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FPC设计规范_LCD篇

FPC设计规范一、目的规范FPC的设计方法及统一设计标准,以提高设计人员的设计水平及效率,保证LCD模块整体的合理性、可靠性。

二、适用范围:开发部FPC设计人员三、FPC相关简介FPC(Flexible Printed Circuit)软性印刷线路板,简称软板,是由柔软的塑胶底膜(PI)、铜箔(CU)及粘合胶压合而成。

具有优秀的灵活性和可靠性。

1.FPC的结构和材料单面板双面板: 基层:铜箔层:覆盖层:粘合胶: 补强板:补强板:加强菲林插接式与贴合的接口与焊接的接口单面板镂空式常 用 接 口 结 构FPC可分为单面板、双面板、分层板、多层分层板、软硬结合板。

两层板以上的FPC均通过导通孔连接各层。

我司常用的是前面两种,其结构见上图。

(1)基层(BASE FILM):材料一般采用聚酰亚胺(Polyimide,简称PI),也有用聚脂(Polyerster,简称PET)。

料厚有12.5、25、50、75、125um。

常用12.5和25um的。

PI在各项性能方面要优于PET。

(2)铜箔层(COPPER FOIL):有压延铜(RA COPPER)和电解铜(ED COPPER)两种。

料厚有12.5、18、35、75um。

由于压延铜比电解铜有较好的机械性能,所以在需要经常弯曲的FPC中优选压延铜。

主屏FPC的铜箔厚度一般为12.5或是18um;对于镂空板FPC(比如接口处为开窗型的)需采用35um的。

(3)覆盖层(COVER LAYER):材料与基层相同,覆盖在铜箔上,起绝缘、阻焊、保护作用。

常用料厚为12.5um。

(4)粘合胶(ADHESIVE):对各层起粘合作用。

对于采用无胶基材的FPC,基层与铜箔层间不用粘合胶,而用其他工艺结合,有利提高柔韧性。

(5)补强板(Stiffener)和加强菲林(Reinforcement film):对于插接式的FPC,为与标准插座配合,需在接触面背面加一块补强板,材料可用PI、PET和FR4;常用PET 。

补强板贴合后接触位的厚度根据插座的要求而定,一般为0.3、0.2或0.12mm 。

对于需要bonding 到LCD 上的FPC 端,需在接触面的背面设计加强菲林,采用12.5um 的PI 料。

2. FPC 表面处理工艺电镀金:附着性强、邦定性能好、延展性好.插接式FPC 必须采用电镀金工艺由于电镀金工艺要求FPC 上每个铜皮需通电电镀,所以不能存在孤岛铜皮;如果确实不能避免孤岛而又必须采用电镀金工艺的,可将孤岛与其他通电铜皮用细铜线连接(具体可由供应商自定),用于通电电镀,最终在连接线上钻孔切断。

化学金:附着性差、均匀性好、无法邦定、容易开裂。

对走线没有特别要求。

四、设计步骤1. 制作FPC 外形图在AUTOCAD 中,一般情况下以元件面为顶面,根据各配件的组装关系,在FPC 上定出LCD 、背光、触摸屏的接口位置,模块接口的位置按客户要求,并对各接口标示顺序。

元件区域、单双层区域也要在FPC 上清楚标示出来。

完成后用MOVE 命令以图上的边角点为基点移至原点(0,0)位置。

然后另存为DXF 文档,将用于导入POWERPCB 中作为各封装位置、极性和外形的参考。

如下图: K4K3K2K1A YU 4115XL YD XR2.制作FPC冲模图将FPC外形图拷贝到FPC的标注图框中,删除不必要的线段,并加画侧面剖视图。

然后标注尺寸和加上各层标示。

如下图:注意点:(1)LCD接口设计:a.FPC上LCD接口的高度确定:取接口上端与ITO引脚向下错开0.1mm,下端与LCD边缘错开0.2mm;FPC背面的加强菲林比引脚长0.5-0.6mm;如果LCD下边缘已有倒角,则可以不用错开0.2mm,即下端与LCD下边缘平齐。

祥见图一。

b.引脚PITCH最小可做到0.14mm,PIN间距最小可做到0.06mm。

在一般情况下,我们需先保证PIN宽度≥0.075mm,再调节PIN间距,PIN间距尽量做到≥0.07mm,比如PITCH=0.15mm,可取PIN宽度和PIN间距都为0.075mm;也可取PIN宽度为0.08mm,PIN间距为0.07mm。

c.引脚在于LCD贴合时,由于在高温下FPC的膨胀率不同于LCD,对于有胶基材,在180℃下的扩展率为千分之二,而这时玻璃膨胀率可忽略,即可认为不膨胀;这在PICH小,PIN数多的情况下,如果不考虑扩展率,贴合出来的结果就会出现PIN错位的现象。

对于无胶基材,在180℃下的扩展率为万分之五,影响就基本上可忽略了。

对于扩展率的问题由供应商制作FPC时自行对PIN的位置进行补偿。

下边缘未倒角下边缘已倒角(2)外部接口设计:a.焊接式接口:为保证焊接的操作性和可靠性,接口Pitch应不小于0.65mm,一般取Pitch0.7mm及以上的,金手指宽度与间距按等宽设计;金手指最佳高度1.5~2.0mm,不小于1.2mm;最小导通孔直径0.25mm,最小单边孔环0.125mm;为防止溢胶进入导通孔中,要求孔边距PI边0.25mm以上。

PIN末端的半圆过孔,一般取R0.15mm,在PIN宽小于0.45mm的情况下,需加上直径0.45mm的PAD,用于加强焊接性。

导通孔(包括半圆过孔)圆心间距高度上最小0.5mm。

应适当增大导通孔径,尤其对两层以上FPC,以提高焊接可靠性,金手指高度在顶、底层间应错开0.30-0.50mm,且是与主板接触的一面较长;这有利于焊接的可靠性和不易使金手指折断。

见下图:对于如下图的接口外围形状,由于左右两侧金属PIN与外围距离小,不能铺铜,也不能覆盖PI,这就会造成在受力弯折过程中,沿PI膜边缘由于应力集中的作用而折断,解决的办法是在PIN脚两侧(至少一侧)留出足够的空间用作铺铜和覆盖PI,以分散应力,达到不易折断的目的。

与边缘距离太近,不能铺铜,也覆盖不上。

与边缘距离加大到2.0以上,使其能铺铜,也可以覆盖上。

b.插接式接口,则根据选定的插座制作接口的金手指的规格,补强板的高度一般最少要比金手指高度高出1mm。

一般来说,插接端的宽度为W=PITCH*(N+1),其中PITCH 为金手指PITCH,N为引脚数。

对于开窗式的接口,上下面间也要错开0.3c.接口是连接器的,优先按连接器规格书上推荐的封装设计。

连接器的背面一般都要求有补强板,可采用厚度0.3mm的FR4或0.2mm的钢片就能满足强度要求了。

(3)触摸屏和背光接口设计:按触摸屏和背光接口FPC上的焊盘尺寸做封装即可(4)对于FPC上的倒角不应小于R0.5mm,太小会导致容易撕裂。

也可以在单层区域加铜线加强。

见图一。

(5) FPC弯折位(单层区)长度:用于弯折的长度保证不小于2.2mm,具体长度由模块结构决定。

在确保弯折后不影响其他结构、功能情况下,将突出位尽量做小(6) 双面粘的宽度一般不小于2.0mm,且至少有一端与FPC边缘对齐,便于双面胶贴合时对位。

双面胶不能太靠近焊盘,防止焊接过程中被烧黑,影响外观。

器的,如果有孤岛,可以接受化学金工艺进行制作。

(7) 尺寸公差控制:LCD接口首PIN到末PIN的距离公差按+/-0.05,位置公差+/-0.15;对位标宽度公差+/-0.03,竖向与FPC外围的公差+/-0.1,横向与LCD PIN公差+/-0.05.外部接口公差+/-0.1,位置公差+/-0.15.弯折区域宽度公差+/-0.30;金手指和加强菲林高度公差+/-0.20;FPC上双面胶宽度公差+/-0.30,位置公差+/-0.50;其余尺寸公差均可按+/-0.20。

对于按插接式接口的公差控制,按推荐的封装资料。

(8) 技术要求:①请供应商给出经济的联板排版图和定位尺寸。

联板(多点连接)出货方式。

②材料在170℃,17sec的条件下热膨胀系数最小③FPC产品弯折180º后无功能异常现象④Plating Au(0.03~0.08um)⑤图中LCD引脚尺寸为ITO实际尺寸,请供应商考虑扩展率。

⑥图中未注圆角为R=0.50mm。

⑦图中未注公差按±0.10mm。

3. 制作FPC LAYOUT(1)将第1步做出来的FPC外形图DXF文档导入POWER PCB中。

导入后,线的属性都是2D LINE;将外围线层属性改为ALL LAYER,并将线宽改为0.001。

其余的参考线的层属性改到空闲层上(例如第15层)。

(2)依据FPC冲模图中的各接口尺寸,在PCB中建立封装,但要注意由于接口的每一PIN都要进入PI层0.3~0.5mm,以防止PIN脚铜皮剥落。

所以在建立封装时,需将这部分尺寸加上。

一般建立封装时以第一PIN的中心为封装原点。

对于连接器的封装,应按整个封装的中心为封装原点,这样可便于对位。

如下图:接口引脚脚需进入区0.3~0.5模块焊接式接口引脚对于背光、触摸屏的接口封装参考它们图纸上的接口规格建立,结合焊接工艺要求焊盘较之接口PIN 脚长出0.5~0.8mm ,还要将PIN 脚进入PI 层0.3~0.5mm 。

并且要再FPC 上加焊接对位标。

如下图:接口规格接口封装规格 标准元器件(例如电阻、电容等)的封装在标准库已有。

对于新用的元器件,标准库没有封装的,按元器件的规格书上推荐的LAYOUT 建立封装。

(3) 需用到的封装都完备后,从POWERLOGIC 中用PADS LAYOUTLINK----DESIGN----SEND NETLIST 。

将LOGIC 中元件封装,网络属性等特性导入到PCB ,直至保证无误。

可以用LOGIC 比较PCB 方法进行检查:在LOGIC 中用POWERLOGIC 中用PADS LAYOUT LINK----DESIGN----COMPARE PCB ;然后查看产生的对比报告,如有不完善的地方,按照报告提示进行修改。

(4) 进行LAYOUT 。

① 接口的放置:包括LCD 、模块、背光和触摸屏等的接口;这是PCB 设计的一个关键步骤,首先要确定接口第一PIN 和接口的位置,可参考之前导入PCB 的FPC 外形图中各接口的位置标示,然后用GLUE 命令将接口固定住。

②空间布局:各元器件的封装一定都在FPC上的元件区域内,元件封装PAD边缘可与元件区域边缘重合,但不得超出。

元件焊盘、走线、过孔、铜箔距离PCB边缘不少于0.25mm;焊盘与焊盘的间距不少于0.35mm。

焊盘、走线、过孔与定位孔边缘的距离不小于0.25mm。

背光或触摸屏接口焊盘两侧应与元件焊盘有2.0mm以上的间距;接口焊盘背面不要放元件,避免焊接时使背面元件受热造成焊接不良甚至脱落。

③走线规则:a.走线以短、直、少打过孔为原则,应尽量避免长、细和绕圈子的走线。

b.走线以横线、竖线和45度线为主,尽量避免走任意角度线,FPC弯折部分尽量走弧度线。

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