薄膜按键技术

薄膜按键技术
机电系电气教研组谢子青
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品的单一功能，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。

就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LED、LCD 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；因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；对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。

当薄膜按键装备完成后，隔离层被密封在薄膜按键的整体内，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，一般在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。

采用薄膜面板与柔性线路板结合，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，在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、仪表上。

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，并应用新型的儲光、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。