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設計科普知識-FPC相關知識大解及設計規範要求

導讀

FPC是手機及其他通訊產品中常見的一個物料, 而且也成為了PCB發展的一個趨勢;然而, 對於結構工程師而言, 真正瞭解FPC的並不多, 本本就簡單介紹下FPC的一些基本知識;

一、FPC 產品簡介——概念

FPC是英文Flexible Printed Circuit的簡稱。 是一種銅質線路印製在PI聚醯亞胺(Polyimide)或PE聚脂(Polyester)薄膜基材上, 具有可自由彎曲和可撓性, 纖薄輕巧、精密度高, 可以有多層線路, 並於板上貼晶片或SMT 晶片。 臺灣稱其為“軟性印刷電路板”, 簡稱為“軟板”, 其它名稱如“可撓性線路板”, “軟膜”, “柔板”等;

二、FPC優勢

1.體積小, 重量輕

2.配線密度高, 組合簡單

3.可折疊, 做3D立體安裝

4.可做動態撓曲

三、FPC產品結構組成

三、FPC 材料組成及規格

a) 基材(Base film): 12.5、25、50、75、125um(PI\PE)

基材指銅箔基板所用以支撐之底材, 亦指保護膠片之材料。

在材料上區分為PI (Polyamide) Film及PET (Polyester)Film兩種, PI之價格較高, 但其耐燃性較佳, PET價格較低, 但不耐熱, 因此若有焊接需求時, 大部分均選用PI材質。 厚度上一般有1/2mil、1mil、2mil;

b)銅箔Copper Foil:為銅原材,

非壓合完成之材料。

銅箔依銅性可概分:電解銅(ED銅, Electro-deposited Copper),

壓延銅(RA銅, Rolled Annealed Copper),

高延展性電解銅(High Density Electro-deposited Copper),

料厚有:18 um、35 um、70 um。

其應用及比較整理如下:

c) 接著劑Adhesive

接著劑一般有Acrylic(壓克力膠)及Epoxy(環氧樹脂膠)兩種, 最常使用的是Epoxy膠。 厚度上0.4~2mil均有, 一般使用18um厚的膠。

d)覆蓋膜Coverlay

覆蓋膜由基材+膠組合而成, 其基材分為PI與PET兩種。 厚度則由0.5~1.4mil。

e)補強材料Stiffener

材質:PI/PET/FR4/SUS,厚度0.1~0.3mm;

四、FPC類型

1, 單面板(Singel side)

2, 雙面板(Double side)

3, 單加單複合板

4, 浮雕板(Sculptural)

5, 多層板(Multilayer)

6, 軟硬結合板(Flex-rigid)

五、FPC工藝流程介紹

以雙面板為例, 大致流程如下:

六、結構設計要點

如上圖所示, 以主FPC為例, 各部分設計尺寸要求:

A:FPC本體寬度, 根據走線數量和板層數而定,

為保證結構強度可靠, 寬度A≥4MM。

B:連接器焊盤到FPC邊緣距離, 設計尺寸≥1MM。

C:接地耳朵寬度, 為保證定位孔結構可靠, 寬度尺寸≥3MM。

D:定位孔中心到邊緣距離, 為保證FPC強度, 防止FPC拉裂, 此尺寸≥1.5MM。

E:接地耳朵長度, 為保證定位孔結構可靠, 長度尺寸≥3MM。

F:定位孔直徑, 為保證殼子定位柱強度, 孔徑尺寸≥0.8MM。

G:FPC過渡圓角, FPC在轉角處需要有圓角過渡, 避免直角受外力導致FPC拉裂,

圓角尺寸≥R0.5MM

H1:FPC厚度, FPC厚度根據走線形式來定, 單層板H1≥0.12MM, 雙層板H1≥0.15MM.

H2:FPC連接器處補強板厚度, FPC在連接器處需增加補強板, 避免FPC彎曲變形導致連接器從FPC上脫開。 補強板厚度:H2=0.3MM。

J:FPC在連接器處總厚度:J=H1+H2。

FPC為功能件, 設計上一些尺寸需要同硬體, LAYOUT 討論, 避免無法走線或者不能達到功能需求。

硬體設計要點:

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