ZHCAC51A February   2017  – February 2023 LDC2112 , LDC2114 , LDC3114 , LDC3114-Q1

 

  1.   适用于 HMI 按钮应用的电感式触控系统设计指南
  2. 1机械设计
    1. 1.1 工作原理
    2. 1.2 按钮结构
    3. 1.3 机械偏转
    4. 1.4 影响灵敏度的机械因素
      1. 1.4.1 目标材料选择
        1. 1.4.1.1 材料刚度
        2. 1.4.1.2 材料导电性
      2. 1.4.2 按钮几何形状
      3. 1.4.3 目标和传感器之间的间距
    5. 1.5 触控按钮层堆叠
      1. 1.5.1 导电表面
      2. 1.5.2 非导电表面
    6. 1.6 传感器安装参考
    7. 1.7 传感器安装技术
      1. 1.7.1 基于粘合剂
      2. 1.7.2 基于弹簧
      3. 1.7.3 基于插槽
    8. 1.8 机械隔离
  3. 2传感器设计
    1. 2.1 概述
      1. 2.1.1 传感器电气参数
      2. 2.1.2 传感器频率
      3. 2.1.3 传感器 RP 和 RS
      4. 2.1.4 传感器电感
      5. 2.1.5 传感器电容
      6. 2.1.6 传感器品质因数
    2. 2.2 电感式触控
    3. 2.3 LDC211x/LDC3114 设计边界条件
    4. 2.4 传感器物理结构
      1. 2.4.1 传感器物理尺寸
      2. 2.4.2 传感器电容器位置
      3. 2.4.3 屏蔽 INn 走线
      4. 2.4.4 屏蔽电容
      5. 2.4.5 CCOM 容值调整
      6. 2.4.6 多层设计
        1. 2.4.6.1 传感器寄生电容
      7. 2.4.7 传感器垫片
      8. 2.4.8 传感器加固基板
      9. 2.4.9 跑道式电感器形状
    5. 2.5 示例传感器
  4. 3总结
  5. 4修订历史记录

2.5 示例传感器

本示例介绍了双传感器设计。#T4726003-77 所示传感器尺寸为 2.85mm × 8mm，共八匝。布线厚度为 0.25oz 铜 (9µm)，宽为 75µm，间距为 50µm。传感器自由空间电感约为 1.3µH，并具有 47pF 的传感器电容器。安装后，传感器电感会因与导电目标的相互作用而降低。

GUID-6CF80003-F00B-4CE2-AEE3-7DE5CCE14420-low.png图 2-13 传感器跑道式布线

此传感器的参数使用 LDC 计算工具 的“Racetrack Inductor Designer”选项卡进行估算。#T4726003-78 是用于设计此处所述传感器的工具条目示例。请注意，该工具基于GUID-6AC968E3-0011-4198-B542-46F8F31E3EDE.html#X6785、GUID-9C1D6CFD-667C-4F3D-BDFE-DE70B8873788.html#X1756 和GUID-5C771CC9-1180-4B3C-97F1-5477D165F8C1.html#X3711 提供了 RS、RP、Q、L 和频率等传感器参数的估算值。

GUID-BFE4B51D-9E64-4176-A711-BB85220F800D-low.png图 2-14 LDC 计算工具的跑道式电感器设计选项卡

工具输出包括自由空间参数（不存在目标）的估算值以及当传感器安装在系统中且附近有目标时的参数值。如表 2-2 所示，安装传感器后，传感器参数在 LDC211x/LDC3114 工作范围内。

表 2-2 传感器参数
传感器参数 自由空间内的传感器 安装后的传感器 LDC211x/LDC3114 工作范围
传感器电感 1.3µH 0.76µH
传感器电容 47pF 47pF
传感器频率 19.4MHz 26.7MHz 1MHz 至 30MHz (LDC211x)
5MHz 至 30MHz (LDC3114)
传感器 RP 7.3kΩ 1.4kΩ 350Ω ≤ RP ≤ 10kΩ
传感器 Q 41 11 5 ≤ Q ≤ 30

传感器和连接器之间的布线由 COM 信号驱动的顶层和底层屏蔽。固定间隔的过孔用于连接顶部和底部屏蔽。

屏蔽布线中的折弯用于消除应力。

GUID-619ECBEF-6BEB-4BE3-B59F-D0558B80E558-low.png图 2-15 双传感器设计示例

在此示例中，加固基板和垫片集成在传感器中。#T4726003-81 显示了垫片和加固基板的排列方式。

GUID-C4F18FAB-6A3B-49B7-A237-4889A7B2D27E-low.png图 2-16 传感器区域结构

每个传感器区域都有一个专用的加固基板和两个垫片。两个传感器之间的柔性传感器区域可在两个传感器之间提供机械隔离。

表 2-3 显示了传感器堆叠。根据机械考量，可以改变加固基板的厚度。一般而言，在传感器制造中加入垫片，通常比在外壳上加工垫片能提供更严格的垫片厚度公差。

表 2-3 传感器堆叠
层 类型 材料 厚度 (mil) 厚度 (mm) 电介质材料
加固基板 电介质 内核 32 0.813 FR4
顶部覆盖层 覆盖层
柔性顶部覆盖层 焊接掩模/覆盖层 表面材料 0.4 0.010 覆盖层
顶层 信号 铜 0.46 0.012
Flex1 电介质 薄膜 0.47 0.012 聚酰亚胺
信号层 信号 铜 0.46 0.012
Flex2 电介质 薄膜 1 0.025 聚酰亚胺
底层 信号 铜 0.46 0.012
柔性底部覆盖层 焊接掩模/覆盖层 表面材料 0.4 0.010 覆盖层 (PI)
底部阻焊层 1 焊接掩模/覆盖层 表面材料 0.4 0.010 阻焊剂
底部覆盖层 覆盖层
垫片 电介质 薄膜 5 0.127 聚酰亚胺
总厚度 41.05 1.043

垫片和加固基板仅适用于部分传感器设计，如#T4726003-83 所示。仅在按钮位置的末端需要垫片。传感器和任何连接器上都需要加固基板。如果特定应用需要，可以使用更薄的材料制造加固基板。

GUID-52064F8A-1D28-4B43-8DD1-F8B2AC56A9EF-low.png图 2-17 跨区域传感器堆叠