薄膜開關簡介

薄膜開關又稱輕觸式鍵盤，是采用PC，PVC，PET，FPC及雙面膠等軟性材料，運用絲網印刷技術制作而成的 多平面組合密封的集圖形、按鍵、標記符號顯示、導電及電子開關功能于一體的塑膠電子制品。

薄膜開關的最主要特點在于：

1、小巧輕便：一般的薄膜開關重量為幾克到幾十克不等，非常便于攜帶和拆裝；

2、美觀： 現代完美的絲印技術，搭配上完美的設計，可以制作出您所需要的任何圖案；

3、密封：運用特有的技術，可以使薄膜開關具有防水，防油，防污染，防靜電干擾等功能；

4、導電性能優良：開關的電路可采用碳漿、銀漿、銅鉑等印刷，導電層可隨意折疊；且電阻可以控制在您想需要的任何電阻，并且，采用特有的技術，所制成的薄膜開關甚至可以接受十幾萬伏的高壓電擊而不損傷其功能；

5、成本低：有的薄膜開關的售價甚至只有幾分錢，相對于一個具有如此多功能的電子原器件產品來講，它的價格優勢并非是其它同類產品所能企及的。

6、使用壽命長：因為薄膜開關所采用的材料具有良好的絕緣性、耐熱性、抗折性和較高的回彈性；并且圖案的印刷均采用反面印刷，使絲印圖案不致受損；所以，薄膜開關使用壽命一般可以達三年以上。

常見的薄膜開關拆裝圖示：

常見薄膜開關各部分組成材質

一、面板層

面板層一般在低于0.25MM的PET、PC等無色透光片材絲印上精美圖案和文字制作而成，因面板層最主要的作用在于起標識和按鍵作用，所以選用材料必須具有高透明度、高油墨附著力、高彈性、防折性等特點。

二、墊膠層

墊膠層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0.02---0.05MM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溫，因此墊膠層也必須根據需要而使用不同性質的材料。

三、控制電路上層和下層

此層均采用性能良好的聚酯薄膜(PET)作為開關電路圖形的載體并在其上用特殊的工藝絲印上銀漿碳漿或金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

四、夾膠層

它是處于上電路與下電路層之間并起密封和連接的作用,一般采用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。

五、背面膠層

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

薄膜開關、面板的材質，除要求具有平整性和印刷適應性外，更主要的是要具有可撓性和高彈性的特點。

材料的種類

聚氯乙烯PVC\60℃\0.175~0.5/光面\常溫下對酸、堿和鹽類穩定。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

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制成，并且沒有保護涂層，受空氣氧化逐漸形成脫落層，到最后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。一般適用范圍最為廣泛，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。 

砂面聚酯(PET)\-30~120℃\0.1~0.2光面\耐藥品性良好，不溶于一般有機溶劑，不耐堿。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，大大高于PC、PVC。低廉因表面難以加工成亞光型，故有紋理PET較貴 是制作薄膜開關電路最理想的基材。其中有紋理PET適合對表面要求較高或具有液晶顯示窗的產品。

材料的厚度

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。

線路層承印材料：

制作電路的基材應采用聚酯（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，是制作薄膜開關電路的理想材料。 

薄膜開關結構

1）平面式無觸感型:

使用壽命長,但無觸感；

2）膠片凸面觸感型:

有良好的觸感,但使用壽命相對較短；

3）凸邊框式無觸感型:

外表美觀,有較強的立體感，但無觸感；

4） 凸邊框式觸感型:

外表美觀, 有較強的立體感，且有觸感；

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；

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：結構復雜,用于彈片較多較密且不要有跳線的場合. 彈片放于上線路上，上、下線路導電面都向上，上線路需沖孔。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，彈片經常處于過度反凹的壯態，時間久了,彈片將出現不反彈的現象，不建議采用；

(c)型：彈片放于上線路上，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，不建議采用；

(d)型：彈片放于下線路,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；用于彈片較多、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。

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LED窗要打凸，否則，LED燈會頂起面版；適宜選用高度較矮的小LED燈或LED燈數量較少的場合；

(b) LED線路與下線路不同層：結構復雜，但LED窗不一定要打凸，適宜選用雙色LED燈或LED燈數量較多的場合；需開沖孔模和底膠模；

8）對折式：

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

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。

開關類型

柔性薄膜開關

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軟件薄膜所組成。

柔性薄膜開關的電路層，均采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。由于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采用低電阻，低溫條件下固化的導電性涂料印刷而成。因此，整個薄膜開關的組成，具有一定的柔軟性，不僅適合于平面體上使用，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，在制作群體開關的聯機時，將其匯集于薄膜的某一處，并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后置電路相連。

硬性薄膜開關

硬性薄膜開關是指開關的圖形和線路是制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文便，工藝穩定，阻值低，并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采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，往往需要焊接插件并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，普遍可采用金屬手感彈片。

平面薄膜開關

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，由于沒有適當的反饋信息表明手指是否按在了開關的有效范圍使開關動作，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，略高于面板，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范圍，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. 立體鍵的制作，必須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。

技術參數

電性能

1、工作電壓： ≤50VDC

2、工作電流： ≤100mA

3、接觸電阻： 0.5~10Ω

4、絕緣電阻： ≥100MΩ（100VDC）

5、基材耐壓： 2kDVC

6、回彈時間： ≤6ms

7、回路電阻： 50Ω、150Ω、350Ω三檔，或以用戶需要確定

8、絕緣油墨耐壓： 100VDC

機械性能

1、可靠性使用壽命： ＞100萬次

2、閉合位移： 0.1~0.4mm（無觸覺型） 0.4~1.0mm

3、健標作力： 15~750g力

4、銀漿遷移：在55℃，溫度90%，56小時后，二線間為10MΩ/50VDC

5、銀漿線上無氧化，無雜質

6、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

7、引腳間距標準 2.54 2.50 1.27 1.25mm

8、引出線抗曲度，用d＝10mm鋼棍壓滾80次線路不斷。

環境性能

1、工作溫度： －20℃～＋70℃

2、存貯溫度： －40℃～＋85℃ 溫度95%±5%

3、大 氣 壓： 86～106KPa

印刷指標

1、印刷尺寸偏差±0.10mm，外型邊線不清編差±0.1mm

2、套色偏差±0.11mm/100mm，絕緣油墨全部覆蓋銀漿線路

3、無油墨散，字跡無殘缺

4、色差不大于二級

5、不得有折痕、脫漆

6、透明窗透明清潔，色澤均勻，不得有刮傷、針孔、雜質。

對于維修人員來說，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，然后用一般按鈕（輕觸開關）加組線方式替換。效果完全一樣，但比較費事！

薄膜開關專用3M雙面膠

1、無紡布基材雙面膠（由無紡布基材雙面涂布丙烯酸膠組成）：如3M9448、3M9080、3M9075等。膠的粘性及加工性好，一般長期耐溫70-80℃，短期耐溫100-120℃，厚度一般為0.08-0.15MM，適合于銘板，塑膠之貼合，汽車，手機，電器，海棉，橡膠，標牌，紙品，玩具等行業，家電和電子儀器零件組裝，顯示屏鏡片。

2、無基材基材雙面膠（直接由丙烯酸膠涂布而成）：如3M467、3M468、3M9473等。無基材雙面膠具有優良的粘合效果能防止脫落與優異的防水性能，加工性好、耐溫性好，短期可耐溫204-230℃，一般長期耐溫120-145℃，厚度一般為0.05-0.13MM，適合于銘板、面板、裝飾件的粘接。

3、PET基材雙面膠（由PET基材雙面涂布丙烯酸膠組成）：如3M9495MP、3M9795B、3M9495LE。PET基材雙面膠耐溫性好、抗剪切性強，一般長期耐溫100-125℃，短期耐溫150-200℃，厚度一般為0.048-0.2MM，適合于銘板、LCD、裝飾品、裝飾件的粘接。

3M雙面膠在粘接時，按以下方式操作，可獲得較強的粘接效果：

1、先對粘著表面必進行清洗干燥，一般建議以布沾取1：1IPA（異丙醇）與水的混合液進行表面擦試清潔后，待表面完全干燥。

2、待清潔溶劑干燥后，將膠帶貼合于粘著表面，以滾筒或其他方式施以約15PSI（1.05公斤/平方厘米）之壓力，使其有效粘合。

3、將膠帶離型紙撕除，然后將需貼合材料貼上，同樣施以15PSI壓力，使其有效貼合。如需去除氣泡，應增加壓力，以物品能承受限度為上限。

4、粘貼時理想的溫度為15-38℃，勿低于10℃。

5、膠帶粘接時，應以一端先貼合后，再緩壓至另一端，邊撕離形紙邊粘貼,以減少氣泡產生的機率。

3M雙面膠儲存的適宜環境要求：溫度為19-23℃，濕度為40-60%。

3M雙面膠廣泛應用于電腦、手機、通訊、家用電器、視聽設備、汽車等產品中，應根據應用的產品及環境需要選擇，可參考以下說明：

1、無紡布基材雙面膠粘性及加工性好，一般長期耐溫70-80℃，短期耐溫100-120℃，厚度一般為0.08-0.15MM，適合于銘板，塑膠之貼合 汽車，手機，電器，海棉，橡膠，標牌，紙品，玩具等行業，家電和電子儀器零件組裝，顯示屏鏡片。

2、無基材雙面膠具有優良的粘合效果能防止脫落與優異的防水性能，加工性好、耐溫性好，短期可耐溫204-230℃，一般長期耐溫120-145℃，厚度一般為0.05-0.13MM，適合于銘板、面板、裝飾件的粘接。

3、PET基材雙面膠耐溫性好、抗剪切性強，一般長期耐溫100-125℃，短期耐溫150-200℃，厚度一般為0.048-0.2MM，適合于銘板、LCD、裝飾品、裝飾件的粘接。

4、泡棉基材雙面膠具有柔軟、貼服性好、初粘性和持粘性好，抗溶劑性和抗紫外線好，一般厚度為0.4-1.0MM，短期耐溫130-150℃，長期耐溫80-93℃，適用于空調器、辦公家具、通訊產品的粘接，可代替螺絲固定設計，使產品更美觀。

5、熱熔膠膜具有良好的一致性、均勻的粘接厚度，不含溶劑，易加工，對很多物體有良好的粘接性，厚度為0.1MM，顏色為半透明/琥珀色，熱熔軟化溫度116-123℃。適用于銘牌、塑料、五金件的粘接；在不平整物體表面粘接也可獲得好的效果，建議初始粘接條件為：溫度132-138℃，粘接時間1-2秒，壓力為10-20磅/平方英寸。

薄膜開關制作技術入門工藝

由于人們的喜愛和廣泛應用,薄膜開關(MEMBRANESWITCHS)因而被冠之以多種稱謂:電子開關、觸摸開關、薄膜鍵盤、觸摸鍵盤、觸摸按鍵……本文從尊重人們的稱謂習慣及與國際相關組織稱謂相接軌.

〔例如國際網印及制像協會S(GIA)下設薄膜開關技術局〕的原則而稱之為薄膜開關。薄膜開關的典型結構是由具有一定彈性的絕緣材料和導電材料層組成的一種多層結構、平面型自鎖按鍵開關,它的制造工藝是采用絲網印刷的方法,按預先設計的接點和電路,將導電印料絲印在柔性聚碳酸醋P(C)或聚醋P(ET)薄膜上,然后將絲印好電路的薄膜與絲印好的柔性裝橫藝術面板等組合而成。薄膜開關與傳統的機械開關相比具有結構簡單、外形美觀、耐環境性優良及使用壽命長等優點。

同時,由于薄膜開關這種獨特的結構形式,更有利于電子整機向輕、薄、短、小和高智能化方向發展。薄膜開關既不是單一的新型面板,也不是單一的開關元件,而是一種新穎的電子器件,它至少包含如下功能:.整機面板.功能標記.外觀裝飾.開關按鍵.讀數顯示窗.指示燈透明窗.開關連線及引出線所以,人們稱薄膜開關為集功能與裝飾為一體的電子整機產品操縱的總成是恰如其分的。作為新穎的電子器件,盡管薄膜開關在國際上的應用與普及只是八十年代初期的事,然而其實用范圍卻遍及工業、農業、國防、科研、醫療、辦公自動化、家用電器、玩具等各個領域,特別是現代電子儀器的操縱系統,更是非薄膜開關莫屬。

工作原理與技術指標

工作原理薄膜開關實際上是一組點觸式開關,它只擔負傳遞操作指令給整機后置電路的作用。在常態下,由于薄膜開關中窗式隔離層的厚度所確定的間隙,上、下層電路的觸點是分離的(即便是單層電路結構,其電路觸盤也是以迷宮方式相分離),當對面板上某一個功能按鍵施加1一3N的外力時,按鍵所對應的兩個觸點瞬間閉合,與此同時,通過與整機相連的接插件將信號傳遞給后置電路,從而使整機按既定的指令工作。當去除外力后,鑒于薄膜開關基材的彈性,觸點迅速分離、復位,此時一次信號的輸人已經建立,整機工作狀態并不受觸點分離的影響。

薄膜開關的分類及結構特征:

薄膜開關可按使用環境或電路基材兩大特征分別進行分類。按使用環境分類可分為商用薄膜開關和軍用兩大類;若按電路基材即按電路形成方式分類可分為網印導電印料電路和覆銅箔蝕刻電路兩大類薄膜開關。

1.商用薄膜開關1991年7月1日發布、1992年7月l日實施的中華人民共和國機械行業標準JB/T5405一91《薄膜鍵盤技術條件》中對薄膜開關高、低溫、恒定濕熱、溫度變化的考核標準為:高溫:55士2℃/72h低溫:一40士3℃/1h6恒定溫熱40士2℃相對濕度為96士且%歷時96h溫度變化一40~50℃,5次溫度循環試驗后,在正常大氣條件下恢復h2。凡是能夠通過這種考核條件的薄膜開關,通常都可以稱之為商用薄膜開關。商用薄膜開關是薄膜開關中最常見也是最具薄膜開關特色的產品,它的典型結構。

商用薄膜開關的面板層通常以PC(聚碳酸醋)或PVC(聚氯乙烯)薄膜作基材。電路基材為導電銀漿、導電碳漿或銀碳混合漿料;導電印料的載體采用PET〔聚醋)薄膜。出干應用環境和降低制造成本的考慮,其隔離層通常采用價廉的PVC薄膜。

2.軍用薄膜開關

軍用薄膜開關與商用薄膜開關的最大區別在于其使用的環境極端惡劣。僅就環境溫度而言,其工作條件不僅需要滿足一54一71℃,同時它還需要接受一55~95℃、循環三次的溫度沖擊(參看GJB5n一88)。而在美國軍用標準中,對4類海面(10萬ft),機載設備的基本環境試驗的考核中,高溫試驗規定工作溫度為125`C,高溫存放溫度為150℃,很顯然商用薄膜開關是不適宜在這樣惡劣的軍事環境中工作的。

首先作為隔離層基材的PVC薄膜在超過60’C的環境溫度下,它的物理特性就會發生劇烈改變,從而破壞了薄膜開關的整體結構并導致薄膜開關失效。所以,應用干惡劣軍事環境中的薄膜開關在材料選擇上,甚至在整體結構的設計上作相應的調整是非常重要的。例如選擇物理特性較PVC薄膜優良的PC或PET薄膜作為隔離層基材,或者摒棄銀漿電路而采用硬質印制線路板(PWB)或撓性印制的電路板(FPC)。軍用薄膜開關所使用的環境極端惡劣,如果是一般的軍事環境。

例如環境使用條件(工作溫度范圍)在。一50℃、一40一50℃這兩個軍事級別要求范圍之中,在設計一、布Jl造技術中仍可采用商用薄膜開關的選材、制造法;同樣,在某些民用產品中,由于其使用環境相當惡劣,例如海上石油鉆井平臺、沙漠勘探、遠洋船舶、煉鋼爐旁等高溫高濕、鹽霧等環境下工作的薄膜開關就需要作特殊處理。

3.按電路基材分類的薄膜開關按電路基材即按電路形成方式對薄膜開關進行分類是薄膜開關的另一種分尖方法。早年,著名薄膜開關專家昊松山先生曾經將以銀漿作為電路基材的薄膜開關稱之柔性板,因為該薄膜開關的面板層、隔離層、電路層全部由各種不同性質的軟性薄膜所組成。

與柔性板相對應的是硬性板,它是指開關的圖形和線路是制作在普通的印制線路覆銅板上。筆者認為這樣的分類方法抓住了這兩類薄膜開關的基本特征,同時,“柔性板”、“硬性板”,講起來也朗朗上口,應該說這樣的分類是比較科學的。通過人與計算機之間的信息交流,使整個設計工作變得十分直觀,設計師在顯示器的屏幕上就可以觀察到未來薄膜開關的面板結構、色彩設計、電路層設計、隔離層設計以及文字符號設計、裝飾設計等等。

薄膜開關術語

薄膜開關常用技術術語在交流中經常遇到，現將薄膜開關的一些常用術語總結如下，僅供參考。

1.薄膜開關

2.薄膜面板

3.薄膜鍵盤

4.薄膜鍵單元（簡稱薄膜鍵）

5.薄膜鍵陣列（又稱薄膜按鍵盤）

6.Y系列。導電層的載體具有一定的硬度，通常以印刷線路板覆銅板為基材制作而成的、各種組合式的薄膜開關產品。又稱硬性薄膜開關系列。以漢語拼音“硬”的第一個字母“Y”表示。

7.R系列。導電層的載體為具有一定彈性的薄膜，整個薄膜開關是由多層薄膜黏合而成的一類產品。又稱柔性板薄膜開關系列。以漢語拼音“柔”字的第一個字母“R”表示。

8.開關電路

9.開關觸點

10.開關連線

11.開關引線

12.后置電路

13.上電路

14.下電路

15.觸盤

16.觸頭

17.顯示窗

18.顯示窗孔

19.指示窗

20.指示窗孔

21.立體鍵

22.平面鍵

23.有感鍵

24.操作力

25.壽命

26.回線電阻

27.絕緣電阻