折叠手机联结液晶PCB与主板PCB的FPC设计规范

折叠手机联结液晶PCB与主板PCB的FPC TCL移动通信有限公司 Q/DKDGDMD006 折叠手机联结液晶PCB与主板PCB的 FPC设计规范 (版本1.0) 标化 编制 审核 批准 日期 日期 日期 日期 2004年 月 日发布 2004年 月 日实施 1 目次 目次 前言 第一章 FPC主体的设计 第二章 FPC与PCB连接的连接器的设计 第三章 FPC与连接器连接的金手指的设计 第四章 FPC与PCB焊接的金手指的设计 第五章 FPC生产工艺方面的注意事项 2 前言 FPC是手机部品中非常关键的部品之一，FPC及连接器的设计以及部品质量直接影响到手机的使用寿命和客户满意度，为此公司成立了FPC攻关小组，对FPC设计进行了专门的研究，在总结过往经验的基础上，制定了本设计规范，旨在指导结构设计师和硬件设计工程师对FPC的设计工作，提高设计质量。 本设计规范共有五章，第一章讲述FPC主体的设计，第二章讲述FPC与PCB连接的连接器的设计，第三章讲述FPC与连接器连接的金手指的设计，第四章讲述FPC与PCB焊接的金手指的设计，第五章讲述FPC生产工艺方面的注意事项。 不妥之处请不吝指正。 3 第一章 FPC主体的设计 折叠手机的联结液晶PCB与主板PCB的FPC～以下简称FPC。 1.1 四层FPC设计 FPC的主体应采用4层柔性板复合结构～最外面两层即第一第四层用作地线～起电子屏蔽和机械保护作用～里面两层即第二第三层用作排布导线。黑白屏手机的FPC导线条数为14条左右～照线宽平均0.2MM、线间距0.1MM、线边距0.3MM计～则FPC总宽为2.6MM～设计时要采用上述的总宽较窄的合理紧凑的方 式。此点措施的好处是:a.由于地线完 全转移至第一第四层～FPC总宽缩小为 2.6MM～这样变窄以后～可以很大程度地 降低FPC扭曲变形的应力并减小与机壳 内壁摩擦干涉的可能。b.分布在外的地 线层对分布在内的布线层也起到机械保 护的作用～并在电气性能上起到屏蔽电 子干扰、提高通话质量的作用。 合理的设计 4 以前～只作两层～将地线作在第二第三层上～则在同样导线条数的情况下～FPC总宽会增加1MM～因此FPC扭曲变形的应力很大而易破裂～且容易与机壳内壁摩擦干涉产生破裂。另外地线层未完全包裹布线层～在电气性能上不能起到屏蔽电子干扰的作用。 不良的设计 5 1.2 FPC连接器的位臵 FPC与主板PCB的联结位臵是连接器必须放在主板PCB的按键的另一面～并尽量靠近FPC自主机面壳转轴孔伸出的位臵。一定不要将连接器放在主板PCB的按键一面～否则会因装配令FPC要增加一长度容易产生扭曲干涉。FPC的总体长度不要留有冗余长度～以免其在机壳某处产生迂回并挤压于机壳内壁～令自身和附近部分丧失充分的绕性并伴随响声。 1.3 FPC的形状 FPC的路径形状～要尽量适应机壳内壁～以减少其与机壳内壁发生干涉的可能。转弯处要设计尽可能大的圆弧,最小不能小于1MM。 6 设计FPC的路径轮廓形状应做到:除与机壳结构固定装配的部分之外～其他活动部分不要与机壳发生摩擦干涉～要自由舒展～活动部分的长度要尽量长～以令FPC的变形分散在尽可能大的范围～而每一局部的变形会随之变小～这样不会破裂。具体设计方法和步骤是:先 :作初步的路径轮廓图形～11打印在纸上～剪切出纸样模型～装在透明和打有观察孔的机壳内～找出FPC与机壳干涉、太长而迂回、局部剧烈扭曲的地方～将图形作修正～再作纸样模型～再观察、修正～如此反复多次～逐渐逼近最优的路径形状～再作实际样品试验～对因材质不同而可能产生的差异作进一步修正～最终得到良好的FPC的路径形状。下图是3188机型的FPC按上述方法优化设计后得到的路径轮廓图形～其实现了与机壳无摩擦干涉且变形分散而均匀～请参照实际透明机壳样品。 1.4 FPC制造工艺 工艺上～电镀方式制造的FPC优于化学蚀刻方式制造的FPC。电镀方式制造的FPC其铜线与基材之间是平整的直角～化学蚀刻方式制造的FPC其铜线与基材之间是圆角～而且电镀方式制造的FPC其铜线边缘也是平整光滑的～化学蚀刻方式制造的FPC其铜线边缘是粗糙的细微地不平整的。基于上述事实～电镀方式制造的FPC～线宽和线间距能作到更小～线宽可达0.04MM～线间距可达0.03MM～而在同样大小的线宽和线间距时～电镀方式制造的FPC比化学蚀刻方式制造的FPC～线更加牢固～可靠性更高。目前国内FPC厂商尚不能制作电镀的FPC～只能制作化学蚀刻的FPC～而日本厂商能够制作电镀的FPC且已大量在SONY、东芝等产品上成熟使用。 7 化学蚀刻方式制造的FPC ,铜线与基材之间是圆角～铜线边缘是粗糙的细微地不平整的, 电镀方式制造的FPC ,铜线与基材之间是平整的直角～铜线边缘是平整光滑的, 8 1.5 FPC绕性的 FPC的绕性是其弯曲变形的能力～将FPC于正反两个方向反复围绕一定直径的圆柱～循环动作～直至FPC开始损坏为止～用其动作次数的多少来衡量该FPC的绕性的大小。FPC的绕性的设计～可按照绕1/8英寸,3.2MM,直径的圆柱正反两个方向反复围绕10万次作为。 9 第二章 FPC与PCB连接的连接器的设计 2.1 板对板连接器 FPC与液晶PCB、主板PCB的联结均优先采用板对板连接器～因板对板连接器在导电可靠性、耐久性方面和机械锁定方面均具有稳定、信赖的品质。尽量不要采用单排FPC连接器或双排FPC连接器。板对板连接器每边的管脚间距pitch应?0.5MM～不宜过小～否则SMT质量难于保证。FPC的贴板对板连接器的部分要采用加强板加厚加硬～以利于贴片和插拔的强度寿命～该部分可按总厚0.50MM设计。 10 2.2 单排FPC连接器 如果板对板连接器在结构空间确实不允许时～作为让步接受性质的第二选择～可采用单排的FPC连接器～必须注意的是:该连接器适配的FPC插拔部分厚度必须?0.30MM。作上述设计限制的原因是:实际明～ FPC的插拔部分厚度,0.20MM时～通常的FPC制造商所作的FPC～其插拔部分因连接器弹片和压板的挤压而弯曲～容易导致金手指断裂而失效。。插拔部分厚度硬度较大～具有较好的抗弯强度～变形细微金手指不会断裂。但是～金手指受弹片挤压会出现一定程度的塑性塌坑～故也有一定程度的失效倾向～而板对板连接器是弹片压弹片就根本没有这些问题～所以～单排的FPC连接器只能是作为让步接受性质的第二选择。于FPC的插拔部分附近～FPC要作2个焊盘用于牢固地连接在PCB板上～防止FPC工作时拉扯而移动变位。 单排的FPC连接器剖切掉上面部分 卸掉压板～可清晰见到一排弹片 11 12 2.3 双排FPC连接器 由于单排的FPC连接器比同样PIN数的双排FPC连接器要长约1倍～当空间确实不允许时～作为让步接受性质的第三选择～可采用双排的FPC连接器～但必须注意的是:双排FPC连接器适配的FPC插拔部分厚度现有最大者是0.2MM～比单排FPC连接器的0.3MM薄～所以使用双排FPC连接器～金手指断裂、塌坑而失效的倾向更大了～要靠很优质的FPC制造商才能实现品质的可靠,一般不要采用。双排FPC连接器～pitch为0.3MM时～其FPC的金手指有一段宽度仅0.1MM～比单排的0.35MM窄很多,pitch为0.5MM,～断裂倾向增大,而且双排FPC连接器要求FPC完全插入～稍有后退即不能导通～单排则允许少量后退。所以双排FPC连接器在这方面又劣于单排FPC连接器～只能是作为让步接受性质的第三选择。于FPC的插拔部分附近～FPC要作2个焊盘用于牢固地连接在PCB板上～防止FPC工作时拉扯而移动变位。 双排的FPC连接器剖切掉上面部分卸 掉压板～可清晰见到两排弹片 13 14 第三章 FPC与连接器连接的金手指的设计 3.1 单排FPC连接器对应金手指设计 若不是采用板对板连接器而采用单排FPC连接器～以pitch=0.50MM的单排FPC连接器为例～FPC与连接器连接的金手指应设计为线宽0.35MM、线间距0.15MM～长度应超过连接器弹片触点1.50MM～ 3.2 双排FPC连接器对应金手指设计 若采用双排FPC连接器～以pitch=0.30MM的双排FPC连接器为例～FPC与连接器连接的金手指应设计为如下图所示尺寸～长度方向尺寸以令连接器弹片触点居于金手指中央为宜。 15 当采用单排或双排FPC连接器时～FPC与连接器连接的金手指的电镀工艺水平和各镀层厚度参数～决定了金手指抵抗断裂的能力～尤其是采用双排FPC连接器而金手指宽度受限窄小～强度降低～此时金手指的电镀工艺水平和各镀层厚度更显得重要。不同厂家制作的金手指的电镀工艺水平不同～普遍地～日本等厂家好于国内厂家～不同厂家制作的金手指的各镀层厚度参数也有所不同。以下是实际表明效果良好的一种厚度参数:镀金层= 0.1um～镀镍层= 2.5um～镀铜层=17.0um。 对金手指各镀层厚度参数的检测～需使用专用的超声波测厚仪～能快捷自动给出检测数据报告～为品质判定提供依据。 16 第四章 FPC与PCB焊接的金手指的设计 FPC的焊接的金手指pitch=1.0MM,线宽0.5或0.6MM～可防止连焊～易于获得良好的焊接质量。在金手指的两端附近的适当位臵～应设计1至2个加固用的焊盘～将FPC与PCB板连接～以分担工作时FPC与PCB板之间的拉扯力～保护金手指的焊接不会剥离。 17 第五章 FPC生产工艺方面的注意事项 FPC与连接器装卸的夹子～要求:头部宽而薄～有软垫～以易于操作和不损伤FPC。 FPC与PCB板焊接的定位夹具～要求:穿过PCB板与FPC的定位孔的定位柱要用专用的顶针制作～保证圆柱度、硬度、尺寸精度～PCB板与FPC的定位孔设计为直径1.00MM、公差:-0、+0.05～夹具的定位柱为直径1.00MM、公差-0.02、+0.02。两定位柱的中心距要对应PCB板与FPC的定位孔的中心距～这样令FPC的定位孔与PCB板的定位孔完全重合～避免FPC偏斜～从而FPC能按照设计的理想状态自机壳通道中心通过～在翻盖转动中不与机壳发生干涉摩擦。 18