电容多点触控控制面板.docx
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电容多点触控控制面板
电容多点触控控制面板
申报温州市科技计划项目
可
行
性
研
究
报
告
2012年5月
电容多点触控控制面板
可行性研究报告
一、项目开发的背景和意义
Iphone系列手机和IPAD平板电脑让人们认识了触控屏的魅力，其便捷的“手指操作”方式让消费者爱不释手。
其关键在于采用专利技术的电容式多点控屏，触摸屏技术让我们体验到一种全新的I/O方式。
在苹果的引领下，电容多点触控技术已经广泛应用到各类电子产品上，小到手机、MP3，大到PC一体机、电视机军工航天设备，微软的概念电脑Milan、台湾同期推出的HTCTouch手机同样也采用不同的电容式触控技术。
多点电容触控技术，又称多重触控、多点感应、多重感应，英译为Multitouch或Mulit-Touch，是采用人机交互技术与硬件设备共同实现的技术，能在没有传统输入设备如鼠标、键盘等情况下进行计算机的人机交互操作。
但要进行手指多点触摸操作的前提条件，就要通过专门的触摸屏和触摸屏控制板来实现。
反观国内触摸屏产品，如国产金立、联想、天语等品牌手机，国产E路航、昂达等导航仪等产品，通常使用的是电阻式触摸屏。
这种触摸屏利用压力感应进行控制，当手指或触笔点击触摸屏时，控制器侦测到这一接触点并计算出准确的位置，再根据模拟鼠标的方式运作，转化成不同的具体操作效果。
即使高端一点的产品，如平板电脑，也只是采用电容单点触控技术，即只能识别和支持每次一个手指的触控、点击，若同时有两个以上的点被触碰，就不能做出正确反应。
随着iPhone/IPAD产品的热销，对国产触摸屏产品也产生了巨大的冲击，在这种背景下，国内家用电器、便携设备/手持设备厂家纷纷开发具有电容多点触控技术的新产品，而我公司就投入研发力量，专门开发了相对应的电容多点触控控制面板产品。
产品采用新型电容式多点触控结构设计，以及增加丝印线、在IC焊接区域的反面增加了补强板、贴合增高补强板等新工艺制成，已取得发明专利1项，实用新型专利2项，专利号：
200920216187.3、201020116161.4、201010111134.2，经省级新产品鉴定（证书编号：
浙技协鉴字[2011]第295号），技术处国内领先水平；经浙江省电子产品检验所检测（报告编号：
（2010）电检元字3416号），符合GB/T16261-1996《印刷板总规范》和Q/ZLW001-2008《LW型柔性线路板》的要求，经用户使用，反映效果良好。
二、国内外研究概况和发展趋势
今年微软在大谈多点触控的应用前景，已经发布的Windows7（Vista的升级产品）全面支持多点触控技术。
多点触控技术是一场触控技术方面的革命，说白了就是屏幕将能识别你的多个手指同时做的点击、触控动作。
我们知道一个手指可能只能做点击的动作，可是五个手指衍生出的动作将是很多很丰富的。
iPhone为什么这么热销，关键就是它的多点触控屏技术，这个对于其他手机厂家来说是很致命的。
但多点触控技术并不是那么容易实现的，它是从硬件到软件的一个有机的整体，可以说是一个系统工程。
长久以来，人们一直只习惯用鼠标来操控电脑画面，这导致多点触控技术无法在科技产品中获得完整的运用。
在理论上，利用手指直接在屏幕上进行操作远比使用鼠标要来得更为精确。
虽然这会让使用者耗费更多的动作及体力，却能够在操控过程中获得更多的乐趣。
因此，多点触控技术，有望取代目前所使用的键盘、鼠标，将进一步体现出人性化操控接口的未来趋势。
目前在国际上，电容式多点触控控制面板以美国和欧洲分别代表了世界最高技术水平，而在亚洲，以日本、韩国拥有完整的产业链支撑，代表亚洲的最高技术水平，而在我国，相关的产业链都还没健全，比较尖端的制造设备和原材料都是通过日本进口来取得，在技术、设备、材料等方面都受制于人，仍处在发展的初期阶段。
尽管最先进的产品技术与设备仍然掌握在日本、韩国以及欧美一些企业手中，但是国内一些企业也凭借着自身的努力和优势在市场上分得一杯羹。
随着国际诸多知名线路板企业在国内设立生产基地，为我国长期处于技术跟随的线路板企业而言，是一个很好的参观舞台，可以了解到最先进的制造、设计、设备、检测与材料技术，为国内线路板最薄弱的基础部分提供学习成长空间。
据有关资料表明，未来的柔性印刷线路板将会以薄型化和高密度化为主要发展方向，牵动包含基材厚度下降与新制造技术的搭配。
三、研究开发内容和技术关键
1、研究开发内容
采用新型电容式多点触控结构设计，以及增加丝印线、在IC焊接区域的反面增加了补强板、贴合增高补强板等新工艺制成，使产品具有触控点多、触控灵敏度和精准度好、可靠性强、生产效率高等优点。
2、技术关键
1）新设计了一种电容式多点触控控制面板，由2个芯片确定触摸位置，1个芯片处理相关信息，采用立体布线的方式，以线宽在0.05-0.075mm，厚度为1/3OZ的铜箔作为连接线，使产品具有敏感度和精确度高、厚度薄、耐弯折等优点。
2）采用增加丝印线，以丝印油墨的方式将IC焊接处与手指连接处隔开，解决了手指处过炉时锡量减少造成虚焊的问题。
3）在IC焊接区域的反面增加了支撑作用的高TG值（耐高温）补强板，解决芯片PIN脚印刷不均导致虚焊的问题。
4）通过贴合增高补强板，来调整线路板平面高低不平，解决高低不平造成丝印网容易破裂的问题。
经浙江省科技信息研究院查新，其创新点为：
由两个芯片（IC1、IC2）连接导电网络，另一个芯片（IC3）用于处理反馈过来的信息，采用立体布线的方式，在集成芯片的第2根和第4根金手指与IC焊接区域间增加丝印线，在IC焊接区域的反面增加支撑作用的高TG值（耐高温）补强板，将产品打件的部分补强板去掉，需印刷的部位放在补强板上，需印刷的部位成为整个产品最高的部位，使得可以采用平面印刷的方式去印刷。
3、产品主要技术参数
1）导电胶厚度：
15-25um；
2）电性能：
不可有短路和断路；
3）绝缘电阻：
DC500V1分钟≥500MΩ；
4）可焊性：
235℃5秒润湿面积≥98%；
5）耐焊性：
260℃5秒不分层。
四、预期目标
1）经济效益分析
1.1未来五年生产成本、销售收入估算。
本项目预计投资337万元，按2013年正式投入规模化生产后年产量6500平米的设计生产能力，平均价格在5000元/平米，实现销售收入3250万元。
销售收入的估算即形成如下：
序号
成本内容
成本费用
（元）
百分率%
备注
变动成本
1
原辅材料
1550.3
47.7
年涨幅3%~5%
2
工资福利
461.5
14.2
年涨幅2%~4%
3
燃料动力
263.3
8.1
年涨幅3%~6%
4
车间经费
253.5
7.8
固定成本
5
企业管理费
55.3
1.7
6
设备折旧费
21.2
7
财务费用
48.8
1.5
8
销售费用
52
1.6
年涨幅2%~4%
工厂成本
9
增值税及营销费用及附加
130
10
利润总额
414.3
年涨幅8%
11
销售额
3250
年涨幅5%
12
所得税
103.6
利润总额25%
13
净利润
310.7
销售预测如表
指标
2011年
2012年
2013年
2014年
2015年
销售价格（元）
5000
5000
5000
5000
5000
销售量（平米）
1200
2500
6500
6500
6500
销售收入（万元）
600
1250
3250
3250
3250
税金总额（万元）
43.1
89.8
233.6
233.6
233.6
净利润（万元）
57.4
119.5
310.7
310.7
310.7
1.2财务分析
a）净现值测算（单位：
万元，其中固定资产按10年折旧）
项目
2011年
2012年
2013年
2014年
2015年
一、现金流入量
621.2
1271.2
3271.2
3271.2
3271.2
产品销售收入
600
1250
3250
3250
3250
折旧
21.2
21.2
21.2
21.2
21.2
二、现金流出量（成本）
852.6
1145.5
2951.3
2939.3
2939.3
项目投入
310
15
12
0
0
成本及税金
542.6
1130.5
2939.3
2939.3
2939.3
三、净现金流量
-231.4
125.7
319.9
331.9
331.9
四、净现金流量现值（10%）
-210.4
103.9
240.4
226.7
206.1
五、累计净现金流量现值
-210.4
-106.5
133.8
360.6
566.7
六、净现金流量现值（80%）
-127.9
38.4
54
31
17.1
七、累计净现金流量现值
-127.9
-89.5
-35.5
-4.5
12.6
八、净现金流量现值（90%）
-121.2
34.5
46
25
13.1
九、累计净现金流量现值
-121.2
-86.7
-40.8
-15.8
-2.7
b）投资回收期测算：
投资回收期=累计净现金流量出现正值年份数-1+
=3-1+
=2.4（年）
c）可变费用：
2528.5万元
固定费用：
177.2万元
盈亏平衡分析：
（1）以生产能力利用率表示的盈亏平衡点为：
BEP＝
×100%
＝
×100%
＝36.3%
（2）盈亏平衡产量为：
6500×36.3%=2360（平米）
通过计算可知，本项目盈亏平衡点36.3%。
即，当企业年销售额达到设计能力的36.3%时，企业不盈不亏，超过生产能力的36.3%时，企业就盈利。
d）财务内部收益率
1.3不确定性分析（主要进行盈亏平行分析和敏感性分析，对项目的抗风险能力作出判断）
按达产2013年销售收入3250万元计算可得出生产成本投入2528.5万元，交税总额233.6万元，税后利润310.7万元，按投资总额337万元项目的风险因素分析，且本项目具有产品技术先进，市场需求广泛、销路好、经济效益、社会效益显著、投资额少、建设周期短，并可得出本项目只要销售量达到设计容量的36.3%即可保本，项目成本在2.4年左右即可收回投资。
1.4财务分析结论
上述预测和估算分析，本项目的投资是可行的，其经济效益和社会效益相当优良。
2）知识产权申请情况
已取得发明专利1项，实用新型专利2项，
专利名称：
挠性印刷电路板单面贴合补强方法，专利号：
201010111134.2；
专利名称：
连接用柔性印刷电路板，专利号：
200920216187.3；
专利名称：
一种丝网印刷公用网版，专利号：
201020116161.4。
3）应用前景
随着智能手机、平板电脑应用不断蔓延，越来越多厂商投入触控面板领域，预估2011年全球触控面板出货量应有9.5亿片，年增率估达34%。
2012年更将达11.2亿片，堪称是半导体产业增长最快的行业。
同时，有专家预计到2016年触摸屏市场规模可以增大到130亿美元！
而2009年，这个产品的市场规模才是43亿美元！
本项目产品性能良好，质量可靠，因此具有很好的市场竞争力和发展潜力。
五、研究方案、技术路线、组织方式与课题分解
1、研究方案
采用新型电容式多点触控结构设计，以及增加丝印线、在IC焊接区域的反面增加了补强板、贴合增高补强板等新工艺制成，使产品具有触控点多、触控灵敏度和精准度好、可靠性强、生产效率高等优点。
其结构图如下所示：
2.1关键技术的设计
1）多点触控的设计
传统电阻式触控板无法满足当前手机多点触控的操作需求，而且屏幕容易划伤导致触控板的电容感应讯号的敏感度和精确度降低，屏幕显示效果不佳、需压感才有反应等缺点，如果加装多点触控设计，经常出现触控侦控出现时间差、无法精确感应的问题。
针对这种情况，本公司专门研制开发了电容多点触控控制面板。
与传统电容式单点触控控制面板相比，电容式多点触控控制面板不论是在导电层规划、布线或CPU运算，难度都提高了许多。
传统触摸控制面板，其触控采用X-Y坐标来确定触点位置，一个轴向对应一个导电层，如果要实现多个触点，就要相应增加N*2的导电层，不仅增加了面板的厚度、重量，还增加了生产成本。
本项目产品主要架构由两个芯片（IC1、IC2）连接导电网络，内含多根引线，另一个芯片（IC3）用于处理反馈过来的信息。
当手指触摸在屏幕上时，触点的电容就会发生变化，使得与之相连的振荡器频率发生变化，IC1、IC2将测量频率变化确定触摸位置信息。
IC3专门用来解读这些信息，辨识手指动作，并做出相应的反应。
采用这种结构可增强触控板感应效果的敏感度和精确度。
可用手指或其它导体进行输入，具有输入操作的便利性，而其输入操作不需要经过触压，不会造成面板有承受反复应力、变形导致损害的缺点，并且这种触控板的组成结构简单、元件少，适合大批量生产以降低成本。
传统电阻式触控板，采用0.2-0.3mm的线宽，1OZ（约等于35微米）或0.5OZ的铜箔作为连接线，为实现更薄、耐弯折的目标，项目组对连接线进行了重新设计，采用立体布线的方式，以线宽在0.05-0.075mm，厚度为1/3OZ的铜箔作为连接线，降低的产品厚度，提高了耐弯折性能。
2）解决手指连接处虚焊的设计
由于采用集成芯片控制技术，芯片需要通过手指处的连接线来接收和处理各种信号，因此在设计时IC焊接位置（图中大铜皮）与手指还保留着两条铜线连接，如下图1所示，第2根手指和第4根手指与IC焊接区域相连，整个手指为一个回路。
但这种设计，在产品印刷完锡膏进行过炉时，高温情况下锡膏熔化会流动，第2根和第4根手指处的锡会流动到大面积的IC焊接区域，导致手指连接处锡量减少，进而导致焊接时出现虚焊现象，严重影响产品质量稳定性。
而传统普通贴合保护膜的方式由于中间间距小，不仅贴合难度高，而且贴合效果也不好
针对这个问题，项目组对绝缘工艺进行了设计，用其他绝缘方法来取代传统保护贴合膜，通过在第2根和第4根手指与IC焊接区域间增加丝印线，以丝印油墨的方式将连接处隔开，使过炉时手指上的锡不会流动到大铜皮处，从而改善了手指处的锡流动，大大减少了少锡造成的焊接虚焊问题。
3）解决PIN脚虚焊的设计：
本项目芯片需要焊接在线路板上烧入程序后才能实现相应功能，芯片与线路板通过PIN脚连接，按传统工艺进行印刷锡膏时，由于PIN脚以及线路板本身具有一定的柔软性质的关系，造成印刷时无法均匀印刷，其结果就导致过炉后芯片的PIN脚与线路板的金手指存在虚焊现象，产生功能性接触不良问题。
针对此类不良，项目组经过多次研究，最终在IC焊接区域的反面增加了支撑作用的高TG值（耐高温）补强板，以此来实现产品整个打件区域平整，方便锡膏的印刷，同时产品在过炉时不会变形，产品焊接后虚焊不良得到控制和改善。
4）ACP导电胶印刷的改进
在平整的产品上印刷ACP导电胶，按正常的工艺采用丝网进行印刷即可。
但电容屏产品上有元件，存在不同高度，一方面元件的高度会影响刮刀印刷，印刷的油墨由于高度差落不到产品上，另一方面元件的高度长时间顶住网框，印刷2-3次后，网框会出现破损，且元件经过丝印刮刀的印刷，会将元件损坏，为了解决焊接不同高度元件后产品的印刷问题，项目组在工艺上进行优化调整，对丝印的产品进行调整，采用与芯片同样高度的补强板，按照产品拼版，将产品打件的部分补强板去掉，留下需印刷ACP导电胶区域的补强板，将产品需印刷的部位放在补强板上，打件的区域没有补强板，需印刷的区域有补强板，需印刷的部位就成为整个产品最高的部位，且此部位没有元件，直接调整网框高度后，就可以直接按照平面印刷的方式印刷。
2.2生产工艺流程图
3、组织方式及课题分解
该项目自2010年开始投入全方位的研制，公司组织成立了电容多点触控控制面板产品研制小组，其成员由电子、电气、高分子材料等专业的工程技术人员组成。
其中焦慧敏负责资源配置，王峰负责总体设计和技术指导，卢亚兰负责工艺控制，叶金赞负责产品试制，金花负责质量检测，彭明武负责技术管控，周锦负责线路设计。
六、计划进度安排
起始年月
进度目标要求
2010.7至2010.10
技术、市场、设备考察；可行性研究报告报批，完成样品设计、标准备案、内部设计评审、编制产品设计文件、工艺文件。
2010.11至2011.7
设备购置，调试，样品试制，准备项目小批量生产所需的各项准备。
样品材质，性能检测、为产品技术性能有全面了解并为批量生产做好准备。
2011.8至2012.12
各项批量生产的准备工作包括人力资源、检测设备、操作规范、工艺流程、材料供应、技术支持等到位，批量生产，形成完善的生产和质量保证体系。
2013.1至2013.4
加大投入，建立系统的销售网络，项目验收，以及继续做好市场推广活动，完善售后服务体系。
七、现有工作基础和条件
公司成立于2004年，是一家专业从事研发、生产、销售各种印刷电路板及线路板配套产品的技术型企业，公司产品包括单双面线路板、多层柔性线路板、扁平电缆连接器、连接线等，广泛应用于手机、数码相机、笔记本电脑、打印机等产品中。
公司拥有建筑面积14000平方的现代化厂房，员工121人，其中大专以上学历43人，2011年实现销售收入5115万元。
公司已建立企业技术研发中心，于2010年被乐清市科学技术局评为“市级企业技术研究开发中心”，中心现有研发人员16人，研发场地面积500余平米.中心配置了日本ISIS高精度高速冲床、德国德马格精密注塑机、韩国SANSONG装配机、美国OPTEK三维测量仪、德国X-RAY测厚仪、XRF荧光检测分析仪等精良的研发设备和检测设备，为公司新产品的开发打下了良好的基础。
凭承着“以科技为先导、不断创新”的质量方针，近三年公司在新产品开发方面硕果累累，先后开发了连接用柔性印刷电路板、数码相机专用柔性印刷电路板、FPC双面板等新产品，现已取得国家发明专利4项，实用新型专利12项。
列入国家星火计划项目1项，省级新产品试制计划项目6项，乐清市科技发展项目1项。
公司先后荣获“国家星火计划项目承担单位”、“市级企业技术研究开发中心”、“乐清市成长型科技企业”等荣誉。
公司已通过ISO9001：
2008质量管理体系和ISO14001：
2004环境管理体系。
通过建立了严格的ISO9001质量保障体系，规范了产品的生产工艺流程，所有产品通过浙江省电子产品检验所检测合格。
通过ISO14001环境管理体系，结合公司专门兴建的废气处理装置、废水处理设备等设备和工艺，确保生产过程不会对环境产生污染。
八、经费预算
本项目预计投入资金337万元，公司自筹措287万元，向市科技局申请50万元。
具体资金预算如下页表。
经费预算表单位：
万元
序号
投资名称
资金（万元）
1
设备费
212.5
2
能源材料费
29.5
3
设计试验费
8
4
信息咨询费
10
5
会议调研费
5
6
人员费
51
7
其它费用
21
合计
337
8.1设备投入
序号
设备名称
型号规格
单价
（万元）
数量
（台/套）
金额
（万元）
已有或预计购买
时间用途
1
剥离强度试验机
HD
1.6
1
1.6
已有
2
柔性板耐弯屈试验机
CR-X
0.3
1
0.3
已有
3
电子分析天平
BH-300
0.4
1
0.4
已有
4
全自动电光分析天平
TG328A
0.2
1
0.2
已有
5
恒温恒湿试验箱
H/GDJ-100
3.5
1
3.5
已有
6
连续变倍体视头
HSZ4
0.3
1
0.3
已有
7
连续变信实体显微镜
HS24-200A
0.2
1
0.2
已有
8
数字电桥
YD2816
0.8
1
0.8
已有
9
棕片显影机
SI-D600
2.7
1
2.7
已有
10
张力计
DTMX-5B
0.6
1
0.6
已有
11
高度计
U12B-F
0.4
1
0.4
已有
12
反渗透纯水机
2T/H
5
1
5
已有
13
菲林冲片机
XJ-25型
2.5
1
2.5
已有
14
AOI光学检测机
ALD520
17
1
17
已有
15
贵金属回收机
YOKOSO7200A
6
1
6
2012年购买
16
剪板机
QE11-3*1500
2.2
1
2.2
2012年购买
17
保护膜切割机
FC4500-50
6
1
6
2012年购买
18
显影生产线
/
12.5
1
12.5
2012年购买
19
快压机
LF-80
12
1
12
2012年购买
20
风冷冷水机
YLX-3TG
1.3
1
1.3
2012年购买
21
保护膜冲床
EK-BYD15T
10
1
10
2012年购买
22
三轴全自动点胶机
/
4.5
1
4.5
2012年购买
23
底片检测仪
/
2
1
2
2012年购买
24
线路AOI机
/
61.5
1
61.5
2013年购买
25
激光光绘机
/
40
1
40
2013年购买
26
激光切割机
/
19
1
19
2013年购买
合计
212.5
8.2其它投入
序号
投资名称
资金（万元）
1
本项目试制过程中使用掉的线路板、电子元气件等材料，以及水、电等能源费。
29.5
2
产品选型、工艺设计、设计费用以及标准制定备案、产品认证费、检测费等。
8
3
专家咨询费、标准书籍、杂志、专业书刊等费用。
10
4
国内外市场调研、合格零部件供方调查等。
5
5
人员工资、福利、奖金等。
51
6
差旅费、维护费、设备检定费、设备保养费等。
21
合计
124.5
升级会员 