FPC 结构与阻抗设计指南
发布时间: 2025-04-25 02:16:51 查看数:(1) 板体宽度:FPC 本体宽度应依据走线数量和板层数确定,为保障结构强度,宽度宜≥4mm。
(2) 连接器相关尺寸:
① 连接器焊盘距 FPC 边缘距离设计≥1mm。
② 接地耳朵宽度≥3mm,以确保定位孔结构稳固。
③ 定位孔中心到边缘距离≥1.5mm,防止 FPC 受拉撕裂。
④ 接地耳朵长度≥3mm。
⑤ 定位孔直径≥0.8mm,保证壳子定位柱强度。
(3) 过渡圆角:FPC 在转角处需设置圆角过渡,圆角半径≥R0.5mm,避免直角受力导致 FPC 撕裂。
(4) 厚度设计:
① 单层板厚度≥0.08mm,双层板厚度≥0.1mm。
② 10~40pin连接器处若增加补强板,补强板及厚度一般为 0.1~0.25mmpi补强; 40~60pin连接器,补强板建议用FR4或钢片补强,厚度0.3~0.5mm。FPC 在连接器处总厚度为 FPC 本体厚度与补强板厚度之和。
(1) 拐角设计:所有 FPC 拐角及走线拐角均应设计为弧形,减少应力集中。
(2) 焊盘与走线连接:通孔、镀覆孔以及 SMT 焊盘与走线的连接需采用泪滴状填充,增强连接可靠性。对于 SMT 焊盘,设计为椭圆形、圆形或将较大焊盘的角处理为弧形更佳。
(3) 铜层分布:应交错分布相邻层的走线,避免大面积铺铜,可采用图形电镀减少铜用量,或用网格状铜层替代实心铜层,提升 FPC 挠性,降低 “工字梁效应”。
(4) 边缘间距:FPC 边缘与铜走线、铜层以及 SMT 焊盘之间的间隙建议≥0.2mm;导通孔与 FPC 边缘的间隙建议≥0.45mm。
(5) 覆盖层设计:FPC 叠层常采用介质覆盖层,其主要用于密封保护图形。普通生产能力下,覆盖层网与 FPC 轮廓最小距离为 0.25mm,覆盖层上的开口与 FPC 轮廓距离为 0.3mm。对于细间距元器件,需合理设计覆盖层开口。需注意,阻焊层虽薄,但可能使挠性电路变僵硬,应谨慎选用。
(6) 增强板设计:
① FPC 上的连接器区域、较重元器件组装位置及某些元器件聚集处,需使用增强板。增强板材料可选用聚酰亚胺、FR - 4 或不锈钢等。
② 薄 FPC 上增强板边缘易形成应力区域,为避免增强板附近撕裂,增强板边缘和通孔焊盘边缘之间应留出 1mm - 1.8mm 的间隙(具体依增强板类型而定)。同时,需考虑两个增强板之间的最小间隙,如顶部增强板和 FPC 底部第二块增强板之间距离应≥0.6mm。
(1) 走线方向:在静态和动态弯折区域,走线必须垂直于弯折方向,且尽量均匀穿过并布满弯折区域面积,同时保持线宽一致。
(2) 层数与过孔:弯折区域应尽量减少层数,避免设置过孔和金属化孔,且弯曲中心轴应设置在导体中心,确保导体两边的材料系数和厚度尽量一致。
(3) 外形一致性:弯折区域内 FPC 外形应保持一致,避免走线密度变化影响弯曲性能。
确保电流在 FPC 电路中稳定传输,减少信号反射与干扰,避免因阻抗不匹配导致信号损耗、时钟偏移、信号重叠等问题,保障系统的稳定性和可靠性,尤其对于高速信号传输或高频电路,阻抗控制至关重要。
(1) 材料特性:FPC 所选用材料的介电常数和厚度对阻抗影响显著。介电常数决定电磁波在材料中的传播速度,厚度影响电磁波传输延迟,不同介电常数和厚度的材料会使 FPC 阻抗值发生变化。
(2) 电路结构:包括导线宽度、覆铜厚度、绝缘层厚度以及接地层布置方式等。一般来说,导线宽度增加,阻抗降低;导线宽度减小,阻抗增加。
(3) 环境温度:环境温度变化会导致材料介电常数改变,进而影响 FPC 阻抗。
(4) 材料选择:选用在工作温度范围内介电常数稳定、介电常数温度系数较小的材料,以减小材料参数对阻抗的影响。
(5) 布局设计:
① 合理规划 FPC 布局,控制导线宽度和间距,选择合适的绝缘层厚度,使阻抗达到设计要求。
② 对于可控阻抗(如微带传输线)设计,至少设置两个信号层,其中一层作为参考平面。当可控阻抗信号层处于动态弯折区域时,可考虑在叠层中插入空气间隙,改善信号完整性。
③ 控制线宽:依据设计要求,精确控制导线宽度来调节 FPC 阻抗。
④ 制造过程调节:在 FPC 制造过程中,对导线宽度、覆铜厚度等参数进行预调节,减小因制造方差导致的阻抗变化。
⑤ 测试与校验:设计完成后,使用阻抗测试仪对 FPC 进行阻抗测试和校验,确保实际制造的 FPC 阻抗与设计要求相符。若实际阻抗与设计不符,需调整制造过程或修改设计。
问题类型 | 原因分析 | 解决方案 |
FPC 易撕裂 | 1. 拐角为直角,应力集中。 | 1. 所有拐角设计为弧形。 |
阻抗不匹配 | 1. 材料选择不当,介电常数不稳定或厚度不合适。 | 1. 选择合适的材料。 |
覆盖层相关问题(如间隙不合理、影响 FPC 性能等) | 1. 对覆盖层应用的限制和极限了解不足。 |