FPC设计标准规范专业资料.doc

深圳市德尔西电子有限公司
文献编号：
版本：A
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文献名称： LCM FPC设计规范

FPC设计规范

一、概述
1、目：明确LCM原理设计办法及FPC LAYLUOT；完善LCM FPC设计规范；
2、合用范畴
合用于LCM FPC设计；
3． LCM原理设计流程概述
3．1获取设计输入信息；
1． 模块接口定义包括如下内容：
接口定义阐明；接口合同规定（8080、6800、3line、4line、I2C、RGB）；接口Databus位数；
2． LCD Driver 与否有规定；
3．背光电路规定：
串并联规定、电流规定、控制方式、亮度级别规定；
4.触摸屏电路设计
触摸屏驱动规定及其类型规定（如电阻式或者电容式等）
5．元器件高度及型号与否有特殊规定；
6．与否带 camera， DSP，speaker&receiver，motor，三色灯，闪光灯等，及其相应接口和驱动方式；（这个重要适合于双屏；）
7.其她规定；

3．2 得到客户设计输入信息后，一方面评估该设计输入信息与否完整，及设计可行性；然后与客户进行沟通和确认，得到完整可行设计输入信息；

3．3 依照最后完整可行设计输入信息设计原理图纸；

3．4 完毕原理图纸设计后进行审核，审核通过再进行FPC LAYOUT；

二、LCM接口阐明
1．接口合同及其相应接口定义
当前使用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；
这几种接口合同必不可少接口定义如下：
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，重要用于写LCD DRIVER初始化代码）

NOTE 1:普通有logic regulator POWER ,Interface I/O power，analog circuit power此处用VDD表达所有电源；
NOTE 2:RGB接口模式下，其databus普通和8080接口下databus不相似；

2．模块与MCU之间通讯接口定义及其意义：
1．Databus（ DB00~DB17）：数据总线，用于并行接口数据传播；需要注旨在选取16或者8位时，不同IC有不同选取，例如8 Bit时候有选取高DB10-DB17，有选取DB0-DB7；请依照IC规格书进行选取；
2、RESET：复位信号，对于LCD来说普通是低电平复位；
3、CS：chip select signal片选信号，普通是低有效
4、RS（D/C、A0）：数据和指令选取信号，高电平数据，低电平指令。
5、WR：写信号，普通是上升沿有效；
6、RD：读信号，普通是低有效
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，普通上升沿有效。
9、DOTCLK： Dot clock signal；RGB接口中该信号普通上升沿数据传播有效；
10、HSYNC： horizontal（Line） synchronous signal，RGB接口中行同步信号；
11、VSYNC： vertical（Frame） synchronous signal，RGB接口中场同步信号；
12、ENABLE： 数据有效信号，普通是低有效；
13、VDD：LCD供电电源，包括logic regulator POWER ,Interface I/O power，analog circuit power，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logic regulator POWER和analog circuit power连在一起，而Interface I/O power单独接出；
14.背光驱动接口：依照详细状况有串联和并联两种方式；
15、GND：地。
3.DRIVER IC 其她接口阐明
3.1电源电路：涉及Input POWER (VCI,VDD);Gate driver power supply (VGH，VGL);Source driver power (DDVDH,灰阶电压) ,VCOM POWER (Vcomh ,Vcoml);参照电压（VCL，VREGOUT等），LCD 工作电压（重要指CSTN VLCD）
3.2 升压电路 ：涉及：一阶升压电路接口（例如C11P，C11N），二阶升压电路接口（C22P，C22N）；
3.3 时钟电路：如OSC1，OSC2；
3.4 其她接口：接口位数及模式选取，IM0，IM2等；测试引脚等；

三、单屏FPC原理设计
1. 模块与MCU之间通讯接口设计
FPC接口一端要完全按照LCD出口定义规定来设计，保证两者顺序和功能要完全一致；另一端即为模组接口定义，要同客户沟通来拟定。注意两端接口顺序要尽量保证一致，以避免给layout导致困难。
这些接口定义中，普通咱们只是直接连接出来，但是在RESET引脚需要增长ESD器件，例如压敏电阻，TVS二极管等；如下图所示：

图1 RESET电路设计
2.DRIVER IC其她接口设计
2.1 电源电路
IC电源是通过charge pumps升成，这样电压不稳定，必要通过外接滤波电容才干得到一种稳定电压，同步为了保证某些电源电压值，还需要增长二极管，详细需要参照LCD DRIVERdatasheet规定来进行电路设计；电容选用要注意耐压值及容值。耐压值选取是依照该电压高低及DRIVER建议来设立；而容值选取需要特别注意，考虑到滤波效果； 几种惯用电源原理图接法参照如下：

图2 Gate driver power 参照电路设计

图3 Source driver power 参照电路设计

图4 CSTN LCD电源 电路
以上电路供参照，不同Driver IC有不同样规定。其她电路参照 ICdatasheet规定
3 升压电路设计
LCD需要高压来驱动，这就需要LCD DRIVER升压，LCD DRIVER升压是采用charge pumps电容升压来实现，因此必要要外接升压电容，升压电容选用要依照LCD DRIVERdatasheet规定来设计。注意电容耐压值要高于升压电容两端电压，以免给电容导致损害。
4 时钟电路
LCD DRIVER IC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，详细看IC规定；采用外接电阻产生时钟信号时，依照频率规定选取阻值；例如浮现闪烁时，需要调高频率，同步又需要兼顾功耗；

图5 时钟电路设计

5其她接口
依照客户需求对接口进行设立，例如是选取16位 或者8位数据线，MCU或者RGB接口选取；

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
可参照单屏FPC原理设计；
4.2 PCB原理图模块化设计
PCB上也许涉及到有camera， DSP，speaker& receiver ，motor，三色灯，闪光灯及背光驱动；
4.2.1 motor电路设计
（1）Motor信号为低有效（如图6）：
Motor起振电压都在2V以上，因此motor正极可以直接用电池电压Vbat来控制，负极用MCUGPIO（VIB）口来控制，注意要增长滤波和保护电路。

图6 Motor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控制。

如图7 Motor信号为高有效电路

4.2.2 speaker& receiver 电路设计
Speaker（扬声器）和receiver（受话器）信号属于音频信号，是非常容易受到干扰信号，特别是高频EMI，因此必要做好各种保护设计，如增长高频滤波电容、磁珠和ESD器件。其参照电路如图8所示：

图8 speaker& receiver 电路

4.2.3背光驱动电路设计
背光分为串联和并联两种，普通状况下如果MCU已有带驱动电路，则只需要连接引脚而已；如下指是MCU只有控制接口，需要在PCB上做驱动电路；
（1 ）串联：
串联引脚比较少，基本上已经形成了一定原则，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范畴内，普通用电池电压提供，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，通过芯片内部比较器保证FB端电压恒定，反馈端电阻是来控制LED电流大小，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损坏时候输出端会由于反馈端无法采样到电流而导致不断升压，甚至升到几十伏，这样有也许会导致IC损坏，如果有OV端话它可以检测输出端，使其不会超过IC输出范畴。
串联LED DRIVER要用到一颗功率电感，在开关频率作用下要向外发射EMI，会对其他电路特别是手机射频电路有很大影响，因此如果用串联设计，在layout时候特别要注意背光电路远离那些易受干扰某些。
设计中要考虑到IC效率问题，η=Wout（输出功耗）/Win（输入功耗），选取串联IC时要注意选取效率更高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charge pumps方式，因此需要外接升压电容，普通并联LED DRIVER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时候，内部会自动切换升压模式，当输入电压比较高时候，满足输出规定，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规定期候，就会相应切换到此外两种模式，这时效率会很低，甚至低到50%~60%，此时功耗较大。咱们实际应用过程中，由于用是电池电压供电，电池电压范畴普通在3.6~4.2V，并且在3.8~3.9V左右工作时间是最长，此时电压会满足输出规定，因此大多数时间都会工作在1X模式，效率很高。
2.2 并联引脚较多，因此并没有形成统一原则，但控制方式普通有如下两种：
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，每个通道电流大小可通过电流调节端RADJ外加电阻来控制，它电压是固定，除以它外加电阻即为每个通道最大输出电流。可以用PWM信号加在EN端来控制LED亮度级别。
2、 S2C接口控制（如图11），通过向EN端来发正脉冲数量来控制亮度级别，数量越多亮度越高，直到发送脉冲数量达到DRIVER规定最大数量后使EN端始终保持高电平，此时输出电流最大，LED亮度也达到最大。
2．3 由于每个LED灯规格不也许做到完全一致，因此并联DRIVER每个通道内部集成了恒流源，保证各个通道电流一致，使得每颗灯亮度可以达到一致。

图10 使能端高低电平直接控制驱动电路

图11 S2C接口控制驱动电路
2．4 PWM信号
PWM信号是用来调节背光亮度信号，通过调节PWM信号占空比（高电平时间占周期比例）来控制背光亮度，占空比越高，亮度越高。PWM信号频率不能太低，至少在200Hz以上，否则会引起背光闪烁。

4.2.4 稳压电路设计
LCD DRIVER供电电压规定稳定，否则会影响显示效果，手机供电是用电池供电（Vbat）,电池电压是一种范畴，普通为3.6～4.2之间，因此不能直接用它给LCD供电，对于不带camera模组，普通手机基带那边会提供一种稳定电压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模组来说，需要电压比较多，手机基带不也许提供诸多电压，因此需要在模组上做某些稳压电路来得到需要某些稳定电压。
模组稳压电路设计需要稳压IC，称为LDO，可依照你需要电压大小来选取相应型号LDO。LDO有两种：
单路LDO（如图12）：只输出一种电压。
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：外接比较小旁路电容来减小噪音。
双路LDO（如图13）：输出两个不同电压。
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也有最大负载能力，依照你需要供电电路功耗来选取LDO，对于咱们模组来说选取每个通道最大输出为150mALDO已经足够了。
注意：选取输出电压不能超过输入电压

图12

图13

4.2.5 ESD电路设计
模组对于静电规定比较高，因此在设计时候必要要考虑静电对模组影响，在模组中电源、databus、控制信号线、音频等容易受到静电破坏，因此在这些这些位置处要恰当加上静电保护电路。
惯用ESD保护器件有压敏电阻、TVS、ESD IC等。无论是哪种ESD保护器件，其保护原理基本上是相似，都是电压敏感型元器件。使用时将保护器件一端接在需要保护线路上，另一端接地。在电路正常工作时器件是完全不导通，当有静电产生时，电压会迅速增长，增长到保护器件崩溃电压时候，器件开始导通，随着电压增大，达到它们钳制电压时候两端电压就会被钳制在此电压值，直到两端静电被完全释放，又恢复为正常工作状态。因此器件选型时，所选取保护器件崩溃电压要高于保护电路正常工作电压，但不能太高，高出几伏即可。
ESD保护器件都会有一定电容特性，也就是在电路正常工作时候，会相称于在保护电路和地之间并上了一颗小电容，那么咱们在选型时候就要特别注意这个容值大小，在器件datasheet上会标注容值大小。对于databus和控制总线上保护器件，电容对它们影响比较大，因此要选取容值较小器件，使得器件形成电容谐振频率远高于保护线路工作频率，而不会对信号产生很大影响，普通容值控制在100pF以内，越小越好。对于某些电源电路所选取保护器件，容值规定不用那么高，普通选取几十~几百皮法都可以。

五．FPC LAYOUT
完毕电子原理设计之后，进入FPC LAYOUT，在LAYOUT过程中要注意如下几点：
5．1 将电子原理图网络导入FPC LAYOUT档中（网络必要与原理图网络一致）。
5．2 LAYOUT 档元件封装，位置必要与机构图一致，注意B/L,T/P,客戶端,ACF端PIN腳方向顺序,不可放反.
5．3 依照网絡放置元件，以電路信號走向放置. 顶層元件避開底層要焊接pad(如B/L、T/P)，以免焊接底層pad時，顶層元件脫落
5．4 layout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，线宽至少要不不大于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) 过孔尺寸原则(PAD 0.5mm，HOLE 0.25mm)為主，若因可用面積受限，可將过孔尺寸縮小至(PAD0.4mm，HOLE 0.2mm)。
e) smd pad到smd pad 距離普通為0.25mm，最小0.2mm.
f) Tracks 到smd pad 距離普通為0.2mm，最小0.15mm.
g) Board到 keepout(板邊)距離普通為0.25mm ，最小0.2mm.
h) polygon 到 Board距離普通為0.25mm，最小0.2mm
I) polygon 到B/L、T/Ppad距離普通為0.3mm，最小為0.25mm.
j) 以上設計規範若限於版面與電路設計，需减少設計參數,必須先與FPC供應商聯繫其製程能力与否能達。
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﹑孔與孔之間距離。
d) 為增长焊盤焊接強度,對焊盤進行補淚滴.
e) 放置防焊層、露金層時要用一整塊FILL,不要有任何修補﹐以免生成Gerber檔時出错。
f) 非電氣特性定位孔,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，同步开窗應上、下错開，才不易导致斷裂.
j) 為了使最終FPC具备較好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，走线应当少打过孔、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-走线所有用GND隔离保护。
示例：

5.4.5铺地方式
焊盘用FLOOD OVER方式铺地最佳，但因也许会导致虚焊，采用折中办法，改用宽12mil（0.3mm）T型线接地。
示例：图示线框内T型线接地
5.5 FPC 在开模作样时要考虑要点
1 FPC热压引脚要比玻璃引脚略短0.20mm，让FPC带PI层某些压到玻璃引脚位上，FPC和PCB采用热压连接办法也同样,金手指长度标注为A±0.2,在ITO金手指较短状况下，≦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金手指超过LCD边沿）。
2 FPC具备可挠性，但可折性较差，如果要折必要是具备双面PI，铜箔材料采用压延铜，不容许在加贴PI分界线上折，材料厚度尽量选用薄。表面解决没有特殊规定都采用镀金。
3 在FPC上有放置零件，在选用材料时要用PI料而不能用PET料。由于PET材料不可以耐高温，在SMT后会变形。
4 热压FPC到LCD上金手指背面需加12.5 um厚度PI 补强，其长度需超过FPC金手指长度至少0.5mm，以防止FPC金手指受折而断裂。
5 FPC需要中间镂空，选取铜箔厚度务必为35um；且基材和盖膜开口必要错开0.3mm。否则镂空金手指某些很容易折断。
6 需要弯折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相应，另一边与客户主板相应,要特别注意其第一PIN及接口顺序相应关系，并在插座背面设计补强板。设计时R角尽量不不大于1mm，布线离边0.2mm或以上，并增长接地，需带银箔接口FPC其阻焊位置要开口露出铜箔，与银箔相连且接地.
8 PCB或者FPC LAYOUT里面最佳注明二极管方向，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“＋”，“－”号进行标记。如果LAYOUT里面没有设计，请一定在元件贴附图里面示意画出。双排容外观白油不要设计为正方形，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，以便焊接时爬锡。此外FPC上需要焊接背光或者触摸屏FPC时，设计焊盘长度需超过前者至少0.5mm。
10 FPC上双面粘尽量选用耐高温材料（3M9500）,贴附位置不可在元件下面，尽量远离元件区域。
11 FPC弯折区域与元件区域过度圆角要达到半径为1.0mm,并建议在拐角处加铜线以补充强度,在需要弯折区域也可以采用加缺孔办法进行弯折限制。如下图所示：

12 FPC金手指长度需满足如下条件：
将FPC金手指处对位标与LCD ITO引脚处对位标对齐热压后，FPC金手指顶端不能超过ITO 引脚顶端，普通低于ITO引脚约0.1mm，且金手指下端不超过LCD,距边沿约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. 在空间容许状况下,元件焊盘与焊盘间距最小要保证有0.5mm.
如下图所示:

6.2. 元件错开摆放,错开距离最小要0.3mm,避免应力集中在一条直线上,保证PI开品成锯齿.
如图所示:

6.3. 在空间容许状况下,元件上走线尽量在元件左右走,如图1所示.
图2所示是条件不容许状况下,可以加长元件焊盘(黄色某些),加长距离最小为0.3mm

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

七 设计LCM应注意细节：
1.注意增长PI TAPE,保护金手指防止焊盘氧化,在图纸中应注明,如图

2.增长两个MARK点,做在阻焊层。可以做成铜箔状，或禁止铺铜方式

3.增长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：