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FPC设计规范

深圳市德尔西电子有限公司

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A

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文件名称：

LCMFPC设计规范

FPC设计规范

一、概述

1、目的：

明确LCM原理设计方法及FPCLAYLUOT；完善LCMFPC设计规范；

2、适用范围

适用于LCMFPC设计；

3．LCM原理设计流程概述

3．1获取设计输入信息；

1．模块接口定义包含如下内容：

接口定义说明；接口协议要求（8080、6800、3line、4line、I2C、RGB）；接口Databus的位数；

2．LCDDriver是否有要求；

3．背光电路要求：

串并联要求、电流要求、控制方式、亮度级别要求；

4.触摸屏电路设计

触摸屏驱动要求及其类型要求（如电阻式或者电容式等）

5．元器件高度及型号是否有特殊要求；

6．是否带camera，DSP，speaker&receiver，motor，三色灯，闪光灯等，及其对应的接口和驱动方式；（这个主要适合于双屏；）

7.其他要求；

3．2得到客户的设计输入信息后，首先评估该设计输入信息是否完整，及设计的可行性；然后与客户进行沟通和确认，得到完整可行的设计输入信息；

3．3根据最后完整可行设计输入信息设计原理图纸；

3．4完成原理图纸的设计后进行审核，审核通过再进行FPCLAYOUT；

二、LCM接口说明

1．接口协议及其对应的接口定义

目前使用的接口方式有如下几种：

8080、6800、3line串口、4线串口、I2C接口和RGB接口；

这几种接口协议必不可少的接口定义如下：

8080接口：

databus（8位、9位、16位、18位）、RESET、RS（D/C、A0）、CS、RD、VDD（*1）、GND

6800接口：

databus（8位、9位、16位、18位）、RESET、RS（D/C、A0）、CS,W/R、E、VDD、GND

3line串口：

SDA、SCK、CS、RESET、VDD、GND

4line串口：

SDA、SCK、CS、RS（D/C、A0）、RESET、VDD、GND

I2C：

SDA、SCK、RESET、VDD、GND

RGB接口：

databus（6位、16位、18位）（*2）、CS，DOTCLK,HSYNC,VSYNC,ENABLE及串口接口（如SDA，SCK，等，主要用于写LCDDRIVER的初始化代码）

NOTE1:

通常有logicregulatorPOWER,InterfaceI/Opower，analogcircuitpower此处用VDD表示所有的电源；

NOTE2:

RGB接口模式下，其databus通常和8080接口下的databus不相同；

2．模块与MCU之间通讯的接口定义及其意义：

1．Databus（DB00~DB17）：

数据总线，用于并行接口的数据传输；需要注意在选择16或者8位时，不同的IC有不同的选择，比如8Bit时候有的选择高DB10-DB17，有选择DB0-DB7；请根据IC的规格书进行选择；

2、RESET：

复位信号，对于LCD来说通常是低电平复位；

3、CS：

chipselectsignal片选信号，通常是低有效

4、RS（D/C、A0）：

数据和指令的选择信号，高电平数据，低电平指令。

5、WR：

写信号，通常是上升沿有效；

6、RD：

读信号，通常是低有效

7、SDA：

串行数据输入输出，用于串行接口。

8、SCK：

串行时钟，在串行接口设计中配合SDA使用，一般上升沿有效。

9、DOTCLK：

Dotclocksignal;RGB接口中该信号通常的上升沿数据传输有效；

10、HSYNC：

horizontal（Line）synchronoussignal，RGB接口中的行同步信号；

11、VSYNC：

vertical（Frame）synchronoussignal，RGB接口中的场同步信号；

12、ENABLE：

数据有效信号，通常是低有效；

13、VDD：

LCD供电电源，包含logicregulatorPOWER,InterfaceI/Opower，analogcircuitpower，其中设计成单电源电路时候，则将三个电源连在一起，如果是设计成双电源，则将logicregulatorPOWER和analogcircuitpower连在一起，而InterfaceI/Opower单独接出；

14.背光驱动接口：

根据具体的情况有串联和并联两种方式；

15、GND：

地。

3.DRIVERIC其他接口说明

3.1电源电路：

包括InputPOWER（VCI,VDD）;Gatedriverpowersupply（VGH，VGL）;Sourcedriverpower（DDVDH,灰阶电压）,VCOMPOWER（Vcomh,Vcoml）;参考电压（VCL，VREGOUT等），LCD工作电压（主要指CSTN的VLCD）

3.2升压电路：

包括：

一阶升压电路接口（比如C11P，C11N），二阶升压电路接口（C22P，C22N）；

3.3时钟电路：

如OSC1，OSC2；

3.4其他接口：

接口位数及模式选择，IM0，IM2等；测试引脚等；

三、单屏FPC原理的设计

1.模块与MCU之间通讯的接口设计

FPC接口的一端要完全按照LCD的出口定义的要求来设计，保证两者的顺序和功能要完全一致；另一端即为模组的接口定义，要同客户沟通来确定。

注意两端接口的顺序要尽量保证一致，以避免给layout造成困难。

这些接口定义中，通常我们只是直接连接出来，但是在RESET引脚需要增加ESD器件，比如压敏电阻，TVS二极管等；如下图所示：

图1RESET电路设计

2.DRIVERIC其他接口设计

2.1电源电路

IC的电源是通过chargepumps升成的，这样电压不稳定，必须通过外接滤波电容才能得到一个稳定的电压，同时为了保证一些电源的电压值，还需要增加二极管，具体需要参考LCDDRIVER的datasheet的要求来进行电路设计；电容的选取要注意耐压值及容值。

耐压值的选择是根据该电压的高低及DRIVER的建议来设置；而容值的选择需要特别注意，考虑到滤波效果；几个常用电源原理图接法参考如下：

图2Gatedriverpower参考电路设计

图3Sourcedriverpower参考电路设计

图4CSTNLCD电源电路

以上电路供参考，不同的DriverIC的有不一样的要求。

其他的电路参考IC的datasheet的要求

3升压电路设计

LCD需要高压来驱动，这就需要LCDDRIVER升压，LCDDRIVER的升压是采用chargepumps电容升压来实现的，所以必须要外接升压电容，升压电容的选取要根据LCDDRIVER的datasheet的要求来设计。

注意电容的耐压值要高于升压电容两端的电压，以免给电容造成损害。

4时钟电路

LCDDRIVERIC有通过内部产生时钟信号或外接电阻产生时钟信号；采用内部产生时，其外接引脚OSC悬空或者接高低，具体看IC要求；采用外接电阻产生时钟信号时，根据频率的要求选择阻值；比如出现闪烁时，需要调高频率，同时又需要兼顾功耗；

图5时钟电路设计

5其他接口

根据客户的需求对接口进行设置，比如是选择16位或者8位数据线，MCU或者RGB接口选择；

四、双屏带PCB原理设计

双屏涉及到三份原理图纸设计，分别是主屏FPC，副屏FPC及PCB；

4.1主屏FPC及副屏FPC原理图纸设计

可参考单屏FPC原理的设计；

4.2PCB原理图的模块化设计

PCB上可能涉及到有camera，DSP，speaker&receiver，motor，三色灯，闪光灯及背光驱动；

4.2.1motor电路设计

（1）Motor信号为低有效（如图6）：

Motor的起振电压都在2V以上，所以motor的正极可以直接用电池电压Vbat来控制，负极用MCU的GPIO（VIB）口来控制，注意要增加滤波和保护电路。

图6Motor信号为低有效电路

（2）Motor信号为高有效（如图7）：

可以通过三极管或场效应管来实现高有效的控制。

如图7Motor信号为高有效电路

4.2.2speaker&receiver电路设计

Speaker（扬声器）和receiver（受话器）的信号属于音频信号，是非常容易受到干扰的信号，特别是高频EMI，所以必须做好各种保护设计，如增加高频滤波电容、磁珠和ESD器件。

其参考电路如图8所示：

图8speaker&receiver电路

4.2.3背光驱动电路的设计

背光分为串联和并联两种，通常情况下如果MCU已经有带驱动电路，则只需要连接引脚而已；如下指的是MCU只有控制接口，需要在PCB上做驱动电路；

（1）串联：

串联的引脚比较少，基本上已经形成了一定的标准，除了少数公司封装比较特殊外，大多数公司都做成兼容产品，封装采用SOT23-5或SOT23-6，两种封装的区别只是有无OV端（如图9）。

VIN为输入端，输入电压大小是在一定的范围内，一般用电池电压提供，需加滤波电容；

EN为使能端，高电平有效，可输入PWM信号来控制LED亮度；

GND为地；

FB为反馈端，通过芯片内部的比较器保证FB端电压恒定，反馈端的电阻是来控制LED的电流大小的，即Iled=Vfb/Rfb；

SW为输出端，与VIN通过一功率电感串在一起，通过内部的开关频率实现升压，再通过一肖特基二极管整流输出给LED，升压的大小通过FB端来取样控制，需加滤波电容。

OV为过流保护端，当有LED损坏的时候输出端会因为反馈端无法采样到电流而导致不停的升压，甚至升到几十伏，这样有可能会造成IC的损坏，如果有OV端的话它可以检测输出端，使其不会超过IC输出的范围。

串联的LEDDRIVER要用到一颗功率电感，在开关频率的作用下要向外发射EMI，会对其它电路特别是手机射频电路有很大的影响，所以如果用串联设计，在layout的时候特别要注意背光电路远离那些易受干扰的部分。

设计中要考虑到IC效率的问题，η=Wout（输出功耗）/Win（输入功耗），选择串联IC时要注意选择效率更高的IC，至少在80%以上，这样会更节约功耗，

图9串联背光驱动电路

（2）并联：

2.1升压模式

并联采用chargepumps方式，所以需要外接升压电容，一般并联LEDDRIVER的升压有三种模式，1X、1.5x和2X，也就是在输入电压从高到低变化的时候，内部会自动切换升压模式，当输入的电压比较高的时候，满足输出的要求，IC工作在1X模式下，此时效率比较高，可以达到90%以上；当输入电压比较低不能满足输出要求的时候，就会相应的切换到另外两种模式，这时效率会很低，甚至低到50%~60%，此时功耗较大。

我们实际应用的过程中，因为用的是电池电压供电，电池电压的范围一般在3.6~4.2V，而且在3.8~3.9V左右工作的时间是最长的，此时的电压会满足输出的要求，所以大多数时间都会工作在1X模式，效率很高。

2.2并联的引脚较多，所以并没有形成统一的标准，但控制方式一般有如下两种：

1、使能端高低电平直接控制（如图10），使能端EN高电平LED亮，低电平不亮，每个通道的电流大小可通过电流调节端RADJ外加电阻来控制，它的电压是固定的，除以它外加的电阻即为每个通道的最大输出电流。

可以用PWM信号加在EN端来控制LED的亮度级别。

2、S2C接口控制（如图11），通过向EN端来发的正脉冲的数量来控制亮度级别，数量越多亮度越高，直到发送脉冲的数量达到DRIVER要求的最大数量后使EN端一直保持高电平，此时输出的电流最大，LED的亮度也达到最大。

2．3因为每个LED灯的规格不可能做到完全一致，所以并联DRIVER的每个通道内部集成了恒流源，保证各个通道的电流一致，使得每颗灯的亮度能够达到一致。

图10使能端高低电平直接控制驱动电路

图11S2C接口控制驱动电路

2．4PWM信号

PWM信号是用来调节背光亮度的信号，通过调节PWM信号的占空比（高电平时间占周期的比例）来控制背光的亮度，占空比越高，亮度越高。

PWM信号的频率不能太低，至少在200Hz以上，否则会引起背光的闪烁。

4.2.4稳压电路设计

LCDDRIVER的供电电压要求稳定，否则会影响显示效果，手机供电是用电池供电（Vbat）,电池电压是一个范围，一般为3.6～4.2之间，所以不能直接用它给LCD供电，对于不带camera模组，一般手机基带那边会提供一个稳定的电压VDD来给LCD供电，此时模组上不用做稳压电路设计；对于大多数带camera的模组来说，需要的电压比较多，手机基带不可能提供很多的电压，所以需要在模组上做一些稳压电路来得到需要的一些稳定的电压。

模组稳压电路的设计需要稳压IC，称为LDO，可根据你需要的电压的大小来选择相应型号的LDO。

LDO有两种：

单路LDO（如图12）：

只输出一个电压。

VIN：

输入电压：

用电池电压Vbat供电。

需加滤波电容。

VOUT：

输出稳定的电压。

需加滤波电容。

EN：

使能端，高电平有效

GND：

地

BP：

外接比较小的旁路电容来减小噪音。

双路LDO（如图13）：

输出两个不同的电压。

VIN：

输入电压：

用电池电压Vbat供电。

需加滤波电容。

VOUT1：

第一通道输出电压，需加滤波电容。

VOUT2：

第二通道输出电压，需加滤波电容。

EN1：

第一通道使能端，高电平有效。

EN2：

第二通道使能端，高电平有效。

GND：

地

LDO也有最大的负载能力，根据你的需要供电的电路的功耗来选择LDO，对于我们的模组来说选择每个通道最大输出为150mA的LDO已经足够了。

注意：

选择的输出电压不能超过输入电压

图12

图13

4.2.5ESD电路设计

模组对于的静电的要求比较高，所以在设计的时候必须要考虑静电对模组的影响，在模组中电源、databus、控制信号线、音频等容易受到静电的破坏，所以在这些这些位置处要适当的加上静电保护电路。

常用的ESD保护器件有压敏电阻、TVS、ESDIC等。

无论是哪种ESD保护器件，其保护原理基本上是相同的，都是电压敏感型元器件。

使用时将保护器件的一端接在需要保护的线路上，另一端接地。

在电路正常工作时器件是完全不导通的，当有静电产生时，电压会迅速增加，增加到保护器件的崩溃电压的时候，器件开始导通，随着电压的增大，达到它们的钳制电压的时候两端的电压就会被钳制在此电压值，直到两端的静电被完全释放，又恢复为正常工作状态。

所以器件选型时，所选择的保护器件的崩溃电压要高于保护电路的正常工作电压，但不能太高，高出几伏即可。

ESD保护器件都会有一定的电容的特性，也就是在电路正常工作的时候，会相当于在保护电路和地之间并上了一颗小电容，那么我们在选型的时候就要特别注意这个容值的大小，在器件的datasheet上会标注容值的大小。

对于databus和控制总线上的保护器件，电容对它们的影响比较大，所以要选择容值较小的器件，使得器件形成的电容谐振频率远高于保护线路的工作频率，而不会对信号产生很大的影响，一般容值控制在100pF以内，越小越好。

对于一些电源电路所选择的保护器件，容值的要求不用那么高，一般选择几十~几百皮法的都可以。

五．FPCLAYOUT

完成电子原理设计之后，进入FPCLAYOUT，在LAYOUT过程中要注意以下几点：

5．1将电子原理图的网络导入FPCLAYOUT档中（网络必须与原理图的网络一致）。

5．2LAYOUT档的元件封装，位置必须与机构图一致，注意B/L,T/P,客戶端,ACF端PIN腳方向顺序,不可放反.

5．3根据网絡放置元件,以電路信號走向放置.顶層元件避開底層要焊接的pad（如B/L、T/P）,以免焊接底層pad時,顶層的元件脫落

5．4layout布侷規則

5．4．1線徑與貫孔尺寸:

a）VDD、VCOM、VGL、VGH、BL、TP等电源线宽为0.3mm,若因面積受限，线宽至少要大于0.2mm.

b）复位等信号线宽为0.2mm,若因面積受限，ACF端PAD同寬.

c）地址/数据线等线宽为0.1mm，若因面積受限，ACF端PAD同寬。

d）过孔尺寸标准（PAD0.5mm，HOLE0.25mm）為主，若因可用面積受限，可將过孔尺寸縮小至（PAD0.4mm，HOLE0.2mm）。

e）smdpad到smdpad距離一般為0.25mm,最小0.2mm.

f）Tracks到smdpad距離一般為0.2mm,最小0.15mm.

g）Board到keepout（板邊）距離一般為0.25mm,最小0.2mm.

h）polygon到Board距離一般為0.25mm,最小0.2mm

I）polygon到B/L、T/P的pad距離一般為0.3mm,最小為0.25mm.

j）以上設計規範若限於版面與電路設計，需降低設計參數,必須先與FPC供應商聯繫其製程能力是否能達。

5.4.2不走線和不打过孔位置:

a）距板邊四周0.25mm以內不能走線和打孔.

b）彎折區只能是單層走線,且不能有Via,在走線的另一面要放上防焊，這樣做出來才會較柔軟,易彎折

5.4.3布线规则

a）VCOM線路不能從元件下穿過,要繞過元件.

b）ACF端金手指背面要加coverlay,且与頂層防焊要錯開

c）Layout時注意線徑﹑線與線之間距離﹔線與孔﹑孔與孔之間的距離。

d）為增加焊盤的焊接強度,對焊盤進行補淚滴.

e）放置防焊層、露金層時要用一整塊FILL,不要有任何的修補﹐以免生成Gerber檔時出错。

f）非電氣特性的定位孔,可用PAD製作（X-Size:

0;Y-Size:

0,Hole為孔大小）.並將PAD（advanced）屬性Plated項去掉.

g）ACF端相鄰金手指為同一網絡時,几條線連在一起相交處不能平齊,應該要錯開.

h）ACF金手指端有空的PIN腳，每一個pad必須多作一段出來

i）客戶PIN之PAD正反面均要加長線條,且正反面長度應措開，同时开窗應上、下错開，才不易造成斷裂.

j）為了使最終的FPC具有較好的EMC、EMI特性,有必要對FPC進行鋪銅接地處理（鋪銅時必須打孔）.

k）走线与PAD之间保持0.15mm以上距离；零件和走线离板边20mil（0.5mm）以上，走线应该少打过孔、少换层（地线和电源线除外）。

l）在元件面要加光學定位點.

5.4.4信号保护与隔离

背光led，X+、Y+、X-、Y-走线全部用GND隔离保护。

示例：

5.4.5铺地方式

焊盘用FLOODOVER方式铺地最好，但因可能会导致虚焊，采取折中的方法，改用宽12mil（0.3mm）的T型线接地。

示例：

图示线框内T型线接地

5.5FPC在开模作样时要考虑的要点

1FPC的热压引脚要比玻璃的引脚略短0.20mm，让FPC带PI层的部分压到玻璃的引脚位上，FPC和PCB采用热压连接的方法也一样,金手指长度标注为A±0.2,在ITO金手指较短的情况下，≦1.1mm时可以标注为A（+0.2/0）,使最大公差值不超过ITO长度值（尽量不要使FPC金手指超出LCD边缘）。

2FPC具有可挠性，但可折性较差，如果要折必须是具有双面PI的，铜箔材料采用压延铜，不允许在加贴PI的分界线上折，材料的厚度尽量选用薄的。

表面处理没有特殊要求的都采用镀金。

3在FPC上有放置零件的，在选用材料时要用PI料而不能用PET料。

因为PET材料不可以耐高温，在SMT后会变形。

4热压FPC到LCD上的金手指背面需加12.5um厚度的PI补强，其长度需超出FPC金手指长度至少0.5mm，以防止FPC金手指受折而断裂。

5FPC需要中间镂空的，选择铜箔厚度务必为35um；且基材和盖膜的开口必须错开0.3mm。

否则镂空金手指部分很容易折断。

6需要弯折的FPC材料一定要选用压延铜，不要选用电解铜；且在弯折区域不可以设计焊盘，过孔等，弯折区域尽量设计为单面。

7接口FPC

PIN脚：

因其中一边与LCD对应，另一边与客户主板对应,要特别注意其第一PIN及接口顺序的对应关系，并在插座背面设计补强板。

设计时R角尽量大于1mm，布线离边0.2mm或以上，并增加接地，需带银箔的接口FPC其阻焊位置要开口露出铜箔，与银箔相连且接地.

8PCB或者FPCLAYOUT里面最好注明二极管方向，LED灯要加半园弧示意发光方向，并且需要在灯前设计方块白油，便于反光。

在焊盘两侧直接加“＋”，“－”号进行标识。

如果LAYOUT里面没有设计，请一定在元件贴附图里面示意画出。

双排容的外观白油不要设计为正方形的，要设为长方形，以免误会贴错元件方向.

9双面FPC前端需要手工焊接在板上的金手指需要设计为双面焊盘，且盖膜需要分别压住双面焊盘，双面焊盘用过孔连接，焊盘最前端设计为锯齿状，方便焊接时爬锡。

另外FPC上需要焊接背光或者触摸屏FPC时，设计的焊盘长度需超出前者至少0.5mm。

10FPC上的双面粘尽量选用耐高温的材料（3M9500）,贴附位置不可在元件下面，尽量远离元件区域。

11FPC弯折区域与元件区域过度的圆角要达到半径为1.0mm,并建议在拐角处加铜线以补充强度,在需要弯折的区域也可以采用加缺孔的方法进行弯折限制。

如下图所示：

12FPC金手指长度需满足以下条件：

将FPC金手指处的对位标与LCDITO引脚处的对位标对齐热压后，FPC金手指顶端不能超过ITO引脚顶端，一般低于ITO引脚约0.1mm，且金手指下端不超过LCD,距边缘约0.2mm。

如下图所示:

六优化FPC元件开口,防止元件处线路折断

6.1.在空间允许的情况下,元件焊盘与焊盘的间距最小要保证有0.5mm.

如下图所示:

6.2.元件错开摆放,错开的距离最小要0.3mm,避免应力集中在一条直线上,确保PI开品成锯齿.

如图所示:

6.3.在空间允许的情况下,元件上的走线尽量在元件左右走,如图1所示.

图2所示的是条件不允许的情况下,可以加长元件焊盘（黄色部分）,加长的距离最小为0.3mm

6.4.以上3种方案都不能满足的话,那么元件背面必须加PI补强.PI补强单边要比元件区域单边大0.5mm,厚度为12.5Um.

七设计LCM应注意的细节：

1.注意增加PITAPE,保护金手指防止焊盘氧化,在图纸中应注明,如图

2.增加两个MARK点,做在阻焊层。

可以做成铜箔状，或禁止铺铜的方式

3.增加BLG/TP/连接器对位丝印线：

4.CAD与GBR图档尺寸应一致:

4.BLG与TP焊盘极性字符摆放位置：