù)顯的方式，所述的圖標(biāo)3為圖案、字體或符號中 的一種或其任意組合，本例子的圖標(biāo)3為圖案，即把圖標(biāo)3處理成透明，再把該按鍵圖標(biāo)背 景色2處理成黑色。然后轉(zhuǎn)為單色位圖文件，再導(dǎo)入Altium Designer 6. 0或protel99軟 件做出按鍵圖標(biāo)1，通過將該圖標(biāo)3做成負(fù)顯的方式后，在經(jīng)過光源的透射時，就能很好的 突顯出圖標(biāo)3。進(jìn)一步地，步驟(b)中包括將所述觸摸焊盤4環(huán)繞所述按鍵圖標(biāo)1 一周而設(shè)置， 并將所述觸摸焊盤4設(shè)置成與所述按鍵圖標(biāo)1相對應(yīng)的形狀。進(jìn)一步地，為了保證PCB與 觸摸面板盡可能的近距離接觸，PCB的零件面只設(shè)置有觸摸焊盤4，并將觸摸焊盤4的線路 穿過孔洞連接到PCB焊接面上的線路，最后連接到檢測集成電路摸塊。進(jìn)一步地，步驟(c)中包括在所述印制電路板的焊接面上與所述按鍵圖標(biāo)1相 對的位置設(shè)置留空區(qū)域，并在印制電路板的焊接面上除了留空區(qū)域外都絲印上所述的油墨 層5，其中所述油墨層5為不透光油墨層。進(jìn)一步地，步驟(d)中包括為了將按鍵圖標(biāo)1均勻顯示，本步驟采用了側(cè)光式的 背燈，將光源裝配在PCB的焊接面上，且將該光源設(shè)置在與PCB零件面上絲印的按鍵圖標(biāo)1 相對的位置，即所述的留空區(qū)域，該光源可選用LED。該光源的光線從PCB的留空區(qū)域射入， 射出時的光線被均勻化而不會出現(xiàn)區(qū)部過亮的現(xiàn)象。PCB的留空區(qū)域的設(shè)計方式，可以省掉 現(xiàn)有技術(shù)中要采用那層絲印按鍵圖標(biāo)的薄膜，從而進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明電容式觸摸按鍵裝置的工作原理如下
當(dāng)該電容式觸摸按鍵裝置的使用者用手或其他導(dǎo)體觸摸該觸摸面板上相對的按鍵圖 標(biāo)1時，對應(yīng)的觸摸焊盤4因為電容效應(yīng)而檢測到該觸摸信號，從而該電容式觸摸按鍵裝置 檢測到一個按鍵指令輸入。同時該按鍵輸入以驅(qū)動與該檢測到觸碰的觸摸焊盤4對應(yīng)的光 源發(fā)光。該光源發(fā)出的光線通過該半透明PCB的留空區(qū)域透射到對應(yīng)的按鍵圖標(biāo)1，從而指 示該按鍵的按鍵狀態(tài)?，F(xiàn)有技術(shù)是將光源設(shè)置在PCB板的零件面上，這樣會增加pcb板的頂層厚度，使得 PCB頂層的觸摸焊盤到觸摸面板的距離增大了，導(dǎo)致其電容變化落差較小，從而影響到了電 容觸摸按鍵裝置的檢測靈敏度和穩(wěn)定度。而本發(fā)明電容式觸摸按鍵裝置的光源則是設(shè)置 在PCB板的焊接面，從而可以在PCB的頂層只設(shè)置有觸摸焊盤4，這樣觸摸焊盤4到觸摸面 板的距離就減小了，因此其電容變化落差較大，提高了電容觸摸按鍵裝置的檢測靈敏度和穩(wěn)定度。并且由于電容觸摸按鍵裝置采用了這種設(shè)計，可以省掉現(xiàn)有技術(shù)中電容觸摸按鍵裝置設(shè)計中要用到的那層絲印按鍵圖標(biāo)的薄膜，從而進(jìn)一步降低了電容觸摸按鍵裝置的成 本。目前用來測試電容變化的方法，目前主要采用二種。一種的原理是利用電容變化 來改變振蕩頻率，再通過測量振蕩頻率的變化來實現(xiàn)對電容變化量的測量，從而可以間接 的判斷是否有按鍵指令。另一種的原理是利用電容容值越大則電容充電時間越長的關(guān)系， 通過測量電容充電時間的變化量而得到電容容值的變化量，從而可以間接判斷是否有按鍵 指令。此次實驗采用的是第1種方法，這種方法還涉及到相關(guān)觸摸Icac=Integrated Circuit中文名為集成電路)的選擇。目前觸摸IC已經(jīng)很成熟，觸摸IC主要作用是檢測 電容值的落差，并通過電容值的落差而間接得知是否有按鍵的指令。此次以美國半導(dǎo)體公 司CYPRESS生產(chǎn)的CY8P23514觸摸IC型號為例，它是一個內(nèi)部集成了電容測量電路的MCU (MCU=Micro Controller Unit，中文名稱為微控制單元)，通過這個觸摸IC的處理后，就可 以直觀的以數(shù)值或曲線的形式反映出經(jīng)過量化后的電容變化值。所訴觸摸IC的檢測步驟 具體包括先將測試軟件燒錄到CY8P23514觸摸IC，然后將CY8P23514觸摸IC的輸出接口 通過IIC (IIC=Inter Integrated Circuit，中文名稱為兩線式串行總線)轉(zhuǎn)成USB (USB= Universal Serial BUS，中文名稱為通用串行總線)接口后，將CY8P23514觸摸IC連接到 PCCPC= Personal Computer，中文名稱為個人計算機)，最后通過PC就可以直接的觀察到當(dāng) 前計數(shù)值。本次實驗使用的是3. 5毫米厚的PVC(PVC=Poly vinyl chlorid,中文名稱為聚 氯乙烯)透明面板。我們首先記錄不放測試棒時的數(shù)據(jù)，它的平均值為4100，然后用標(biāo)準(zhǔn)的 測試棒逐個接觸后，記錄它的平均值為4230，所以其變化率P= (4230-4100)/4100=31. 7%0 ，并且干擾噪聲值小于30，這兩個數(shù)值已經(jīng)非常理想，因為在實際使用中，電容的容值變化 量非常小，很容易受到干擾，如電源紋波干擾、電路板上其它電路的電磁干擾和周邊環(huán)保的 強電磁干擾，此外面板與PCB的裝配緊密度等因數(shù)也會干擾到它的數(shù)值。所以通過實驗證明，本發(fā)明電容式觸摸裝置采用這樣的設(shè)計后，提高了電容式觸 摸裝置的檢測靈敏度和穩(wěn)定度。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種電容式觸摸按鍵的裝置，包括半透明的印制電路板，所述印制電路板的正面為 零件面，反面為焊接面，其特征在于所述印制電路板的零件面直接絲印有按鍵圖標(biāo)，所述印 制電路板的零件面還設(shè)置有觸摸焊盤，所述觸摸焊盤設(shè)置在所述按鍵圖標(biāo)的周圍，所述印 制電路板的焊接面上設(shè)置有光源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電容式觸摸按鍵的裝置，其特征在于所述光源設(shè)置在所述按 鍵圖標(biāo)的下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述電容式觸摸按鍵的裝置，其特征在于所述觸摸焊盤環(huán)繞所述 按鍵圖標(biāo)一周而分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述電容式觸摸按鍵的裝置，其特征在于所述印刷電路板的焊接 面上絲印有不透光的油墨層，所述油墨層設(shè)有與所述按鍵圖標(biāo)相對應(yīng)的留空區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述電容式觸摸按鍵的裝置，其特征在于所述按鍵圖標(biāo)為多邊形、 方形、菱形、圓形中的一種或其任意組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述電容式觸摸按鍵的裝置，其特征在于所述觸摸焊盤圍繞所述 的按鍵圖標(biāo)設(shè)置成相對應(yīng)的多邊形、方形、菱形、圓形中的一種或其任意組合。
7.一種電容式觸摸按鍵裝置的制作方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(a)在半透明印制電路板的零件面上絲印按鍵圖標(biāo)；(b)在所述按鍵圖標(biāo)的周圍設(shè)置觸摸焊盤；(c)在所述印制電路板的焊接面上絲印油墨層；(d)在所述印制電路板的焊接面上布置光源。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述電容式觸摸按鍵裝置的制作方法，其特征在于，所述步驟(b)中 包括將所述觸摸焊盤環(huán)繞所述按鍵圖標(biāo)一周而設(shè)置，并且將所述觸摸焊盤設(shè)置成與所述 按鍵圖標(biāo)相對應(yīng)的形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述電容式觸摸按鍵裝置的制作方法，其特征在于，所述步驟(c)中 包括在所述印制電路板的焊接面上與所述按鍵圖標(biāo)相對的位置設(shè)置留空區(qū)域，并在印制 電路板的焊接面上除了留空區(qū)域外都絲印上所述的油墨，其中所述油墨為不透光油墨。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述電容式觸摸按鍵裝置的制作方法，其特征在于，所述步驟(d) 中包括在所述的留空區(qū)域設(shè)置光源。
全文摘要
本發(fā)明涉及觸摸領(lǐng)域中的一種電容式觸摸按鍵的裝置及其制作方法，該裝置包括半透明的印制電路板，所述印制電路板的正面為零件面，反面為焊接面，所述印制電路板的零件面直接絲印有按鍵圖標(biāo)，所述印制電路板的零件面還設(shè)置有觸摸焊盤，所述觸摸焊盤設(shè)置在所述按鍵圖標(biāo)的周圍，所述印制電路板的焊接面上設(shè)置有光源。該方法包括步驟在半透明印制電路板的零件面上絲印按鍵圖標(biāo)；在所述按鍵圖標(biāo)的周圍設(shè)置觸摸焊盤；在所述印制電路板的焊接面上絲印油墨層；在所述印制電路板的焊接面上布置光源。本發(fā)明的有益效果是提高電容觸模按鍵裝置的檢測靈敏度和穩(wěn)定度，并且降低電容觸摸按鍵裝置的成本。
文檔編號H03K17/96GK102098036SQ20101060478
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者劉濤, 覃建海, 龍逸 申請人:深圳和而泰智能控制股份有限公司