薄膜開關

薄膜開關又稱輕觸式鍵盤，採用平面多層組合而成的整體密封結構，是將按鍵開關、面板、標記、符號顯示及襯板密封在一起的集光、機、電一體化的一種新型電子元器件，是電子產品外觀結構根本性的變革，它可取代常規分立元件的按鍵，更可靠地執行操作系統的任務。 ^[1] 

薄膜開關具有良好的防水、防塵、防油、防有害氣體侵蝕、性能穩定可靠、重量輕、體積小、壽命長、裝聯方便，面板可洗滌而字符不受損傷，色彩豐富，美觀大方等優點。使用薄膜開關令您的產品更具時代特色。薄膜開關主要類型薄膜開關面板是一種由剛性或柔性印製電路板為基體，安裝上有手感或無手感按鍵，再覆以印刷有彩色裝飾性圖案的塑料（聚碳酸酯PC、聚酯PET等）薄膜面板構成的、集開關功能和裝飾性功能為一體的電子部件，是一種新型的人機對話界面。其開關電路與整機的連接方式可採用焊接或插接的方式來完成。 ^[1] 

1）平面式無觸感型：

使用壽命長，但無觸感； ^[2] 

2）膠片凸面觸感型：

有良好的觸感，但使用壽命相對較短； ^[2] 

3）凸邊框式無觸感型：

外表美觀，有較強的立體感，但無觸感； ^[2] 

4） 凸邊框式觸感型：

外表美觀，有較強的立體感，且有觸感； ^[2] 

5）面版打凸觸感型：

（a）型：設計不當時，容易有兩段現象，但面版破損，電器性能亦然存在；

（b）型：不存在兩段現象，且結構層少，較經濟，若面版破損，電器性能將不存在； ^[2] 

6）金屬彈片型：

（a）型：為最基本和最常用的結構.彈片既起觸感的作用又起上線路的作用；

（b）型：結構複雜，用於彈片較多較密且不要有跳線的場合. 彈片放於上線路上，上、下線路導電面都向上，上線路需衝孔。此種結構導通時彈片的四個腳與中心點不在同一平面，有“兩段”的情況出現。同時，彈片經常處於過度反凹的壯態，時間久了，彈片將出現不反彈的現象，不建議採用； ^[2] 

（c）型：彈片放於上線路上，只起觸感的作用，其上線路導電面向下，下線路導電面向上，有“兩段”的情況，不建議採用； ^[2] 

（d）型：彈片放於下線路，上、下線皆有走線，彈片既起觸感的作用又起將上、下線路連接起來的作用；用於彈片較多、較密且不要有跳線的場合，較（b）型結構簡單。設計時要注意線路走線要避開彈片的四條腿，以保證不短路。 ^[2] 

7）發光體型：一定要開底膠模；

（a）LED線路與下線路同層：結構簡單，但如果選取的LED燈高度較高，LED燈會頂起面板，此時應將面板上的LED窗口做打凸處理，或者加厚面膠層的厚度，使其厚度大於LED燈厚度； ^[2] 

（b） LED線路與下線路不同層：結構複雜，但LED視窗不一定要打凸，但必須將LED燈的上方區域挖空，防止光無法透過LED燈孔。需注意：此時下線路走線時需將LED燈孔周圍避開走線。 ^[2] 

8）對摺式：

此類型多可避免跳線且不需灌孔可使導電面可向下，此結構的缺點在對摺處容易線路容易折斷。 ^[2] 

9）內外框防水型：

外框是一個封閉的框，沒有走線，對內框起保護作用，防止水氣從出線凹槽處進入機殼。 ^[2] 

柔性薄膜開關是薄膜開關的典型形式。這類薄膜開關之所以稱為柔性，是因為該薄膜開關的面膜層、隔離層、電路層全部由各種不同性質的柔性薄膜所組成。柔性薄膜開關的電路層，均採用電器性能良好的聚酯薄膜（PET）作為開關電路圖形的載體，此層也分裝手感彈片、上下電路。由於聚酯薄膜所具有性質的影響，使得該薄膜開關具有良好的絕緣性、耐熱性、抗折性和較高的回彈性。開關電路的圖形，包括開關的聯機及其引出線均採用低電阻，低温條件下固化的導電性塗料印刷而成。因此，整個薄膜開關的組成，具有一定的柔軟性，不僅適合於平面體上使用，還能與曲面體配合。柔性薄膜開關引出線與開關體的本身是一體的，在製作羣體開關的聯機時，將其彙集於薄膜的某一處，並按設計指定的位置和標準的線距向外延伸，作為柔軟的、可任意彎曲的、密封的引出導線與整機的後置電路相連。 ^[2] 

硬性薄膜開關是指開關的圖形和線路是製作在普遍的印刷線路覆銅板上。硬性薄膜開關的特點是取材方便，工藝穩定，阻值低，並可在其背面直接焊接電路中的某些組件。在面積不大的情況下，可省去硬質襯板層。硬性薄膜開關一般都採用金屬導片作為導通迷宮觸點，故較好的手感。所不利的方面，是在整機中裝聯不及軟性薄膜開關方便，往往需要焊接並通過扁平電纜將引線引出。硬性薄膜開關的信息反饋除蜂鳴信號、LED指示外，普遍可採用金屬手感彈片。 ^[2] 

薄膜開關上的按鍵，以色彩不同表示鍵體的位置、形體和大小，在薄膜開關的初始階段較為普遍。立體薄膜開關：通常，薄膜開關上的按鍵只是用色彩來表達鍵體的位置、形狀和大小。這樣，只能憑操作者的視覺來識別操作的準確性，由於沒有適當的反饋信息表明手指是否按在了開關的有效範圍使開關動作，因而影響了對整機監控的自信和操作的速度。一種使開關鍵體微微凸起，略高於面板，構成立體形狀的薄膜開關，稱為立體鍵開關。立體鍵不僅能準確地給定鍵體的範圍，提高辨認速度，使操作者的觸覺比較敏感，同時還增進了產品外觀的裝飾效果. 立體鍵的製作。 ^[2] 

通常，薄膜開關上的按鍵只是用色彩來表達鍵體的位置、形狀和大小。這樣，只能憑操作者的視覺來識別操作的準確性，由於沒有適當的反饋信息，因而影響了對機子監控的自信和操作的速度。所以在面板的設計階段就要作好安排，備有工藝孔，以便在模具壓制時有精確的定位， 其立體凸起的高度一般不宜超過基材厚度的兩倍。為美觀產品的外觀，凸起薄膜開關的凸起可有多種變化製作。 ^[2] 

聚氯乙烯PVC\60℃\0.175~0.5/光面\常温下對酸、鹼和鹽類穩定。耐磨性好，耐燃自熄，消聲消震，電絕緣性好。熱穩定性較差。低廉普通標牌、面板。 ^[3] 

聚碳酸酯PC\-60~120℃\0.175~1.0\光面透光率高，吸水性低，尺寸穩定性好，抗彎、抗拉、抗壓強度十分優越，耐熱性耐寒性、電絕緣性和耐大氣老化性優良。耐藥品性較差，耐疲勞性較差，易產生應力開裂，輸出接口端子電路一般是碳性材質印刷製成，並且沒有保護塗層，受空氣氧化逐漸形成脱落層，到最後導致斷路而壽命終止，這是薄膜開關最容易出故障的地方，主要有環境所決定，不管使用與否，物理損壞時間是3-10年。一般適用範圍最為廣泛，除可滿足大多數薄膜開關面板的要求外，其中光面PC的高透光率更可滿足帶液晶顯示窗的要求。 ^[3] 

砂面聚酯（PET）\-30~120℃\0.1~0.2光面 耐藥品性良好，不溶於一般有機溶劑，不耐鹼。具有優良的機械性能、電性能、剛性、硬度和熱塑性塑料中最大的強韌性，吸水性低，耐磨損、耐摩擦性優良，尺寸穩定性高。拉伸強度能與鋁膜媲美，大大高於PC、PVC。低廉因表面難以加工成亞光型，故有紋理PET較貴 是製作薄膜開關電路最理想的基材。其中有紋理PET適合對錶面要求較高或具有液晶顯示窗的產品。 ^[3] 

線路層承印材料：製作電路的基材應採用聚酯（聚鄰苯二甲酸乙二醇酯）薄膜（Potyester簡稱PET）。它具有良好的絕緣性和耐熱性，具有較高的機械強度、透明性和氣密性，特別具有抗折性和高彈性，是製作薄膜開關電路的理想材料。 ^[3] 

塑料基材厚度在0.25mm及以下稱為薄膜，主要用作薄膜開關的面板層，其背面印有各種指示性的圖案、文字來表示相應開關鍵位的操作區域，在厚度選擇上應視面板及按鍵的大小而定，材料厚，觸動力加大，反應遲鈍；材料過薄，觸動時手感差，回彈不明顯。厚度在0.25mm以上稱為板材，不適合立體鍵成型，可用作無按鍵操作區域的指示性的標牌面板，也可作為薄膜開關的襯板以提高其硬度。 ^[3] 

面板層

面板層一般在低於0.25MM的PET、PC等無色透光片材絲印上精美圖案和文字製作而成，因面板層最主要的作用在於起標識和按鍵作用，所以選用材料必須具有高透明度、高油墨附着力、高彈性、高韌性等特點。 ^[3] 

面膠層

面膠最主要的作用是將面板層與電路層緊密相連，以達到密封和連接的效果，此層一般要求厚度在0.05---0.15MM之間，具有高強的粘性和防老化性；在生產中，一般選用專用的薄膜開關雙面膠，有些薄膜開關要求能防水防高温，因此面膠也必須根據需要而使用不同性質的材料。 ^[3] 

控制電路上層和下層

此層均採用性能良好的聚酯薄膜(PET)作為開關電路圖形的載體並在其上用特殊的工藝絲印上導電銀漿和導電碳漿，使其具有導電性能，其厚度一般在0.05--0.175MM以內，最常見的是用0.125MM PET。 ^[3] 

夾膠層

它是處於上電路與下電路層之間並起密封和連接的作用，一般採用PET雙面膠，其厚度有0.05--0.2MM不等； 在選擇此層材質的時候應充分考慮產品的整體厚度，絕緣性，電路按鍵包手感和密封性。 ^[3] 

背面膠層

背膠的採用與薄膜開關與何種材質相粘貼緊密相關，比較常採用的有普通雙面膠、3M膠、防水膠等。 ^[3] 

⒈工作電壓：≤50V（DC） ^[4] 

⒉工作電流：≤100mA

⒊接觸電阻：0.5~10Ω

⒋絕緣電阻：≥100MΩ（100V/DC） ^[4] 

⒌基材耐壓：2kV（DC）

⒍回彈時間：≤6ms

⒎迴路電阻：50Ω、150Ω、350Ω三檔，或以用户需要確定。

⒏絕緣油墨耐壓：100V/DC ^[4] 

⒈可靠性使用壽命：>100萬次 ^[4] 

⒉閉合位移：0.1~0.4mm（無觸覺型） 0.4~1.0mm（觸感型）

⒊健標作力：15~750g力

⒋導電銀漿遷移：在55℃，温度90%，56小時後，二線間為10MΩ/50VDC ^[4] 

⒌銀漿線上無氧化，無雜質

⒍銀漿線寬≥0.3mm，最小間隔0.3mm，線路毛邊<1/3，線路缺口<1/4線寬

⒎引腳間距標準 2.54 2.50 1.27 1.25 1.0 0.5mm

⒏引出線抗曲度，用d=10mm鋼棍壓滾80次線路不斷。 ^[4] 

1.工作温度：－20℃～+70℃

2.存貯温度：－40℃～+85℃ 温度95%±5%

3.大 氣 壓：86～106KPa ^[4] 

⒈印刷尺寸偏差±0.10mm，外型邊線不清編差±0.1mm

⒉套色偏差±0.11mm/100mm，絕緣油墨全部覆蓋銀漿線路

⒊無油墨散，字跡無殘缺 ^[4] 

⒋色差不大於二級

⒌不得有摺痕、脱漆 ^[4] 

⒍透明窗透明清潔，色澤均勻，不得有刮傷、針孔、雜質。

對於維修人員來説，一些老式設備在配不到原機使用的薄膜開關時，可以記錄下按鍵所對應的線號，然後用一般按鈕（輕觸開關）加組線方式替換。效果完全一樣，但比較費事。 ^[4] 

1. 清潔薄膜開關需貼合的表面（要求被貼合的表面平整、無鏽、無油、無塵）；

2. 比對大小（把薄膜開關放到要粘貼處對比一下大小位置是否正好）； ^[4] 

3. 再把薄膜開關底部離心紙從邊上剝去10mm左右；

4. 然後把薄膜開關放到相對應的位置貼住一部份，再慢慢撕去剩餘的離心紙（在不能超過15度角的情況下），後依次貼到對應的位置。 ^[4] 

5. 粘貼過程中若撕去反面離心紙的薄膜開關需要先放置一下，應反面向上放置，以防粘到其他物件影響粘貼；

6. 注意事項：粘貼不能重複操作，需一次性完成；撕拉角度不能超過15度；試按手感時，一定要放平在桌面上後再按，不能拿在手上騰空按，否則均會影響薄膜開關的使用壽命。 ^[4] 

1. 薄膜開關與薄膜開關之間所襯的泡泡膜是為按鍵減低壓力，防止失效，應保留； ^[4] 

2. 薄膜開關正反面覆的透明膜是保護薄膜開關的顯示窗，不要輕易撕掉；

3. 取出其中幾張薄膜開關後，應依原樣束好，但絕對不能束的太緊；

4. 有手感、數量大的薄膜面貼、薄膜開關，都需要裝箱豎放，防止按鍵長時間重壓失效； ^[4] 

5. 薄膜開關的出線要保護好，不能出線朝下放置；

6. 有顯示窗的薄膜開關，在拿、放時都要防止材料受力折彎，會留有摺痕；

7. 薄膜開關存放於常温的室內，應做防塵、防潮處理，周圍空氣中沒有酸性、鹼性或其他腐蝕性氣體。 ^[4]