一种主动式电容触控模块及智能手绘板的制作方法

本实用新型属于电子信息技术领域，尤其涉及一种主动式电容触控模块及智能手绘板。

背景技术：

随着信息化技术与科技的发展，用户对手机、平板、电脑等电子设备的输入方式要求越来越高，键盘与鼠标输入方式已不能满足专业设计、画画、会议记录等要求，逐渐倾向于便捷的带有笔触控输入设备，目前市面上触控输入设备主要是电阻屏、电容屏、电容屏+电磁层。电阻屏只能支持单点输入且书写没有压感，电容屏+电磁层因制造工艺复杂，成本贵，不能满足广大用户的需求。电容屏因其制造工艺简单，成本便宜，支持多点输入且书写有压感，慢慢成为市场的主流输入触控屏。

电容式触摸屏分为表面电容式（Surface Capacitive）和投射电容式（Projective Capacitive）两种。表面式电容触摸屏，只能支持单点输入；投射电容屏可分为自电容屏和互电容屏两种类型。在玻璃表面用ITO（Indium Tin Oxides，一种透明的导电材料）制成横向X与纵向Y电极阵列，这些X与Y的电极分别与地构成电容，这个电容就称为自电容。当手指触到电容屏时，手指的电容将会叠加到屏体电容上，使屏体电容量增加。在触摸检测时，自电容屏依次分别检测横向与纵向电极阵列，根据触摸前后电容的变化，分别确定横向坐标与纵向坐标，然后组合成平面的触控坐标。如果是单点触摸，则在X周和Y轴方向的投影都是唯一的，组合出的坐标也是唯一的；如果在触摸屏上有两点触摸并且这两点不在同一X方向或者同一Y方向，则在X轴和Y轴方向分别有两个投影，则组合出4个坐标。显然，只有两个坐标是真实的，另外两个就是俗称的“鬼点”。因此，自电容无法实现真正的多点触摸。

互电容也是在玻璃表面用ITO制作横向电极和纵向点极，它与自电容屏的区别在于，两组电极交叉的地方将会形成电容，也即这两组电极分别构成电容的两极。当手指触摸到电容屏时，影响了触摸点附件两个电极之间的耦合，从而改变了这两个电极之间的电容量。检测互电容大小时，横向的电极依次发出激励信号，纵向的所有电极同时接收信号，这样可以得到所有横向和纵向电极点的电容值大小，即整个触摸屏的二维平面的电容大小。根据触摸屏二维电容变化量数据，可以计算出每一个触摸点的坐标。因此，屏上即使有多少个触摸点，也能计算出每个触摸点的真实坐标。

另外，上述方式，制作工艺复杂、兼容性设计困难、产品生产良率过低、成本昂贵。所以，市场上满足专业设计人员、画画、高效签字等功能需求的电容触控屏并没有，只有制造工艺复杂、良率过低、成本昂贵的电磁膜+电磁笔整套设备。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本实用新型公开了一种主动式电容触控模块及智能手绘板，灵敏度高，衰减小，抗干扰性能好，制造工艺简单，具有更好的兼容性，合格率高，成本低。

对此，本实用新型采用的技术方案为：

一种主动式电容触控模块，其包括触控IC和敷铜电路板，所述敷铜电路板包括敷铜层，所述敷铜层设有多个X轴敷铜结构和多个Y轴敷铜结构，所述X轴敷铜结构和Y轴敷铜结构分别与触控IC电连接，所述X轴敷铜结构通过跳线相互连接，所述Y轴敷铜结构在敷铜层相互连接；相邻的X轴敷铜结构与Y轴敷铜结构之间的间距为不大于0.3mm；相同轴上，相邻两个敷铜结构的中心距离为不大于5.0 mm，相邻的X轴敷铜结构在敷铜层上的距离为不大于0.15mm。优选的，相邻的X轴敷铜结构与Y轴敷铜结构之间的间距为0.1~0.16mm；

其中，所述X轴敷铜结构相互连接作为感应端，Y轴敷铜结构相互连接作为驱动端，X轴与Y轴的多条敷铜结构的线分别与触控IC进行连接，先由Y轴的驱动端发起信号，感应端X轴接收信号，在X轴与Y轴交叉的地方形成等效电容，从而达到互容的采集效果。

此技术方案采用敷铜电路板的模式，作为主动式电容触控模块，其包括多条X轴和多条Y轴的敷铜结构，敷铜面都在同一面，多个X轴的敷铜结构是在同一面，每个敷铜结构均采用线构成，每个敷铜结构形状的大小经过很多次的实验发现，这个敷铜结构的形状大了，虽然能提高信号量，从而提高接收灵敏度；但形状过大，d就会变小，从而会使寄生电容（电容得计算公式C=εS/4Kπd）增大，导致电路不稳定，干扰变大。采用此技术方案的敷铜设计，在配合主动笔使用时，不但解决了灵敏度低的问题（ITO走线的通道走线阻抗比敷铜走线阻抗大，导致衰减就比较大），而且成本相对ITO便宜不少，具有在保证更高的灵敏度的同时，降低了干扰，衰减小，具有更好的兼容性。另外，该敷铜电路板采用常规的印刷电路板的方式，而且该敷铜电路板上的结构为在同一个面上，制备工艺简单，容易控制，制造成本大大降低，合格率得到提高。

作为本实用新型的进一步改进，相邻的X轴敷铜结构与Y轴敷铜结构之间的距离为0.08mm~0.13mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述相邻Y轴敷铜结构相互之间连接的走线宽度为4~5mil。

作为本实用新型的进一步改进，相同轴上，相邻两个敷铜结构的中心距离为4.9~5.0 mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述X轴敷铜结构的形状为对称的六边形或八边形，所述Y轴敷铜结构的外形为对称的六边形或八边形，所述Y轴敷铜结构为X轴敷铜结构旋转90度得到。

优选的，所述X轴敷铜结构的形状为等边六边形，所述Y轴敷铜结构的形状为等边六边形。

作为本实用新型的进一步改进，所述Y轴敷铜结构在X轴方向不连接，相邻两个Y轴敷铜结构在Y轴方向直接连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述X轴敷铜结构为对称的八边形，所述八边形在Y轴方向的边长最短，其在Y轴方向的边长为0.13~0.20mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述X轴敷铜结构内设有对称的两个过孔，所述相邻的X轴敷铜结构通过跳线相互连接，所述跳线的两端分别与相邻的X轴敷铜结构的过孔连接，过孔的内径为0.3~1.0mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述X轴敷铜结构的水平宽度为4.6mm~4.8mm，所述X轴敷铜结构的垂直宽度为2.9mm~3.1mm。

本实用新型还提供了一种主动式电容智能手绘板，其包括如上任意一项所述的主动式电容触控模块和触控电路板，所述触控电路板包括主控MCU、并联存储器、蓝牙模块、电池、电源管理IC、DC-DC转换模块、触控IC接口电路，所述电池与电源管理IC连接，所述电源管理IC与DC-DC转换模块连接，所述DC-DC转换模块与蓝牙模块连接，所述触控IC接口电路、并联存储器与主控MCU连接，所述主控MCU与并联存储器连接。

采用此技术方案，电池通过电源IC进行控制，输出一定的电压范围，此电压经过DC-DC转换模块输出恒定的电压给到MCU等IC进行供电。进一步的，当电池没有电后，电源管理IC连接充电接口，可以进行充电。MCU通过I2C接口与触控IC进行通讯，当用户在皮套上垫纸进行书写、画画、设计图纸时，触控IC就会采集到笔的书写轨迹，把书写轨迹进行处理后传输给到MCU，然后MCU把数据进行处理，数据可以通过离线模式存储到并联存储器中，再把数据通过蓝牙模块异步传输给到手机、平板或电脑等，也或者MCU通过蓝牙模块在线通过把数据传输给到手机、平板、电脑等。

进一步的，主控MCU与蓝牙模块通过RS232串口进行通讯，蓝牙收到数据直接通过透传模式传输出去。

进一步的，与其配合使用的主动式电容笔包括出水笔芯，主动式电容笔通过纸媒介进行传输到敷铜PCB，可以根据主动笔的配合情况支持不同厚的纸张进行书写。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

采用本实用新型的技术方案，灵敏度高，衰减小，互电容值适中，具有很好的可靠性和稳定性，兼容性好，书写效果好，抗干扰能力强，制备工艺简单，合格率高，成本低。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图。

图2是本实用新型实施例1的局部放大图。

图3是本实用新型对比例1的结构示意图。

图4是本实用新型对比例1的局部放大图。

图5是本实用新型实施例3的电路模块图。

具体实施方式

下面对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。

实施例1

如图1和图2所示，一种主动式电容触控模块，其包括触控IC和敷铜电路板，所述敷铜电路板包括敷铜层，所述敷铜层设有多个X轴敷铜结构1和多个Y轴敷铜结构2，所述X轴敷铜结构1和Y轴敷铜结构2分别与触控IC电连接，所述X轴敷铜结构1通过跳线相互连接，所述Y轴敷铜结构2在敷铜层相互连接；相邻的X轴敷铜结构1与Y轴敷铜结构2之间的间距F为0.08mm~0.13mm；相同轴上，相邻两个X轴敷铜结构1的中心距离B为4.9~5.0 mm，相邻两个Y轴敷铜结构2的中心距离E为4.9~5.0 mm。相邻的X轴敷铜结构1在敷铜层上的距离A为不大于0.15mm。所述相邻Y轴敷铜结构2相互之间连接的走线宽度为4~5mil。

所述X轴敷铜结构1的形状为对称的六边形或八边形，所述Y轴敷铜结构2的外形为对称的八边形，所述Y轴敷铜结构2为X轴敷铜结构1旋转90度得到。所述X轴敷铜结构1在Y轴方向的边长最短，其在Y轴方向的边长为0.13~0.20mm。所述Y轴敷铜结构2在X轴方向不连接，即所述Y轴敷铜结构2没有上下水平方向的边，相邻两个Y轴敷铜结构2在Y轴方向直接连接，即上下相邻两个Y轴敷铜结构2的同侧的边上下直接相连。

所述X轴敷铜结构1内设有对称的两个过孔3，所述相邻的X轴敷铜结构1通过跳线相互连接，所述跳线的两端分别与相邻的X轴敷铜结构1的过孔3连接，过孔3的内径G为0.3~1.0mm。所述X轴敷铜结构1的水平宽度C为4.6mm~4.8mm，所述X轴敷铜结构1的垂直宽度D为2.9mm~3.1mm。

其中，所述X轴敷铜结构1相互连接作为感应线，Y轴敷铜结构2相互连接作为驱动线，X轴与Y轴的多条敷铜结构的线分别与触控IC进行连接，先由Y轴的驱动端发起信号，感应端X轴接收信号，在X轴与Y轴交叉的地方形成等效电容，从而达到互容的采集效果。

具体而言，在本实施例1中，感应线和驱动线走在同一层，通过PCB敷铜的方式进行走线，相邻的X轴敷铜结构1感应线与Y轴敷铜结构2驱动线之间的间距为0.13mm。

采用此主动式电容触控模块作为手绘板的触控模块，垫8mm高度的纸，测得的互电容值为31fF，大于要求互电容值大于30fF。

另外，对其进行实际信号量测试，看X轴和Y轴的最大值，X轴的02信道的信号量为274，Y轴的03信道的信号量为211，信号量测试大于200。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例与实施例1的区别在于：相邻的X轴敷铜结构1感应线与Y轴敷铜结构2驱动线之间的间距为0.1mm。

采用此主动式电容触控模块作为手绘板的触控模块，垫8mm高度的纸，测得的互电容值为34fF，大于要求互电容值大于30fF。另外，对其进行实际信号量测试，看X轴和Y轴的最大值，如X轴的02信道的信号量为476，Y轴的03信道的信号量为374，信号量测试大于200，测试结果满足要求且余量比较大。

对比例1

如图3和图4所示，对比例1与实施例1不同之处在于，所述敷铜层包括两层，分别为顶层和底层，X轴敷铜结构1位于顶层，Y轴敷铜结构2为底层，所述顶层与底层的厚度为0.055mm。相邻的X轴敷铜结构1在顶层的X轴方向相互连接，相邻的Y轴敷铜结构2在底层的Y轴方向相互连接。相邻的X轴敷铜结构1与Y轴敷铜结构2边缘之间的间距F为0.13mm。

采用此主动式电容触控模块作为手绘板的触控模块，垫8mm高度的纸，测得的互电容值为24fF，小于要求互电容值大于30fF。

另外，对其进行实际信号量测试，看X轴和Y轴的最大值，如X轴的02信道的信号量为154，Y轴的03信道的信号量为124，信号量测试小于200，不满足设计要求。

实施例3

如图5所示，一种主动式电容智能手绘板，其包括实施例1或实施例2所述的主动式电容触控模块和触控电路板，所述触控电路板包括主控MCU、并联存储器、蓝牙模块、电池、电源管理IC、DC-DC转换模块、触控IC接口电路，所述电池与电源管理IC连接，所述电源管理IC与DC-DC转换模块连接，所述DC-DC转换模块与蓝牙模块连接，所述触控IC接口电路、并联存储器与主控MCU连接，所述主控MCU与并联存储器连接。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。