FPC Design Rule.docx
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FPCDesignRule
一、目的
确保产品设计符合客户要求和供货商制程能力，给工程师提供设计参照和依据。
二、使用范围
组件研发部电子设计人员
三、FPC简介
FPC（FlexiblePrintedCircuit）软性印刷线路板，简称软板，是由柔软的塑胶底膜（PI）、铜箔（CU）及粘合胶压合而成。
FPC的结构和材料
FPC可分为单面板、双面板、分层板、多层分层板、软硬结合板。
目前LCM的FPC均采用双层板（弯折区使用单层结构）。
（1）基层（BaseFilm）：
材料一般采用聚酰亚胺（Polyimide，简称PI），也有用聚酯（Polyerster，简称PET）。
料厚有12.5、25、50、75、125um，常用12.5um和25um，我司FPC使用12.5umPI。
（2）铜箔层（CopperFoil）：
有压延铜（RACopper）和电解铜（EDCopper）两种。
常用厚度有1oz、1/2oz（1/2oz=0.7mil=18um）。
目前我是使用1/2oz的压延铜。
（3）覆盖层（CoverLayer）：
材料与基层相同，覆盖在铜箔上，起绝缘、阻焊和保护作用。
目前我司使用的CoverLayer厚度为0.5mil。
（4）粘合胶（ADHESIVE）：
起粘合作用。
一般为0.5mil环氧树脂热固胶。
四、LCM之FPC设计步骤
1、原理图绘制
（1）资料信息确认
绘制原理图前需确认LCM搭配信息：
驱动IC型号、玻璃型号、客户端出PIN定义及其他客户要求事项。
驱动IC、玻璃资料需要供应商及时提供，否则无法进行原理图绘制。
客户端PIN定义可分为：
<1>电源PIN：
VCC、IOVCC等驱动电压供给，GND电源地。
<2>TP应用PIN：
YU（Y+）、YD（Y-）、XR（X+）、XL（X-）。
<3>BL线PIN：
BL分共阴并联、共阳并联、串联等连接模式，正极使用LEDA表示，负极使用LEDK表示。
目前我司大多使用共阳并联的BL连接模式。
<4>IC驱动信号PIN：
LCM的接口模式可分为CPU、RGB、MIPI、MDDI等多种接口控制模式。
CPU模式是最常用的连接模式。
数据位传输有8/9/16/18位，控制信号有CS/、RS/、WR/、RD/。
它的优点是控制简单方便，无需时钟和同步信号；缺点是耗费Gram，难以做到大屏。
3.0以上屏多不采用CPU接口模式。
RGB模式是大屏采用的连接模式。
数据位传输也有8/9/16/18位，控制信号有VSYNC、HSYNC、DOTCLK、SDI、SDO、ENABLE、CS/。
它的优缺点正好与CPU模式相反。
MDDI是通过面向手机等的高速串列接口，基于LVDS传输技术，最高支持3.2Gbps的传输速度。
使用MDDI技术可以大幅减少连接信号线数目到6条，并有效减小噪声干扰问题。
MDDI的传输规范，可以分为视频、立体声、控制/状态、键盘等，涵盖了所有可能的手机和手持多媒体设备的数据传输需求。
与MIPI标准相同，除了标准数据流外，MDDI也可以支持用户自定义的数据类型。
MIPI即移动产业处理器接口（MIPI）联盟，它是由ARM、诺基亚、意法半导体和德州仪器发起成立。
作为移动行业领导者的合作组织，MIPI联盟旨在确定并推动移动应用处理器接口的开放性标准。
目前我司使用的接口模式为CPU模式。
<5>客户指定应用PIN：
如LCD_ID。
LCD_ID脚位定义在客户需要时才进行设置，它的作用是按照客户要求输出某一特定电压值，当LCM装配到手机上时，手机主板会对LCD_ID进行电压判断用以确认选择所用产品的初始化代码。
目前涉及到的项目暂未真正使用LCD_ID的功能。
如下表为我司M009A0240产品的客户端接口定义：
PinNo
Symbol
Function
1
GND
LCMPowerGround
2
YU
Touchpanelinputpin
3
XR
4
YD
5
XL
6
GND
LCMPowerGround
7
FMARK
Customerusedpin
8
RESET
ResetPin
9-16
DB15-DB8
Databus
17
GND
LCMPowerGround
18-25
DB7-DB0（NC）
Notused
26
RD
ReadexecutionControlPin
27
WR
WriteexecutionControlPin
28
RS
DataorCommandSelectedPin
29
CS
Chipselectpin
30
GND
LCMPowerGround
31
VCC
LCMPowerSupply（2.8V）
32
VCC
33
LEDK4
ThecathodeinputofBacklight
34
LEDK3
35
LEDK2
36
LEDK1
37
LEDA
TheAnodeinputofBacklight
38
GND
LCMPowerGround
FMARK是用来进行测试IC工作状况的测试脚位，在不同IC中定义不同如FMARK、TE。
多数客户并没有真正使用此PIN，所以客户不要求情况下可以不做设置。
（2）原理图绘制注意事项
<1>数据位选择：
数据位的选择是根据客户端给出的资料来确定的，但是不同驱动IC的数据线选择各不相同，一般由IM0-IM3来控制确认，在确定IM0-IM3时需注意。
注：
为节约设计成本、降低设计风险，一般在选择驱动IC和玻璃面板时会考虑共用性，这时就必须严格对照共用驱动IC的数据线连接方式，以免设计时因使用IM0-IM3不同造成数据线高低位混乱的严重错误。
<2>玻璃端出PIN定义中未使用PIN的连接方式：
在原理图设计过程中会碰到很多客户端没有定义的接线，如SDI、SDO、DOTCLK等信号线，这些信号线的接线方式要严格按照IC的SPEC说明进行连线，即未使用的脚位接GND或IOVCC或OPEN。
<3>电容的使用：
在电容的使用上也一定要严格按照IC应用文档上的资料进行设置电容，电容的使用错误会导致产品显示异常、功能不稳定甚至无法点亮。
在IC的SPEC的PIN描述中会建议哪些脚位需要接电容，在IC应用文档上有原理图进行参考。
<4>预留功能设定：
如VCOM的测试点、ESD元件等，在设计允许情况下可以做一些预留改善的设置。
（3）原理图绘制
在资料齐全，信息准确的情况下绘制原理图，绘制原理图可以使用多种软件，目前使用PADS。
根据IC应用文档进行绘制原理图，在原理图中进行相应的信息标注：
驱动IC、玻璃面板、数据接口信息。
下图即为一个完成后的原理图。
2、Layout设计
（1）设计规则
<1>空间布局
所有元件必须排布在FPC外框区域内，并按照结构外形放置FOG的金手指、客户端金手指、TP焊盘、BL焊盘等元件位置，且需与结构外形一一对应，双层区需要确认未放错层面。
FOG金手指、客户端金手指允许与结构外形边缘重合或公差内偏位，其他元件必须距离边框0.25mm以上。
焊盘与焊盘间距不小于0.35mm；TP、BL焊盘距离元件焊盘不小于2.0mm；TP、BL焊盘背面不能放置元件，避免受热造成焊接不良甚至脱落；所有焊盘距离对位孔边缘不小于0.25mm。
<2>走线规则
a、走线以短、直、少打孔为原则，尽量避免长、细、绕圈子的走线。
b、走线以横线、竖线、45°线，尽量避免走任意角度线，TP/BL焊盘背面避免走线。
c、走线线宽最小走0.07mm，线距最小0.07mm，一般取0.075及以上。
电源线、地线尽量走粗，最小0.2mm；TP、BL线走0.2mm，最小0.15mm（BL公共端因电流较大最小0.2mm）；RESET取0.12mm；过孔规格一般设置为0.44/0.22mm。
d、走线与焊盘、过孔衔接位应有泪滴，以加大其衔接面积，使铜线不易在应力集中作用下拉断衔接位。
无法产生泪滴，可以用局部加粗走线。
泪滴走线局部加粗走线
e、设定
<3>优化
a、走线加粗，对该加粗的线路整条加粗，如电源线、地线等。
b、走线倒角，圆弧修线，如下图圆弧修线。
c、在适当位置添加Mark点，用于SMT对位，最好为对角线的两个Mark点。
目前我司供应商使用直径为1mm的裸铜作为对位Mark。
d、铺地优化：
铺铜一般采用整块铺铜，不采用网格式铺铜。
在没有走线的区域均匀打上过孔增强两面的地线导通性。
在一些区域进行添加地线走线进行优化，使铺地完整。
BL、TP走线边尽量铺地。
对于空间较大的为走线区域进行打孔铺地。
（2）资料准备
进行Layout前需提供Logic原理图、FPC结构外形DXF档文件。
（3）导入Layout设计软件
结构外形DXF文件导入到Layout软件后，其外形线段均为2DLine属性，将整体外形设置为所有层面的BoardOutline，其它参考线分为上下两个层面的参考线放在闲置层面上作为外形依据。
元件封装导入Layout图面，此时导入的封装一定要正确，且一些元件封装经过处理。
FPC的裸露金属焊盘，如金手指、FOG邦定线、TP和BL焊盘，它们的PIN必须进入PI层0.3-0.5mm，以防PIN脚铜片脱落。
所以在做元件封装时，对这些需要焊接的裸露PIN进行特殊处理，即在结构给出的PIN长度上单边多出0.3-0.5mm的长度使之铜片能受到PI的保护防止脱落。
如图为在制作BL焊盘封装时为其两边加长0.3mm的设计，青色部分为焊盘实际去PI的区域（SolderMask），这样在应用中BL焊盘的两端就有0.3mm的长度被PI覆盖进行保护。
其他元件的封装根据实际情况需要，可以进行类似的设计，以加强FPC的耐用性、可靠性。
（5）元件布局走线
根据设计规则进行元件布局，并设定相应走线规则，进行走线。
客户端金手指端走线时进行特殊处理，对金手指进行等PIN宽走线然后拉出后打孔，并将金手指两个层面都连接到过孔上,注意相邻PIN的过孔不能在同一高度，作用：
1>使PI能覆盖金手指端铜箔，更好的保护金手指避免脱落。
2>两面都连接到过孔是避免其中一面金手指脱落后，另一面金手指仍有电性连接。
3>过孔不在同一直线上是防止过孔在一条直线上容易折断。
如下图红色为正面金手指，蓝色为背面金手指，它们均连接到高低错开的过孔上。
零件区零件的摆放：
FPC设计的电容电阻等元件需要放置在结构图给出的零件放置区域内，且一些零件区还有高度限制，元件摆放不能超出限制。
在零件区内因客观原因无法摆放元件时，可适当与机构工程师讨论商量来达到设计需求空间。
下表为常用电容电阻的尺寸规格。
元件规格
元件尺寸（L*W）mm
焊盘尺寸（L*W）mm
丝印线尺寸（L*W）mm
0402
1.0*0.5
1.6*0.5
2.2*1.0
0603
1.6*0.8
2.4*0.8
2.8*1.2
Layout走线时注意元件的PI开窗设置要符合机构给出的结构图参考线段进行窗口设置，一些特殊元件的窗口设置一定要保证其部分铜箔在PI以内受到保护。
印丝层的设置：
文字大小40mil，线宽4mil。
在适当的元件位置进行文字标注，如器件名、PIN序、TP/BL焊盘命名等，且需区分不同层面的印丝设定。
另外每个型号FPC都需要在适当位置添加型号名称，以区分不同的FPC。
如下图所示文字标注。
根据走线规则进行走线修线完成Layout图设计，设计完成后需要进行自检。
1>安全间距、电性连接检查。
2>参照DXF及原理图检查元件封装是否正确，PIN序设置是否正确。
3>布局走线是否合理，合乎规范。
4>其他需要优化、避让的设置。
各项检查完成且无误后，导出CAMGerber资料文件，并检查各层面文件是否满足设计要求。
确认完成后将正确的Gerber文件（GTL、GBL、GSST、GSSB、GSMT、GSMB、GDD、GDG、GM1）及SMT元件位置图进行打包存档，以便后续发包打样。
五、参考资料
1、PCB设计铜箔厚度与走线宽度和电流之关系参考
2、FPC供应商制程能力参考
上图为我司供应商提供的他们的对FPC软板的设计要求。
目前FPC厂制程能力上有所提高，在1/2oz的厚度上最小能做0.065mm的线宽线距，但是良率较低，所以价格会比普通的贵。
目前供应商正常报价的线宽线距为0.075mm，0.07mm就会有所提价，设计时应参考成本进行设置线宽线距。
六、修改记录
日期
内容
所在位置
作者
2011-1-7
首次制作
Willis
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