變極距型電容式傳感器在壓力觸控技術(shù)的設計和應用

　　有了節點(diǎn)部位和電容單極面積的關(guān)系比例，再結合機器個(gè)別結構設計的特征點(diǎn)(影響邊緣勁度系數)，圖5(b)是設計的3D sensor 設計圖案，形變量偏小的部位如1、3、10、12，sensor設計的線(xiàn)寬線(xiàn)距相對密集，形變小致使?d相對偏低，增大TX和RX的電容平板面積S，即可獲取最大的額定電容值，成大小一致的基準。

2 工藝制程

　　工序制程總共分為三個(gè)步驟。首先是sensor圖案制作，設計考慮到尺寸優(yōu)化，sensor組件的厚度約為0.045 mm，透光率達到94%以上，不影響整個(gè)模組的厚度和顯示效果。圖案需要兩道光照MASK，經(jīng)過(guò)CVD旋涂光學(xué)膠和PR蝕刻工序等制程工藝得到TX和RX的每條通道的ITO電路，利用物理形變產(chǎn)生的模擬量可以適應比較復雜的背光光源照射而不受影響。圖案蝕刻和干凈作業(yè)完成，配合適當的消影工序，可以除去圖案帶來(lái)的可視紋路，最大限度的減小對液晶顯示的影響。

　　同時(shí)在FPCB的設計過(guò)程中，3D驅動(dòng)IC和2D驅動(dòng)為同一顆芯片IC，將2D和3D的信號作為差分信號傳輸，大大減少信號串擾。其中信號線(xiàn)總共包含4組，兩組是平面觸摸部分的TX，平面觸摸部分的RX，另外兩組則是壓力感應部分的TX和RX，考慮到2D和3D的信號鋪銅走線(xiàn)存在并行或交集，通訊設備空間狹小layout區域不足，設計使用3層FPCB。

　　第二步是OLB和貼合，2D和3D的驅動(dòng)IC共用一顆，所以OLB流程相對易控，bonding部分的金手指pitch較之2D寬，設備的要求和管控成本具備優(yōu)勢。采用的菲林膜自帶OCA，無(wú)需再額外使用固態(tài)膠，經(jīng)過(guò)設備的貼合作業(yè)，然后放進(jìn)真空腔儀器焗氣泡，3D sensor的下表面將和背光的增亮膜接觸，保護該sensor的PET薄膜使用靜電吸附較弱的材質(zhì)。圖5是OLB和貼合后的成品模組。

　　一二兩步形成成品module，第三步則是校準測試電氣功能，由于ITO膜厚和蝕刻工藝的自然公差，單體貼合成型的sensor的阻抗靈敏度等電氣因素難以完全一致，在程序端需要預先代碼校準補償作業(yè)，使各個(gè)部位的數字基準值達到一致，和LCM的OTP燒錄工序相似。

3 結論

　　組裝成整機之后，用φ7 mm的銅柱對15個(gè)部位施加400 g和800 g大小的壓力如圖8所示，測試結果如表1所示，最大感應量和最小感應量誤差分別是23.3%和18%。后期通過(guò)初始化代碼補償，用通道增益的方式將感應電容偏小或者偏大的調整至一致?？紤]到玻璃的承受力和普通用戶(hù)的使用習慣，本次設計3D的感應壓力范圍為100～1000 g 。到此，設計基本達到預期值，由于樣品皆在實(shí)驗中完成，少量sensor樣品的制作由于無(wú)法大量生產(chǎn)，使用的設備多屬于半自動(dòng)制動(dòng)，精度和靈敏度有望進(jìn)一步提升。

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　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2018年第9期第48頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。