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很多在PCB上习以为常的操作,放到FPC上就是事故

说到PCB,做硬件的朋友都不陌生。FR4板材,板厚1.6mm,平时接触最多的就是它。但一到智能手机、显示模组、智能手表这类小型产品,FPC软板就上场了。

问题也来了:很多在PCB上习以为常的操作,放到FPC软板上就是事故。

所以这篇文章,专门讲FPC软板。内含40张高清图片,暂时用不上的可以先收藏,能用上的接着往下看。内容参考了嘉立创官方FPC要求,整理出来就是一部经典的应用案例。

一、先说钻孔,这是最容易翻车的地方

 

1、过孔和防焊开窗之间,至少留0.2mm以上。什么意思?就是孔边上那圈铜,不能露出来。露出来在生产线上就是氧化、短路的风险。



 

2、还有,FPC别搞盘中孔。硬板能做树脂塞孔,FPC做不了,中间那层基材太薄,塞不住。你非要打盘中孔,焊接的时候锡就从孔里漏下去,少锡、漏锡,一焊一个不吱声。



 

3、所有板内的非金属化孔、非金属化槽,都要和板外框统一放在同一个外形层里,这一层里别留任何多余的杂线、冗余图形,避免板厂CAM工程师整理资料时漏识别,导致这些孔槽没被激光切出来,直接整板报废。

 

下图就是槽孔与板框没有放在同一层,导致漏做了。



 

4、过孔也别排成一排。一排过去,板子一弯,应力全集中在一条线上,跟撕纸一个道理,沿着虚线就裂了。上下错开,或者左右错开,让它没有一条现成的断裂线。


 

5、板边要是有半孔,记住两个数:孔径要≥0.3mm,外径比内径大0.2mm以上。外径和内径差得太少,蚀刻完焊环就没了,成型的时候一刀切下去,焊盘直接切飞。

 

如下左图独立半孔焊环板内长度只有0.17mm,成型时焊盘容易被切掉。



 

二、线路这块,几个硬指标先记住

1、线宽线距

  • 铜厚12um(0.33oz),线宽线距最小3/3mil,极限2/2mil;

  • 铜厚18um(0.5oz),3.5/3.5mil;

  • 铜厚35um(1oz),4/4mil。

 

2、独立焊盘,尤其是两面重叠的那种,千万别这样设计。FPC中间基材才25um,比纸厚不了多少,两面一夹,稍微受点力就脱落。老老实实做成阻焊膜压PAD的形式,让覆盖膜帮你压住。


 

3、线路少的地方,拐角容易撕。板边加防撕裂铜条,或者空旷区铺网格铜。网格铜别铺实心的,45度网格,线宽0.35mm,间距0.35mm,又软又抗撕。



 

4、贴片焊盘到线路,间距0.2mm以上。BGA焊盘到线,也是0.2mm以上。有人搞到0.1mm,工厂能给你蚀刻出来,但稍微一偏就短路,这不是设计,这是赌。



 

5、通孔焊盘,过孔外径比内径大0.2mm以上,插件孔外径比内径大0.4mm以上。有人过孔外径只比内径大0.1mm,蚀刻完孔内没铜,焊环也没了,整条线路全开路。




 

6、焊盘和走线相交的地方,加泪滴。不加,弯折的时候就从那个直角断。咱们硬板PCB有时候也会加。


 

7、大地敷铜,45度网格,别铺整块。整块铜在FPC上就是一块硬板,弯不了。

 


 

8、贴片焊盘,用SMD形式,阻焊定义PAD尺寸,阻焊开窗比线路焊盘小。FPC里叫压PAD设计,为的是让覆盖膜把焊盘边缘压住,不让它翘。


 

三、阻焊设计
1、FPC用的是PI覆盖膜,不是硬板那种绿油。颜色有黄色、黑色、白色、透明色。默认过孔盖油,你要开窗,得特别备注,不备注就盖着。



 

2、两个焊盘之间要保留阻焊桥,间距至少0.5mm以上。低于这个数,桥保不住。非要保,得上激光开窗,成本上去。

 



3、阻焊开窗到铜,至少0.15mm。换算一下,焊盘到覆铜要有0.2mm以上。



4、焊接手指,上下阻焊开窗错开0.3-0.5mm。不错开,一折就断。


5、按键位和金手指区域,阻焊层开通窗,别留膜。留了膜,切割后贴不住,翘起来了。



6、大面积露铜,尽量别搞。FPC一弯,露铜区域就皱,跟锡纸揉过一样。


7、透明板要做透明效果的区域,记得盖阻焊膜。不盖,那不是透明,那是裸铜。


 
四、丝印,两个事
 
 

1、补强上要有丝印,备注写清楚补强有丝印,下单选项选有丝印。不选,人家默认没有。

 



 
2、补强描述、说明文字,别设计在板内。
 
 

五、外形,规矩不多,但每条都硬
 

1、外形层只能有一个,GM1或GKO,留一个。板内非金属化孔的圆环、槽的框线,都放外形层。外形层不能有杂线,一根都不行。

 

2、FPC外形别设计内直角,别设计尖角。外形必须闭合,不能断开。断开的外形,工厂不知道怎么切。

3、单PCS最大板宽240mm,SET含工艺边最大250mm。超了,做不了。


4、焊盘离外形线至少0.2mm。太近,激光切割的碳粉会污染焊盘,或者得改模冲,成本不一样。

 
5、板子宽度小于2mm,切割后会卷起来,跟弹簧似的。要用微粘膜固定出货,这个得提前知道。
 

 

 

 
六、拼版,几个数记一下
 
 

1、异形板别顺拼,选“嘉立创帮拼”中的“非常规人工帮拼”。

 


2、尺寸有两种

非SMT板,SET尺寸尽量有一边是79、119或240mm,长度190mm以内。

FPC加SMT板,拼板一条边强制选79、119或240mm,另一条边最低不小于70mm。有贴片焊盘的SET,长宽尽量200mm以内,最大长度不超过510mm。

3、有补强的板,四边加工艺边,板间距2mm。没补强的,最小1mm。灯条板可以0间距。


 

4、FPC不能V-CUT,不能用邮票孔。用连接点,设计成梯形,加防撕裂线。


 

5、拼版尽量提高板料利用率,省的是真金白银。
 

七、补强,这是FPC区别于PCB的大头

软板软,但有些地方需要硬。金手指要插拔,插件孔要受力,IC背面要平整。这些位置贴一块刚性板材,就是补强。

 

1、PI补强,插拔类金手指区域用。FR4,插件孔区域或者低端IC背面用。钢片,IC、BGA背面用,平整度好,但霍尔元件和插件孔不能用。

2、补强区域要比焊盘大1.0mm以上。不大这么多,保护不住焊盘和线路交接处,弯折就断。


3、补强太窄贴不住。FR4最小宽度3mm,PI最小2mm,钢片最小1mm。有人钢片宽度不到1mm,工厂想贴都贴不上去。
4、插拔金手指板,补强加FPC的总厚度,必须和连接器规格书对上。下单备注清楚,金手指厚度计算工具:https://tools.jlc.com/jlcTools/#/calcGoldfingerPIThickness
5、补强避让,覆盖到焊盘或孔,想露焊盘叫避焊盘,只露孔不露焊盘叫避孔。说清楚。

6、FPC也能做SMT,但贴片元器件那一面,尽量不要设计补强。补强有厚度,印锡膏的时候落锡不均匀,贴不了件,维修也麻烦。

7、辅料特殊要求标识清楚。3M胶撕手位、补强带手提位、两种补强叠加,都写明白。




8、电磁膜屏蔽电磁干扰,对阻抗影响大,板边可能导电。建议设计接地阻焊开窗,默认加2到3个1.0mm以上开窗。不接地可能吸收电磁波影响信号,务必打样验证。




八、叠构和阻抗设计

1、板厚是总厚度,包含上下阻焊膜、基材绝缘层、所有铜厚。局部没覆铜或没阻焊膜,厚度会减薄。


 

2、FPC阻抗,用软件很难算准。参考嘉立创实际总结的经验线宽来设计。有阻抗要求,先打样验证,或者直接问嘉立创FPC工程师。


3、阻抗板下单要提供阻抗信息。嘉立创提供阻抗管控服务,下单时选是否需要。线宽线距、铜厚、基材介质厚度、覆盖膜厚度、材料介电常数、电磁膜,都影响阻抗。先打样验证OK,再批量。

九、写在最后

说这么多,其实就一句话:FPC设计的核心是平衡性能和可制造性。

你画得出来,工厂做不出来,等于没画。你画得出来,工厂做得出来但良率低,成本就上去了。你画得出来,工厂做得出来,良率也高,那就很好。

嘉立创EDA专业版2.0及以上版本,支持FPC补强层设计,直接放置补强区域,设置材质、厚度,生成Gerber时自动同步补强信息,不用额外标注。

文章来源:硬件笔记本

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