一种矿用仪表薄膜按键开关及其屏蔽层的制作方法与流程

本发明涉及一种矿用仪表薄膜按键开关及其屏蔽层的制作方法。

背景技术：

随着智能化电子产品不断进入煤矿使用，采用薄膜按键开关作为操作面板的电子产品种类也在增加。对于传统薄膜按键开关作为操作面板时，由于薄膜按键开关存在两大缺陷，其一本身留有大量的空隙，这给电子产品的屏蔽带来很大的难题，其二开关部分的线路和元器件容易受射频和静电的干扰，导致按键操作的误动作。另外如果要将该类薄膜开关应用到矿井中使用，抗电磁屏蔽干扰措施是一个难题。

针对矿用电气产品，其防爆安全性至关重要。目前矿用防爆电气产品的安全类型主要以隔爆型和本质安全型为主。本质安全设计就是要严格控制电路各部分产生的电火花能量，因此在设计中要充分考虑到了电磁屏蔽干扰问题。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是提供一种矿用仪表薄膜按键开关。

实现本发明第一个目的的技术方案是一种矿用仪表薄膜按键开关，由印刷电路板和覆盖在印刷电路板上的薄膜按键面板组成；所述印刷电路板由下至上依次为地线层、电源层和若干信号层；所述地线层和电源层之间连接TVS电源保护器；

所述薄膜按键面板由上至下依次为：第一保护层、PET基板、图案层、屏蔽层、第二保护层、导电胶层和按键垫层；所述PET基板、图案层、屏蔽层、第二保护层和导电胶层上设置至少一个工艺过孔，将屏蔽层和导电胶层连接；

所述印刷电路板的地线层与薄膜按键面板的屏蔽层连接。

所述第一保护层和第二保护层为UV油墨；所述屏蔽层为导电浆。

所述导电胶层面积大于位于其上部的各层。

本发明的第二个目的是提供一种薄膜按键面板的屏蔽层制作方法。

实现本发明第二个目的的技术方案是一种薄膜按键面板的屏蔽层制作方法，包括以下步骤：

步骤一：准备PET基材，并在PET基材上印刷图案层；

步骤三：在图案层上制作屏蔽层；

a、在激光切割机上切割出连接PET基材正反导电物质的工艺过孔，切割完成后送至丝网印刷机；

b、在丝网印刷机上更换装有屏蔽层图案的网版，网版与印刷机台的间距为4～5mm；

c、刮刀选用邵氏硬度为70度直角型刮胶，并安装在丝网印刷机刮刀架上与网版成75度角；用导电浆在网版左侧，操作丝网印刷机上的回墨刀具，在网版上均匀推平银浆，来回一次；

d、网版升起后取步骤b得到的PET材料，将彩色油墨面朝上置于丝网印刷机台面，利用台面上的吸风孔吸住PET材料，并用除尘滚轮将材料表面的灰尘清除干净；

e、操作丝网印刷机放下网版，移动刮刀，导电银浆通过网版上的图案区域，在图案层的彩色油墨面留下屏蔽层；

f、停止吸风，从印刷台面将带有图案层和屏蔽层的PET板材移到98℃±2℃热烘道的传送带上，经过3.5min预烘干处理后放置到网车上，再送入热烘箱进行热固化处理，温度130℃±3℃、烘烤时间为30min。

所述步骤一的具体方法为：在0.35mm厚的PET基材上印刷彩色油墨得到图案层，经过100℃±2℃热烘道2.5min预烘干处理，放置于网车上备用。

工艺过孔的直径为0.12mm的圆孔，屏蔽层的图案为线宽1.0mm、线空比1：3.2的矩形网格。

所述步骤二中，用于屏蔽大于50MHZ信号时，采用固含量59％、密度1.84kg/L、粘度4600～7400、重量100～200g银浆；用于屏蔽大于1000KHZ信号时，采用固含量45％、密度1.3kg/L、粘度4600～7400、重量100～150g的银铜导电浆；用于磁屏蔽时，采用固含量48％、密度1.4kg/L、粘度4600～7400、重量100～180g的镍导电浆。

采用了上述技术方案后，本发明带来了以下的有益效果：(1)本发明采用在电源层与地线层之间并接TVS电源保护器件来减少瞬间产生的电磁干扰，保护了保护按键薄膜开关本身。

(2)本发明将屏蔽层和导电胶层通过设置在按键框四周的多个工艺过孔相连，再通过导电胶层与金属机壳相连，使得和设备整体外壳形成一个严密的屏蔽腔，使得腔内的元器件受到整体保护，能保证元器件在没有射频和静电干扰条件下稳定生产。

(3)本发明在印刷电路板与薄膜按键面板之间设置一层按键垫层，可以隔离导电胶层与电路板上的铜箔信号层。

(4)本发明的工艺能保证电磁屏蔽效果，具有高导电性和高电磁屏蔽效率，通过控制丝印材料的种类、厚度、线性和形状来达到对不同电磁波频率的屏蔽效能。

(5)本发明的工艺有效地降低了薄膜按键开关的制造成本，适于大批量生产。可大量应用于煤矿用测量设备操作按键面板的EMI屏蔽。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的薄膜按键开关的主视图。

图2为图1的左视图。

图3为本发明的电路图。

附图中标号为：

印刷电路板1、地线层11、电源层12、信号层13、薄膜按键面板2、第一保护层21、PET基板22、图案层23、屏蔽层24、第二保护层25、导电胶层26、按键垫层27、工艺过孔28。

具体实施方式

(实施例1)

见图1和图2，本实施例的一种矿用仪表薄膜按键开关，由印刷电路板1和覆盖在印刷电路板1上的薄膜按键面板2组成；印刷电路板1由下至上依次为地线层11、电源层12和若干信号层13；薄膜按键面板2由上至下依次为：第一保护层21、PET基板22、图案层23、屏蔽层24、第二保护层25、导电胶层26和按键垫层27；PET基板22、图案层23、屏蔽层24、第二保护层25和导电胶层26上设置至少一个工艺过孔28，将屏蔽层24和导电胶层26连接；印刷电路板1的地线层11与薄膜按键面板2的屏蔽层25连接。第一保护层21和第二保护层25为UV油墨；屏蔽层25为导电浆。导电胶层26面积大于位于其上部的各层，用于与机壳接触。

矿用仪表薄膜按键屏蔽层的制作方法，包括以下步骤：

步骤一：准备PET基材22，并在PET基材22上印刷图案层23；在0.35mm厚的PET基材23上印刷彩色油墨得到图案层24，经过100℃±2℃热烘道2.5min预烘干处理，放置于网车上备用

步骤三：在图案层23上制作屏蔽层24；

a、在激光切割机上切割出连接PET基材正反导电物质的工艺过孔28，切割完成后送至丝网印刷机；

b、在丝网印刷机上更换装有屏蔽层图案的网版，网版与印刷机台的间距为4～5mm；

c、刮刀选用邵氏硬度为70度直角型刮胶，并安装在丝网印刷机刮刀架上与网版成75度角；用导电浆在网版左侧，操作丝网印刷机上的回墨刀具，在网版上均匀推平银浆，来回一次；用于屏蔽大于50MHZ信号时，采用固含量59％、密度1.84kg/L、粘度4600～7400、重量100～200g银浆；用于屏蔽大于1000KHZ信号时，采用固含量45％、密度1.3kg/L、粘度4600～7400、重量100～150g的银铜导电浆；用于磁屏蔽时，采用固含量48％、密度1.4kg/L、粘度4600～7400、重量100～180g的镍导电浆。

d、网版升起后取步骤b得到的PET材料，将彩色油墨面朝上置于丝网印刷机台面，利用台面上的吸风孔吸住PET材料，并用除尘滚轮将材料表面的灰尘清除干净；

e、操作丝网印刷机放下网版，移动刮刀，导电银浆通过网版上的图案区域，在图案层23的彩色油墨面留下屏蔽层24；

f、停止吸风，从印刷台面将带有图案层23和屏蔽层24的PET板材移到98℃±2℃热烘道的传送带上，经过3.5min预烘干处理后放置到网车上，再送入热烘箱进行热固化处理，温度130℃±3℃、烘烤时间为30min。

工艺过孔28的直径为0.12mm的圆孔，屏蔽层24的图案为线宽1.0mm、线空比1：3.2的矩形网格。间隔线空比越小越有利于高频电磁波的屏蔽，反之即间隔线空比越大越有利于低频电磁波的屏蔽。

见图3，地线层11和电源层12之间连接TVS电源保护器；印刷电路板1的地线层11与薄膜按键面板2的屏蔽层24连接。印刷电路板1的地线层11、电源层12和若干信号层13都是导电的，面临很多干扰，在电源层12上存在有50HZ的工频干扰，信号层13上会串入各类频率成分不同的干扰信号，针对电源层，采用在电源层与地线层之间并接TVS电源保护器件，由于瞬态高电压与电流干扰是造成电路损坏的主要原因。在薄膜按键开关中采用TVS是一种良好的抗电磁干扰手段。当TVS电源保护器两端受到瞬间高能量冲击时，它能以极高的速度(最高达1/(10^12)秒)使其阻抗骤然降低，同时吸收干扰电流，将其两端电压箝位在一个预定值上，从而确保后面的电路元件免受干扰冲击而损坏。在布线时尽量将地线布宽或将印刷电路板的留空处填满地线，以减少导线电阻本身产生的干扰或将留空处作为屏蔽层来处理。

然后将屏蔽层24和导电胶层26通过多个工艺过孔28相连，再粘接导电胶层26、按键垫层27，即可形成薄膜按键面板，再进行热压成型处理，形成按键腔空间，由此提升手感按压效果，最后再和印刷电路板1连接就得到了矿用仪表薄膜按键开关。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。