電容式觸控技術(shù)在廚房設備中的應用已經(jīng)有幾年了，例如在烤箱和煎鍋的不透明玻璃面板后面采用分離按鍵實(shí)現。這些觸摸控制鍵逐漸替代了機械按鍵，因為后者具有使用壽命短、不夠衛生等方面的問(wèn)題，而且還有在面板上開(kāi)孔安裝按鍵的相關(guān)成本，圖1是電容式感應技術(shù)原理示意圖。

圖1：技術(shù)原理示意圖。

電容式感應技術(shù)由于具有耐用、較易于低成本實(shí)現等特點(diǎn)，而逐漸成為觸摸控制的首選技術(shù)。此外，由于具有可擴展性，該技術(shù)還可以提供其它技術(shù)所不能實(shí)現的用戶(hù)功能。在顯示屏上以軟按鍵方式提供用戶(hù)界面，這通常被稱(chēng)為觸摸屏。

觸摸輸入滾動(dòng)/指示功能器件，例如iPod音樂(lè )播放器上的點(diǎn)擊式轉盤(pán)，這類(lèi)器件在消費市場(chǎng)已經(jīng)獲得廣泛的認可，正在逐漸出現在更多的消費設備市場(chǎng)。有兩種基本類(lèi)型的滾動(dòng)器件：第一種是絕對報告類(lèi)型，提供直接位置輸出報告；另外一種是相對類(lèi)型，這類(lèi)器件提供用來(lái)增加或減少某個(gè)值的直接報告。

使用電容式感應的IC設計感應開(kāi)關(guān)電路板與其它電路的開(kāi)發(fā)流程略有不同，因為電容式開(kāi)關(guān)的設計上會(huì )受到機構與其它電路設計上的影響，會(huì )有比較多的調整程序，所以需要一個(gè)比較復雜的開(kāi)發(fā)流程，現就以出道較早且具有代表性的“Quantum ”產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)流程及要點(diǎn)介紹給大家，希望對需要的朋友有所幫助。下圖是開(kāi)發(fā)流程圖：

1.Step 1：機構設計：
a.面板的材質(zhì)必須是塑膠，玻璃，等非導電物質(zhì)。
b. 在機構設計階段同時(shí)也必需設計操作流程，以選擇合適的產(chǎn)品，如果是按鍵的產(chǎn)品，要考慮是否有複合按鍵的設計，或是綜合滑動(dòng)操作及按鍵操作等，如果是以滑動(dòng)操作的產(chǎn)品，就必須考慮是否需要切割出按鍵。
c.由於感應電極與面板接觸點(diǎn)之間不能有空隙，所以機構設計上必須考慮將感應驗路板直接黏貼在外殼面板的內側，以及考慮面板的組裝方式。

 
d.同樣的，感應電極與手指之間不能有金屬層夾在中間，所以面板上不可以有金屬電鍍及含金屬超過(guò)15%的噴漆等會(huì )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，用以隔絕其他感應開(kāi)關(guān)。

f.如果面板是有弧度而非平面，可以利用軟板、彈簧、導電橡皮等導電物將感應電極延伸到面板上，並在面板內側製造出感應電極，如果面板與感應電極之間有空隙也可以用這個(gè)方式填補空隙，或加厚感應電極區域的面板。
 

g.機構設計的外殼厚度會(huì )影響感應電極的大小，所以必須先完成機構設計，才能接續開(kāi)發(fā)流程。
h.如果感應電路板後面有大片金屬或電路板，必須保留若干空隙，以避免靈敏度降低或干擾感應電極，如果是金屬板，金屬板必須接地，空隙保留至少0.3mm以上，如果是電路板，盡量減少高頻電路經(jīng)過(guò)，並保留至少1.0mm的空隙。

 
i.有上述狀況的感應電路板，雖然保留了足夠的間距，最好能將感應電極再加大，以利後續調整靈敏度的步驟。 
j.感應電極可以用電路板銅箔來做，亦可以?huà)裼肍PC軟性電路板，ITO蝕ORGACON(CARBON)印刷等導電物質(zhì)。

 
2. Step 2：決定感應電極的尺寸：
a. 依照機構設計的面板厚度決定感應電極的最小尺寸，面板厚度1mm時(shí)感應電極最小3mm直徑的圓，面板厚度7mm時(shí)感應電極最小10mm直徑的圓，在機構及電路板空間的允許下盡量將感應電極加大。
b.感應電極最小不可以小於1/3個(gè)手指的面積。 
c.注意感應電極附近是否有金屬螺絲或鐵板等大型金屬物，如果有，必須將金屬物接地，並再加大感應電極的面積，以避免靈敏度降低。
d.如果在感應電極中開(kāi)孔加裝LED，必須加大感應電極以彌補開(kāi)孔所損失的面積，所以增加的感應電極面積至少必須相等於開(kāi)孔的面積。

 
e. 感應電極可以是任何形狀，但是盡可能採用圓形或方形，如果必須利用所有的空間來增加感應電極的面積，盡量避免將感應電極設計成狹長(cháng)的形狀。
 
3. Step 3：感應電路板電路設計及佈線(xiàn)：
a.電路設計以IC規格書(shū)內的範例電路為基礎即可。
b.必須利用穩壓IC(VOLTAGE REGULATOR)來確保QUANTUM IC的電源是乾淨沒(méi)有雜訊的。
c. 感應電極附屬的電阻與電容要盡量靠近IC，如果是雙面板或是多層板，在電阻與電容的下方盡量避免通過(guò)高頻線(xiàn)路，鋪設地線(xiàn)，或是比較寬的線(xiàn)路。
 

d.如果是單層板，感應電極附近不要有高頻線(xiàn)路，其他線(xiàn)路也盡量遠離感應電極及其連線(xiàn)。如果選用的IC有AKS功能，請盡量採用此功能以減少鄰近的感應電極互相干擾。 
e.如果沒(méi)有開(kāi)啟AKS功能，在感應電極及其連線(xiàn)之間加一條地線(xiàn)，也可以減少鄰近的感應電極之間的互相干擾，地線(xiàn)必須放置在鄰近的兩個(gè)感應電極的中央，線(xiàn)寬不要超過(guò)兩個(gè)感應電極間距的1/5，或是用地線(xiàn)將感應電極及其連線(xiàn)圍繞隔開(kāi)，但是原則上圍繞的地線(xiàn)離的越遠越好。

f. 從感應電極的附屬零件到感應電極的之間的線(xiàn)路以最小線(xiàn)寬來鋪設即可，感應電極的連線(xiàn)與其他線(xiàn)路至少間距線(xiàn)寬的5倍以上，感應電極的連線(xiàn)與另一個(gè)感應電極的連線(xiàn)之間的距離則是越遠越好，最近距離為線(xiàn)寬的2倍以上。 
g.如果無(wú)法達到連線(xiàn)之間的間距，最好在線(xiàn)與線(xiàn)之間用一條地線(xiàn)作隔離，用最小的線(xiàn)寬來鋪設地線(xiàn)即可，線(xiàn)距採用一般安全間距。 
h.從感應電極的附屬零件到感應電極連線(xiàn)最長(cháng)不要超過(guò)30cm，感應電極的的線(xiàn)路可以經(jīng)過(guò)感應電極的下方，避免圍繞在其他感應電極的周邊。 
i. 感應電極連線(xiàn)的下方盡量避免通過(guò)高頻線(xiàn)路，鋪設地線(xiàn)，或是比較寬的線(xiàn)路，如果難以避免，盡量以交錯通過(guò)，其他線(xiàn)路盡量不要與感應電極連線(xiàn)平行。 
j.如果確實(shí)需要減少來自感應電極下方的干擾而需要鋪設地線(xiàn)的話(huà)，不要鋪設整片實(shí)體的地線(xiàn)，用網(wǎng)格狀鋪銅，網(wǎng)格1.27mm以上，格線(xiàn)用最小

k. 人體的自然電容量約5pF～30pF之間，佈線(xiàn)的最終原則就是不要超過(guò)人體自然電容量的最小值5pF。
 
4.Step 4：測試電路板：
a. 這個(gè)階段主要是測試電路板的佈線(xiàn)是否正確，感應動(dòng)作是否正常。
b.在此階段只需要大概的調整靈敏度，不需要精確調整，因為當電路板裝入機殼之後會(huì )再變化。 
c.測試時(shí)必須特別注意電路板的放置，測試電路板不可以直接放在桌面上，也不可以在測試按壓時(shí)有晃動(dòng)的現象，理想的測試環(huán)境是黏貼上面板或與面板相同厚度及材料的替代面板，再加上橡膠腳墊架高電路板，同時(shí)可以穩固電路板。

d.測試的電路板必須沒(méi)有跳線(xiàn)，如果有跳線(xiàn)，必須是與感應開(kāi)關(guān)電路無(wú)關(guān)的，而且不可以經(jīng)過(guò)感應IC及其附屬電路，也不可以在感應電極附近。 
e. 如果測試不良，進(jìn)入Step 4-1確定不良原因，如果用手直接觸摸感應電極可以正常動(dòng)作，可以確定為靈敏度不良。 
f.如果感應開(kāi)關(guān)會(huì )自動(dòng)觸發(fā)，或觸發(fā)後很久才釋放，先檢查電源是否穩定，如果電源是穩定的則可能是過(guò)度靈敏，將Cs電容數值減少降低靈敏度再
測試。 
g. 如果是屬於佈線(xiàn)不良或佈線(xiàn)錯誤，回到Step 3重新佈線(xiàn)。 
h.只要將靈敏度調整到不會(huì )有不穩定或不動(dòng)作的現象就可以進(jìn)入下一階段再調整靈敏度。
 
5.Step 5：裝入機殼內： 
a. 感應電路板裝入機殼內測試是必須的步驟，可以是手工機殼，試模機殼最好是量產(chǎn)機殼，機殼外部的印刷及噴漆必須與量產(chǎn)時(shí)的漆料相同。
b.機殼內的組件必須齊全，最好其他電路板都已經(jīng)安裝妥當，且可以接上電源工作，其他電路板工作正常與否無(wú)關(guān)緊要，只要可以測試按鍵動(dòng)作即可。
c.測試階段可以用一般無(wú)基材雙面膠黏貼，但是正式量產(chǎn)建議採用3M 468MP或NITTO 818無(wú)基材雙面膠。
 
6.Step 6：測試靈敏度： 
a.適當的靈敏度是手指輕輕接觸到面板，感應開(kāi)關(guān)有動(dòng)作發(fā)生，如果需要用很大的力氣按壓面板感應開(kāi)關(guān)才有動(dòng)作，或是手指還未接觸到面板感應開(kāi)關(guān)就有動(dòng)作，是屬於靈敏度不良的狀況。
b. Cs電容數值加大可以提高靈敏度，數值減少是降低靈敏度，必須注意，不同的IC會(huì )有不同的數值範圍限制，請參考IC規格文件。 
c. 提高靈敏度並不等於增加感應距離，在設計初期一定要確定面板的厚度，感應電極的面積一定要足夠。 
d. 個(gè)別的感應開(kāi)關(guān)會(huì )因為位置的不同，受機構或其他元件的影響不同，所以靈敏度的調整是每一個(gè)感應開(kāi)關(guān)個(gè)別進(jìn)行的。
e.理想的靈敏度可以根絕感應開(kāi)關(guān)的誤動(dòng)作，增加ESD測試的耐受性。(已經(jīng)測試通過(guò)25KV)

7.Step 7：確定BOM
a. 到這個(gè)階段才能完全確定BOM並進(jìn)入試產(chǎn)及量產(chǎn)。 
b. 與感應相關(guān)的電阻及電容建議採用SMD元件，電阻沒(méi)有特殊要求，一般±10%誤差的即可，電容建議採用X7R誤差在±10%以?xún)鹊脑�件�?/span>

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