薄膜開關、薄膜面闆是近年來國際流行的一種集裝飾性與功能性為一體的電子整機産品的新的操縱系統，已成為我國電子産品升級換代、出口産品不可缺少的配套部件。

薄膜開關、面闆集開關按鍵、面闆功能文字、标記、商标、透明窗及顯示于一體，并且采用多層整體密封結構。因此它具有耐磨擦、防水、防塵、防有害氣體、壽命長、性能穩定等特點。為了整機的整潔，面闆可以擦洗，字符不受損傷，色彩豐富、保新性好，安裝方便。不僅如此，薄膜開關、面闆的應用，更能充分體現産品功能與色彩獨具匠心的構思，以提高産品的外觀質量和增加産品的時代氣息。

薄膜開關、面闆已廣泛用于智能化電子測量儀器、醫療儀器計算機控制、數控機床、電子衡器、郵電通訊、複印機、電冰箱、微波爐、電風扇、洗衣機、電子遊戲機等各類工業及家用電器産品。

薄膜開關

薄膜面闆

薄膜面闆

薄膜面闆是一種由彈性薄膜(PVC/PC/PET)加工而成的具有一定功能字符指示的裝飾性面闆，具有防水、防塵、耐摩擦、不褪色等優良特點，目前廣泛用于家用電器、通訊設備、儀器儀表、工業控制等領域。

薄膜面闆的印刷工藝要分為正面和反面印刷，分别應用于不同材質和類型的薄膜面闆上。大緻可以分為平面類和壓鼓類。

平面類薄膜面闆是最簡單的面闆類型，主要是用不同顔色的文字、線條、色塊對各個功能部位加以指示或加以區分，用戶可以根據自身的需要來選擇不同的薄膜材料及雙面膠。

壓鼓類薄膜面闆是在平面型薄膜面闆的基礎上新開發出的一種較為美觀而且實用的面闆。它的制作流程是，是在普通面闆的基礎上，通過一種壓制模具，将面闆經過熱壓後使按鍵部位微微凸起形成立體按鍵。這種立體鍵不僅能準确地給定鍵體的範圍，提高辨認速度，使操作者的觸覺比較敏感，同時還增進了産品外觀的裝飾效果。

制作面闆的薄膜應當具備哪些條件？

面闆薄膜是将彩色油墨絲印至透明高分子聚合物背面，一旦絲印完成并切割成形，此層就成為彩色面膜層。面膜層為薄膜開關的組成部分，它能清楚地顯示開關的功能、顯示顔色、面膜類型以及開關的操作位置，它還能起保護作用。

作為薄膜開關的面闆，它主要擔負着産品外觀的裝飾與防護作用，因此用于制作面闆的薄膜，至少應具備以下條件：

① 良好的外觀：指制作面闆的薄膜表面平整、光澤一緻，沒有機械性損傷、劃痕、夾雜物及色斑等表面缺陷。

② 較好的耐候性：面闆層是薄膜開關曝露在自然環境中的表面層，其面闆材料要能在一定自然環境條件下，不變形、開裂、老化和變色等。

③ 較好的耐化學性：面闆層将有可能觸及不同的化學藥品，但對常見的大多數化學品而言，如醇類、醚類、礦物油類應有一定的耐受能力。

④ 尺寸穩定性好：要求制作面闆的薄膜，在一定的溫度範圍内（一般為-40℃~55℃）尺寸尺寸無明顯變化。

⑤ 彈性要求：要求面闆層薄具有一定回弱性能， 同時，彈性變形要小，可以用材料的延伸率判斷，一般來說延伸率大，彈性變形量也大，加彈性能就差。

根據上述要求，常用于面闆的薄膜通常有聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PE)、聚酯及聚胺酯等幾種薄膜。

如何選擇薄膜面闆的用材品種？

适合于制作面闆層的薄膜材料，按照其種類通常可以分為PC、PVC、PET三種；按照其表面狀态又可以分為砂面（半透3明膜）與光面（透明膜）。

PC材料的物理特性與化學特性的綜合指标較好，其适應的油墨也較廣泛，是薄膜開關面闆層應用最為普遍的材料。PC材料有砂面與光面之區分，選擇砂面狀材料的理由是因為薄膜開關的使用多是電子整機産品，作為操縱控制系統的面闆不希望受光線的幹擾，而砂面狀的表面隻呈漫反射狀，不會産生明亮的反光；同時，由于表面呈紊亂的砂粒狀，具有掩蔽劃痕的作用，與之相反，光面材料就不具備以上特點。但是作為光面材料，一經在背面印刷後，色彩會顯得更為鮮豔奪目，在裝飾性要求較強且又不需經常觸動的場合，往往選擇光面材料制作面闆，或者由于某些顯示區域如LCD液晶顯示屏的特殊需要而考慮，選用光面材料較為有利。

PVC薄膜材料的價格較低，約為PC材料的二分之一，當生産民用普及型的産品，如果選擇PVC材料，可降低生産成本，同時PVC材料的延展性較好，可采用冷壓加工立體的圖文。光面PVC闆材一般的厚度在0.5毫米以上，兩面均有PET或水膠紙保護，大部分用于制作裝飾性的面闆；砂面的PVC材料一般厚度在0.3毫米以下，它一般以定尺的片材供應，沒有卷材。

因PET薄膜一般性能均能被PC薄膜所取代，故用于面闆材料的情況并不太多，除非在某些特殊的場合，諸如對絕緣、回彈、耐溶劑性等是其它薄膜不能滿足的情況下才有少量的應用。

PET薄膜的表面狀态，一般都是光面透明膜，少數的情況也有砂面的制品如日本Kimoto公司的KB産品，但砂面很細，近似于一種漠光的表面層，在PET表面而獲得漠光的表面，它不象PC那樣是通過機械的方式由砂面的輥在機械壓延過程中獲得的，這也就決定了它的表面不及PC的砂面那樣明顯，如英國Autotype公司有紋理的聚酯片，是一種塗層膜。塗層膜多以定尺的片材供應，但其價格較砂面PC約高3~5倍，使用者勢必要有的放矢，從慎處之。

薄膜面闆、标牌常用基材

如何選擇面闆材料的厚度？

無論PC、PVC或者是PET，其厚度尺寸常常有小數以下兩位數字，則因它是以英尺經換算成公尺而來。

作為薄膜開關的面闆層，考慮到它的回彈性能，疲勞壽命，敏感性等因素，通常聽厚度為0.175毫米，在這個較為适中的厚度下，用戶可以根據産品的特征，在适當的幅度内根據需要而調整。

面闆層過薄，回彈無力，立體成型不夠明顯，在較大面積的情況下，更難以保持平整；面闆層過厚，手感遲鈍，操作力度增加。

電路薄膜的厚度應如何考慮？

作為電路層的薄膜，考慮開關觸點的分離、回彈及引線對連接器接插或鉚接的可靠性，所以電路材料的厚度宜選擇在0.125毫米至0.15毫米之間為宜 。過薄則回彈無力，觸點的分離不敏捷，過厚，動作遲鈍，增加操作力度。從具體的情況看，選擇薄膜的厚度還與下列因素有關。

（1）鍵體的大小

鍵體較大，如對角線長度或園形鍵的直徑大于12毫米時選用0.15毫米厚的薄膜。薄膜稍厚，反彈有力，鍵體經多次按後薄膜松弛的傾向較小，從而保證了觸點的正常工作。

（2）隔離層的厚度

當隔離層愈薄，電路基材薄膜厚度應該要厚，過薄的薄膜容易出現觸點的自通。

（3）鍵體的形狀

平面型按鍵允許選用稍厚一點的薄膜，而用作于電路觸點鼓泡的薄膜一般宜采用0.125毫米厚的薄膜，隻有在鼓泡球徑大而球頂的弦高較小的情況下，才宜采用較厚的薄膜。

什麼是面闆薄膜設計時最重要的考慮因素？

每種單獨的顔色（包括背景色）需要不同的絲網印刷操作。彩色油墨印刷在感光材料的下表面，每次操作均需要進行顔色分選、油墨調配、絲網準備，并對此單獨進行準備和登記。因此，顔色對開關的價格也有一定的影響。

（1）原圖和各種标志能由高清晰度的掃描儀進行掃描，高質量、高對比度的“原圖”可以減少工時。

（2）客戶提供原圖對生産商的設計師有幫助，生産商可以根據客戶要求及色标号調制油墨顔色，以保證質量和效率。

（3）面膜圖紙中的線條要清晰、連貫，否則會給絲印帶來很大的困難。

關于面膜窗口

什麼是面膜窗口？

面膜窗口是面闆上透明或半透明的區域，以便于使用者觀察面闆後面發光二闆管或液晶顯示器的顯示。

窗口的選項如下：

(1)透明窗口：沒有任何顔色的透明區域。

(2)濾光窗口：印刷有半透明油墨的區域，顔色通常為紅色、綠色或黃色，以便于區别發光二極管的顔色。

(3)不透明窗口：印刷了多層背景色的區域，除非背後的指示燈發光，否則它們是不可見的，用于指示圖例和圖形。

注意：印刷窗口:窗口底層粗糙，表面印刷有特制的油墨，形成一透明區域以便于液晶顯示器或發光二極管的顯示。

有哪些優點？

(1)在高亮度環境的時候，采用各種塗層和形式的窗口可以加強顯示器的清晰度。

(2)采用這種窗口避免了在面闆上開孔，以免影響包裝和面闆的外觀。

(3)粗糙的表面可以有利于發光二極管的漫反射并增加可視度。

重要的設計考慮因素有哪些？

(1)由于增加印刷塗層，采用窗口通常會增加面闆造價。

(2)LCD顯示器窗口為清楚的、無反射或光滑的窗口。

(3)LED顯示窗口為清楚的或濾波的窗口，此窗口應為無反射的。

(4)顯示器應布置在窗口後面，靠近窗口以增加清晰度。

(5)特制的窗口塗層具有防劃傷特性。

關于面膜表面結構

什麼是表面結構?

表面結構就是面闆前部的表面塗層(實際應用的或标準的)， 它的結構有多種形式.下面為四種比較常用的形式:

(1)砂面：較粗糙

(2)光面：較光亮

(3)表面反射處理：以減少光亮面反射光

(4)表面光澤處理：塗層光滑、有光澤

注意：可選擇的表面結構就是将不同的塗層混合在普通面闆表面的方法。

有哪些優點？

(1)粗糙結構可以隐藏手指印，甚至是刮痕。

(2)可以增加可視能力，并提高手指按鍵的定位能力。

(3)無反射表面可以通過減少反射光，以提高面闆和顯示器的可讀性。

(4)塗層可以優化顯示窗口的性能

重要的設計考慮因素有哪些？

(1)應用塗層會增加一些單位成本。

(2)聚酯和聚碳酸脂可選擇性地應用于以上四種和其它種。

薄膜開關

薄膜開關裝置有許多種不同形式和結構的按鍵。按鍵的基本性能例如行程、操作力和機械壽命主要由按鍵類型和材料決定。薄膜開關包括單片線路開關和雙片線路開關。

通常，薄膜開關上的按鍵隻是用色彩來表達鍵體的位置、形狀和大小。這樣，隻能憑操作者的視覺來識别操作的準确性，由于沒有适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，略高于面闆，構成立體形狀的薄膜開關，稱為立體鍵開關。立體鍵不僅能準确地給定鍵體的範圍，提高辨認速度，使操作者的觸覺比較敏感，同時還增進了産品外觀的裝飾效果.

開關可以按照特性分為下述三種主要觸覺結構（分類法一）：

金屬彈片按鍵：

金屬彈片按鍵采用成形的金屬彈片，布置在開關結構的内部。彈片上帶有按鈕接頭，用于形成電氣回路。

優點：(1)此結構具有良好的觸覺性能。

(2)高溫狀态下使用壽命仍就很長。

缺點：(1)用于柔軟的面闆時，若面闆在凸起區域彎曲則面闆可能被損壞。

(2)此結構最好用于印刷電路闆或剛性面闆。

聚脂按鍵:

聚脂按鍵是在薄膜開關結構中的線路層軋出凸起的按鍵，此結構非常耐用，行程比金屬彈片按鍵要小一些。在一些應用中，聚脂按鍵可以被軋到面膜層，此種方式可以減少薄膜開關的總層數。按鍵的操作力與材料厚度、按鍵直徑和按鍵凸起高度有關。

優點：(1)非常耐用

(2)可以很好地使用數百萬次

缺點：(1)最大使用溫度為約50攝氏度

無感按鍵:

無手感開關沒有觸感，此種操作面闆通常采用其它方式表示開關的動作狀态。

優點：(1)使用壽命長(可以使用上千萬次)。

(2)有效面積大。

(3)在所有的開關形式中價格最低

缺點：(1)沒有手感。

(2)若面膜層有凸起，此時推薦不采用此種開關。

貼片薄膜開關是指在薄膜開關的基礎上，廣泛的應用貼片技術，使原來單一的開關增加了相應的控制器件，有效地減小空間，加大了薄膜開關的科技含量，使整機體積小型化、微型化、集成化、使薄膜開關登上新的層次，風光無限。

另：薄膜面闆開關按鍵基本類型（分類法二）

1.平面式無觸感型

2.膠片凸面式觸感型

3.金屬彈片凸面觸感型

4.銘闆圓頂式觸感型

5.加發光體薄膜開關

關于按鍵凸起

什麼是按鍵凸起？

按鍵凸起是用壓鼓機将面膜層上的鍵體區域壓起。此方法依據材料的自然特性和凸凹特性，有嚴格的溫度和壓力要求。

基本形式如下：

（1）框線凸起：開關邊緣凸起的時候采用。

（2）平面凸起：整個開關都高于面闆表面時采用。

（3）球凸：用于加工球形按鍵。

（4）框線凸起 球凸：不常用。

有哪些優點？

（1）增進了薄膜開關外觀的裝飾效果。

（2）操作者的觸覺比較敏感。

（3）準确給定鍵體的範圍。

（4）提高辨認速度。

重要的設計考慮因素有哪些？

（1）需要專用的模具機加工。

（2）用力過大會減少機械壽命（對于聚碳酸酯面膜來說機械壽命應能操作不少于10萬次）。

（3）凸起的聚脂的極限溫度為50℃。

（4）凸起高度應不超過材料厚度的1.5倍。

（5）平面凸起應距邊緣最少3mm或5mm。

（6）框線凸起的按鍵距離邊緣最少5mm。

薄膜按鍵開關性能參數

關于線路層

線路層是将導電銀油墨絲印在不導電的聚酯材料上制造而成的，代表性的聚酯材料是具有高性能、強熱穩定性的，我廠也能提供其他闆材的線路闆，請參考工廠更詳細的資料。

暴露的線路需塗有碳層作為附加保護，線路必要時也需要通過架橋将UV絕緣油絲印在兩組交叉線路之間起絕緣作用，為了防止線路被氧化和導電銀脫落需塗有UV絕緣油作為保護。

簡單的線路圖隻用一個完整的單回路，而不需要有架橋；複雜的線路圖隻有個别的方案可用一個完整的單回路；更複雜的線路圖通常是由于客戶所設計圖案的束縛而産生的，我廠的設計師會提供給工程師最合理的解決方案。

（1）雙片線路

這種線路主要應用于矩陣及X-Y轉換輸出，一套薄膜開關的連接處位于下線路，其它的位于上線路層。

（2）帶有架橋的單片線路

當兩組線路交叉時，應在它們之間絲印UV絕緣油墨，這個程序将增加絲印次數，費用也将随之增加。設計師再設計線路時，應盡量避免線路交叉。

（3）雙面PCB線路闆

相似于線路的特性也可在剛硬的PCB材料上制作，線路的連接是從一個線路平面穿透到另一個線路平面，另外切邊和絲印流程也是這個技術中必要的一部分。

關于引出線

簡介

引出線為一個或多個柔性線路回路的引出部分，用于連接連接器。 此線路可承載多重回路，它的寬度和傾斜度根據需要而定。我廠在傾斜度上的要求處于領先地位。

常有的誤區

引出線是薄膜内一層或多層線路回路引出的一個獨立的和完整的線路，改變引出線的長度對于薄膜開關的性能有一定的影響。可以通過增加引出線的寬度而達到增加引出線長度的性能。

設計考慮因素

對于每一個項目，生産商通常會根據以下因素設計引出線：

(1)電路結構

(2)顧客所使用的聯接器。

(3)屏蔽層和聯接器的要求。

(4)保證與其它元件完好聯接的機械結構設計。

引出線的典型截面圖

1 導電銀層

2 熱穩定聚脂

3 絕緣保護層

4 碳保護層

注意：

(1)引出線不能随意被折疊，或是彎曲半徑超過2.5mm 。

(2)如果要求引出線折彎，我廠會提供可靠的壓力、高溫定型以滿足客戶的要求。

(3)引出線不必被精确地切割成直線，它們可以被修成各種形狀以滿足不同裝配的要求。

(4)因為引出線是線路層的外延部分，它們不能離開開關觸點的下方。

(5)線路絕緣選項：

①碳保護層用于防止銀氧化，并保證線路與插針良好聯接。

②用絕緣油塗印在引出線上的成本較低。

③為保證靜電和防止磨損，我廠會提供一層聚脂層用于密封傳導線路 。

薄膜開關專用連接器

連接器，又稱接插件，是電子元器件的一大門類。薄膜開關專用連接器，由于受引線線距、引線線數、連接方式、插拔力度等的制約，有别于市場上通用的接插元件，作為薄膜開關的用戶是很難在市場上自行配購的。為此，生産商通常會将薄膜開關常用的各種連接器的性能、特點、參數等有關情況提供給用戶，以便用戶在設計整機結構時，預先獲得有關的數據而使産品更臻完美。用戶也可根據自身産品的特點，選擇符合産品屬性（包括高可靠性、易換性、經濟性等）的連接形式，向生産商提出配套要求。

關于膠層和隔層

通常生産商主要依據客戶對薄膜開關性能及可靠性的要求來正确選擇膠層和隔層。

膠層和隔層是用來粘合結合物的和絕緣、隔離線路層的，被選用的膠的阻力及回彈力必須能達到某一恒定的沖壓值。

我們一定要考慮到薄膜開關有可能遇到非常惡劣的環境，惡劣的環境會影響薄膜開關的功能性及使用壽命，因此，應依據不同的環境确定适合的膠，選擇适合的膠是很必要的，不能不重視它。

選擇膠的标準主要取決于薄膜開關表面的性能，薄膜開關所處的環境及所用的原材料決定了薄膜開關的制作工藝。

我們另外要考慮到對于應用在特殊領域的，應做初步的測試和模拟實驗；正确的保存及使用，對薄膜開關的性能及可靠性也是非常重要的。

通常生産商通常都備有各種不同型号的美國3M膠，3M膠抗惡劣環境幹擾的性能很強，對于同一開關，使用3M膠的壽命要比使用普通膠的壽命長，主要由客戶自主自願選擇。

關于襯闆

技術說明

可用于制造襯闆的材料種類廣泛，以下列出了常用的幾種材料：

(1)鋁合金

(2)鋼闆

(3)有機玻璃

(4)PVC闆

(5)環氧樹脂闆

以上材料都可以做各種不同尺寸及厚度的襯闆，襯闆上有各式各樣的孔，同時配有螺絲、螺母。通常生産商能夠提供完整的裝備，并經核準後包裝。如果所要做的薄膜開關配有襯闆，那麼要在設計薄膜面闆圖前考慮下列各項：

（1）應詳細做一份完整的立體機械制圖，其中包含所有原理（镙孔位置、引出線出孔、通孔、窗孔位置等）。

（2）應詳細做一份剖析圖。

（3）應對襯闆材料的構成做詳細說明。

關于外形和沖孔

外形和沖孔都是薄膜開關的一個組成部分，它們是用專用的機器通過精确度極高的模具壓制而成的。

外形和沖孔的形式：

（1）直角矩形

（2）圓角矩形

（3）圓形

（4）橢圓形

（5）特殊形

外形和沖孔的模具全部由我廠用專用模具機制造，精确度高、成本低。

重要的設計考慮因素有哪些？

（1）薄膜開關要求精度高的，必須用模具

（2）模具對薄膜開關的價格有影響

（3）模具精度、形狀複雜程度的不同，價格也有所不同

（4）同種薄膜開關（模具不需重新制造）再次加工時，不需再付模具費

關于屏蔽層

簡介

屏蔽層是薄膜開關的組成部分，起到以下或更多的作用：

(1)将可能存在的有害靜電安全地釋放，避免敏感的電子元件受損害。

(2)屏蔽的薄膜開關，免受周圍環境的射頻幹擾和電磁幹擾。

(3)通過反射或吸收的方式減少或消除射頻幹擾和電磁幹擾的輻射。

屏蔽層的效力和性能取決于屏蔽層材料的特性和結構，還取決于屏蔽源的頻率和距離。電磁幹擾屏蔽通常用于醫學設備、軍事、電信和許多其它的電子設備。因為這些設備安裝了新式的輻射和抗幹擾部件，屏蔽的重要性也就随此增加。

生産商以往應用的典型組裝結構如下

絲印導電銀：通常被印刷在網狀結構的聚脂上，以滿足作業的特殊要求，此層在面膜層之下。

設計考慮因素:

(1)根據裝配的條件，面膜層材料應具有足夠的絕緣，以抵禦靜電，如：厚度為125µm的聚脂面膜層應可以承受15kV的電壓。

(2)因為它應對面膜層表面提供足夠的屏蔽，面闆邊緣處的薄弱處應給予細緻的考慮。即使面膜層的絕緣相當良好，面闆邊緣附近的靜電也會幹擾面膜層周圍，通過電路層的邊緣進入面闆。生産商通常會認真設計以保證避免此類現象并對此進行保護。

(3) 生産商的技術人員通常具有各種壓片經驗，能夠幫助解決各種特殊的有關屏蔽層的困難。

(4)客戶通常應當提供一份詳盡的所需屏蔽層的說明。一些高技術要求的屏蔽層價格比較昂貴，隻是在特别需要的時候才考慮使用。

注意： 磁場強度的減少由頻率、屏蔽層材料導電率和材料厚度決定。屏蔽材料削弱或減少輻射場能量的等級與其屏蔽效率（SE）有關。SE的标準單位為分貝（dB）。它的值為屏蔽前後的電磁場強度的比值。SE的值每增加20分貝，表現為電磁幹擾通過屏蔽物的洩漏值減少十倍。一個60分貝的屏蔽物減少磁場強度的值為原值的一千分之一（例如，從5伏特/米到5毫伏/米）。

注：有關圖片、表格和數據謹供參考。

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