电容式触摸按键、触摸芯片的工作原理

由于在外形和使用寿命等方面都优于传统的机械按键，电容式触摸按键的应用领域也日益广泛，包括消费电子、家电、工业控制和移动设备等。本文就电容式触摸芯片的基本工作原理和材料选择作详细介绍。

任何两个导电的物体之间都存在着感应电容，一个按键即一个焊盘与大地也可构成一个感应电容，在周围环境不变的情况下，该感应电容值是固定不变的微小值。当有人体手指靠近触摸按键时，人体手指与大地构成的感应电容并联焊盘与大地构成的感应电容，会使总感应电容值增加。电容式触摸按键IC在检测到某个按键的感应电容值发生改变后，将输出某个按键被按下的确定信号。电容式触摸按键因为没有机械构造，所有的检测都是电量的微小变化，所以对各种干扰会更加敏感，因此触摸按键设计、触摸面板的设计以及触摸IC的选择都十分关键。

1.触摸PAD面积大小

按键感应盘面积大小：Z小4mm×4mm，Z大30mm×30mm。实际面积大小根据灵敏度的需求而定，面积大小和灵敏度成正比。一般来说，按键感应盘的直径要大于面板厚度的4倍，并且增大电极的尺寸，可以提高信噪比。各个感应盘的形状和面积应该相同，以保证灵敏度一致。通常在绝大多数应用里，12mm×12mm是个典型值。

2.触摸PAD形状

原则上可以做成任意形状，中间可留孔或镂空。作者推荐做成边缘圆滑的形状，可以避免放电效应。一般应用圆形和正方形较常见。

3.触摸PAD材料

触摸PAD可以用PCB铜箔、金属片、平顶圆柱弹簧、导电棉、导电油墨、导电橡胶、导电玻璃的ITO层等。不管使用什么材料，按键感应盘必须紧密贴在面板上，中间不能有空气间隙。当用平顶圆柱弹簧时，触摸线和弹簧连接处的PCB，镂空铺地的直径应该稍大于弹簧的直径，保证弹簧即使被压缩到PCB板上，也不会接触到铺地。

4.触摸PAD之间距离

各个触摸PAD间的距离要尽可能的大一些（大于5mm），这样可以减少它们形成的电场之间的相互干扰。当用PCB铜箔做触摸PAD时，若触摸PAD间距离较近（5mm～10mm），触摸PAD必须用铺地隔离。如果各个触摸PAD距离较远，也应该尽可能的铺地隔离。适当拉大各触摸PAD间的距离，对提高触摸灵敏度有一定帮助。

1.触摸面板厚度

通常面板厚度设置在0～10mm之间。不同的材料对应着不同的典型厚度，例如亚克力材料一般设置在2mm～4mm之间，普通玻璃材料一般设置在3mm～6mm之间。

2.触摸面板材料

面板必须选用绝缘材料，可以是玻璃、聚苯乙烯、聚**乙烯（pvc）、尼龙、树脂玻璃等，按键正上方1mm以内不能有金属，触摸按键50mm以内的金属必须接地，否则金属会影响案件的灵敏度。在生产过程中，要保持面板的材质和厚度不变，面板的表面喷涂必须使用绝缘的涂料。

3.双面胶

触摸按键PCB与触摸面板通过双面胶粘接，双面胶的厚度取0.1～0.15mm比较合适，推荐采用3M468MP，其厚度0.13mm。要求PCB与面板之间没有空气，因为空气的介电系数为1，与面板的介电系数差异较大。空气会对触摸按键的灵敏度影响很大。所以双面胶与面板，双面胶与PCB粘接，都是触摸按键生产装配中的关键工序，必须保证质量。

PCB与双面板粘接，PCB带双面胶与面板装配时都要用定位夹具完成装配，装配完成后，要人工或用夹具压紧。为了保证PCB板与面板之间没有空气，需要在双面板上开孔和排气槽，并且与PCB上开孔配合。设计夹紧夹具时，ZD压触摸按键的部位，确保感应部位没有空气。

目前，世界知名电子元器件供应商均加大了对电容式触摸按键IC的应用研究，并推出了众多的专业芯片（本文简称触摸芯片），也有众多基于MCU集成类的IC，设计人员选择空间较大，可以根据功能的需求和芯片的性价比来选择适合设计需要的IC，也可以自己设计基于MCU的A/D口实现触摸IC。

触摸IC采购员必须综观全局，准确地把握企业对所购物品各方面的要求，锱铢必较，以便实现触摸芯片的Z佳选择，切不可大而化之

选择触摸芯片要考虑的因素包括：技术、质量、交货时间、成本、环保。

目前运用的触摸芯片主要有两种，一种是电阻式，另一种是电容式。因电容式可靠性更高而得到更加广泛的应用。目前应用触摸芯片的产品，单点触摸式是Z为常见也是应用Z为广泛的方式。

随着触控芯片的不断发展，各种各样形式的触摸按键已经出现在我们日常家用电器中，如滚轮和滑块式按键的出现更加丰富了触控芯片的应用。

早期的触控芯片比较简单，只能处理按键。随着技术的进一步发展，触控芯片已经不再是一个简单的按键处理芯片，现在已经完全可以作为一个主MCU来用，除了可以处理触摸按键外还可以处理如AD采样、LED控制、通讯等等。以前要实现触摸按键功能必须有两个芯片，一个触控芯片，一个主MCU，现在只需要一个触控芯片就可以解决问题，使产品的成本大大降低，也使得更多的产品可以运用触控按键技术。

因触控芯片集成为MCU以后，按键的检测也变得更加灵活，可以采用矩阵扫描或AD采样，这样就使得可以识别的按键个数越来越多，以前可能需要几个触控芯片才能完成，现在一个新的触控芯片就完全可以满足要求。

触控芯片技术的出现，使按键的方式也出现了巨大的变化，按键操作变的更加灵活舒适，按键面板也变地更加时尚亮丽。触控按键以其独特的优势正被越来越多的产品所采用。

随着触控技术的不断发展，触控芯片的可靠性和实用性也将进一步提高，使得触控芯片的使用也就更加广泛。目前触控芯片集成度已越来越高，触控芯片既可以做主MCU也可以做触摸按键，这就使的触控芯片的性价比更高，成本更低，由此可见，触控芯片的应用将会越来越广泛。