FPC 結(jié)構(gòu)與阻抗設計指南
發(fā)布時間: 2025-04-25 02:16:51 查看數(shù):(1) 板體寬度:FPC 本體寬度應依據(jù)走線數(shù)量和板層數(shù)確定,為保障結(jié)構(gòu)強度,寬度宜≥4mm。
(2) 連接器相關(guān)尺寸:
① 連接器焊盤距 FPC 邊緣距離設計≥1mm。
② 接地耳朵寬度≥3mm,以確保定位孔結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。
③ 定位孔中心到邊緣距離≥1.5mm,防止 FPC 受拉撕裂。
④ 接地耳朵長度≥3mm。
⑤ 定位孔直徑≥0.8mm,保證殼子定位柱強度。
(3) 過渡圓角:FPC 在轉(zhuǎn)角處需設置圓角過渡,圓角半徑≥R0.5mm,避免直角受力導致 FPC 撕裂。
(4) 厚度設計:
① 單層板厚度≥0.08mm,雙層板厚度≥0.1mm。
② 10~40pin連接器處若增加補強板,補強板及厚度一般為 0.1~0.25mmpi補強; 40~60pin連接器,補強板建議用FR4或鋼片補強,厚度0.3~0.5mm。FPC 在連接器處總厚度為 FPC 本體厚度與補強板厚度之和。
(1) 拐角設計:所有 FPC 拐角及走線拐角均應設計為弧形,減少應力集中。
(2) 焊盤與走線連接:通孔、鍍覆孔以及 SMT 焊盤與走線的連接需采用淚滴狀填充,增強連接可靠性。對于 SMT 焊盤,設計為橢圓形、圓形或?qū)⑤^大焊盤的角處理為弧形更佳。
(3) 銅層分布:應交錯分布相鄰層的走線,避免大面積鋪銅,可采用圖形電鍍減少銅用量,或用網(wǎng)格狀銅層替代實心銅層,提升 FPC 撓性,降低 “工字梁效應”。
(4) 邊緣間距:FPC 邊緣與銅走線、銅層以及 SMT 焊盤之間的間隙建議≥0.2mm;導通孔與 FPC 邊緣的間隙建議≥0.45mm。
(5) 覆蓋層設計:FPC 疊層常采用介質(zhì)覆蓋層,其主要用于密封保護圖形。普通生產(chǎn)能力下,覆蓋層網(wǎng)與 FPC 輪廓最小距離為 0.25mm,覆蓋層上的開口與 FPC 輪廓距離為 0.3mm。對于細間距元器件,需合理設計覆蓋層開口。需注意,阻焊層雖薄,但可能使撓性電路變僵硬,應謹慎選用。
(6) 增強板設計:
① FPC 上的連接器區(qū)域、較重元器件組裝位置及某些元器件聚集處,需使用增強板。增強板材料可選用聚酰亞胺、FR - 4 或不銹鋼等。
② 薄 FPC 上增強板邊緣易形成應力區(qū)域,為避免增強板附近撕裂,增強板邊緣和通孔焊盤邊緣之間應留出 1mm - 1.8mm 的間隙(具體依增強板類型而定)。同時,需考慮兩個增強板之間的最小間隙,如頂部增強板和 FPC 底部第二塊增強板之間距離應≥0.6mm。
(1) 走線方向:在靜態(tài)和動態(tài)彎折區(qū)域,走線必須垂直于彎折方向,且盡量均勻穿過并布滿彎折區(qū)域面積,同時保持線寬一致。
(2) 層數(shù)與過孔:彎折區(qū)域應盡量減少層數(shù),避免設置過孔和金屬化孔,且彎曲中心軸應設置在導體中心,確保導體兩邊的材料系數(shù)和厚度盡量一致。
(3) 外形一致性:彎折區(qū)域內(nèi) FPC 外形應保持一致,避免走線密度變化影響彎曲性能。
確保電流在 FPC 電路中穩(wěn)定傳輸,減少信號反射與干擾,避免因阻抗不匹配導致信號損耗、時鐘偏移、信號重疊等問題,保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,尤其對于高速信號傳輸或高頻電路,阻抗控制至關(guān)重要。
(1) 材料特性:FPC 所選用材料的介電常數(shù)和厚度對阻抗影響顯著。介電常數(shù)決定電磁波在材料中的傳播速度,厚度影響電磁波傳輸延遲,不同介電常數(shù)和厚度的材料會使 FPC 阻抗值發(fā)生變化。
(2) 電路結(jié)構(gòu):包括導線寬度、覆銅厚度、絕緣層厚度以及接地層布置方式等。一般來說,導線寬度增加,阻抗降低;導線寬度減小,阻抗增加。
(3) 環(huán)境溫度:環(huán)境溫度變化會導致材料介電常數(shù)改變,進而影響 FPC 阻抗。
(4) 材料選擇:選用在工作溫度范圍內(nèi)介電常數(shù)穩(wěn)定、介電常數(shù)溫度系數(shù)較小的材料,以減小材料參數(shù)對阻抗的影響。
(5) 布局設計:
① 合理規(guī)劃 FPC 布局,控制導線寬度和間距,選擇合適的絕緣層厚度,使阻抗達到設計要求。
② 對于可控阻抗(如微帶傳輸線)設計,至少設置兩個信號層,其中一層作為參考平面。當可控阻抗信號層處于動態(tài)彎折區(qū)域時,可考慮在疊層中插入空氣間隙,改善信號完整性。
③ 控制線寬:依據(jù)設計要求,精確控制導線寬度來調(diào)節(jié) FPC 阻抗。
④ 制造過程調(diào)節(jié):在 FPC 制造過程中,對導線寬度、覆銅厚度等參數(shù)進行預調(diào)節(jié),減小因制造方差導致的阻抗變化。
⑤ 測試與校驗:設計完成后,使用阻抗測試儀對 FPC 進行阻抗測試和校驗,確保實際制造的 FPC 阻抗與設計要求相符。若實際阻抗與設計不符,需調(diào)整制造過程或修改設計。
問題類型 | 原因分析 | 解決方案 |
FPC 易撕裂 | 1. 拐角為直角,應力集中。 | 1. 所有拐角設計為弧形。 |
阻抗不匹配 | 1. 材料選擇不當,介電常數(shù)不穩(wěn)定或厚度不合適。 | 1. 選擇合適的材料。 |
覆蓋層相關(guān)問題(如間隙不合理、影響 FPC 性能等) | 1. 對覆蓋層應用的限制和極限了解不足。 |