硬(yìng)件(jiàn)設計(jì)實(shí)戰FPC柔性(xìng)線(xiàn)路(lù)闆設計(jì)全(quán)攻略

硬(yìng)件(jiàn)設計(jì)實(shí)戰FPC柔性(xìng)線(xiàn)路(lù)闆設計(jì)全(quán)攻略

　　柔性(xìng)印(yìn)刷電(diàn)路(lù)闆導電(diàn)银(yín)箔(FPC Flexible Printed  Circuit)是(shì)在柔性(xìng)截至(zhì)表面制作(zuò)的(de)一(yī)種(zhǒng)電(diàn)路(lù)形式，可(kě)以(yǐ)有(yǒu)覆蓋层(céng)也(yě)可(kě)以(yǐ)沒(méi)有(yǒu)(通(tòng)常用(yòng)来(lái)对(duì)FPC電(diàn)路(lù)的(de)保護)。由(yóu)于(yú)FPC柔性(xìng)線(xiàn)路(lù)闆能(néng)以(yǐ)多(duō)種(zhǒng)方式進(jìn)行彎曲(qū)、折疊或(huò)重(zhòng)複運動(dòng)，相对(duì)于(yú)普通(tòng)硬(yìng)闆(pcb)而(ér)言，具有(yǒu)輕(qīng)、薄、柔性(xìng)等優點(diǎn)，因(yīn)此(cǐ)其(qí)应用(yòng)越来(lái)越廣泛。

　　FPC的(de)基层(céng)(BaseFilm)材料一(yī)般采用(yòng)聚酰亞胺(Polyimide,簡稱PI)，也(yě)有(yǒu)用(yòng)聚酯(Polyester,簡稱PET)，材料厚度(dù)有(yǒu)12.5/25/50/75/125um,常用(yòng)12.5和(hé)25um。如(rú)果(guǒ)FPC需要(yào)在高(gāo)温(wēn)焊接条件(jiàn)，其(qí)材質(zhì)通(tòng)常常選用(yòng)PI，而(ér)PCB的(de)基材通(tòng)常選用(yòng)FR4。

　　FPC柔性(xìng)線(xiàn)路(lù)闆的(de)覆蓋层(céng)(Cover  Layer)材質(zhì)为(wèi)介質(zhì)薄膜和(hé)胶(jiāo)的(de)壓合體(tǐ)，或(huò)者(zhě)是(shì)柔性(xìng)介質(zhì)的(de)塗层(céng)，具有(yǒu)避免沾染、潮(cháo)湿(shī)、刮痕等保護作(zuò)用(yòng)，主(zhǔ)要(yào)材料跟基层(céng)用(yòng)料一(yī)致(zhì)，即聚酰亞胺(Polyimide)和(hé)聚酯(Polyester),常用(yòng)材料厚度(dù)为(wèi)12.5um。

　　FPC設計(jì)时(shí)需要(yào)将各(gè)层(céng)粘結起(qǐ)来(lái)，这(zhè)个时(shí)候需要(yào)使用(yòng)FPC胶(jiāo)(Adhesive)。柔性(xìng)闆常用(yòng)胶(jiāo)有(yǒu)丙烯酸(suān)(Acrylic)，改良环(huán)氧樹(shù)脂(Modified  Epoxy),酚丁縮醛(Phenolic Butyrals),增強(qiáng)胶(jiāo)，壓敏胶(jiāo)等，而(ér)單层(céng)的(de)FPC柔性(xìng)線(xiàn)路(lù)闆就(jiù)不(bù)用(yòng)使用(yòng)胶(jiāo)進(jìn)行粘合了(le)。

　　在有(yǒu)器件(jiàn)焊接等很多(duō)应用(yòng)场(chǎng)合中(zhōng)，柔性(xìng)闆需要(yào)用(yòng)補強(qiáng)闆(Stiffener)来(lái)獲得外(wài)部(bù)支撑。主(zhǔ)要(yào)用(yòng)料有(yǒu)PI或(huò)Polyester薄膜，玻璃纖維，聚合物(wù)材料，鋼(gāng)片(piàn)，鋁(lǚ)片(piàn)等等。PI或(huò)Polyester薄膜是(shì)柔性(xìng)闆補強(qiáng)常用(yòng)材料，厚度(dù)一(yī)般为(wèi)125um。玻璃纖維(FR4)補強(qiáng)闆的(de)硬(yìng)度(dù)比PI或(huò)Polyester的(de)高(gāo)，用(yòng)于(yú)要(yào)求更(gèng)硬(yìng)一(yī)些(xiē)的(de)地(dì)方，相对(duì)加工困難。

　　相对(duì)于(yú)PCB焊盤的(de)處(chù)理(lǐ)方式，FPC的(de)焊盤處(chù)理(lǐ)也(yě)有(yǒu)多(duō)種(zhǒng)方法(fǎ)，常見(jiàn)有(yǒu)如(rú)下(xià)幾(jǐ)種(zhǒng)：

　　①化學(xué)镍金(jīn)又稱化學(xué)浸金(jīn)或(huò)者(zhě)沉金(jīn)。一(yī)般在PCB铜(tóng)金(jīn)屬面采用(yòng)的(de)非電(diàn)解(jiě)镍层(céng)厚度(dù)为(wèi)2.5um-5.0um，浸金(jīn)(99.9%的(de)純金(jīn))层(céng)厚度(dù)为(wèi)0.05um-0.1um(之(zhī)前(qián)有(yǒu)新(xīn)聞说(shuō)一(yī)家(jiā)PCB廠(chǎng)工人(rén)采用(yòng)置換法(fǎ)来(lái)置換pcb池子里(lǐ)的(de)金(jīn)子)。该技術(shù)優點(diǎn)：表面平整，保存时(shí)間(jiān)較长，易于(yú)焊接;适合细(xì)間(jiān)距元(yuán)件(jiàn)和(hé)厚度(dù)較薄的(de)PCB。对(duì)于(yú)FPC，因(yīn)为(wèi)厚度(dù)較薄所(suǒ)以(yǐ)比較适合采用(yòng)。缺點(diǎn)：不(bù)环(huán)保。

　　②電(diàn)鍍铅(qiān)锡(xī)(Tin-Lead  Plating)優點(diǎn)：可(kě)以(yǐ)直(zhí)接給(gěi)焊盤加上(shàng)平整的(de)铅(qiān)锡(xī)，可(kě)焊性(xìng)好(hǎo)、均勻性(xìng)好(hǎo)。对(duì)于(yú)某些(xiē)加工工藝如(rú)HOTBAR，FPC上(shàng)一(yī)定(dìng)采用(yòng)该方式。缺點(diǎn)：铅(qiān)容易氧化，保存时(shí)間(jiān)較短(duǎn);需要(yào)拉電(diàn)鍍導線(xiàn);不(bù)环(huán)保。

　　③選擇性(xìng)電(diàn)鍍金(jīn)(SEG)選擇性(xìng)電(diàn)鍍金(jīn)指PCB局(jú)部(bù)區(qū)域用(yòng)電(diàn)鍍金(jīn)，其(qí)他(tā)區(qū)域用(yòng)另(lìng)外(wài)一(yī)種(zhǒng)表面處(chù)理(lǐ)方式。電(diàn)鍍金(jīn)是(shì)指在PCB铜(tóng)表面先(xiān)用(yòng)塗敷镍层(céng)，後(hòu)電(diàn)鍍金(jīn)层(céng)。镍层(céng)厚度(dù)为(wèi)2.5um-5.0um，金(jīn)层(céng)的(de)厚度(dù)一(yī)般为(wèi)0.05um-0.1um。優點(diǎn)：金(jīn)鍍层(céng)較厚，抗氧化和(hé)耐磨性(xìng)強(qiáng)。“金(jīn)手(shǒu)指”一(yī)般采用(yòng)此(cǐ)種(zhǒng)處(chù)理(lǐ)方式。缺點(diǎn)：不(bù)环(huán)保，氰化物(wù)污染。

　　④有(yǒu)机可(kě)焊性(xìng)保護层(céng)(OSP)此(cǐ)工藝是(shì)指在裸露(lù)的(de)PCB铜(tóng)表面用(yòng)特(tè)定(dìng)的(de)有(yǒu)机物(wù)進(jìn)行表层(céng)覆蓋。優點(diǎn)：能(néng)提供非常平整的(de)PCB表面，符合环(huán)保要(yào)求。适合于(yú)细(xì)間(jiān)距元(yuán)件(jiàn)的(de)PCB。

　　缺點(diǎn)：需要(yào)采用(yòng)常規波(bō)峰(fēng)焊和(hé)選擇性(xìng)波(bō)峰(fēng)焊焊接工藝的(de)PCBA，不(bù)允許使用(yòng)OSP表面處(chù)理(lǐ)工藝。

　　⑤热(rè)風(fēng)整平(HASL)该工藝是(shì)指在PCB最(zuì)終(zhōng)裸露(lù)的(de)金(jīn)屬表面覆蓋63/37的(de)铅(qiān)锡(xī)合金(jīn)。热(rè)風(fēng)整平铅(qiān)锡(xī)合金(jīn)鍍层(céng)厚度(dù)要(yào)求为(wèi)1um-25um。热(rè)風(fēng)整平工藝对(duì)于(yú)控制鍍层(céng)的(de)厚度(dù)和(hé)焊盤图(tú)形較为(wèi)困難，不(bù)推薦使用(yòng)于(yú)有(yǒu)细(xì)間(jiān)距元(yuán)件(jiàn)的(de)PCB，原因(yīn)是(shì)细(xì)間(jiān)距元(yuán)件(jiàn)对(duì)焊盤平整度(dù)要(yào)求高(gāo);热(rè)風(fēng)整平工藝对(duì)于(yú)厚度(dù)很薄的(de)FPC影響較大(dà)，不(bù)推薦使用(yòng)此(cǐ)種(zhǒng)表面處(chù)理(lǐ)方式。

　　在設計(jì)中(zhōng)，FPC經(jīng)常需要(yào)和(hé)PCB配合使用(yòng)，在两(liǎng)者(zhě)的(de)連(lián)接中(zhōng)通(tòng)常采用(yòng)闆对(duì)闆連(lián)接器、連(lián)接器加金(jīn)手(shǒu)指、HOTBAR、软(ruǎn)硬(yìng)結合闆、人(rén)工焊接的(de)方式進(jìn)行連(lián)接，針(zhēn)对(duì)不(bù)同(tóng)的(de)应用(yòng)环(huán)境，設計(jì)者(zhě)可(kě)以(yǐ)采用(yòng)相应的(de)連(lián)接方式。

　　在實(shí)際的(de)应用(yòng)中(zhōng)，根(gēn)據(jù)应用(yòng)需要(yào)确定(dìng)是(shì)否需要(yào)進(jìn)行ESD屏蔽，當FPC柔性(xìng)要(yào)求不(bù)高(gāo)时(shí)可(kě)用(yòng)實(shí)心(xīn)铜(tóng)皮(pí)、厚介質(zhì)實(shí)現(xiàn)。柔性(xìng)要(yào)求較高(gāo)时(shí)可(kě)采用(yòng)铜(tóng)皮(pí)网(wǎng)格、導電(diàn)银(yín)漿實(shí)現(xiàn)。

　　由(yóu)于(yú)FPC柔性(xìng)線(xiàn)路(lù)闆的(de)柔软(ruǎn)性(xìng)，在承受应力时(shí)容易斷裂，因(yīn)此(cǐ)需要(yào)一(yī)些(xiē)特(tè)殊的(de)手(shǒu)段(duàn)進(jìn)行FPC保護，

　　常用(yòng)的(de)方法(fǎ)有(yǒu)：

　　1、柔性(xìng)輪廓外(wài)形上(shàng)内角(jiǎo)的(de)最(zuì)小半徑是(shì)1.6mm。半徑越大(dà)可(kě)靠性(xìng)越高(gāo)，防撕裂能(néng)力也(yě)越強(qiáng)。外(wài)形轉(zhuǎn)角(jiǎo)的(de)地(dì)方可(kě)增加一(yī)条靠近(jìn)闆邊(biān)的(de)走(zǒu)線(xiàn)，防止FPC被(bèi)撕裂。

　　2、FPC上(shàng)的(de)裂縫或(huò)開(kāi)槽的(de)必須終(zhōng)止于(yú)一(yī)个不(bù)小于(yú)1.5mm直(zhí)徑的(de)圆(yuán)孔，在相鄰两(liǎng)部(bù)分(fēn)的(de)FPC需要(yào)單獨移動(dòng)的(de)情(qíng)況下(xià)也(yě)有(yǒu)此(cǐ)要(yào)求。

　　3、为(wèi)了(le)达(dá)到(dào)更(gèng)好(hǎo)的(de)柔性(xìng)，彎曲(qū)區(qū)域需要(yào)選在宽(kuān)度(dù)均勻的(de)區(qū)域，盡量(liàng)避免彎曲(qū)區(qū)域中(zhōng)FPC宽(kuān)度(dù)变化、走(zǒu)線(xiàn)密度(dù)不(bù)均勻。

　　4、補強(qiáng)闆(Stiffener)又稱加強(qiáng)闆，主(zhǔ)要(yào)用(yòng)来(lái)獲得外(wài)部(bù)支撑，使用(yòng)的(de)材料有(yǒu)PI,Polyester,玻璃纖維，聚合物(wù)材料，鋁(lǚ)片(piàn)，鋼(gāng)片(piàn)等。合理(lǐ)設計(jì)補強(qiáng)闆的(de)位(wèi)置，區(qū)域，材料对(duì)避免FPC撕裂有(yǒu)极(jí)大(dà)作(zuò)用(yòng)。

　　5、在多(duō)层(céng)FPC設計(jì)时(shí)，对(duì)于(yú)産品使用(yòng)过(guò)程中(zhōng)需要(yào)經(jīng)常彎折的(de)區(qū)域需要(yào)進(jìn)行气(qì)隙分(fēn)层(céng)設計(jì)，盡量(liàng)使用(yòng)薄材質(zhì)PI材料增加FPC柔软(ruǎn)度(dù)，防止FPC在反(fǎn)複彎折过(guò)程中(zhōng)折斷。

　　6、空(kōng)間(jiān)允許的(de)情(qíng)況下(xià)应该在金(jīn)手(shǒu)指與(yǔ)連(lián)接器連(lián)接處(chù)設計(jì)双(shuāng)面胶(jiāo)固定(dìng)區(qū)域，防止彎折过(guò)程中(zhōng)金(jīn)手(shǒu)指與(yǔ)連(lián)接器脫落(là)。

　　7、在FPC與(yǔ)連(lián)接器連(lián)接處(chù)应設計(jì)FPC定(dìng)位(wèi)丝(sī)印(yìn)線(xiàn)，防止FPC在組装过(guò)程中(zhōng)發(fà)生(shēng)偏斜、插入(rù)不(bù)到(dào)位(wèi)等不(bù)良。有(yǒu)利于(yú)生(shēng)産檢查。

　　由(yóu)于(yú)FPC的(de)特(tè)殊性(xìng)，其(qí)走(zǒu)線(xiàn)时(shí)需要(yào)注意(yì)以(yǐ)下(xià)幾(jǐ)點(diǎn)：

　　走(zǒu)線(xiàn)規則：優先(xiān)保證信(xìn)号走(zǒu)線(xiàn)順畅，以(yǐ)短(duǎn)、直(zhí)、少(shǎo)打(dǎ)过(guò)孔为(wèi)原則，盡量(liàng)避免长、细(xì)和(hé)繞圈子的(de)走(zǒu)線(xiàn)，以(yǐ)橫線(xiàn)、豎線(xiàn)和(hé)45度(dù)線(xiàn)为(wèi)主(zhǔ)，避免走(zǒu)任意(yì)角(jiǎo)度(dù)線(xiàn)，彎折部(bù)分(fēn)走(zǒu)弧度(dù)線(xiàn)，以(yǐ)上(shàng)情(qíng)況詳细(xì)说(shuō)明(míng)如(rú)下(xià)：

　　1.線(xiàn)宽(kuān)：考慮到(dào)數據(jù)線(xiàn)和(hé)電(diàn)源線(xiàn)的(de)線(xiàn)宽(kuān)要(yào)求不(bù)一(yī)致(zhì)，預留走(zǒu)線(xiàn)空(kōng)間(jiān)按照平均0.15mm

　　2.線(xiàn)距：按照目前(qián)大(dà)多(duō)數廠(chǎng)家(jiā)的(de)生(shēng)産能(néng)力，設計(jì)線(xiàn)距(Pitch)为(wèi)0.10mm

　　3.線(xiàn)邊(biān)距：最(zuì)外(wài)線(xiàn)的(de)線(xiàn)距離FPC輪廓的(de)距離設計(jì)为(wèi)0.30mm，空(kōng)間(jiān)允許时(shí)越大(dà)越好(hǎo)

　　4.内圆(yuán)角(jiǎo)：FPC輪廓上(shàng)内圆(yuán)角(jiǎo)最(zuì)小值設計(jì)为(wèi)半徑R=1.5mm

　　5.導線(xiàn)與(yǔ)彎曲(qū)方向(xiàng)垂直(zhí)

　　6.導線(xiàn)应均勻的(de)穿过(guò)彎曲(qū)區(qū)域

　　7.導線(xiàn)盡量(liàng)布(bù)满彎曲(qū)區(qū)域面積

　　8.在彎曲(qū)區(qū)域不(bù)能(néng)有(yǒu)额外(wài)的(de)電(diàn)鍍金(jīn)屬(彎曲(qū)區(qū)域導線(xiàn)不(bù)電(diàn)鍍)

　　9.線(xiàn)宽(kuān)保持(chí)一(yī)致(zhì)

　　10.双(shuāng)面闆的(de)走(zǒu)線(xiàn)不(bù)能(néng)重(zhòng)疊一(yī)起(qǐ)構成“I”狀

　　11.在彎曲(qū)區(qū)域的(de)层(céng)數盡量(liàng)減少(shǎo)

　　12.彎曲(qū)區(qū)域不(bù)能(néng)有(yǒu)过(guò)孔和(hé)金(jīn)屬化孔

　　13.彎曲(qū)中(zhōng)心(xīn)軸应當設置在導線(xiàn)的(de)中(zhōng)心(xīn)。導線(xiàn)两(liǎng)邊(biān)的(de)材料系(xì)數和(hé)厚度(dù)盡量(liàng)一(yī)致(zhì)。这(zhè)一(yī)點(diǎn)在動(dòng)态彎曲(qū)的(de)应用(yòng)下(xià)非常重(zhòng)要(yào)。

　　14.水(shuǐ)平面扭轉(zhuǎn)遵循以(yǐ)下(xià)原則----減小彎曲(qū)截面以(yǐ)增加柔性(xìng)，或(huò)部(bù)分(fēn)增大(dà)铜(tóng)箔面積以(yǐ)增加韌性(xìng)。

　　15.垂直(zhí)面彎折采取增大(dà)彎折半徑，彎折中(zhōng)心(xīn)區(qū)域減少(shǎo)层(céng)數等辦(bàn)法(fǎ)

　　16.对(duì)于(yú)有(yǒu)EMI要(yào)求的(de)産品，若有(yǒu)如(rú)USB、MIPI等高(gāo)頻輻射信(xìn)号線(xiàn)處(chù)于(yú)FPC上(shàng)，則应根(gēn)據(jù)EMI測情(qíng)況在FPC上(shàng)增加導電(diàn)银(yín)箔层(céng)并且使導電(diàn)银(yín)箔接地(dì)，防止EMI。

　　随着FPC应用(yòng)环(huán)境的(de)扩大(dà)，以(yǐ)上(shàng)内容会(huì)不(bù)斷得到(dào)充實(shí)或(huò)者(zhě)不(bù)适用(yòng)，但是(shì)只(zhī)要(yào)在工作(zuò)中(zhōng)用(yòng)心(xīn)設計(jì)，多(duō)思(sī)考多(duō)總(zǒng)結，相信(xìn)設計(jì)起(qǐ)FPC也(yě)不(bù)是(shì)什(shén)麼(me)難事(shì)，也(yě)能(néng)輕(qīng)易上(shàng)手(shǒu)。