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FPC柔性线路板的设计需要注意什么?
2021-10-08
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FPC柔性电路板是在柔性截至表面上制作的一种电路形式,它可以有也可以没有覆盖层(通常用于保护FPC电路)。由于FPC可以以多种方式弯曲、折叠或重复运动,与普通刚性板(江苏体育彩票)相比,它具有轻、薄、柔韧等优点,因此其应用越来越广泛。


FPC的基材一般采用聚酰亚胺(简称PI),也有使用聚酯(Polyester,简称PET)。材料的厚度有12.5/25/50/75/125um,常用的有12.5和25um。如果FPC需要高温焊接,通常选择PI作为材料,通常选择FR4作为江苏体育彩票的基材。


FPC的覆盖层材质为介质薄膜和胶的压合体,或是柔性介质的涂层,具有避免沾染、潮湿、刮痕等保护作用。主要材料与基材层用料相同,即聚酰亚胺(Polyimide)和聚酯(Polyester),常用材料厚度为12.5um。


在设计 FPC 时需要将各层粘合在一起。这时候就需要用到FPC胶(Adhesive)了。柔性线路板常用的胶粘剂有丙烯酸、改良环氧树脂、酚丁缩醛、增强胶、压敏胶等,而单层FPC不需要用胶粘合。


在器件焊接等很多应用中,柔性板需要使用补强板来获得外部支撑。使用的主要材料有PI或聚酯薄膜、玻璃纤维、聚合物材料、钢片、铝板等。 PI或Polyester薄膜是柔性板补强常用的材料,厚度一般为125um。玻璃纤维(FR4)补强板的硬度比PI或Polyester要高,用在要求更硬的地方时加工比较困难。


与江苏体育彩票焊盘的加工方法相比,FPC焊盘的加工方法也有很多。常见的有以下几种:


①化学镍金又称化学浸金或沉金。一般江苏体育彩票铜金属表面使用的化学镀镍层厚度为2.5um-5.0um,浸金(99.9%纯金)层厚度为0.05um-0.1um。技术优势:表面平整,存放时间长,易焊接;适用于细间距元件和更薄的 江苏体育彩票。对于FPC来说,因为它的厚度更薄,所以更适合使用。缺点:不环●!


②锡铅电镀优点:可以直接在焊盘上添加平整的铅锡,具有良好的可焊性和均匀性。对于HOTBAR等一些加工工艺,FPC上必须采用这种方式。缺点:铅易易氧化,储存时间短;需要拉电镀导线;不环●!


③ 选择性电镀金(SEG) 指在江苏体育彩票局部区域使用电镀金,其他区域采用另一种表面处理方法。电镀金是指先在江苏体育彩票的铜表面镀上镍层,再电镀金层。镍层厚度为2.5um-5.0um,金层厚度一般为0.05um-0.1um。优点:镀金层较厚,抗氧化性和耐磨性强。 “金手指”一般采用这种加工方式。缺点:不环保,氰化物污染。


④ 有机可焊性保护层(OSP) 该工艺是指用特定的有机物质覆盖裸露的江苏体育彩票铜表面。优点:可以提供非常平整的江苏体育彩票表面,符合环保要求。适用于具有细间距元件的 江苏体育彩票。缺点:需要采用常规波峰焊和选择性波峰焊工艺的江苏体育彩票A,不允许采用OSP表面处理工艺。


⑤热风整平(HASL) 该工艺是指在江苏体育彩票最终暴露的金属表面覆盖63/37铅锡合金。铅锡合金镀层的热风整平厚度要求为1um-25um。热风整平工艺难以控制涂层的厚度和焊盘图案。不建议用在有细间距元件的江苏体育彩票上,因为细间距元件对焊盘的平整度要求很高;热风整平工艺适用于薄 FPC。影响很大,不推荐这种表面处理。


在设计中,FPC往往需要与江苏体育彩票结合使用。在两者的连接中通常采用板对板连接器、连接器加金手指、HOTBAR、软硬结合板、手工焊的方式进行连接。针对不同的应用环境,设计者可以采用相应的连接方式。
在实际应用中,根据应用需要确定是否需要ESD屏蔽。当FPC柔性要求不高时可以用实心铜皮和厚介质来实现。当柔性要求较高时,可采用铜皮网格和导电银浆来实现。由于 FPC 的柔韧性,在承受应力时很容易断裂,因此需要采取一些特殊措施对 FPC 进行保护。


常用的方法有:


1、柔性轮廓上内角的最小半径为1.6mm。半径越大可靠性越高,防撕裂能力越强。在外形的转角处可以加一条靠近板边走线,防止FPC被撕裂。


2. FPC 上的裂缝或槽口必须以直径不小于 1.5mm 的圆孔结束。当 FPC 的两个相邻部分需要单独移动时,也需要此要求。


3、为了获得更好的柔韧性,弯曲区域需要选择在宽度均匀的区域,并尽量避免弯曲区域内的FPC宽度变化和布线密度不均匀。


4、补强板又称加强板,主要用于获得外部支撑。所用材料有PI、Polyester、玻璃纤维、聚合物材料、铝片、钢片等。合理设计补强板位置、区域、材料对避免FPC撕裂有很大的作用。


5、在多层FPC设计中,产品在使用过程中需要经常弯曲的区域需要进行气隙分层设计。尽量使用较薄的PI材料,增加FPC的柔软度,防止FPC在反复弯折时断裂。


6、在空间允许的情况下,应在金手指与连接器的连接处设计双面胶固定区域,以防止金手指与连接器在折弯过程中脱落。


7、FPC与连接器的连接处应设计FPC定位丝印线,防止组装时FPC歪斜、插入不到位等缺陷。有利于生产检验。


由于FPC的特殊性,其走线时需要注意以下几点:
布线规则:优先保证信号布线顺畅,遵循短、直、少打过孔的原则,尽量避免长、细、绕圈的布线,以横线、竖线和45度线为主,避免走任意角度线和弯折部分走弧度线。


以上情况详细说明如下:


1.线宽:考虑到数据线和电源线的线宽要求不一致,预留走线空间按照平均0.15mm


2.线距:按照目前大多数厂家的生产能力,设计线距(Pitch)为0.10mm


3.线边距:最外线的线距与FPC轮廓的距离设计为0.30mm,空间允许时间距越大越好


4.内圆角:FPC轮廓上内圆角的最小设计为半径R=1.5mm


5.导线与弯曲方向垂直


6.导线应均匀的穿过弯曲区域


7. 弯曲区域的面积导线尽量布满


8.在弯曲区域不能有额外的电镀金属(弯曲区域的导线不电镀)


9.保持线宽一致


10.双面板的走线不能重叠形成“I”状


11.尽量减少折弯区域的层数


12.弯曲区域不应有过孔和金属化孔


13.弯曲中心轴应设在导线的中心。导线两侧的材料系数和厚度尽量一致。这点在动态弯曲应用中非常重要。


14.水平面扭转遵循以下原则——减小弯曲截面以增加柔韧性,或部分增加铜箔面积以增加柔韧性。


15.对于垂直面弯折采取增加弯折半径,减少弯曲中心区域的层数。


16.对于有EMI要求的产品,如果FPC上有USB、MIPI等高频辐射信号线,应根据EMI测量情况在FPC板上加上导电银箔层并且使导电银箔接地。

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