變極距型電容式傳感器在壓力觸控技術的設計和應用

　　有了節點部位和電容單極面積的關系比例，再結合機器個別結構設計的特征點(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設計的線寬線距相對密集，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步驟。首先是sensor圖案制作，設計考慮到尺寸優化，sensor組件的厚度約為0.045 mm，透光率達到94%以上，不影響整個模組的厚度和顯示效果。圖案需要兩道光照MASK，經過CVD旋涂光學膠和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完成，配合適當的消影工序，可以除去圖案帶來的可視紋路，最大限度的減小對液晶顯示的影響。

　　同時在FPCB的設計過程中，3D驅動IC和2D驅動為同一顆芯片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勢。采用的菲林膜自帶OCA，無需再額外使用固態膠，經過設備的貼合作業，然后放進真空腔儀器焗氣泡，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。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，使各個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，由于樣品皆在實驗中完成，少量sensor樣品的制作由于無法大量生產，使用的設備多屬于半自動制動，精度和靈敏度有望進一步提升。

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　　本文來源于《電子產品世界》2018年第9期第48頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。