柔性电路板(FPC)硬件设计的6大注意事项!硬件老司机经验总结!

2016-08-25  来自: 金沙游艺场网址 浏览次数:436

什么是FPC

FPC,Flexible Printed Circuit,柔性电路板。

一片柔软的电路板,它可以在狭小的空间之内弯曲,扭转,充分利用宝贵的产品空间,使产品更紧凑。


柔性电路板(FPC)硬件设计的6大注意事项!硬件老司机经验总结!


苹果Airpods 耳机里复杂的FPC(黑色弯曲部分)

之前讲过一篇文章,介绍了FPC在产品上的灵活运用,特别是现在的智能手机和智能硬件上的使用。

链接在此:FPC是什么?里面有什么?

下面我们讲一讲FPC的设计注意事项。

结构图纸要详细

FPC在结构中,一般都不在一个平面上,需要结构工程师首先将3D延展成2D板框图纸,并标注结构中的注意事项。

除非产品空间很大,且不需要考虑FPC形状和长度,否则都需要结构工程师先输出平面图。不能让硬件工程师自己随便画。

FPC不像线缆,长了不能剪短,短了也不能加长。


柔性电路板(FPC)硬件设计的6大注意事项!硬件老司机经验总结!


标注清晰的FPC 2D图纸

特别注意引脚顺序和方向

插接的FPC,极易遇到pin脚顺序反了的情况。因为结构工程师看的正反面都是正视图,而硬件工程师看的正面是正视图,反面是透视图。

(这个问题我们后续会推出专门的文章,讲讲以前吃过的亏。)

如果结构工程师给的2D图纸,有标注主板PIN脚顺序、FPC上PIN脚顺序、以及其金手指和BTB连接器的正反面,那么恭喜你,你遇到了一位专业的,为你考虑的优秀结果工程师,请善待他。(图下图)

如果结构工程师只是输出了板框尺寸并没有标注PIN脚信息,最好通过剪纸标注的方法验证PIN脚方向正反面是否正确。

为什么要剪纸?千万别相信自己的空间想象力,多绕几个圈,自己就晕了!凭借自己的空间想象很可能做反了。看实物最靠谱!(剪纸模拟实物)


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好的结构工程师输出的FPC 2D图纸

大电流线路要特别注意!

导线,随随便便都能通过1A以上的电流。

但FPC不同,内部线路最细可达0.1mm,只能通过0.1A的电流!

FPC连接器通过的电流也不大,一个ZIF插接的连接器,每个脚通常只有0.3A。

如果要让FPC上通过1A的电流,需要把走线走到1mm以上的宽度,并且使用3个以上的插接引脚。

要注意,不仅是电源线,地线也要走粗!

电源和地线,分别占了3个引脚。

FPC做高速信号线的传输,和大电流电源线传输时,尽可能采用铺实铜地,电源先也用大面积铺实铜设计。

(FPC的上铜,做成实心铜有助于信号传输,但是会变硬。需要经常弯折的要做网状铜。).


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FPC的实心铺铜(白点是过孔)

精密尺寸特别标注

FPC的形状,是用刀模切出来的,精度不高。普通的FPC工厂做出来的精度只有±0.1-0.2mm。结构设计的时候不能把形状、长度做的太极限,要考虑精度不高带来的公差。

对于金手指或连接器位置需要特别注明,要求FPC厂优先保证,把精度做到0.05mm以下,保证批量生产的组装良率。

屏蔽涂层和钢片补强接地区域需要标注

FPC做不到电路板那样的很多层,一层或两层线路的FPC,想实现信号线的屏蔽,就需要屏蔽膜。

如上图的FPC,黑色部分的油漆,其实不只是油漆,而是屏蔽膜。外部绝缘,内部导电。

但是,导电的部分需要接地,才能屏蔽。悬空的金属起不到屏蔽作用。

因此FPC的屏蔽层和钢片部分,至少需要在工艺说明文件中,详细注明要接地,FPC工厂就会在阻焊层打开窗口来做接地处理。


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需要控制阻抗的线路,需要标注

FPC一般不会用来走射频线,因为50ohm阻抗很难控制,射频线路要用同轴电缆专门接出。

但是对于Mipi、HDMI、USB之类的75-150ohm阻抗匹配的线路,FPC工艺说明上也需要特别注明,由FPC厂家根据自己用的基材,计算好线宽线距,使阻抗满足要求,提升高速信号的完整性。

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