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薄膜按键详解

  • 来源:同美科技
  • 更新时间:2018-11-11
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一、前言

        八十年代中期以来,薄膜按键在电子领域得到了广泛的应用,由于它具有体积小、重量轻、功能全面、外观新颖等一系列特点,顺应了机电产品向多功能、小型化、密集化、智能化方向发展的要求,受到了电子工业、机械工业、航空航天工业等诸多领域的青睐。并且,在智能仪器、电子衡器、办公自动化、医疗设备、家用电器等众多民用电子产品中得到了广泛应用。

        从技术角度来讲,薄膜按键属于丝网印刷产品的范畴,但由于薄膜按键是集开关功能、面版装饰、开关连线、引出线及常规面板的文字、图形符号为一体,所以不同于丝网印刷产的单一功能,薄膜按键实际上参与了整机产品的功能性操作,是电子产品操纵系统的总成。薄膜按键制造技术而言,除了强调应具有丝网印刷产品的装饰作用外,它强调对于电子线路的监控功能。因而涉及到新型的特种印料,网版制作,印刷技术等技术的特殊处理。以下根据薄膜按键产品特点,对其网版制作等关键工艺予以阐述。

 

二、面板工艺及网版制作技术

         常用的薄膜按键面版薄膜材料有聚碳酸酯(PC)薄膜、聚氯乙烯(PVC)薄膜、聚酯PET)薄膜。其中PC薄膜由于其良好的机械性能、耐化学腐蚀、耐温性而被广泛采用。薄膜按键的面板层采用丝网漏印的方法,将图文、符号等印在PC薄膜或PVC薄膜上。面板上的文字、符号、透明窗等分别起标称、装饰及提醒工作状态的功能,其网版的制作也应采取不同的工艺措施。

  1.文字网版的制作

         要使文字清晰、美观,文字网版的膜层要有一定的厚度,要根据文字的粗细加以区别,精细的文字宜采用稍薄的菲林膜,以提高文字的清晰度;粗大的文字符号宜采用稍厚的菲林膜,以保证文字的浑厚。 

  2.透明窗的网版制作

         表面按键的面板层上常常设有透明窗,从应用角度来说,透明窗应能增进LEDLCD的发光效果。制作其网版应采用重氮感光胶直接法,膜层厚度应尽量的薄,丝网应选用单丝薄型丝网,使透明窗口的墨层薄而均匀,以保证发光元件的显示效果。

 

三、电路网版制作与印刷技术

  1.电路的网版制作

        电路是评价薄膜按键内在质量最重要的因素,电路受电流、电压等参数影响制约,也是丝网印刷产品向多功能、高科技领域渗透的具体体现。要保证电路的功能,首先要保证印刷电路的网版。

  1)网版膜层的选择

        众所周知,电阻的大小与导线的截面积成反比。其通过的电流与截面积成正比。所以电路图形的厚度是保证开关性能的基本条件,在网板的制作过程中必须选择合适的网版膜层厚度,从而保证导体电路图形的厚度。

  2)网布规格的选择

        导体图形的厚度虽然是奠定开关性能参数的基础,但由于薄膜按键所印制的电路图形是导体金属(通常是银——导电银浆)的微粒聚集而成,银浆中树脂连接料对微粒之间的阻隔,杂质对导体微粒的阻隔,以及网印过程中丝网网络对金属微粒的阻隔等,都会影响导体图形的致密性,从而影响导电参数的性能。所以要选择密度稍低、丝径较细的丝网。

  2.电路的印刷技术

        在薄膜按键的功能性丝网印刷中,网印电路技术不仅要考虑图形的“再现性”,还要考虑承印物(PET

)电路层薄膜对银浆电参数的一致性,在印刷过程中要掌握一些技巧,例如刮墨时施加压力要轻,而回墨时施加压力要重(轻压重回)刮刀硬度要软一些;PET(聚脂薄膜)表面极性差,对油墨(包括银浆)的亲和力低,为此,在印刷电路前对PET要进行活化处理,提高PET表面极性;PET进行热稳定性处理并且对印刷环境空气中的尘埃、水汽亦有一定的要求等等。

 

四、“架桥”技术中的网版制作

        对于立交电路中的“架桥”技术,我们不仅要求印刷的涂料有优良的绝缘性,更重要的是通过对网版制备工艺的选择,保证“桥”的绝缘性,柔韧性。要使绝缘层有适当厚度并完全固化,绝缘层薄“桥”上下两层相交导线因银离子随溶剂的滲透可产生短路,绝缘层厚,其柔韧性低,造成绝缘层龟裂甚至脱落,也可产生短路。采用镂空版的制作技术也可以解决“桥”的厚度缺陷,镂空版可以选择耐化学性能好的PET作为基材,具体工艺是在架桥的部位蒙上PET,按照所需的部位把“桥”镂空,再将其边缘磨薄,构成坡度,这种制版技术尽管十分古老,但制作方法简便而效果很好。

 

五、隔离层工艺

  1.隔离层的厚度隔离层的厚度在薄膜按键中起着很关键的作用,它直接影响着薄膜按键的操作力、开关

的灵敏度以及可靠性。隔离层厚度取决于键位和隔离层窗口的大小形。

  2.导气槽加工了导气槽的隔离层,一方面可以克服薄膜在冲孔过程中因应力处释放而产生的形变,

另一方面还具有空气导向的作用。薄膜按键装备完成后,隔离层被密封在薄膜按键整体内,若没有空气导向槽,当外力作用于键体时,被密封在按键内的空气无法排除,操作力增大。

 

六、薄膜按键新技术发展规律动态

  1.网印隔离层薄膜按键的结构要求两片电路必须有一层隔离层,起着分离电路、控制开关行程、导通

气流的作用。传统的隔离层采用绝缘薄膜,目前多采用网印点状胶粒替代隔离层的新工艺,即在上下电路之间,网印一层具有高张力、高弹力的粘性乳胶,使上下电路得到隔离。该工艺不仅简化了工艺,在透明电路中的应用更有其独到长处。

  2.引进柔性线路板的技术随着高性能柔性阻焊油墨的应用,以聚酰亚胺覆铜箔、聚脂覆铜箔为基材的柔性印刷线路板技术的日趋成熟,使薄膜按键技术的性能得以本质上的飞跃。传统的薄膜按键中,薄膜电路金属材料以银浆为主,采用网印技术使其聚合在薄膜上,其电路的接触电阻较大,一般0.5毫鸥/方(每单位平方的电阻),引出线与接插件的连接采用铆接或插接方式。采用膜面板柔性线路板结合,以单面、双面柔性线路板为薄膜按键的电路取代传统的薄膜电路,可以大大降低接触电阻,于后置电路的连接可采用铆接、接插、焊接等,极大的提高了薄膜按键的可靠性。

  3.静电屏蔽技术传统的薄膜按键已经替代了机械键盘,广泛用于机电仪器、仪表,在此基础上,薄膜按键的面板上网印一层导电金属材料(通常采用银浆——碳浆的混合物)网络,与机壳相连。可以有效的将塑料薄膜表面的静电荷通过机壳接地,起到静电屏蔽性能,应用到煤矿井下等易燃易爆环境中的仪器、仪上。

  4.多功能一体化传统的薄膜按键只起到通、断的开关功能,功能单一。根据仪器、仪表需求,现已将贴装电子元件(包括贴装阻容元件、电感元件、发光器件、发声器件等)设备到薄膜按键中,并应用新型的储光、荧光油墨。使薄膜按键汇集开关、装饰、常规面板表注、发光显示、发声提示等多功能于一身,实现了部分线路板功能。

 

七、可靠性分析

        影响薄膜按键可靠性的因素较多,本文列以下主要的因素加以分析:

  1.寿命

        薄膜按键技术条件中寿命应大于100万次,在实际应用操作时,电路层薄膜在操作压力下发生变,0.1——0.3mm的开关行程决定了它形变的幅度很小,远远达不到薄膜的疲劳极限。但如果不严格遵守薄膜按键的设计、工艺规范,造成隔离层厚度的不合理,导气槽内空气流动不合理,都会导致电路层薄膜形变加剧,引起薄膜按键寿命降低。另外,薄膜按键的寿命还取决于电路触点的磨损。可在银浆触点上再印一层碳浆,提高耐磨性,延长开关的寿命。

  2.接触电阻

        接触电阻是指薄膜按键开关回路给后置电路的电阻值。技术条件中规定接触电阻应小于100Ω。随着技术的发展,将柔性线路取代传统的银浆作为电路,即保持了薄膜按键的薄、柔软、防护性能好的优点,而且大大提高了薄膜按键的可靠性。

 

八、结束语

        总上所述,薄膜按键制造技术比常规的丝网印刷技术更复杂、更特殊,不仅仅是涉及到新型的特殊印料,还涉及到对承印物的处理、网版的制造、印刷的技巧等等。随着电子工业的飞速发展规律,采用新型材料,新技术,特殊的网印工艺,某些电子元件与薄膜按键组成一体使薄膜按键朝着功能多样化、操作简单化的方向发展规律。