Touch-Panels Kompakt, robust, leicht zu reinigen und zu desinfizieren

Anstelle von Schmutzfängern wie Schaltern oder Tastern finden vermehrt hygienisch einwandfreie Glasplatten mit integrierter Eingabefunktion Verwendung. Die so genannten Touch-Panels aus Glas vereinen dabei Funktion und Hygiene in hohem Maße. Eine neue Beschichtungstechnik für die optische wie elektrische Gestaltung solcher Bedienoberflächen verbessert die Leistungsdichte enorm.

Seit alters her bieten Glasgeräte viele Vorteile besonders bei Chemikalienresistenz und Hygiene. Die LNT Automation GmbH bietet daher auf Grundlage dieses Werkstoffes Bedienoberflächen an, für die Glasscheiben so beschichtet werden, dass sowohl kapazitive Sensoren wie auch die gesamte Elektronik auf der Platte installiert werden können. Darüber hinaus haben die Panel-Entwickler für die Bestückung der Touchline-Eingabemodule eine spezielle Löttechnik entwickelt.

Dauerhafte Gläser

Ein spezielles Verfahren zur Herstellung von Glastastaturen berücksichtigt dabei auch gleich die nachfolgenden Prozessschritte der Elektronikbestückung. Metallbeschichtete Gläser, z.B. mit Goldrand, kennt jeder. Die neue Methode arbeitet nach einem ähnlichen Prinzip. Die Glasplatte wird von der Rückseite im gewünschten Design mit keramischen Lacken bedruckt (Bild 1). Über diese rein optische Schicht wird eine Isolierschicht aufgebracht. Darüber wird als elektrisch aktive Bestückungsebene mit Silberleitlack das individuelle Leiterbahnlayout aufgedruckt. Alle Schichten zusammen kommen nun für eine bestimmte Zeit bei mehreren hundert Grad Celsius in den Ofen. Nach diesem Prozess sind nicht nur die Beschichtungen haltbar und kratzfest eingebrannt, sondern das so entstandene „Bild“ auf der Scheibe ist gleichzeitig auch farbecht sowie absolut UV-beständig. Gleichzeitig wandelt die Wärmebehandlung die ehemals „einfache“ Glasscheibe zum Einscheiben-Sicherheitsglas um. Im Bruchfall entstehen so nur ungefährliche Glaskrümel. Das Bedienelement entspricht nun optisch schon dem fertigen Produkt. Die Funktionsschichten liegen auf der Rückseite der Scheibe unter einer nachträglich aufgebrachten Lötlack-Schicht. Sie sind vor Umwelteinflüssen geschützt bereit für die „Intelligenzbestückung“.

Kompakt und leistungsfähig

Die Bestückung der fertig bedruckten Glastastaturen erfordert Know-how: Im Gegensatz zu herkömmlichen Bedienteilen mit kapazitiven Sensorfeldern, die über Flachbandkabel mit einer externen Elektronik gekoppelt werden, sitzen die Elektronikteile bei Touchline direkt auf der Rückseite der Glasplatte. Der feste Sitz der SMD-Bauteile auf den Silberleitbahnen erlaubt zum einen eine deutlich kompaktere Bauform gegenüber Lösungen mit zusätzlicher Platine. Zum anderen ist eine so aufgebaute Schaltung entschieden robuster gegenüber mechanischen Einwirkungen und wegen der kurzen Leitungslänge auch gegen elektrische Störungen. Da alle Daten direkt auf der Platte ausgewertet werden, sind nur wenige Übergangskontakte zur restlichen Geräteelektronik nötig. Das erhöht die Zuverlässigkeit deutlich. Das Glas übernimmt die Funktion der sonst nötigen zusätzlichen Elektronikplatine, daher ist das Verfahren auch noch ressourcenschonend. Das funktionsfertige Panel ist als Komplettmodul ohne weiteren Bestückungsaufwand in die jeweilige Anwendung integrierbar.

Für die Herstellung der Glaseingabesysteme entwickelten die Leutenbacher ein spezielles Bestückungs-Verfahren. Dieses ermöglicht es, alle Bauteile für die kapazitive Auswertung sicher auf dem Silberlayout an der Glasrückseite aufzubringen (Bild 2). Zusätzlich sorgen die kurzen Signalwege in Verbindung mit der ausgeklügelten Signalauswertung dafür, dass auch leichteste Berührungen der Sensorfelder zuverlässig erkannt werden. Eine integrierte Hintergrundbeleuchtung verbessert die Bedienbarkeit der Eingabefläche. Für Anwendungen, die taktile Strukturen erfordern, um z.B. im Dunkeln „nach Gefühl“ zu bedienen, können in die Glasoberfläche zusätzlich taktile Flächen für die Fingerkuppen eingeschliffen werden. Ein Funktionstest nach der Bestückung gewährleistet die absolut fehlerfreie Schaltsicherheit aller Glaseingabesysteme.

Die flachen Eingabe- und Bediensysteme eignen sich für vielerlei Anwendungen in Bereichen, bei denen es auf Resistenz gegen Chemikalien und Abrieb ankommt. Der Einsatzbereich deckt viele Anwendungen in Medizin und Lebensmitteltechnik, bei der Gebäudeautomation oder Sanitäreinrichtungen ab. Der immer noch hochmoderne Uralt-Werkstoff Glas schützt dabei die Elektronik sicher vor allen Umgebungseinflüssen und lässt sich leicht reinigen. Durch die automatisierte Herstellungsweise über Farb- und Leiterbahndruck in Verbindung mit der neuen Bestückungstechnik können auch kleinere Serien zuverlässig gefertigt werden. Der Anwender erhält so ein individuell gestaltbares Produkt mit einem zeitlos brillanten Aussehen.