电容式触摸装置的制造方法_2

文档序号:9252644阅读:来源:国知局
摸传感器5可以被布置在所述印刷物品(未示出)的不同部分,例如,在不同的基板上(例如控制器被布置在印刷电路板上而触摸传感器5被设置在卡片上),在共同基板的不同侧面上和/或在共同基板上的用折痕或折叠分开的不同部分上。因此,可能难以形成连续的导电线路4。因此,可能需要一个简单的、但不太理想的布局以允许装置I被嵌入在所述印刷物品中(未示出)。另外地或替代地,可能需要依靠于电线和/或连接器条带以提供路径,这可能会使交互式印刷产品更加昂贵和/或难以制造。
[0038]本发明是基于,至少部分地基于认识到无需在端口和传感器之间的连续的导电路径而仍然可以实现可靠的电容触摸传感。
[0039]参照图2,示出了制品10,例如诸如海报、贺卡或销售点陈列品的印刷产品,它包括根据本发明电容式触摸传感装置11。
[0040]该制品10包括基板12,例如由纸、卡片或其它纤维基材料、塑料或叠层形成。基板12支撑的电子模块13。
[0041]仍参考图2a,该模块13包括含有介电基板15的印刷电路板14,所述介电基板包括具有前和后表面16、17以及支撑在前表面16上和/或在后表面17上的一组导电迹线18。模块13包括电容式触摸控制器19,例如德州仪器公司的MSP 430,其包括通用输入/输出端口 20。端口 20通过各个管脚21访问。
[0042]印刷电路板14可以是传统型的,包括形成在层叠基板的前及或后表面16、17上的铜或金属迹线18,所述层叠基板例如由布或纸和热固性树脂形成。焊料(未示出)可以被用来连接导电迹线18和管脚19。
[0043]然而,印刷电路板14可以包括在由例如纸、卡片或其它纤维基材料或塑料制成的基板的前和/或后表面16、17上形成的导电油墨或箔迹线18。导电油墨或胶水(未示出)可以被用来连接导电迹线18和管脚19。如果使用导电油墨,则可以使用丝网印刷、柔版印刷、平版印刷或凹版印刷。
[0044]电容性触摸控制器19用于使用基于电阻的电容测量来传感触摸。计时器(未显示)的时钟频率为8MHz的频率。
[0045]输入/输出端口对20由具有电阻值R的电阻22相连接。R可具有在500kD和5M Ω之间的范围中的一个值。当端口 20被扫描时(见图5),电阻22有效地提供接地电阻。因此,对于具有接地电容为大约1pF的传感器23,传感器23的放电时间为约0.5至约50 μ S0
[0046]基板12还支持至少一个电容式触摸传感器23和至少一个导电迹线24。每个触摸传感器23被连接到相应的导电迹线24。在这种情况下,导电迹线24包括单个线路。然而,导电迹线可以包括多于一个的线路,并且可以包括交连的行路。
[0047]电容式触摸传感器23和导电迹线24包括导电油墨,并且可以通过将所述导电油墨印刷到基板12上来形成。印刷可以包括丝网印刷、柔版印刷、平版印刷或凹版印刷形式。
[0048]如图2所示,输入/输出端口 20和相应的电容式触摸传感器23由路径25耦接。路径25包括主要通过导电迹线18 (例如由金属形成)和导电油墨迹线24分别形成的第一和第二导电部分25ρ252。所述导电油墨24的电阻是RtMek。如果导电迹线18包括金属,则该迹线的电阻可以被假定为相对较小。但是,如果在印刷电路板上的导电迹线18包括导电油墨,则导电迹线18可以具有可观的电阻,Rtrack- ο
[0049]第一和第二导电部分251、252通过电容耦合器26耦接。因此,路径25是断开的,而不是单一的连续的电路径。换句话说,控制器19的端口 20和传感器23通过非欧姆接触的路径25连接。
[0050]参照图2、图3和图4,第一和第二导电部分251、252包括各自的第一和第二耦合区域27、28,它们由至少一个介电层或区域29(阴影所示)分开。第一和第二耦合区域27和28采用重叠的导电焊盘或部分迹线18、24的形式。
[0051]第一和第二耦合区域27、28分别具有第一和第二面积为Al、A2,且由具有(或平均)相对介电常数ε J勺电介质分开距离d。通常,第一和第二面积Al、A2具有在约0.0Olmm2至约100平方毫米范围内的值,例如,约为0.1mm2至约10平方毫米。第一和第二面积Al、A2可具有相同的值,即Al = A2 = Ao在任何情况下,该电容耦合器的有效面积由重叠的面积所限制。距离d,可以具有在约I μπι至约I毫米之间的范围内的值。相对介电常数\在约2至10之间的范围内。如将更加详细地解释的,第一和/或第二面积Α1、Α2、距离d及相对介电常数\的值的组合可以通过实验发现。
[0052]在这个例子中,至少一个介电层29主要由印刷电路板基板15形成。然而,这不是必须的情况。
[0053]例如,模块13可以被“面朝下”放置在基板12上。所示至少一个介电层29可以包括基板12。换句话说,模块13被安装在基板12的一个侧边(即侧面)上,且传感器23和迹线24可以形成在基板12的另一相对侧上。所示至少一个介电层29可以包括空气、胶水和/或胶带。所述至少一个介电层29可以包括介电片材(未示出)。所述至少一个介电层29可以包括不导电的油墨(未示出)。介电层29可采用焊盘的形式,例如图案化层。
[0054]在另一示例中,模块13可以仍然被“面向上”放置在基板12上,但所示至少一个介电层29不是由印刷电路板基板15提供的。
[0055]参照图5,介电基板15支持在背面17上的导电迹线18。介电基板16包括在前和后表面16、17之间的通孔31,且导电连线32,例如焊料或导电油墨,穿过所示通孔31以连接在前和后表面16、17上的迹线18。
[0056]介电层33将在后表面17上的导电迹线18与在基板12上的导电迹线24分开。介电层33可以是粘合剂,如胶带或胶水。替代地,介电层33是非粘性的,且可以使用另外的粘合剂材料(例如胶水)和/或粘合剂结构(如施加在模块13上的胶粘带)。
[0057]这种布置意味着,印刷电路板基板15不提供所述至少一个介电层29。这有助于减少介电材料的厚度d,和/或允许使用具有与印刷电路板基板15不同的相对介电常数ε r的值的材料,例如,具有大于或等于5(即\多5)或大于或等于10 (即ε 10)的一个值。
[0058]电容式触摸控制器19可以直接或通过载体(未示出)安装在基板12上,即不需由印刷电路板支撑。电容式触摸控制器19或载体(未示出)支撑第一耦合区域27,其与在基板12上的第二耦合区域28电容耦合。电容式触摸控制器19或载体(未示出)可以采用表面贴装封装或芯片载体的形式。第一耦合区域27可以采用在控制器或载体(未示出)的表面(例如背面)上的导电焊盘的形式。
[0059]仍参照图6,电容耦合器26具有电容Q。因此,对于平行板结构,所述电容耦合器26的电容约等于ε^Λ/d,其中^是自由空间的介电常数,A是第一和第二耦合区域27、28的重叠面积,且d是第一和第二耦合区域27、28的分开距离。在接触传感器23时,传感器23和人34之间的电容是C2。通常情况下,C2为约I至10pF,例如约3pF。人34和地面35之间的电容是C3。通常情况下,C3是约100pF。
[0060]C1可以具有在0.1pF到约10pF的范围内的一个值。电容C1的值可以通过实验确定。但是,一般来说,电容C1的值是使得所述电容式触摸控制器19(图2)能够检测到人34已经触摸传感器23。例如,如果传感器23和人30之间的阻抗Z(包括C2)占主导的话,这可以实现。这可能发生CC”例如,C1可以不大于C2的一半,或者可以不大于C2的十分之一O
[0061]尽管电容式触摸控制器端口 20和电容式触摸传感器23由非欧姆连接的路径25相连接,有效的电容传感仍然是可能的。
[0062]这可以帮助促进制品10的组装和/或提供更大的设计自由度。这是因为,该模块13可以通过使用非导电胶或胶带而安装到基板12上,或者通过使用例如夹子
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