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。 1.3.2 厚度选择

从电容触摸触摸按键的角度来看，其厚度与灵敏度成反比，非常薄的覆盖层是最理想的。因为它提高了灵敏度，同时具有更高的精度。

因此，在使用HolyChip产品开发时，为保证一定的触摸感应灵敏度和精度，覆盖材料的厚度选择不超过4mm，2mm以内效果更佳。滚轮与滑动条需要更高的灵敏度，因此表面材料厚度必须更小(约1mm)。同时要求触摸按键正上方1mm以内不能有金属，触摸按键50mm以内的金属必须接地，否则会影响按键的灵敏度。 1.3.3 特性

触摸感应应用中的表面覆盖物一定不能为导体。且金属或其它导电物质也不能放置在两个导电盘之间时，人的手指按压有可能触发处于覆盖层下的所有按键，这等同于失效。

平板电容的电容值公式：

2、 PCB 设计 2.1 地层

不推荐将触摸按键的走线放在任何电源层上。 充满在触摸按键下面的地层或电源层会增加对地的寄生电容，并降低灵敏度。如果可能，地层不应与感应元件放在同一层。铺地需要使用网格铺铜，网格线宽度为10mil，间隙为40mil。

在噪声环境下，最敏感的区域必须加地层。对于具有很强电磁干扰的应用，屏蔽连接到焊盘的走线可提高抗干扰能力。显然，按键界面不可能完全被地环绕包围，但如果屏内部可以屏蔽起来，则可保护而不受 EMI 干扰而产生相关的问题。

为了避免感应区域的二次辐射及减少不期望的影响，应保持浮动金属远离触摸按键信号。 2.2 通讯线隔离

不要将触摸感应的走线靠近通讯线，如I2C或主SPI通信线为高频走线，需要使这些高频走线远离触摸检测线。可以选择将触摸按键走线选择在MCU的不同侧或不同层。若这些走线必须交叉时，最好使高噪声的高频走线与触摸检测线垂直，以减小RF干扰。如下图所示。

2.3 LED 使用

在用户板上，常常需要 LED 靠近触摸按键。当设计带 LED 的应用板时，必