一种薄膜开关及其制作方法与流程

本发明属于电子开关领域，涉及一种薄膜开关，具体涉及一种薄膜开关及其制作方法。

背景技术：

随着科学技术的不断发展，各种电子设备大量涌现。键盘是很多电子设备常见的器件，用于输入文字信息等，常见的有电脑键盘、通讯设备键盘、家电键盘等。薄膜开关是上述键盘的元器件，现趋于轻薄设计、灵活及成本低的方向发展，且具有体积小、重量轻、操作简单等优点，已广泛用于智能化电子仪器、医疗仪器、数控机床、通讯设备、办公用品、家电、电脑键盘等各类产品中。

常规的薄膜开关结构如图1所示，它主要包括上表层110’、下表层120’以及设置于上表层110’和下表层120’之间的PET隔层130’，PET隔层130’分布有多个隔孔132’，上表层110’的内表面形成有与隔孔132’相对应的上电路112’，下表层120’的内表面形成有与上电路112’相对应的下电路122’，上表层110’和下表层120’通过水胶层140’粘结在PET隔层130’的两表面上。基于这样的结构，其制作工艺大体为：（1）在上表层110’、下表层120’上分别印刷上电路112’、下电路122’；（2）随后进行ATE测试以确保上电路112’和下电路122’的印刷质量；（3）分别对上表层110’、下表层120’进行水胶印刷；（4）将PET隔层130’与水胶印刷后的上表层110’进行粘结组合，分裁后与下表层120’进行组合；（5）将上述三层结构进行滚压即可。现有的薄膜开关生产工艺存在下述问题：制程工艺的CPK值仅为1.105，有待提高；防水性能不佳；需要进行两次水胶印刷，对环境污染较重；而且需要进行两次水胶印刷，两次IR干燥，能耗较大；而且由于隔孔132’尺寸和PET隔层130’厚度的因素，导致按键在对薄膜开关施加压力时容易引起荷重的不稳定，使得电流导通率下降，影响薄膜开关的使用寿命。

技术实现要素：

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种薄膜开关。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种薄膜开关，它包含上表层、下表层以及设置于所述上表层和所述下表层之间的中隔层，所述中隔层上分布有间隔设置的多个隔孔，所述上表层和所述下表层相向的表面上分别形成有上电路和下电路，所述上电路和所述下电路上分别具有与所述隔孔相对应的上导电银点和下导电银点，其特征在于：所述隔层通过覆设于其下表面的第一胶层与所述下表层相粘结，且通过覆设于其上表面的第二胶层与所述上表层相粘结；所述下表层和所述第一胶层之间形成与所述隔孔相连通的气道机构，所述第一胶层和所述第二胶层均为热熔胶。

优化地，所述气道机构包括形成在所述下表层表面的气道槽体以及形成在所述第一胶层表面且与所述气道槽体相对应的气道盖板。

优化地，所述中隔层的厚度为0.03~0.04mm，所述第一胶层和所述第二胶层的厚度相互独立地为0.1~0.2mm，所述上表层和所述下表层的厚度相互独立地为0.05~0.1mm。

本发明的又一目的在于提供一种上述薄膜开关的制备方法，它包括以下步骤：

步骤（a）在中隔层的两个表面上印刷形成热熔胶膜，对其冲压形成MARK点和隔孔，并在其任一表面印刷形成气道机构的部分；

步骤（b）在下表层的任一表面上印刷形成有PIN的下电路，并在所述表面上印刷形成气道机构的剩余部分；

步骤（c）在上表层的任一表面上印刷形成无PIN的上电路，随后利用热熔胶膜使隔层覆设于所述上表层印刷所述上电路的表面上；

步骤（d）将上表层、下表层和中隔层进行层叠复合，进行热滚压即可。

优化地，所述步骤（b）包括：

步骤（b1）在下表层的任一表面上印刷银浆，经红外干燥后形成银线；

步骤（b2）在所述表面上印刷UV油墨，经紫外固化后在所述银线上覆盖形成UV绝缘层；

步骤（b3）在所述UV绝缘层上印刷银浆，经红外干燥后形成银跳线，并在对应位置处印刷形成碳PIN；

步骤（b4）将步骤（b3）处理后的上表层置于140~160℃干燥60~120分钟形成有PIN上电路；并在所述表面上印刷UV油墨，固化后形成气道机构的剩余部分；

所述步骤（c）包括：

步骤（c1）在上表层的任一表面上印刷银浆，经红外干燥后形成银线；

步骤（c2）在所述表面上印刷UV油墨，经紫外固化后在所述银线上覆盖形成UV绝缘层；

步骤（c3）在所述UV绝缘层上印刷银浆，经红外干燥后形成银跳线；

步骤（c4）将步骤（c3）处理后的上表层置于140~160℃干燥60~120分钟形成无PIN上电路；随后利用所述热熔胶膜使隔层覆设于所述上表层印刷所述上电路的表面上。

进一步地，所述红外干燥的温度为130~140℃；所述紫外强度为80~150mJ/cm²；步骤（d）中，所述滚压参数为：温度为100~200℃、热滚压速度为1μm/s~1cm/s、压力为0.5MPa~5MPa。

本发明还提供一种薄膜开关，它包含上表层、下表层以及设置于所述上表层和所述下表层之间的中隔层，所述中隔层上分布有间隔设置的多个隔孔，所述上表层和所述下表层相向的表面上分别形成有上电路和下电路，所述上电路和所述下电路上分别具有与所述隔孔相对应的上导电银点和下导电银点，其特征在于：所述上表层和所述下表层相向的表面上分别形成有围设于所述上导电银点和所述下导电银点周围的绝缘垫高层，所述绝缘垫高层的厚度大于所述上导电银点或所述下导电银点的厚度。

优化地，它还包括设置于所述中隔层和所述下表层之间且与所述隔孔相连通的气道机构。

进一步地，所述中隔层通过覆设于其下表面的第一胶层与所述下表层相粘结，且通过覆设于其上表面的第二胶层与所述上表层相粘结。

进一步地，所述气道机构包括形成在所述下表层表面的气道槽体以及形成在所述第一胶层表面且与所述气道槽体相对应的气道盖板。

进一步地，所述中隔层的厚度为0.03~0.04mm，所述第一胶层和所述第二胶层的厚度相互独立地为0.1~0.2mm，所述上表层和所述下表层的厚度相互独立地为0.05~0.1mm。

本发明的再一目的在于提供一种上述薄膜开关的制作方法，它包括以下步骤：

步骤（a）对中隔层冲压形成MARK点和隔孔；

步骤（b）在下表层的任一表面上印刷形成有PIN的下电路和绝缘垫高层；

步骤（c）在上表层的任一表面上印刷形成无PIN的上电路和绝缘垫高层；

步骤（d）将上表层、下表层和中隔层进行层叠复合即可。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明双层热熔膜薄膜开关，通过使用第一胶层和第二热熔胶连接隔层和上表层、下表层，这样避免使用水胶进行粘结而有利于保护环境；并且在下表层和第一胶层之间形成与隔孔相连通的气道机构，有利于隔绝空气、水汽等，提高其使用寿命。

附图说明

附图1为现有的薄膜开关结构示意图；

附图2为本发明双层热熔膜薄膜开关的结构示意图；

附图3为本发明双层热熔膜薄膜开关的截面示意图；

附图4为环境测试的参数示意图；

附图5为本发明薄膜开关的结构示意图；

附图6为附图5下部的俯视图；

附图7为附图6上部的仰视图；

其中，110’、上表层；112’、上电路；120’、下表层；122’、下电路；130’、PET隔层；132’、隔孔；140’、水胶层；110、上表层；112、上导电银点；120、下表层；122、下导电银点；130、中隔层；132、隔孔；140、第一胶层；150、第二胶层；160、气道机构；162、气道槽体；164、气道盖板；110’’、上表层；112’’、上电路；113’’、上导电银点；120’’、下表层；122’’、下电路；123’、下导电银点；130’’、中隔层；132’’、隔孔；140’’、第一胶层；150’’、第二胶层；160’’、气道机构；170’’、绝缘垫高层；171’’、绝缘垫块。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明优选实施方案进行详细说明。

第一实施例

如图2和图3所示的双层热熔膜薄膜开关，主要包括上表层110、下表层120和隔层130，隔层130设置于上表层110和下表层120之间。

其中，隔层130上分布有间隔设置的多个隔孔132。上表层110中与下表层120相向的表面上形成上电路112，下表层120中与上表层110相向的表面形成下电路122，上电路112与下电路122相对应且与隔孔132位置相对应，即上表层110和下表层120相向的表面上分别形成有与隔孔132相对应的上电路112和下电路122。隔层130通过覆设于其下表面的第一胶层140与下表层120相粘结，且通过覆设于其上表面的第二胶层150与上表层110相粘结，这样避免使用水胶进行粘结而有利于保护环境。下表层120和第一胶层140之间形成与隔孔132相连通的气道机构160，有利于隔绝空气、水汽等，提高其使用寿命。

在本实施例中，气道机构160包括形成在下表层120表面的气道槽体162以及形成在第一胶层140表面且与气道槽体162相对应的气道盖板164。隔层130的厚度为0.03~0.04mm，第一胶层140和第二胶层150的厚度相互独立地为0.1~0.2mm，上表层110和下表层120的厚度相互独立地为0.05~0.1mm。

第二实施例

本实施例提供上述第一实施例中双层热熔膜薄膜开关的制作方法，它包括以下步骤：

步骤（a）在隔层130的两个表面上印刷形成热熔胶膜，对其冲压形成MARK点和隔孔132，并在其任一表面印刷UV油墨，经80mJ/cm²的紫外光照射固化后形成气道盖板164。

步骤（b）在下表层120的任一表面上印刷形成有PIN的下电路，并在该表面上印刷形成气道槽体162。具体为：

根据薄膜开关的设计，在下表层120的任一表面上印刷银浆，利用IR在130℃干燥后（通常干燥30~120秒即可，下同）形成对应形状和走向的银线；

步骤（b2）在该表面上继续印刷UV油墨，经80mJ/cm²的紫外光照射固化后在银线上覆盖形成UV绝缘层；

步骤（b3）在UV绝缘层上参照步骤（b1）的方法继续印刷银浆，经红外在130℃干燥后形成银跳线；银跳线也是银线，它与步骤（b1）中的银线之间有UV绝缘层进行隔离，防止它们之间发生短路；再根据设计或者本领域技术人员的公知常识，在下表层120表面对应位置处印刷对应的银浆，干燥（常规选择，30~120秒）以形成碳PIN；

步骤（b4）将步骤（b3）处理后的下表层120进行全面干燥（置于140℃干燥120分钟）形成有PIN下电路122；将该形成下电路122的下表层120置于ATE自动化测试设备上进行测试，判断下电路122是否导通、是否有短路之处；根据设计，在检测合格产品的对应位置处进行冲压形成薄膜开关所需的缺口和LED孔；并在该表面上印刷UV油墨，经80mJ/cm²的紫外光照射固化后形成气道槽体162。

步骤（c）在上表层的任一表面上印刷形成无PIN的上电路，随后利用热熔胶膜使隔层覆设于所述上表层印刷所述上电路的表面上。具体为：

步骤（c1）根据薄膜开关的设计（例如薄膜开关的导线排布、位置设计等，通常在制作薄膜开关制作前完成），在上表层110的任一表面上印刷（采用丝网印刷等常规工艺）银浆，利用IR在130℃干燥后形成对应形状和走向的银线；

步骤（c2）在该表面上继续印刷UV油墨，经80mJ/cm²的紫外光照射固化后在银线上覆盖形成UV绝缘层；

步骤（c3）在UV绝缘层上参照步骤（c1）的方法继续印刷银浆，经红外在130℃干燥后形成银跳线；银跳线也是银线，它与步骤（c1）中的银线之间有UV绝缘层进行隔离，防止它们之间发生短路；将该形成上电路112的上表层110置于ATE自动化测试设备上进行测试，判断上电路112是否导通、是否有短路之处；根据设计，在检测合格产品的对应位置处进行冲压形成薄膜开关所需的缺口和LED孔。

步骤（d）将上表层110、下表层120和隔层130进行层叠复合，使得下电路122与上电路112相向设置，并且气道盖板164对应盒盖在气道槽体162上，进行热滚压即可，具体参数为：温度为100℃、热滚压速度为1cm/s、压力为5MPa。。

制得的高防水性薄膜开关的制程能力CPu值为1.474、CPk值为1.687、CPl值为1.474。

并进行防液测试：封住薄膜开关的逃气孔，将其浸入2cm深的常温水中，前2小时每半小时测试1次，而后每1小时测试一次，直至不合格；高防水性薄膜开关的防水时间达10小时。

环境测试：将制得的双层热熔膜薄膜开关按照图4所示的参数条件进行处理，并测试其处理前后的电阻变化率，测得本实施例中高防水性薄膜开关的电阻变化率为100.8%。

第三实施例

本实施例提供一种双层热熔膜薄膜开关的环保制作方法，其具体步骤与第二实施例中的基本一致，不同的是：步骤（d）中，所述滚压参数为：温度为200℃、热滚压速度为1μm/s、压力为0.5MPa。经测试得：CPu值为1.450、CPk值为1.580、CPl值为1.454；高防水性薄膜开关的防水时间达8小时；电阻变化率为101.7%。

第四实施例

本实施例提供一种双层热熔膜薄膜开关的环保制作方法，其具体步骤与第二实施例中的基本一致，不同的是：红外干燥的温度为135℃；紫外强度为100mJ/cm²；步骤（d）中，所述滚压参数为：温度为150℃、热滚压速度为0.5cm/s、压力为3MPa。经测试得：CPu值为1.455、CPk值为1.575、CPl值为1.455；高防水性薄膜开关的防水时间达9小时；电阻变化率为102.8%。

第五实施例

如图5至图7所示的薄膜开关，它主要包括上表层110’’、下表层120’’和中隔层130’’；中隔层130’’设置在上表层110’’和下表层120’’之间，它上分布有间隔设置的多个隔孔132’’。

其中，上表层110’’的下表面（与下表层120’’相向的表面）形成有上电路112’’（形成方式采用常规的即可，如丝网印刷等），上电路112’’具有与隔孔132’’相对应的多个上导电银点113’’；下表层120’’的上表面（与上表层110’’相向的表面）形成有下电路122’’，下电路122’’具有与隔孔132’’相对应的多个下导电银点123’’；下导电银点123’’和上导电银点113’’位置相对应；当它们相接触时，薄膜开关接通。上表层110’’和下表层120’’相向的表面上分别形成有围设于上导电银点113’’和下导电银点123’’周围的绝缘垫高层170’’；即上表层110’’的下表面形成有围设在上导电银点113’’周围的绝缘垫高层170’’，绝缘垫高层170’’的厚度大于上导电银点113’’的厚度；下表层120’’的上表面也形成有围设在下导电银点123’’周围的绝缘垫高层170’’，此处绝缘垫高层170’’的厚度大于下导电银点123’’的厚度。这样能够使得薄膜开关的荷重和导通压力分散均匀，提高上导电银点113’’和下导电银点123’’之间的导通率，提高其使用寿命。

在本实施例中，绝缘垫高层170’’由间隔设置的多个绝缘垫块171’’围成，绝缘垫高层170’’端面的形状可以多种多样，如整体呈圆形、方向等。中隔层130’’和下表层120’’之间设有与隔孔132’’相连通的气道机构160’’，有利于隔绝空气、水汽等，进一步提高其使用寿命；可以将气道机构160’’与绝缘垫高层170’’相连接，这样能够简化制作工艺，降低成本。中隔层130通过覆设于其下表面的第一胶层140’’与下表层120’’相粘结，且通过覆设于其上表面的第二胶层150’’与上表层110’’相粘结；第一胶层140’’和第二胶层150’’相互独立地为热熔胶层或水胶层，当然第一胶层140’’和第二胶层150’’均优选为热熔胶层，这样即有利于制作过程中对环境的污染，又能够简化工艺步骤，降低成本。

上述薄膜开关的制备方法，与第二实施例中的基本相同，不同的是：步骤（b）和步骤（c）中分别在下表层、上表层的表面上印刷形成绝缘垫高层170’’，使得绝缘垫高层170’’与气道机构160’’相连接。

对比例1

本实施例提供一种薄膜开关的常规制作工艺，其与实施例1中的基本一致，不同的是：步骤（a4）中未使用热熔胶膜，而是涂布水胶。最终的产品经测试得：CPu值为1.102、CPk值为1.102、CPl值为1.243；薄膜开关的防水时间仅为5小时；电阻变化率为115.6%。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。