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薄膜开关,又称轻触式键盘,采用平面多层组合而成的整体密封结构。是将按键开关、面板、标记、符号显示及衬板密封在一起的集光、机、电、一体化的二十世纪八十年代崛起的一种新型电子元器件,能更加可靠的执行操作系统任务。 它具有良好的防水、防尘、防油、防有害气体侵蚀的特点及性能稳定可靠、重量轻、体积小、寿命长、面板可洗涤、字符不受损伤、色彩丰富、美丽大方等优点。 其主要品种有:平面轻触键盘、平面手感键盘、凹凸立体键盘及高性能防水型、带发光二极管[LED]型。新一代开发出来的产品有:带EL背光源键盘,带蓄光型的键盘和PCB同薄膜相结合的薄膜的开关 薄膜开关的种类 一、柔性 这类薄膜开关之所以称为柔性,是因为它的面膜层、隔离层、电路层全部由各种不同性质的软件薄膜所组成。 柔性薄膜开关的电路层,均采用电器性能良好的聚酯薄膜(PET)作为开关电路图形的载体。由于聚酯薄膜所具有性质的影响,使得它具有良好的绝缘性、耐热性、抗折性和较高的回弹性。开关电路的图形,包括开关的连线及其引出线均采用低电阻,低温条件下固化的导电性涂料印刷而成。因此,整个薄膜开关的组成,具有一定的柔软性,不仅适合于平面体上使用,还能与曲面体配合。 它引出线与开关体的本身是一体的,在制作群体开关的连线时,将其汇集于薄膜的某一处,并按设计指定的位置和标准的线距向外延伸,作为柔软的、可任意弯曲的、密封的引出导线与整机的后置电路相连。 二、硬性 是指开关的图形和线路是制作在普遍的印刷线路覆铜板上。 其特点是取材文便,工艺稳定,阻值低,并可在其背面直接焊接电路中的某些元件。在面积不大的情况下,可省去硬质衬板层。硬性薄膜开关一般都采用金属导片作为导通迷宫触点,故较好的手感。所不利的方面,是在整机中装联不及软性薄膜开关方便,往往需要焊接插件并通过扁平电缆将引线引出。 薄膜开关在挠性聚碳酸酯或聚酯薄膜上用导电浆料印刷触点电路制成的开关,是触点开关的一种。 薄膜开关的优点是整体扁平、体形薄、质量小、防尘性好、耐水性优良,属半封闭结构。另外,面板设计和颜色的选择自由度大。其应用范围正向台式计算机、复印机、传真机、玩具、方型计算机、文字处理机等领域扩展。 薄膜开关制作工艺一般是: 电极板处理制作丝网印版网印银浆干燥网印碳精浆干燥冲压加工网印面板装配。 下面简要介绍薄膜开关材料及网印工艺。 1.基材 适用于制作薄膜开关面板的基材有以下几种: (1)聚碳酸酯薄膜 聚碳酸酯薄膜的使用温度范围极大(-135~135℃),当温度或湿度变时,这种材料的性能变化不大,从百保证了面板能在各类仪器1各种恶劣环境下使用。 (2)聚氯乙烯薄膜 耐温性能较差,特别是在高温条件下,其软化温度为59℃,弹性不及聚碳酸酯薄膜好。但它具有较高的延伸率(130%),又因其价格低廉,故适合于在一般条件下使用。 (3)聚酯薄膜 弹性及耐温性均较好,价格介于聚碳酸酯薄膜与聚氯乙烯薄膜之间。但因其薄膜的表面难以加工成亚光型的纹理,多呈透明状片材,同时聚酯薄膜的表面对绝大多数的塑料油墨不能获得满意的印刷效果,一般需采用特定的专用油墨。 (4)聚乙烯薄膜 聚乙烯薄膜具有较好的物理性能和化学特性,并能耐多种化学药品,如醇类、脂肪烃类、芳烃类、酯类、酮类及醇醚类等。但聚乙烯薄膜的售价较高。 2.网印工艺 (1)丝网印版的制作 ①丝网选择:印制面板一般选用180~240目丝网,当印刷面板的字符、键框等有外形轮廓要求时,要选用稍高目数的丝网,但以不超过300~500目为好。 印制银浆触点,一般选用180~240目丝网。导电银浆系由导电性能良好的金属银浆中金属银微粒的大小及形状、金属银固体组分含量不尽相同。金属银微粒是决定开关电路阻值的主要因素,在印制导体电路时,应设法让导体银的微炷顺利通过丝网,因此所选用丝网的目数不宜过细。过细的丝网虽然印出的线条挺直,能印制出外观好看的电路图形,但是在显微状态下,它只是一层疏松的结构,金属银微粒的固体含量很少,这是由于银微粒大部分未能通过丝网,这样的图形不仅电阻较大,同时对电路的导电性和使用寿命均有影响,不能满足实际应用。 ②制版方法。直接法、间接法,直间法均可采用。印刷面板多采用法制版;印刷触点、电路可采用间接法的3号感光膜制版。制版时曝光宜充分,以减少膜层的损失,提高边缘锐度。膜层厚,印刷墨层则厚,厚实的导电墨层是提高导电性、减小阻值的先决条件。 (2)印刷 ①面板网印。面板网印与一般塑料薄膜网印相似,只是印刷在面板背面,即印刷在面板的非触摸面,以保证薄膜开关面板上的图文永久清晰,不受磨损。塑料油墨品种繁多,但性能各异。油墨的干燥时间表干约为0.5小时,实干则需5小时以上。由于薄膜开关面板要经过多次套色印刷,故应注意各色墨印刷的间隔时间。为保证油墨的印刷适性,印制过程最好在恒温、恒湿的条件下进行。 在印刷色序上,应遵循先深色后浅色的原则。对于大面积的面板底色或色块,特别是浅淡色色块以印两次为好,这样墨层增厚,墨色饱满,并提高了油墨遮盖力。但要避免色彩重叠,出现阴影。 全部套印完后,还需在除透明窗孔外的面板上印一层背色,通常称为封底层。封底层具有防止墨层磨损,保护面板图文、色彩的作用,同时也使背面的印墨得到一次全面的清理,提高遮盖能力,以防止暴露出面板背面的电路。用于封底层的油墨最好采用银墨,它一方面具有遮盖力强的特点,另一方面它不会改变油墨的色相,并能把前面的墨色衬托得更为鲜艳。 面板上的透明窗为了增强指示或显示效果并掩盖透明窗后面的元件轮廓,通常需印刷透明的色彩。印刷有色透明窗需采用专用的透明色墨,其窗口的颜色应与发光元件的色彩相同,这样由于波长匹配,才能提高发光元件的清晰度。印刷透明窗宜使用薄形丝网和较薄的版膜,并改用硬性刮板,使墨层印得薄而均匀。 此外,薄膜开关的面板要多次重复套印,同时还需与电路、隔离层装配成一个整体,因此面板的定痊基准就显得格外重要。在印制面板时应充分注意到套印基准的统一,而这个基准的选择应特别注意使加工图的设计基准与工艺基准、测量基准、装配套准完全一致,从而保证薄膜开关的精度。 ②开关电路网印。印制开关电路的印料最常用的为银浆,因其为黏稠的糊状物,故又称为银糊。用银浆通过丝网印刷的方法加工电子元件,虽由来已久,但大多属于高温烧结还原型。而薄膜开关电路中所用的银浆,受基材耐温特性的限制,必须采用低温固化型银浆。印制薄膜开关电路的银浆,目前种类较多,性能与品质差异也很大。评估银浆的性能应从电阻率、固体含量、金属微粒的粒度,结合强度、固化温度等几方面加以评定,然后选用。由于银浆价值昂贵,其品质又关系到薄膜开关的导电性能,故应从慎选用。 刮印时,应遵循重回轻刮的原则。采取这种刮印方法,是因为银浆的黏度比普通油墨黏稠,同时还含有金属固体成分的原因。所谓重回轻刮,就是回墨时对银浆有一定的挤压力,迫使其填满版膜上的过墨部位;轻刮实际上是在网上清理银浆并切断的印料的过程,图形的饱满与否已经由“重回”所决定,过大的印刷力会使图形变形。 3.干燥 导电银浆中的各种溶剂与助剂的存在,都对电阻率有一定的影响,要使它们从导电电路中释放出来,主要依靠热风干燥使其挥发。干燥温度一般控制在85-90℃为宜,在热风下恒温40分钟。实践证明,干燥不彻底的导电图形往往要比干燥彻底的图形电阻值高数10倍。 一、薄膜开关的由来与分类: 1、 由 来: 1)、图形是制作在薄膜基材上,整个元器件是一个开关功能,由此而称为薄膜开关,英文名为 MEMBRANE SWITCHES。 2)、由几层不同材质薄膜粘合成成品,厚度为1、2~2、5MM左右,外观如板状,兼有面板和开关的双重作用,所以又称面板开关,英文名 PANEL SWITCHES,或称为薄板开关。 3)、由于这种开关动作行程短,仅为0.25~0.5MM左右开关按压力为0.5~1N 较敏感,手轻触就完成开关作用,故又称触摸开关,或轻触键盘。 2、分 类: 1)、按电路基材分为柔性板和硬性板 2)、按面板外形分为平面式或立体式 3)、按操作感受分为无感式和有感式 4)、按特殊用途分为透明式和指触膜屏式 5)、按结合方式分面板与分立件和键帽与键盘 6)、这里我们只对柔性板薄膜开关(R)的片材和印料的使用进行讨论。 二、薄膜开关结构形式和目前常用的R结构 1、结构:有柔性板(R)和硬性板(Y) 1)、R结构:薄膜开关的面板层,隔离层,电路层全部由各种不同性质的软性薄膜如:PET,PC,PVC组成。 2)、Y结构:开关的图形和线路分别是制作在普通双面印刷线路复铜板两面,通过金属化孔,将两面线路沟通,并在其背面焊接元件,用金属导片作为导通迷宫触盘的触点,接擦件用扁平电缆引线绕成。 3、薄膜开关中用的薄膜片材 面板用材:英国柯图泰与三和国际合作的AUTO TEX产品,厚度有不同的规格,有(厚度0.12~0.25UM)面板用材。 砂面PET有:F系列(细砂面),V系列(粗砂面)。具备可打凸,两面经过特殊化学处理的好极性片材,砂面可印透明窗口液,光面可印PVC,PC类油墨。 硬涂层化学处理的PET:EBG(光面)系列 EBA(雾面)系列 硬涂层的PC片有不同规格:AUTOFLEXPC G(光面) AUTOFLEXPC A(雾面) 电路层用片材:有:AUTOTEX产品特殊PET。 经热稳定及防收缩处理和粘连处理的光面PET片材,有AUTOSTAT CT3,CT4,CT5,CT7,厚度分别为25,100,125UM。 经热稳定及防收缩处理和粘连处理的雾状PET片材,为HT5,厚度为125UM。 经热稳定及防收缩处理和粘连处理的不透明白缎纹状PET片材,为WT5,厚度为125UM。 隔离层通常用0.05~0.2MM厚的PET,PVC,其厚度取决于键位及隔离窗孔的大小和形式。 隔离窗孔是用冲压制成。 4、印料及其印刷 窗口液:UV固化型。有WINDOTEX GLOSS(光面透明),WINDOTEX ANTIGIARE(雾面)即哑面,FOTOTEX UV MATT(砂面)。光面透明窗口液和雾面窗口液可混合,以达到所需的效果。印前彻底搅拌,100T丝网,25#~35#毛细菲林制作网版,避太阳光印刷,印刷顺序放于面版印刷的第一或第二道工序。窗口液能使毛面面版面的窗口恢复透明,也可使透明的窗口成为不透明的哑光面。 网印胶水可选三和国际科美莱品牌C/Tacr110,该胶水适用于-40~180℃, 适用材质为PET, PC, PS, PP,PMMA及金属、玻璃上。 面板层装饰油墨 A、供面板用油墨属溶剂挥发型油墨,这方面的油墨品种很多, 但应从油墨细度, 色相纯正,遮盖力强,与基材PET结合牢等方面考虑,建议选择用德国宝龙T-J系列,日本精工GAP系列,丽色达GV等系列。 B、 面板印刷是以反字, 反图纹印刷在PET的光面上(如果PET不用AUTOTDEX片材,则应对其进行极化处理)。 C、按溶剂挥发油墨的要求操作(如印前油墨需充分搅拌)。 D、对套色印刷应遵守先深色后浅色,对于浅色色块印刷尽可能印两次,保证其遮盖性,从而使墨色饱和度提高了,避免彩色叠印出现重影。 E、注意防止深色底套印浅色时,浅色调墨色相改变,浅色墨应尽量采用阴文空版印刷,减少深墨对浅墨色相的影响,若无法用空版印法,则阳文图墨印的厚些, 但必须干透, 使墨色遮盖增强。 F、注意前后印背色的要求, 一般印白色和银色,其作用在防止露出板面背后的电路图形,同时不改变色墨的色相, 并能把面板先印的墨色衬托得更为鲜艳,因此, 背面印刷墨要求遮盖性强, 选择得不好, 印一次不够, 可印两次等达到效果。 面板背面丝印封底的作用:为了防止面板墨层的磨损, 保护图文色彩. A、对面板背面墨层进行一次清理, 提高遮盖能力,防止露出面版后的电路。 B、必须对面板背面丝印上层封底墨, 封底墨可用宝龙T-J- 944(白色),最好丝印银色墨, 除达到遮墨外,同时使墨色衬托得更鲜艳。 面板的透明窗口部分的装饰: A、可印刷柯图泰窗口液 B、可印专用彩色透明油墨,其彩色透明墨的颜色应与发光器件发光元件的颜色和波长一致, 使发出的光更亮。 C、如何选择和使用透明度好的三原色,使透明墨在透明的窗口部分呈现出高彩色透明度。在实际应用中发现,透明度不太好。另一种透明度好而墨层表面产生皱纹,对于透明度不好的很方便,应重选精良的油墨,如选德国宝龙,日本精工,以及丽色达GV系列等,对于墨面出现的桔皮状皱纹,则应从对油墨的印前处理上去考虑。使墨面轻微的皱纹消除。 导电层上丝印导电印料,一般在薄膜表面丝印银墨和碳墨较多。常用于薄膜开关上的导电油墨有: 1、银墨:美国埃奇森油墨专用于薄膜开关的导电银ED427SS和ED478SS,它们的阻值分别小于0.1Ω/ 和0.025Ω/,为防银变色, 提高印层的耐磨性, 因此可将ED427SS可与ED423SS任意混配使用。 2、碳墨:专用于薄膜开关上的是ED4233SS,ED725A,它们的方阻值分别为〈50Ω/ 和〈0.017Ω/ 导电油墨特性: 3、丝印银、碳墨的印前和印后工艺操作要求: A、银、碳墨丝印前要求开罐盖后充分搅拌,并且要上下搅拌,否则出现在同一罐银油墨在不同丝印阶段, 印迹的阻值及其导电性能都有差别,有时也可影响到与薄膜的附着力。 B、按正确丝印操作后, 银碳墨在薄膜上必须停止片刻, 使溶剂对片材进行湿润后再放入烘箱中, 按要求干燥, 确保与薄膜的附着性。 C、为了准确达到丝印银墨的导电性,印刷好后一般分三级干燥,即低温,中温, 规定温度,且要干透,如果阻值偏离要求,需再干燥,直到方阻值达到银墨设计要求为止。 D、阻值应按方阻值Ω/ 捡测,因为线端阻值没有将印刷线的宽度和厚度考虑进去,故线阻不是本银、碳墨的标准阻值。 E、网版上银墨本次没有印完的银墨,不能回原罐,应另倒入净罐内,下次先用, 以保证原装罐内银墨的使用寿命。 F、丝印银,碳墨,由于其特性关系,丝印时应选择较软的胶刮、选用的厚膜层,粗丝网,大开孔,光边缘。实行刮墨轻,复墨重的印刷原则。 4、绝缘油墨的选择及主要技术指标:作为薄膜开关的引线保护用的绝缘油墨,应先选与导电油墨和薄膜片材相匹配的绝缘油墨,这对它们的附着力是有很大帮助的,在薄膜开关中,常选用埃奇森的ED-452SS UV光固化油墨等,颜色有透明蓝或无色,其绝缘性为2400VAC/MIL。该绝缘油墨的技术参数为: A、使用前应充分搅拌 B、根据所要求的绝缘性能,选择丝网的目数为160-300目, C、光固化能量控制在300-600MI/CM2 D、丝印ED452SS需 3-5分钟后进行UV固化,有利于达到较好质量效果。 以上只是将薄膜开关制作过程中的用料,丝网印刷技术等主要方面做了一些说明,其实,在薄膜开关生产中还会碰到例如片材上的静电消除问题,装饰性油墨色彩变化问题以及丝印场所及丝印环境,净化问题等都会影响丝网印刷质量。 因此,必须在正确调整和搭配丝印全过程中的网板参数选择,油墨的特性选用,胶刮的硬度,刮印角度的控制和刮印速度设定等五大丝印变量,必定会制得优良的薄膜开关产品。 业务专线:0755-81943468 联系人:汤先生.
发布时间:2008-7-26 9:20:55 |