触摸按键PCB设计要点

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触摸按键PCB设计要点

为解决传统的机械式按键输入方式易磨损、易藏污垢、寿命短等问题，将电容式触摸技术应用到触摸按键之中，开展了对电容式触摸感应技术的分析，电容式触摸技术电路简单，因此适用于各种家用电器。
根据采用触摸传感器类型的不同，触摸输入方式可以分为电阻式、电波式（如表面声波）、光学式（红外线）、电感式、电容式和电磁式等几种类型。电容式触摸输入方式凭借其工艺成本低、触摸检测方便、硬件免维护、按键精度高、灵敏度可调、外观时尚美观等特点，成为触摸输入方式的主要选择。

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E85F3204 PCB demo

1.布局要求

1.VDD 与 VSS 之间的 0.1uf与10uf 电容，一定要紧靠 MCU
2.规划原理图和 PCB 时,建议预留下载接口,以方便下载程序与调试按键使用
3.按键走线尽量离其他信号线及地1cm以上，减小寄生电容，线尽量细
4.按键背面及周围不要铺地，及离其他信号线1cm以上，减小寄生电容
5.预留CX参考电容位置，紧靠MCU

2.电源要求

电源与地平行走线并尽量拉等宽与等距的线 ，作用是电容效用滤波、减小共模干扰。
电源与地平行走线需先经过电容（电容尽量靠近 IC）再到 MCU VDD,VSS 脚，这样对
滤除 EFT 测试等高频干扰极有效。
不要在 MCU VDD 脚引电源去驱动其它负载。
尽量在电源端保留一块铺地;同时 GND 走线面积>VDD 走线面积，作用是屏蔽外界干扰信号。

3.触控布线要求

TK Pad 到 MCU 触摸管脚的走线尽量短和细( 建议 7~10mil )，长度越短越佳，以确保信号的稳定。
多个 KEY 走线时， TK Pad 到 MCU 触摸管脚的走线要尽量做到长度一致（ IC 放在多个KEY 的中心位置），致使每个触控按键 RC 特性&触控效果较一致，如下图所示，偷个图。。
（好的布局）
（不好的布局）
走线间的间距尽量保持 2 倍线宽以上距离，最小不能小于 7mil，如果空间允许应尽量大。
不同 Touch 模块相对应的键避免走线靠在一起， 同一条线尽量不使用过孔(Via) ，即使用也不要超过两个，避免干扰源增加。
各 TK Pad 触摸通道的走线彼此间要尽量远，且也要远离其他组件和走线，尤其是要远离信号线( 例如 IIC 、SPI 通信线、高频通信走线)。在没有办法避免的情况下，请让两者垂直布线，不能平行走线，或在两线中间加上地线。
在 TK Pad 的感度足够的情况下，可将 Sensor Pad 的周围铺地网，使 Sensor Pad 的信号相对稳定。

4.按键感应盘的选择

影响 Sensor Pad 设计的三个因数：Sensor Pad 尺寸大小、Pad 材质、Pad 面板材质和厚度
TK Pad 材质选择：
1.PCB 铜箔、金属片、平顶弹簧、导电棉、导电橡胶、ITO 玻璃层等。
2.透明图案化触控薄膜。再次偷图。。。

3.FPC 软性电路板，ITO 蚀刻，ORGACON 印刷，银漆印刷，石墨（CARBON）印刷等导电物质。最后一次偷图。。。。

按键感应盘必须紧密贴在面板上，中间不能有空气间隙，以保持稳定的感度。
如果按键感应盘没有紧密粘贴在面板上会造成灵敏度降低，以及抗干扰能力降低。无可避免的偷图。。
ε 0 ：真空介电常数 ε r ：面板的介电常数 C:电容变化量
A： Sensor Pad 面积 d： 面板厚度

5.TK形状

可以为圆形、方形、三角形等，以及镂空型， 原则上可以做成任意形状，一般建议使用
圆形，当面积小的时候建议用方形，增大感应面积，使感应效果更佳。
做单独的 TOUCH KEY 时，尽量避免设计成狭长的形状。

6.TK尺寸

1.TK Pad 面积越大灵敏度越好，面积大小和灵敏度成正比，增大 Pad 的面积，可以提高信噪比，但超过手指按压范围的部分对增加灵敏度没有作用。
2.以圆形为例，一般设计建议为 8 mm~15mm 的直径，符合成人手指的大小；特殊应用时，最小则不可低于 4mm 。
3.根据机构设计的面板材质和厚度来决定 TK Pad 的最小尺寸。
4.如果在 TK Pad 中开孔，须加大 Sensor Pad 的面积。

7.TK Pad 之间距离

间隔越大：TK Pad 的基础电容越小，RC 震荡的频率越大，灵敏度也越高，间隔太大或不铺地，地对电场的约束越小，干扰越大.
间隔太小：基础电容太大，灵敏度相对降低，且电场对地的约束太大，不利于电场穿透覆盖板，使得覆盖板只能较薄。所需要取一合适的点：建议的间隔 1.0cm以上
铺地网需视电极大小,感应距离….等因素考虑,并非每一个案子都相同。

8.触摸面板选择

1.与感应 PAD 直接接触的外壳材料，避免使用金属及含碳等导电材质，
2.不能承载太多的电荷数（低扩散因数）；
3.触摸面板材质应是绝缘或是非导电性的；
4.压克力的厚度越薄越好，最高能做到 6mm，理想厚度为 3mm；Slider 应用时理想厚度为 1mm。
5.覆盖板的厚度越大，触摸的灵敏度越小，信噪比也越低。Sensor Pad 的面积越小，其感应的范围越小，覆盖板要求越薄。
6.可参考下表（常见物质介电常数表）， 建议使用介电常数 K 在 1.5~4 之间的材质：比如玻璃、压克力、塑料… 等等。
7.介电常数过小，会导致灵敏度差；介电常数过大，发生误动作的几率会变大。

9.ITO设计

ITO 阻抗应小于 10KΩ，其走线跟 PCB LAYOUT 的要求一样。