汽車空調控制器電容觸控按鍵應用探討

邱楓

摘 要：車載空調控器現多采用傳統的物理機械按鍵，本文主要針對另一種新型的按鍵類型——電容式觸控按鍵的應用進行探討，包括觸控按鍵與傳統按鍵優勢比較，介紹電容式觸控按鍵的結構、設計注意事項 ，可以給后續電容式觸控按鍵結構設計提供參考。

關鍵詞：傳統按鍵；觸控按鍵；設計注意事項

隨著各種電容式觸控電子產品的普及，觸控產品給終端用戶帶來了便利性、科技感、時尚感。隨著汽車在人民生活的的普及越來越廣泛，汽車內飾必將受到消費的關注，而空調控制器作為車內必不可少的汽車零部件，產品的科技感、便利性以及必定會成為汽車賣點的一個很重要的影響因素。而空調控制器的按鍵面板風格產品很大程度上決定了消費者對產品的認可度。在汽車的空調控制器產品中，常見的按鍵基本上都為傳統的物理按鍵，即需要通過按壓按鍵，使其上下運動，以實現開和關的動作，從而觸發空調控制器相應的功能運作。從主流車系的概念車形態變化上不難發現，觸控按鍵必將成為下一代主推的方向，觸控按鍵以其靈敏性、易操作性、科技感強以及時尚感強必將受到越來越多終端消費者的青睞。本文主要介紹電容式觸控按鍵的結構以及結構設計注意事項。

1 傳統按鍵與電容式觸控按鍵的優劣性比較

控按鍵有如下優點（相對于傳統按鍵）：

（1）壽命長，可靠性高；

（2）可以適應不同的面板外形；

（3）可以使用多種背光效果；

（4）由于采用非機械接觸式開關，沒有機械動作部件，面板可以做成密封式，可以有效的防水，防塵，防油污，防靜電干擾。

傳統物理按鍵：用久易按鍵力減弱、功能失效，表面易磨損，易進塵，結構設計繁瑣。

觸控按鍵優點：防塵、防水，無壽命限制，簡約設計顯檔次，凸顯科技感，引領潮流。

2 電容式觸控按鍵的結構

電容式觸控按鍵結構主要包括導電聚合物、導電引線、絕緣層、碳線接點、結構性薄膜；以下介紹各部分詳細組成：

（1）導電聚合物：即我們常提到的ITO方案或PEDOT方案；

（2）導電引線：即觸控膜片的走線；

（3）絕緣層：覆蓋在表面的保護層；

（4）碳線接點：與FFC CON連接的接觸點；

（5）結構性薄膜：觸控片的底材。

ITO和PEDOT介紹：ITO主要用于制作液晶顯示器、平板顯示器、等離子顯示器、觸控屏、電子紙、有機發光二極管、以及太陽能電池、和抗靜電鍍膜還有EMI屏蔽的透明傳導鍍膜；PEDOT 是一種聚合物。 PEDOT具有分子結構簡單、能隙小、電導率高等特點，被廣泛用作有機薄膜太陽能電池材料、OLED材料、電致變色材料、透明電極材料等領域的研究。薄膜按鍵常用到的導電聚合物主要有兩種方案，ITO和PEDOT ，我司現有供應商這兩種方案都存在， 從工藝過程來看，ITO方案屬于減法的過程，即在制作過程中整片膜片來料已自帶ITO材料，把不需要導電的部分蝕刻掉，把需要導電部分的保留；相反，PEDOT方案則是加法的過程，即需要導電的部分才印刷，不需要導電部分不印刷。在實際應用上，由于ITO與PEDOT自身材料的特性，ITO偏脆，PEDO柔軟性好，建議車載的產品采用PEDOT方案，ITO也有車載的方案，從行業信息來看，基于成本和工藝來看，后續PEDOT將會成為主流。

3 電容觸控按鍵原理介紹

人的手指和按鍵的感應區，相當于平行電容的正負極；當人的手指靠近按鍵的感應區時，相當于電容正負極間的距離發生變化，導致電容的容值發生變化，觸控芯片檢測到電容值升高時后，輸出開關信號。

電容式觸控感應按鍵的基本原理就是一個不斷地充電和放電的電容器，此電容器有固定的電容值，有固定的充放電參數，電容值及頻率是可以測量的。用手指或者觸控筆接觸按鍵，就會改變按鍵的電容值，充電放電周期就變化，觸控按鍵芯片就可以檢測到并偵測到觸控動作。

4 電容觸控按鍵結構設計注意事項

設計注意事項：

4.1 風格設計問題

前期客戶給出風格圖建議時，應避免風格是Y型或T型的布置，布置成Y型或T型從拼板的利用率方面考慮。

如要設計成Y型或T型的風格，則需要充分考慮拼板的利用率，以達到最優的方案，以上是方案更改示意。

4.2 單按鍵形狀

按鍵形狀對按鍵性能的影響非常重要，以下幾種形狀是推薦的按鍵形狀的設計：推薦圓形、環形、正方形和長方形；需要盡量避免三角形或異響的形狀，另外由于尖角會集中磁場，在設計中應盡量避免使用小于90度的尖角。

4.3 字符間距要求

考慮到操作的便利性，推薦按健字符間距為10mm以上（正常手指寬度為15mm），太窄易造成誤觸發；按鍵尺寸的范圍可以從直徑或邊長5mm到15mm，以10mm使用場合最多，大的尺寸有利于增加覆蓋層厚度；

按鍵走線邊界到孔的外徑需要>=1mm； 按鍵走線邊界到字符邊界一般>=1mm；每個按鍵到LENS邊緣的距離最小為3mm；按鍵與按鍵間的距離最小保證2mm；

4.4 滑條狀觸控按鍵的形狀和尺寸要求

5 結語

隨著汽車工業的快速發展，電容式觸控按鍵必將成為后續空調儀表的一個必然方向，對于電容式觸控按鍵的結構應用設計必須重點關注以下幾兩個方面：（1）電容式觸控按鍵的結構組成；（2）電容式觸控按鍵的結構設計注意要點。