触摸感应PCB按键设计概要
触摸按键设计参考
由于实际应用中，触摸按键基本都需要覆盖层，该文档默认电路设计中都存在覆盖层。
一、走线在工艺允许情况下，尽可能细和短，和LED等驱动线若出现交叉，尽可能90度交叉，避免近距离平行。
尽可能避免过孔。
高速信号线同样尽量远离触摸传感器走线，若出现交叉尽量垂直交叉，使用地线与高速信号线进行耦合，避免高速信号线与触摸传感器走线产生耦合。
建议触摸按键的直径(边长)在15mm，最好不低于10mm二、覆盖层材料覆盖层的厚薄是影响触摸按键效果的重要因素，过厚的覆盖层会影响电容变化率，建议在条件允许的情况尽可能的薄，建议不应超过3mm，在覆盖层比较厚的情况，可以在触摸按键上方开槽填充导电泡沫和垫片等材料。
高介电常数的覆盖材料比低介电常数灵敏度更高，但是高介电常数的覆盖层更容易带来串扰，特别是触摸传感器距离较近的情况下。
覆盖层和触摸按键之间尽可能避免存在空气，否则会导致介电常数大幅减小，1mm的气隙会导致灵敏度下降1/4～1/2，有可能的情况，尽可能使用粘合剂把覆盖层和PCB粘合好。
如果触摸按键之间距离过近，为避免串扰，可以考虑在相邻触摸按键的中部开气隙槽。
一般情况下，不建议使用导电覆盖层。
三、主动屏蔽主动屏蔽能够减少近距离时各个按键之间串扰、寄生电容和其他走线引发的干扰。
主动屏蔽线在按键周围走线建议宽度不小于1mm，屏蔽线与按键的建议间距2～3mm。
在按键与芯片引脚之间连接线附近，屏蔽线的宽度可与连接线保持一致，间隔可以缩短至0.5mm。
四、电源处理PCB接地时，因为和人体形成共地回路，触摸效果要比不接地时好。
尽可能采用更高的VDD供电。
如果没有覆盖层情况下，需要考虑ESD。
五、软件处理触摸按键必然会引入抖动和噪声，建议在MCU资源允许情况下引入软件二次处理，软件处理方法较多，有针对工频干扰的工频周期采样平均法，针对毛刺的压摆率限流器滤波等。
还有较为复杂的数字滤波器等。
工频周期采样平均——若每个工频周期采样次数设置为10次，则利用定时器每2ms触发一次单个或多个通道采样，把采样结果累加平均。
触摸-触摸PCB设计注意事项
触摸PCB设计注意事项此文档包含触摸PCB设计相关问题，用户可通过需求自行查阅：1、触摸电路中的参考电容（CMOD）的要求；2、使用赛元触控芯片，触控按键与引脚之间导线的过孔的要求；3、触摸芯片和触摸按键能否不在一个板子上；4、CMOD脚是否一定要接电容，不做触控功能时，CMOD脚是否可以用作普通IO口；5、烧录脚dio/tclk是否可以用作触摸通道，应该如何调试触摸数据；6、触摸PCB layout注意事项；触摸PCB设计相关问题：1、触摸电路中的参考电容（CMOD）的要求赛元触控MCU的触控架构分为高灵敏度触控模式和高可靠触控模式，对CMOD电容的要求为：1)使用了触摸功能，就必须在CMOD管脚上接上参考电容，且CMOD脚上接了CMOD电容之后，此管脚就不能用作其他功能；2)高灵敏度触控模式外接的CMOD电容容值范围为472~104，推荐使用103电容，电容材质无特殊要求；3)高可靠触控模式外接的CMOD电容容值范围为332~473，推荐使用103电容。
建议使用温度系数小精度高的电容，以免造成灵敏度不一致或随温度变化而变化。
一般插件电容建议5%精度涤纶电容，如需贴片电容则建议使用10%或更高精度的NPO材质电容或X7R材质电容；4)CMOD电容需要尽量靠近芯片管脚。
2、使用赛元触控芯片，触控按键与引脚之间导线的过孔的要求触摸走线上的过孔不会影响触摸按键功能，但过孔会增加触摸按键引入干扰的概率，所以过孔最好是两个以下，以减小触摸通道上的干扰。
3、触摸芯片和触摸按键能否不在一个板子上当触摸按键和触摸芯片不在同一块PCB板上时可以用连接线连接，但是要注意连接线周围不能有金属、高频信号的元器件，以及大电流走线，PCB板间的连接线需要固定，不能有晃动的情况，另外结构上要保证手指无法接近PCB板间的连接线，因为连线周围环境的变化会对触摸数据产生影响。
4、CMOD脚是否一定要接电容？不做触控功能时，CMOD脚是否可以用作普通IO口？使用触控功能时，CMOD脚必须要接参考电容且此IO口不能复用；赛元大部分触摸芯片在不使用触控时，CMOD脚可以做普通IO口使用，具体以对应芯片的规格书说明为准。
触摸按键原理及设计要点
触摸按键原理及设计要点
触摸按键的原理
在现代电子设备中，触摸按键可以被认为是一种非常重要的交互方式，它大大提高了人类和机器之间的交互体验。
触摸按键的原理是使用一个光
电继电器来控制外部设备的电源。
当按下触摸按键时，光电继电器会产生
一个短暂的电流，这个电流会激发外部设备的继电器，从而控制电源的开关。
触摸按键的设计要点
1.选用高品质的外壳材料。
触摸按键的外壳材料有很大的影响，它的
耐用性，强度，重量和抗紫外线性都会影响触摸按键的使用体验。
2.确定合适的排布方式。
触摸按键的排布对交互体验至关重要，排布
合理能够有效减少用户的操作负担，促进更高的交互效率。
3.选择高性能的光电继电器。
光电继电器是触摸按键的核心组件，它
的性能直接影响触摸按键的稳定性和可靠性。
4.优化触摸按键的交互体验。
在设计触摸按键时，应当注意交互方式
的细节，比如按键的阻尼效果，触摸面板的颜色和材质等。
5.有效保护电源线路。
触摸按键的电源线路通常比较复杂，应该采取
有效的措施来防止外界的干扰，例如接地，加屏，加射频滤波器等。
6.注意电磁兼容性。
触摸按键原理及设计要点
機構設計重點
C 由于感應電極與面板接觸點之間無法有 空隙，所以機構設計上必須考慮將感應驗 路板直接黏貼在外殻面板的内側， 以及考 慮面板的組裝方式。
機構設計重點
D 同様的， 感應電極與手指之間無法有金 屬層夾在中間， 所以面板上不可以有金屬 電鍍及含金屬超過15% 的噴漆等會形成導 電層的設計。 E 如果必須電鍍或高 金屬含量漆，請在按 鍵區域的邊緣保留一 圈不要電鍍或噴漆， 用以隔絶其他感應開 關。
PCB LAYOUT的重點
◆ 電源： 對感應IC 進行獨立電源供應， 其電 源系統和其他的部分的電源供應系統進行隔離。 ◆ 使用不同的IC ， LAYOUT 時還有一些各自特 殊的要求。
機構設計重點
A 面板的材質必須是塑料，玻璃，等非導 電物質。 B 在機構設計階段同時也必需設計作業流 程， 以選取合適的産品， 如果是按鍵的 産品，考慮是否有複合按鍵的設計，或綜 合滑動作業及按鍵作業等， 如果是滑動作 業的産品，就必須考慮是否需要切割出按 鍵。
機構設計重點
H 如果感應電路板後面有大片金屬或電路板，必 須保留若乾空隙， 以避免靈敏度降低或干擾感應 電極，是金屬板，金屬板必須接地， 空隙保留至 少0.3mm 以上， 如果是電路板，儘量减少高頻電 路經過，并保留至少1.0mm 的空隙。 I 有上述狀况的感應電路板，雖然保留了足够的 間距， 如果可將感應電極加大， 以利後續調整 靈敏度的步驟。
PCB LAYOUT的重點
◆ 感應PAD ： 如果是單面板，感應電極的附近不 要有高頻綫路，也不要有鋪地綫，或是銅面較寬 的綫路，鄰近的感應電極請間隔1mm以上。如果選 用的IC 具有AKS 功能請儘量用此功能以减少鄰近 的感應電極相互干擾，如果選用的IC 没有AKS 功 能，在感應電極之間加一條（ 0.254mm ）地綫也 可以减少鄰近感應電極的干擾。如果需要减少來 自感應電極下方的感應或是干擾源的干擾而需用 鋪地綫隔離，請用網格狀鋪銅，網格1.27mm以上 格綫用0.254mm以下的寬度。
触摸式感应按键的设计原理及指南
触摸式感应按键的设计原理及指南
一、触摸式感应按键的设计原理
触摸式感应按键（Touch Sensitive Buttons）是一种控制开关，通
常用于电子设备中，它是在按压按键时会产生电子信号，从而控制电子设
备的功能或者更改其设置参数。
这种按键的原理非常简单，通常由两个金
属层组成，其中一层为电极，用于获取输入信号并将其转换为电流信号，
另一层为另一个电极，用于将电流信号转换为电压信号，从而达到控制功
能的目的。
当触摸按钮被按下时，两个电极之间会形成一个完整的电路，
从而使电路发生电动势，从而产生电子信号。
二、触摸式感应按键的指南
1、在触摸式感应按键的设计中，应该考虑到按键的体积和尺寸，以
便在电子设备中更容易操作。
2、触摸感知开关的尺寸设计应尽量紧凑，以便尽可能的节省电子元
件的空间，以节约空间，同时也提高电路的密度。
3、触摸式感应按键的设计要考虑材料选择问题，材料应选择抗静电、耐高温的高品质材料，这样才能确保触摸按键能够在高温下长期运行。
4、在触摸式感应按键的设计中，还应考虑触点的位置，防止触点太
近或太远，这样可以避免按键感应失效的情况，有利于确保触摸按键的正
常操作。
电容式触摸感应面板PCB Layout指南
电容式触摸面板PCB Layout 指南本文旨在为S-Touch T M 电容触摸感应设计所采用的各种PcB(印刷电路板)的结构和布局提供设计布局指导,包括触摸键,滑动条和旋转条。
鉴于在多种应用中,两层PCB 板被广泛采用,本文以两层PCB 板为例,介绍PCB 板的设计布局PCB 设计与布局在结构为两层的PCB 中，S-Touch 触摸控制器和其他部件被布设在PCB 的底层，传感器电极被布设在PCB 的顶层。
每个传感器通道所需的调谐匹配电容器可以直接布设在该传感器电极的底层。
需要指出的是，S-Touch 触摸控制器布设在底层，应该保证其对应的顶层没有布任何传感器电极。
顶层和底层的空白区域可填充网状接地铜箔，铜箔距离感应电极需在3mm 以上PCB 设计规则第1层（顶层）•传感器电极位于PCB 的顶层（PCB 的上端与覆层板固定在一起），感应电极一般布置为一个焊盘，所有感应电极面积尽量保持一致大小，有效面积不得小于25mm ²，但也不能超过15mm ²×15mm ²，若超过这一尺寸，不但会降低灵敏度，而且会增加对噪声的易感性。
感应电极大小应根据覆层板（外壳）的材料和厚度来适当布置，对应关系为（仅供参考）：空白区域可填充网状接地铜箔(迹线宽度为6密耳，网格尺寸为30密耳)。
•顶层可用来布设普通信号迹线（不包括传感器信号迹线）。
应当尽可能多地把传感器信号迹线布设在底层。
传感器信号迹线宽度请选用0.15mm~0.2mm ，建议不要超过0.2mm 。
•感应电极与接地铜箔的距离至少应为2mm ，我公司建议在3mm 以上感应电极面积亚克力普通玻璃ABS 6mm ×6mm 1.0mm 2.0mm 1.0mm 7mm ×7mm 2.0mm 3.0mm 2.0mm 8mm ×8mm 3.5mm 4.0mm 3.5mm 10mm ×10mm 4.5mm 6.0mm 4.5mm 12mm ×12mm 6.0mm 8.0mm 6.0mm 15mm ×15mm8.0mm12mm8.0mm第2层（底层）•传S-Touch控制器和其他无源部件应该设计布局在底层。
Touch应用笔记_PCB设计
Touch应用笔记_PCB设计1、按键根据不同需求，触摸按键的材料通常为 PCB 铜箔、金属片、平顶弹簧等，不同按键均需按照相应规则去设计使用。
1.1 形状和尺寸按键一般被用于检测一次单独的按键操作，按键的形状有多种，可以被设计为圆形、方形、三角形等。
当设计触摸按键时，焊盘的形状并不很重要。
焊盘的大小是要考虑的设计参数，焊盘大，则便于检测，且灵敏度更高；而焊盘小，则不易检测。
基本的规则是：焊盘的大小应和人手指的平均尺寸差不多，以适合手指按压按键；例如 12.7mm*12.7mm 的正方形就是一个很好的触摸按键。
同时焊盘上应敷阻焊油、不露铜。
除单独的按键外，触摸还可以设计为滑条、滑轮、矩阵等。
根据 ADI 公司的推荐，按键大小尺寸如下表：通常在按键的中间挖空，使PCB下方的光线可以通过挖空部分导到PCB上方，照亮覆盖物上的字符。
按键的挖空尺寸和按键大小相关，如下表另外，外形并不是一个关键参数。
具有相似大小的圆形与推荐的正方形外形具有相同的功能。
若是弹簧式按键，应尽量保证各弹簧按键到面板的距离一致、弹簧顶端与触摸面板之间尽量不要有缝隙。
1.2 按键间距另外一个需要考虑的是一个按键与相邻按键间的间距。
当一个人触摸按键，或它的覆盖层（塑料或玻璃等），人的手指不仅对当前的触摸按键，也对其相邻的触摸按键产生额外的电容，只是对相邻的触摸按键影响稍小。
在相邻焊盘间保持一定的空隙将为手指的电容提供绝缘。
通常4.7mm的空隙就足够了。
图1显示了推荐的布板，黑色的正方形为覆铜焊盘，相当于按键。
1.3 覆盖层通常很少将裸露的PCB直接开放给终端用户，而是在PCB的表面加上覆盖材料，以免用户直接接触电路板或电路板直接与外界环境相接触。
1.3.1 材料覆盖材料包括窗户玻璃和Plexiglas®等。
这些常用的材料具有不同的厚度，其厚度和焊盘与接触表面间的材料成分影响到灵敏度。
由公式1可知，介电常数高的材料更适用于感应式应用。
触摸感应PCB按键设计讲解
三. PCB Layout技巧
2. 单面板铺地 ·铺地形式：空白处全部铺实铜。 ·铺地间距：需离感应盘或触摸感应连线0.75mm以上的距离。 3. 其它铺地技巧 ·不要在信号线附近保留死铜，避免意外的干扰。
需要注意的是，铺地比例增加虽在一定程度上增加了PCB的基准电容，降低了触摸 灵敏度，但同时提高了抗干扰能力，所以建议在保证灵敏度的情况下加大铺地的比 例。 3.1.2 感应走线 1. 基本走线原则：保证走线尽量细、短。 ·如果PCB 工艺允许，感应盘到IC的连线应尽量细，双面板尽量采用0.12-
三. PCB Layout技巧
因此，我们得出结论： ·触摸感应面板的灵敏度与绝缘面板的材质有关，介电常数越大，触摸感应灵敏度越 高。 下面列出几种常用材料的相对介电常数，以供设计触摸界面时参考： 材料 介质常量 空气 1 木质 1.2~2.5 树脂玻璃 2.8 Mylar 聚脂薄膜 3.2
ABS 3.8~4.5 丽光板 4.6~4.9 玻璃（陶瓷） 6 玻璃（标准） 7.6~8.0 这就不难理解，为什么盖上普通玻璃介质的触摸板要远比盖上相同厚度的亚克力触 摸板灵敏度高， 为什么在装配产品时，一定要使感应盘与绝缘面板背面紧密贴合不 留空气间隙。 ·触摸感应面板的灵敏度与绝缘面板的厚度有关，同一介质的绝缘面板，厚度越薄灵 敏度越高，绝缘面板厚度越大，灵敏度越低。
2.2 触摸按键的按键形式 2.2.1 单个形式---按键 外形 触摸按键可以是任何形状，但尽量集中在正方形、长方形、圆形等比较规则的形状 以确保良好的触摸效果，避免将触摸按键设计成窄长的形状。
二、触摸按键设计指导
·尺寸 在满足面板的美学设计要求的情况下，必须通过合理安排的感应盘大小和间隔尺寸， 来获得最佳的触摸感应效果，允许用户使用间距小到1mm 的密集键盘。在一些特殊 情况下，可以用牺牲按键感应盘间隙的尺寸来增大感应盘。
浅谈TOUCHPCB设计要求
介绍本应用指南旨在为，电容触摸感应设计所用的各种PCB(印刷电路板) (如FR4、柔性PCB 或ITO面板)的结构和布局提供设计布局指导。
在目前市场上可提供的PCB基材中，FR4是最常用的一种。
FR4是一种玻璃纤维增强型环氧树脂层压板，PCB可以是单层或多层。
在触摸模块的尺寸受限的情况下，使用单层PCB不是总能行得通的，通常使用两层或者多曾PCB。
我们将以最常用的两层PCB为例来介绍PCB布局指南。
PCB设计与布局在结构为两层的PCB中，触摸控制器和其他部件被布设在PCB的底层，传感器电极被布设在PCB的顶层。
图.1 基于两层板的电容式触摸模组的结构每个传感器通道所需的调谐匹配电容器可以直接布设在该传感器电极的底层。
需要指出的是，触摸控制器布设在底层，应该保证其对应的顶层没有布设有任何传感器电极。
顶层和底层的空白区域可填充网状接地铜箔。
图2.1两层PCB板的顶层图2.2两层PCB板的底层设计规则第1层(顶层)●传感器电极位于PCB的顶层(PCB的上端与覆层板固定在一起)。
为提高灵敏度，建议使用尺寸为10 x 10 毫米的感应电极。
可以使用更小尺寸的感应电极，但会降低灵敏度。
同时，建议感应电极的尺寸不超过15 x 15毫米。
如果感应电极超过这一尺寸，不但会降低灵敏度，而且会增加对噪声的易感性。
●空白区域可填充接地铜箔(迹线宽度为6 密耳，网格尺寸为30密耳)。
●顶层可用来布设普通信号迹线(不包括传感器信号迹线)。
应当尽可能多地把传感器信号迹线布设在底层。
●感应电极与接地铜箔的间距至少应为0.75毫米。
第2层(底层)●控制器和其它无源部件应该设计布局在底层。
●传感器信号迹线将被布设在底层。
不要把一个通道的传感器信号迹线布设在其他传感通道的感应电极的下面。
图.3 触摸极板下的传感器信号迹线走线方式●空白区域可填充接地铜箔(迹线宽度为6 密耳，网格尺寸为30密耳)。
●传感器信号迹线与接地铜箔的间距应当至少是传感器信号迹线宽度的两倍。
触摸按键PCB 设计要点V01_20111121
单独按键操作，兩個按鍵以上的應用，在 Sensor Pad 之間的距離至少保持 2.5mm 以上，避 免相鄰按鍵的交換干擾。
Sensor Pad 之間的距離过小，需在中间加地线进行隔离。 Slide 及 Wheel 的應用則保持在（0.3mm-1mm）即可。 当用 PCB 铜箔做感应盘时，若感应 PAD 之间有空间，则感应盘之间用铺地隔离，如果各个感
間走一條地線。 同一條線(Via)儘量不使用過孔(Via) ，若要用不要超過兩個以上，避免干擾源增加。 各 Sensor Pad 触摸通道的走線彼此間要儘量遠離，且也要遠離其他元件和走線，尤其是要
遠離信號線( 例如 IIC 、SPI 通信線、高频通信走线) 。在沒有辦法避免的情況下，請讓兩 者垂直佈線，不能平行走線，或在兩線中間加上地線。 在 Sensor Pad 的感度足夠的情況下，可將 Sensor Pad 的周圍铺地網，使 Sensor Pad 的信 號相對穩定。
介質名 乙醇
稱
炭灰
礦石 甲醇
硫酸 PVC 粉末 生橡膠
介電常 2.5
數
25～30
25～30 30
84
1.4 2.1~2.7
介質名 鋁粉
稱
瀝青
碳酸鈣 硫酸鈣 水泥 煤粉 PE（聚乙烯）顆粒
介 電 常 1.6~1.8 2.5~3.2 1.8~2.0 5.6
1.5~2.1 1.2~1.8 1.5
技术服务电话： 0755-86156056
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图（7）（理想的布局方式） 技术服务电话： 0755-86156056
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图（8）（不理想的布局方式） 走线间的间距儘量保持 2 倍線寬以上距離，最小不能小于 7mil，如果空间允许应尽量大。如
触摸感应按键介绍课件
减少材料浪费
由于不需要物理接触，可 以减少对实体按键材料的 需求，从而降低对环境的 影响。
便于维护和更新
触摸感应按键通常采用模 块化设计，方便进行维护 和更新，延长了产品的使 用寿命。
03 触摸感应按键的技术发展
技术原理的演变
电阻式触摸感应技术
利用触摸产生的压力改变电阻值，从而检测 触摸位置。
红外线触摸感应技术
触摸感应按键介绍课 件
目录
CONTENTS
• 触摸感应按键概述 • 触摸感应按键的优势与特点 • 触摸感应按键的技术发展 • 触摸感应按键的设计与实现 • 触摸感应按键的未来展望 • 实际应用案例分析
01 触摸感应按键概述
定义与工作原理
定义
触摸感应按键是一种基于触摸感 应技术的控制装置，通过感知手 指或触摸物体的接触来触发相应 的操作或信号。
功能测试
01
对按键的各项功能进行测试，确保满足设计要求。
环境适应性测试
02
在不同温度、湿度等环境下进行测试，验证其可靠性。
优化改进
03
根据测试结果进行优化改进，提高性能和稳定性。
05 触摸感应按键的未来展望
技术创新与突破
新型材料
采用更轻、更耐用、更环保的材料，提高按键的耐用性和环保性。
人工智能集成
详细描述
触摸屏不仅提供了直观、便捷的操作方式，还集成了多种交互功能，如滑动、 缩放、多点触控等，使手机操作更加高效。
案例二：智能家居控制面板
总结词
智能家居控制的关键组件
详细描述
触摸感应按键被广泛应用于智能家居控制面板，如智能灯光、智能音响等，提供 简单、直观的控制方式，提升居住体验。
案例三：公共设施导向标识系统
触摸感应PCB按键设计
·底层（BOTTOM）铺地形式：一般使用网格地，网格中铜的面积不超过网格总面 积的30%。网格线宽0.25mm, 网格大小为1mm*1mm。 ·底层（BOTTOM）铺地间距：铺铜必须离感应盘有0.75mm以上的距离。如图10： 图 10 底层按键感应盘正下方铺网格铜
C ： PCB板最终生成电容 ε0 ：真气中的介电常数 εr ：两极板间介质的相对介电常数 A ：两极板面积 D ：两极板距离 为使基准电容量尽可能小，主要可以控制极板面积和极板距离。极板面极主要体现 在感应焊盘的大小、铺地的比例、感应走线的长度、宽度上，极板距离主要体现在 走线与铺地的间距上。
三. PCB Layout 技巧
触摸感应PCB按键设计
培训讲师：李进 课时:1H
日期：2015.05.05
Байду номын сангаас
目录
一、 概述 二、 触摸按键设计指导 三、PCB LAYOUT 技巧
一.概述
现在电子产品中，触摸感应技术正日益受到更多关注和应用，与传统的 机械按键相比，电容式触摸感应按键不仅美观时尚而且寿命长，功耗小，成 本低，体积小，持久耐用。它颠覆了传统意义上的机械按键控制，只要轻轻 触碰，他就可以实现对按键的开关控制，量化调节甚至方向控制，现在电容 式触摸感应按键已经广泛用于手机、DVD、电视、洗衣机等一系列消费类电子 产品中！
C% = ((Cp+Cf)-Cp)/Cp = Cf/Cp
二、触摸按键设计指导
这个电容的变化引起芯片内部振荡频率或充放电时间的变化，使芯片内部能够检测 到触摸发生，从而产生触发信号。电容的变化率越大，触摸就越易检测到。PCB的 设计原则同样也是使触摸前后的电容变化率尽可能大：即减小PCB的基准电容，增 大手指电容。
两种电容式触摸按键电路设计要点
两种电容式触摸按键电路设计要点珠海格力电器股份有限公司广东珠海 519000摘要：TS08N/NE和CAP 1298是家用电器显示板常用的两款电容式触摸芯片。
前者引脚较多，电路设计复杂、成本高，但是软件开发工作量较小；而后者引脚较少，电路设计简单、成本低，但是需要进行一定的软件开发。
两种设计方案均存在一定的设计难度。
本文作者在大量工程实践的基础上面，提炼出了相关设计要点供大家参考。
关键词：TS08N/NE CAP 1298电容式触摸芯片显示板Key points of design of two capacitive touch key circuitsHu Haoran Song ZhizhongGree Electric Appliances, Inc.of Zhuhai Zhuhai Guangdong 519000Abstract: TS08N/NE and CAP 1298 are two capacitive touch chips commonly used in display boards of household appliances. The former has more pins, complex circuit design and high cost, but less software development work; The latter has fewer pins, simple circuit design and low cost, but requires certain software development. The two design schemes have certain design difficulties. Based on a large number of engineering practices, the author has extracted the relevant design points for your reference.Keywords: TS08N/NE,CAP 1298,Capacitive Touch Chip, Display Board 1两种电容式触摸按键电路设计要点1 引言目前市场上供家用电器使用的触摸芯片种类繁多，如何对触摸芯片进行合理选型，需从多方面考虑，比如：触摸按键的通道数、触摸按键的灵敏度、触摸按键的可靠性、控制器成本等。
电容触摸式按键设计规范及注意事项
电容触摸式按键设计规范及注意事项电容触摸式按键设计规范及注意事项技术研发中⼼查达新所有电容式触摸传感系统的核⼼部分都是⼀组与电场相互作⽤的导体。
在⽪肤下⾯，⼈体组织中充满了传导电解质(⼀种有损电介质)。
正是⼿指的这种导电特性，使得电容式触摸式按键应⽤于电路中，替代传统的机械式按键操作。
关于电容触摸式按键设计，有下列要求：1.PCB触摸焊盘①.感应按键⾯积，即焊盘接触⾯积应不⼩于⼿指⾯积的2/3，可⼤致设计为5*6mm、6*7mm；且按键间的距离不⼩于5mm，如下图：②.连接触摸按键的⾛线，若是双⾯板尽可能⾛按键的背⾯，⾛在正⾯的画需保证离其他按键2mm以上间距；③.感应按键与覆铜的距离不⼩于2mm，减少地线的影响；2.感应按键⾯壳或外壳①.⾯壳材料只要不含有⾦属都可以，如：塑胶，玻璃，亚克⼒等。
若⾯壳喷漆，需保证油漆中不含⾦属，否则会对按键产⽣较⼤影响，可⽤万⽤表电阻档测量油漆表⾯导电程度，正常不含⾦属油漆的⾯壳电阻值应为兆欧级别或⽆穷⼤。
通常⾯壳厚度设置在0～10mm之间。
不同的材料对应着不同的典型厚度，例如亚克⼒材料⼀般设置在2mm～4mm之间，普通玻璃材料⼀般设置在3mm～6mm之间。
②.可以⽤3M胶把按键焊盘与⾯壳感应端黏连、固定，或者通过弹簧⽚⽅式焊接在PCB焊盘的过孔上与⾯壳感应端相连；如下图：③.触摸按键PCB与触摸⾯板通过双⾯胶粘接，双⾯胶的厚度取0.1～0.15mm ⽐较合适，推荐采⽤3M468MP，其厚度0.13mm。
要求PCB与⾯板之间没有空⽓，因为空⽓的介电系数为1，与⾯板的介电系数差异较⼤。
空⽓会对触摸按键的灵敏度影响很⼤。
所以双⾯胶与⾯板，双⾯胶与PCB粘接，都是触摸按键⽣产装配中的关键⼯序，必须保证质量。
PCB与双⾯板粘接，PCB带双⾯胶与⾯板装配时都要⽤定位夹具完成装配，装配完成后，要⼈⼯或⽤夹具压紧。
为了保证PCB板与⾯板之间没有空⽓，需要在双⾯板上开孔和排⽓槽，并且与PCB上开孔配合。
触摸按键设计要求
触摸按键画板法（以下所提到的芯片为HT45R34）●Sensor pad形状：Sensor pad形状可以为圆形，方形，三角形（实心型），抑可以线条构成此类圆形（镂空型），前者用于覆盖板较厚的情况。
后者则用于覆盖板较薄的情况下。
推荐用圆形，感应效果更佳。
●Sensor pad尺寸：Sensor pad面积越大灵敏度越大，但超过手指按压范围的部分对增加灵敏度没有作用。
以圆形为例，一般设计为10m m～15mm的直径，符合成人手指的大小。
●Sensor pad与ground plane之间的间隔：间隔越大，touch swith的基础电容越小，RC震荡的频率越大，灵敏度也越大，但间隔太大，地对电场的约束越小，干扰越大；间隔太小，基础电容太大，灵敏度太小，且地对电场的约束太大，不利于电场穿透覆盖板，使得覆盖板只能较薄。
推荐的间隔为0.5m m～1.0mm,例如10mm直径的sensor pad配合0.5mm的间隔。
●布局要求：Sensor pad 要靠近MCU，每一个Sensor Pad到MCU的距离要尽量一致。
IN,RREF,CREF引出脚要短，该RC模块要靠近MCU。
另外，复位电路，晶振电路要靠近MCU。
布线要求：由MCU的RC1～RC16PIN到touch swith的连线，要尽量的短，尽量远离其他走线或元件，线宽尽量窄（7～10mil）.要避免touch swith 的连线临近高频的通信线（例如I2C SPI通信线），在没有办法避免的情况下，请让两者直交布线。
尽量将到touch swith的连线布在与S ensor Pad不同的Layer （采用双面板时），使其受到人体的影响降低，且这些线与线之间的也要尽量互相远离，线周围也要铺上地，以保证其尽量少受到其他信号的干扰。
●覆盖板的材料：覆盖板为一些坚固，易安装的绝缘材料，介电常数在2.5～10之间，Demo Board 上采用的是压克力板材，还有很多可采用的板材，例如：普通玻璃，徽晶板等，覆盖板的介电常数越小，Sensor Padde的感应范围越小。
触摸按键PCB设计要点细节整理
触摸按键PCB设计要点a)元件布局。
触摸IC放置在Sensor Pad的中间位置。
理想的布局方式b)优先考虑触摸走线。
以K2按键为例。
PCB走线从IC第6脚出来经过电阻(电阻靠近IC放置)连到触摸焊盘。
PCB走线全部在底层完成，过孔直接打在Sensor Pad上。
c)Sensor Pad布线要求。
走线尽量短和直。
走线线宽为7-10mil。
走线间距15-20mil以上间距；空间足够，触摸按键之间用地线隔开。
远离I2C,SPI通信线；没办法远离，要用地线隔开或者垂直走线。
也要远离其他元件和走线，没办法远离，要用地线隔开或者垂直走线。
不同Touch模块相对应的键(例如：KEY1与KEY5)避免走线靠在一起；即使靠在一起，也要在两线之间加地线隔开。
d)触摸IC电源，RESET电路布线要点。
C3 104电容靠近触摸IC放置。
外部供电电源要先经过C3 104电容再到触摸IC的VDD与GND脚，要注意先后顺序。
RESET复位电路元件靠近IC放置。
图中C1，C2，R8，R9元件。
复位电路回路的VDD与GND要接在电源和地的104电容后端，即触摸IC的VDD与GND后端。
触摸IC的VDD脚除了接复位电路的电源外，不要从触摸IC的VDD脚引电源去驱动其他负载。
e)覆铜处理。
覆铜的目的是为了增强抗干扰能力。
Sensor Pad层覆铜：铺实心地，地到Sensor Pad的间距0.5-2.0mm; 空间足够时间距1.0-2.0mm。
Sensor Pad焊盘的正下方。
一般来说，当面板的厚度大于4mm时，Sensor Pad焊盘的正下方不铺地。
Sensor Pad焊盘的正下方。
一般来说，当面板的厚度小于3mm时，Sensor Pad焊盘的正下方铺网格地。
f)压克力厚度测试数据。
与Sensor Pad直径，电容值，Sensor Pad正下方是否铺网格地有关。
下图表格作用：可以根据面板的厚度来决定Sensor Pad直径做成多大，以及Sensor Pad正下方是否铺网格地。
触摸感应按键PCB设计要点
宝华电容式触摸感应按键面板 PCB设计指南1.触摸感应面板PCB设计的基本原则1.1. 遵循通常的数模混合电路设计的基本原则。
宝华电子的电容式触摸感应芯片，内部既成了精密电容测量的模拟电路，因此进行PCB设计时应该把它看成一个独立的模拟电路对待。
遵循通常的数模混合电路设计的基本原则。
1.2. 采用星形接地具体要求是触摸芯片的地线不要和其他电路公用，应该单独连到板子电源输入的接地点，也就是通常说的采用“星形接地”。
1.3. 电源上产生的噪声对触摸芯片的影响电源回路也应遵循同样地处理办法。
触摸芯片最好用一根独立的走线从板子的供电点取电，不要和其他的电路共用电源回路。
如果做不到完全独立，也应该保证供电的电源线先进入触摸芯片的电源然后再引到其它的电路的电源。
这样可以减小其他电路在电源上产生的噪声对触摸芯片的影响。
图1为以上说明的电源和地线连接方法示意图图1：电源和地线连接方法示意图2.通过EMC测试的设计建议触摸芯片需要在传感器通道上加交流脉冲信号来测量感应盘上的电容变化。
所以传感器通道会向外发射电磁波。
如果产品需要通过严格的FCC测试。
建议从以下方面减小触摸芯片对外的辐射。
2.1. 使用退藕电容触摸芯片的供电请加退藕电容，这可以减小触摸芯片对电源的干扰。
一般在芯片的VCC和GND端并接一个104的瓷片电容，就可以起到退藕和旁路的作用。
退藕电容应该尽量接近芯片放置。
2.2. 使用较低的工作电压：使用3.3V给触摸芯片供电，这样可以有效降低触摸芯片的交流脉冲的幅度。
2.3. 适当加大通道匹配电阻适当加大触摸芯片传感器通道上串接的匹配电阻阻值，这样可以降低交流脉冲边沿的陡峭程度，减小高次谐波。
匹配电阻加大后会降低感应的灵敏度，这可以通过加大感应度调节电容CSEL的值来进行调整。
2.4. 正确铺地无论使用单面PCB板和双面PCB板，PCB的空白处都应铺地，并用地将按键感应盘到IC 的输入引脚之间的连线包起来，可以吸收电磁波辐射，提升EMC指标，使用双面板，铺地方法有特别要求，参见第5条。
触摸式感应按键的设计原理及指南
触摸感应按键设计指南 张伟林 ２００９－１２－０９ ｓａｌｅｓ＠ｓｏｕｊｅｔ．ｃｏｍｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｏｕｊｅｔ．ｃｏｍ1. 概述对触摸屏与触摸按键在手机中的设计与应用进行介绍，对设计的经验数据进行总结。
达到设计资料和经验的共享，避免低级错误的重复发生。
2. 触摸按键设计指导 2.1 触摸按键的功能与原理2.1.1触摸按键的功能触摸按键起keypad 的作用。
与keypad 不同的是，keypad 通过开关或metaldome 的通断发挥作用，触摸按键通过检测电容的变化，经过触摸按键集成芯片处理后，输出开关的通断信号。
2.1.2触摸按键的原理如下图，是触摸按键的工作原理。
在任何两个导电的物体之间都存在电容，电容的大小与介质的导电性质、极板的大小与导电性质、极板周围是否存在导电物质等有关。
PCB 板（或者FPC ）之间两块露铜区域就是电容的两个极板，等于一个电容器。
当人体的手指接近PCB 时，由于人体的导电性，会改变电容的大小。
触摸按键芯片检测到电容值大幅升高后，输出开关信号。
在触摸按键PCB 上，存在电容极板、地、走线、隔离区等，组成触摸按键的电容环境，如下图所示。
FingerTimeCapacitance C2.1.3 触摸按键的按键形式触摸按键可以组成以下几种按键z单个按键z条状按键（包括环状按键）z块状按键单个按键条状按键块状按键2.1.4触摸按键的电气原理图如下：在PCB板上的露铜区域组成电容器，即触摸按键传感器。
传感器的信号输入芯片，芯片经过检测并计算后，输出开关信号并控制灯照亮与否。
灯构成触摸按键的背光源。
2.2 触摸按键的尺寸设计按键可以是圆形、矩形、椭圆形或者任何其他的形状。
其中以矩形和圆形应用最为普遍，如图所示：通常在按键的中间挖空，使PCB下方的光线可以通过挖空导到PCB上方，照亮LENS上的字符。
根据ADI公司的推荐，按键大小尺寸如下表：按键的挖空尺寸与按键的大小相关，如下表2.32.3.1 LENS 的材料、厚度与表面处理LENS 的材料可以是塑料和玻璃等非导电物质，最常用的是PMMA 。
几种常见的触摸感应面板设计方法
几种常见的触摸感应面板设计方法
在实际应用中，常用的感应盘有PCB板上的铜箔、弹簧、薄膜线路以及ITO玻璃灯，一般情况下,感应盘面积可以在3mm×3mm～30mm×30mm之间,每个感应盘的面积应尽量保持相同,以确保
灵敏度相同。
触摸感应灵敏度通过基准电容CSEL的电容值来调节。
在可调范围内，CSEL越大，灵敏度越高，CSEL越小，灵敏度越低。
以下是常见的触摸感应面板的设计方法，供参考
1，采用双面PCB,触摸感应IC放在PCB的BOTTOM层，通TOP层的铜箔做按键感应盘，如图所示：
PCB上的铜箔做按键感应盘的实例
2，采用单面PCB板或双面PCB板，用金属弹簧做感应盘，如图所示
用弹簧做按键感应盘的实例
3，在设计LCD显示器时，将按键图形动的态效果以及其它显示内容做整体的美学设，用ITO 透明导电金属做按键感应盘并用引脚引出。
如图所示：
用ITO做按键感应盘的触摸感应和显示一体的实例
4，在PVC和PET透明软胶片上丝印导电银浆或碳浆按键感应盘和引出线的电路，再用双面胶将整个软胶片电路贴于绝缘面板背面，此方法特别适合于弧面触摸感应面板，如图所示
用PVC或PET软胶片上的导电油墨做按键感应盘的实例
以上几种方法各有利弊，在实际应用中，用户可根据面板形状、大小、按键分布、面板结构、几何尺寸、性能指标、成本目标、生产效率等要求，选择最适合的方式进行设计。
触摸感应PCB按键设计PPT文档共22页
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
you
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
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三. PCB Layout技巧
·感应盘到触摸芯片的连线周围1mm不要走其他信号线，与铺铜保持0.75mm以上。 ·感应盘到IC之间的连线长度尽量不相差太远。 ·感应盘到IC之间的连线尽量避免与其它感应走线平行，防止触摸之间相互干扰。 ·感应盘到IC之间的连线距PCB板边沿保持3mm以上的距离，在带有金属的外壳要 保持在5mm以上距离。 2. 双面板走线 如果直接使用PCB板上的铜箔作触摸感应盘，应使用双面PCB板。触摸芯片和感应 盘到IC引脚的连线应放在背面（BOTTOM）。感应盘应放在顶层（TOP），安装时 紧贴触摸面板。 3. 单面板走线 如果采用单面PCB板，并用弹簧或其它导电物体做感应盘，感应盘到IC引脚的连线 应不走或尽量少走跳线。 4. 滑条滚轮的走线 ·感应单元连线走底层： 触摸感应芯片的感应通道引脚与按键感应盘和滑条感应单元的连线应尽量全部走 PCB 底层。 ·感应单元连线长度相近 触摸感应芯片的感应通道到按键或滑条每个感应单元的连线应尽量长度相近。如需 走过孔，则应尽量使顶层的线段最短。
二、触摸按键设计指导
这个电容的变化引起芯片内部振荡频率或充放电时间的变化，使芯片内部能够检测 到触摸发生，从而产生触发信号。电容的变化率越大，触摸就越易检测到。PCB的 设计原则同样也是使触摸前后的电容变化率尽可能大：即减小PCB的基准电容，增 大手指电容。 2.2 触摸按键的按键形式 2.2.1 单个形式---按键 外形 触摸按键可以是任何形状，但尽量集中在正方形、长方形、圆形等比较规则的形状 以确保良好的触摸效果，避免将触摸按键设计成窄长的形状。
三. PCB Layout技巧
因此，我们得出结论： ·触摸感应面板的灵敏度与绝缘面板的材质有关，介电常数越大，触摸感应灵敏度越 高。 下面列出几种常用材料的相对介电常数，以供设计触摸界面时参考： 材料 介质常量 空气 1 木质 1.2~2.5 树脂玻璃 2.8 Mylar 聚脂薄膜 3.2 ABS 3.8~4.5 丽光板 4.6~4.9 玻璃（陶瓷） 6 玻璃（标准） 7.6~8.0 这就不难理解，为什么盖上普通玻璃介质的触摸板要远比盖上相同厚度的亚克力触 摸板灵敏度高， 为什么在装配产品时，一定要使感应盘与绝缘面板背面紧密贴合不 留空气间隙。 ·触摸感应面板的灵敏度与绝缘面板的厚度有关，同一介质的绝缘面板，厚度越薄灵 敏度越高，绝缘面板厚度越大，灵敏度越低。
三. PCB Layout技巧
2． 传感器与通讯线不位于同层的处理
3.2 避免干扰 3.2.1 触摸芯片电源 ·采用星形接地 具体要求是触摸芯片的地线不要和其他电路公用，应该单独连到板子电源输入的接 地点，也就是通常说的采用“星形接地”。 ·电源上产生的噪声对触摸芯片的影响 电源回路也应遵循同样地处理办法。触摸芯片最好用一根独立的走线从板子的供电 点取电，不要和其他的电路共用电源回路。如果做不到完全独立，也应该保证供电 的电源线先进入触摸芯片的电源然后
二.触摸按键设计指导
2.1 触摸按键的原理 两块导体（极板）中间夹着一块绝缘体（介质）就能构成的电容。 对触摸感应按键而言，PCB 板上的金属感应盘就是电容的一个极板，而周围铺铜 或手指构成了另一个极板，PCB材料本身或者PCB板上覆盖的介质就是电容中间 的绝缘体，因而构成一个电容器。 无手指触摸和有手指触摸时电容构成如下图。 当没有手指接触时，只有基准电容Cp ；当有手指接触时，“按键”通过手指就形 成了电容Cf 。由于两个电容是并联的，所以手指接触“按键”前后，总电容 的变化率为 C% = ((Cp+Cf)-Cp)/Cp = Cf/Cp
C ： PCB板最终生成电容 ε 0 ：真气中的介电常数 ε r ：两极板间介质的相对介电常数 A ：两极板面积 D ：两极板距离 为使基准电容量尽可能小，主要可以控制极板面积和极板距离。极板面极主要体现 在感应焊盘的大小、铺地的比例、感应走线的长度、宽度上，极板距离主要体现在 走线与铺地的间距上。
三. PCB Layout技巧
·如果是两层板，触摸芯片和其它无源部件建议布局在底层，使其尽量靠近感应按 键放置。如设计滚轮时尽量把触摸感应芯片放在滚轮中心。
三. PCB Layout技巧
3.2.3 其它元件布局 ·感应按键（点触、滑条、滚轮）的放置 放置于PCB的顶层，根据面板平面设计要求进行分布。 ·稳压电路的位置 稳压电路和滤波电路尽量放在触摸板上。 ·通道匹配电阻的位置 测量匹配电阻尽量靠近IC放置。 ·灵敏度调节电容的位置 灵敏度调节电容应靠近IC放置。 4.介质 板级电容的计算公式是：
二、触摸按键设计指导
·尺寸 在满足面板的美学设计要求的情况下，必须通过合理安排的感应盘大小和间隔尺寸， 来获得最佳的触摸感应效果，允许用户使用间距小到1mm 的密集键盘。在一些特殊 情况下，可以用牺牲按键感应盘间隙的尺寸来增大感应盘。
2.2.2 复用形式---复合按键 ·外形及相关注意尺寸
二、触摸按键设计指导
三. PCB Layout技巧
2. 单面板铺地 ·铺地形式：空白处全部铺实铜。 ·铺地间距：需离感应盘或触摸感应连线0.75mm以上的距离。 3. 其它铺地技巧 ·不要在信号线附近保留死铜，避免意外的干扰。
需要注意的是，铺地比例增加虽在一定程度上增加了PCB的基准电容，降低了触摸 灵敏度，但同时提高了抗干扰能力，所以建议在保证灵敏度的情况下加大铺地的比 例。 3.1.2 感应走线 1. 基本走线原则：保证走线尽量细、短。 ·如果PCB 工艺允许，感应盘到IC的连线应尽量细，双面板尽量采用0.120.2mm(5-8mil)的线宽， 单面板线宽0.2-0.3mm(8-12mil)。 ·感应盘到IC引脚的走线应当尽量短，且尽量避免与其他感应线平行。
触摸感应PCB按ห้องสมุดไป่ตู้设计
培训讲师：李进 课时:1H 日期：2015.05.05
目录
一、 概述
二、 触摸按键设计指导 三、PCB LAYOUT 技巧
一.概述
现在电子产品中，触摸感应技术正日益受到更多关注和应用，与传统的 机械按键相比，电容式触摸感应按键不仅美观时尚而且寿命长，功耗小，成 本低，体积小，持久耐用。它颠覆了传统意义上的机械按键控制，只要轻轻 触碰，他就可以实现对按键的开关控制，量化调节甚至方向控制，现在电容 式触摸感应按键已经广泛用于手机、DVD、电视、洗衣机等一系列消费类电子 产品中！
2.2.3 弹簧触摸按键 ·外形
2.2.4 组合形式---滑条 ·外形及相关注意尺寸
二、触摸按键设计指导
2.2.5 组合形式---滚轮 ·外形及相关注意尺寸
三. PCB Layout技巧
PCB Layout最关键的两点是： · 减小PCB的基准电容 · 避免干扰 3.1 减小PCB的基准电容 平板电容器的容值计算公式为：
三. PCB Layout技巧
·触摸感应面板的灵敏度与按键感应盘的有效面积有关，面积越大，灵敏度越高，面 积越小，灵敏度越低。 ·触摸感应盘上的介质不能有金属（或具有导电性质），否则触摸无法感应或引起误 动作。
THANKS
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三. PCB Layout技巧
5. 其它走线技巧 ·感应盘到触摸芯片的连线不要跨越强干扰、高频的信号线；应该远离脉冲信号，不 要和其他的信号线并行，尽量避开干扰和互感。 ·连线与感应盘的过孔连接有图12和图13两种连接方式，但以图13的连接方式更好。
·不要将电容感应的走线靠近通 讯线如I2C或主SPI。通讯线的频 率可影响电容传感器的性能。如 果必须将通讯线与传感器引线相 交叉，应确保在不同PCB层并且 交叉是垂直相交的， 1． 传感器与通讯线位于同层的 处理
三. PCB Layout技巧
再引到其它的电路的电源。这样可以减小其他电路在电源上产生的噪声对触摸芯片 的影响。 ·触摸电源处稳压电路 在负载变化很大的情况下，在触摸芯片电源处加入稳压电路，以保证不受负载波动 影响如图：
3.2.2 触摸芯片位置 ·进行PCB 设计时应该把它看成一个独立的模拟电路对待。遵循通常的数模混合 电路设计的基本原则。 ·如果是单面板，触摸感应盘到触摸芯片之间在PCB 板空间允许的情况下，应尽 量将触摸芯片放置在触摸板的中间位置，使触摸芯片的每个感应通道的引脚到感 应盘的距离差异最小。
三. PCB Layout技巧
3.1.1 铺地形式及铺地间距 1. 双面板 · 顶层（TOP）铺地形式：可以铺实地或网格地。 · 顶层（TOP）铺地间距：需离感应盘或触摸感应连线0.75mm以上的距离。如图9：
·底层（BOTTOM）铺地形式：一般使用网格地，网格中铜的面积不超过网格总面 积的30%。网格线宽0.25mm, 网格大小为1mm*1mm。 ·底层（BOTTOM）铺地间距：铺铜必须离感应盘有0.75mm以上的距离。如图10： 图 10 底层按键感应盘正下方铺网格铜