現(xiàn)階段，隨著電容式觸摸按鍵在外形美觀和使用壽命等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的機(jī)械按鍵，電容式觸摸按鍵的應(yīng)用領(lǐng)域也日益廣泛，包括家電、消費(fèi)電子、工業(yè)控制和移動設(shè)備等。本文就一種具體的電容式觸摸開關(guān)芯片SJT5104介紹一下電容式觸摸按鍵的基本工作原理和材料選擇。

      一 工作原理
      任何兩個導(dǎo)電的物體之間都存在著感應(yīng)電容，一個按鍵即一個焊盤與大地也可構(gòu)成一個感應(yīng)電容，在周圍環(huán)境不變的情況下，該感應(yīng)電容值是固定不變的微小值。當(dāng)有人體手指靠近觸摸按鍵時，人體手指與大地構(gòu)成的感應(yīng)電容并聯(lián)焊盤與大地構(gòu)成的感應(yīng)電容，會使總感應(yīng)電容值增加。電容式觸摸按鍵IC在檢測到某個按鍵的感應(yīng)電容值發(fā)生改變后，將輸出某個按鍵被按下的確定信號。電容式觸摸按鍵因?yàn)闆]有機(jī)械構(gòu)造，所有的檢測都是電量的微小變化，所以對各種干擾會更加敏感，因此觸摸按鍵設(shè)計、觸摸面板的設(shè)計以及觸摸IC的選擇都十分關(guān)鍵。

     二 觸摸PAD設(shè)計

1.   觸摸PAD材料

觸摸PAD可以用PCB銅箔、金屬片、平頂圓柱彈簧、導(dǎo)電棉、導(dǎo)電油墨、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電玻璃的ITO層等。不管使用什么材料，按鍵感應(yīng)盤必須緊密貼在面板上，中間不能有空氣間隙。當(dāng)用平頂圓柱彈簧時，觸摸線和彈簧連接處的PCB，鏤空鋪地的直徑應(yīng)該稍大于彈簧的直徑，保證彈簧即使被壓縮到PCB板上，也不會接觸到鋪地。

2.   觸摸PAD形狀

原則上可以做成任意形狀，中間可留孔或鏤空。作者推薦做成邊緣圓滑的形狀，可以避免尖端放電效應(yīng)。一般應(yīng)用圓形和正方形較常見。

3.   觸摸PAD面積大小

按鍵感應(yīng)盤面積大小：最小4mm×4mm，最大30mm×30mm。實(shí)際面積大小根據(jù)靈敏度的需求而定，面積大小和靈敏度成正比。一般來說，按鍵感應(yīng)盤的直徑要大于面板厚度的4倍，并且增大電極的尺寸，可以提高信噪比。各個感應(yīng)盤的形狀和面積應(yīng)該相同，以保證靈敏度一致。通常在絕大多數(shù)應(yīng)用里，12mm×12mm是個典型值。

4.   觸摸PAD之間距離

各個觸摸PAD間的距離要盡可能的大一些（大于5mm），這樣可以減少它們形成的電場之間的相互干擾。當(dāng)用PCB銅箔做觸摸PAD時，若觸摸PAD間距離較近（5mm～10mm），觸摸PAD必須用鋪地隔離。如果各個觸摸PAD距離較遠(yuǎn)，也應(yīng)該盡可能的鋪地隔離。適當(dāng)拉大各觸摸PAD間的距離，對提高觸摸靈敏度有一定幫助。

三、觸摸面板選擇
1.   觸摸面板材料

面板必須選用絕緣材料，可以是玻璃、聚苯乙烯、聚**乙烯（pvc）、尼龍、樹脂玻璃等，按鍵正上方1mm以內(nèi)不能有金屬，觸摸按鍵50mm以內(nèi)的金屬必須接地，否則金屬會影響案件的靈敏度。在生產(chǎn)過程中，要保持面板的材質(zhì)和厚度不變，面板的表面噴涂必須使用絕緣的涂料。

2.   觸摸面板厚度

通常面板厚度設(shè)置在0～10mm之間。不同的材料對應(yīng)著不同的典型厚度，例如亞克力材料一般設(shè)置在2mm～4mm之間，普通玻璃材料一般設(shè)置在3mm～6mm之間。

3.   雙面膠

觸摸按鍵PCB與觸摸面板通過雙面膠粘接，雙面膠的厚度取0.1～0.15mm比較合適，推薦采用3M468MP，其厚度0.13mm。要求PCB與面板之間沒有空氣，因?yàn)榭諝獾慕殡娤禂?shù)為1，與面板的介電系數(shù)差異較大?？諝鈺τ|摸按鍵的靈敏度影響很大。所以雙面膠與面板，雙面膠與PCB粘接，都是觸摸按鍵生產(chǎn)裝配中的關(guān)鍵工序，必須保證質(zhì)量。

PCB與雙面板粘接，PCB帶雙面膠與面板裝配時都要用定位夾具完成裝配，裝配完成后，要人工或用夾具壓緊。為了保證PCB板與面板之間沒有空氣，需要在雙面板上開孔和排氣槽，并且與PCB上開孔配合。設(shè)計夾緊夾具時，重點(diǎn)壓觸摸按鍵的部位，確保感應(yīng)部位沒有空氣。

四、觸摸IC選用

目前，世界知名電子元器件供應(yīng)商均加大了對電容式觸摸按鍵IC的應(yīng)用研究，并推出了眾多的專業(yè)芯片（本文簡稱觸摸芯片），也有眾多基于MCU集成類的IC，設(shè)計人員選擇空間較大，可以根據(jù)功能的需求和芯片的性價比來選擇適合設(shè)計需要的IC，也可以自己設(shè)計基于MCU的A/D口實(shí)現(xiàn)觸摸IC。

五、SJT5104觸摸IC介紹
1.   基本介紹

SJT5104 是一顆低成本高可靠度的電容式觸摸感應(yīng)IC，提供4 個觸摸感應(yīng)按鍵和4 個直接輸出端口；內(nèi)建LDO 穩(wěn)壓電路，電源噪聲耐受力高；外圍元件少，設(shè)計簡單，只需極少的元件即可完成硬件設(shè)計。提供2 種輸出模式、輸出高/低電平可選、2 種工作模式、多鍵消重功能、2 種輸出型態(tài)。每個觸摸感應(yīng)按鍵的靈敏度均可根據(jù)需要自由調(diào)節(jié)，增加了產(chǎn)品的可操作性，使設(shè)計更加靈活多變。

SJT5104是專為四路觸摸開關(guān)、四鍵觸摸按鍵以及要求省電的電子產(chǎn)品而設(shè)計的低功耗低成本的4通道電容式觸摸感應(yīng)IC；提供SSOP-20小體積封裝，四個按鍵的靈敏度均可獨(dú)立設(shè)置；內(nèi)嵌穩(wěn)壓系統(tǒng)，抗電源波動跌落干擾能力強(qiáng)；SJT5104具備環(huán)境溫度、濕度的自適應(yīng)能力，不會天氣或環(huán)境變化而影響靈敏度和工作穩(wěn)定性；在2.5V~5V電壓范圍內(nèi)均可穩(wěn)定工作，待機(jī)電流僅3uA，提供模擬機(jī)械按鈕的直接輸出模式和模擬機(jī)械開關(guān)的觸發(fā)輸出模式；觸摸檢測生效，其對應(yīng)輸出的高/低電平可通過功能設(shè)置端口直接設(shè)置?？稍O(shè)置多重按鍵消除功能，檢測到幾個按鍵同時觸摸生效則只允許一個生效。

2.   基本參數(shù)和優(yōu)勢

●4 個電容式觸摸感應(yīng)按鍵；
● 工作電壓：2.5V～5.5V；     

● 功率消耗：VDD=3V 無負(fù)載；低功耗模式2.5uA，快速模式9uA；       

● 每個按鍵的靈敏度均可通過外部電容自由調(diào)節(jié)；       

● 提供直接模式和觸發(fā)模式、高阻輸出和CMOS 輸出；       

● 內(nèi)嵌LDO 穩(wěn)壓電路，抗電源波動跌落干擾能力強(qiáng)；       

● 環(huán)境溫度濕度變化自動適應(yīng)功能；       

● 多重按鍵消除功能：允許單鍵模式和多鍵模式；       

● 超強(qiáng)的抗EMC 干擾能力。