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1、FPC设计规范深圳市德尔西电子有限公司 文件编号： 版本：A 页码: 文件名称： LCM FPC设计规范 FPC设计规范 深圳市德尔西电子有限公司 文件名称：FPC设计规范 一、概述 文件编号： 版 号： 页 码: 1、目的：明确LCM原理设计方法及FPC LAYLUOT；完善LCM FPC设计规范； 2、适用范围 适用于LCM FPC设计； 3 LCM原理设计流程概述 31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；接口Databus的位数； 2 LCD Driver 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
2、屏电路设计 触摸屏驱动要求及其类型要求 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； 7.其他要求； 32 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； 33 根据最后完整可行设计输入信息设计原理图纸； 34 完成原理图纸的设计后进行审核，审核通过再进行FPC LAYOUT； 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
3、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、RESET、RS、CS、RD、VDD(*1)、GND 6800接口：databus、RESET、RS、CS,W/R、E、VDD、GND 3line串口：SDA、SCK、CS、RESET、VDD、GND 4line串口：SDA、SCK、CS、RS、RESET、VDD、GND I2C： SDA、SCK、RESET、VDD、GND RGB接口：databus(*2)、CS，DOTCLK,HSYNC,VSYNC, ENABLE 及串口接口 NOTE 1:通常有logic regulator POWER
4、,Interface I/O power，analog circuit power此处用VDD表示所有的电源； NOTE 2: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： 1Databus：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，深圳市德尔西电子有限公司 文件名称：FPC设计规范 文件编号： 版 号： 页 码: 不同的IC有不同的选择，比如8 Bit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；
5、3、CS：chip select signal片选信号，通常是低有效 4、RS：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： Dot clock signal; RGB接口中该信号通常的上升沿数据传输有效； 10、HSYNC： horizontal synchronous signal，RGB接口中的行同步信号； 11、VSYNC： vertical synchronous signal
6、，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：根据具体的情况有串联和并联两种方式； 15、GND：地。 3.DRIVER IC 其他接口说明 3.1电源电路：包括I
7、nput POWER (VCI,VDD);Gate driver power supply (VGH，VGL);Source driver power (DDVDH,灰阶电压) ,VCOM POWER (Vcomh ,Vcoml);参考电压，LCD 工作电压 3.2 升压电路 ：包括：一阶升压电路接口，二阶升压电路接口； 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
8、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1 RESET电路设计 2.DRIVER IC其他接口设计 2.1 电源电路 深圳市德尔西电子有限公司 文件名称：FPC设计规范 文件编号： 版 号： 页 码: IC的电源是通过charge pumps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LCD DRIVER的datasheet的
9、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2 Gate driver power 参考电路设计 图3 Source driver power 参考电路设计 图4 CSTN LCD电源 电路 以上电路供参考，不同的Driver IC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LCD DRIVER升压，LCD DRIVER的升压是采用charge pumps电容升深圳市德尔西电子有限公
10、司 文件名称：FPC设计规范 文件编号： 版 号： 页 码: 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LCD DRIVER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 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，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RG
11、B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； 4.2 PCB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； 4.2.1 motor电路设计 Motor信号为低有效： 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口来控制，注意要增加滤波和保护电路。 图6 Motor信号为低有效电路 Motor信号为高有
12、效： 可以通过三极管或场效应管来实现高有效的控制。 深圳市德尔西电子有限公司 文件名称：FPC设计规范 文件编号： 版 号： 页 码: 如图7 Motor信号为高有效电路 4.2.2 speaker& receiver 电路设计 Speaker和receiver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8 speaker& 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
13、接口，需要在PCB上做驱动电路； 深圳市德尔西电子有限公司 文件名称：FPC设计规范 串联： 文件编号： 版 号： 页 码: 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。 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VI
14、N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LED DRIVER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，=Wout/Win，选择
15、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 并联： 2.1 升压模式 并联采用charge pumps方式，所以需要外接升压电容，一般并联LED DRIVER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
16、3.64.2V，而且在3.83.9V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，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。 深圳市德尔西电子有限公司 文件名称：FPC设计规范 文件编号： 版 号： 页 码: 2、 S2C接口控制，通过向EN端来发的正脉冲的数量来控制亮度级
17、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。 23 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11 S2C接口控制驱动电路 24 PWM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 LCD DRIV
18、ER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,电池电压是一个范围，一般为3.64.2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。 深圳市德尔西电子有限公司 文件名称：FPC设计规范 文件编号： 版 号： 页 码: 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
19、：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：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
20、足够了。 注意：选择的输出电压不能超过输入电压 图12 图13 深圳市德尔西电子有限公司 文件名称：FPC设计规范 文件编号： 版 号： 页 码: 4.2.5 ESD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、ESD IC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
21、，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
22、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FPC LAYOUT 完成电子原理设计之后，进入FPC LAYOUT，在LAYOUT过程中要注意以下几点： 51 将电子原理图的网络导入FPC LAYOUT档中。 52 LAYOUT 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. 53 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,
23、 顶層的元件脫落 54 layout布侷規則 541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(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 距離一般為0.25mm, 最小0.2mm. f) Tracks 到smd p
24、ad 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
25、.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 深圳市德尔西电子有限公司 文件名称：FPC设计规范 文件编号： 版 号： 页 码: 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) AC
26、F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以上，走线应该少打过孔、少换层。 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
27、地方式 焊盘用FLOOD OVER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的T型线接地。 示例：图示线框内T型线接地 深圳市德尔西电子有限公司 文件名称：FPC设计规范 文件编号： 版 号： 页 码: 5.5 FPC 在开模作样时要考虑的要点 1 FPC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A0.2,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。 2 FPC具有可挠性，但可折性较差，如果要折必须是具有双面PI的，
28、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12.5 um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。 5 FPC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
29、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. 8 PCB或者FPC LAYOUT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F
30、PC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。 10 FPC上的双面粘尽量选用耐高温的材料,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： 12 FPC金手指长度需满足以下条件： 将FPC金手指处的对位标与LCD ITO引脚处的对位标对齐热压后，FPC金手指顶端
31、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: 深圳市德尔西电子有限公司 文件名称：FPC设计规范 文件编号： 版 号： 页 码: 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: 深圳市德尔西电子有限公司 文件名称：FPC设计规范 文件编号： 版 号： 页 码: 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
32、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0.5 mm,厚度为12.5Um. 七 设计LCM应注意的细节： 1.注意增加PI TAPE,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 铜箔禁止灌铜区基材(阻焊层）深圳市德尔西电子有限公司 文件名称：FPC设计规范 3.增加BLG/TP/连接器对位丝印线： 文件编号： 版 号： 页 码: 背光焊接对位丝印线焊接对位丝印线补强单层区连接器位对丝印对位线4.CAD与GBR图档尺寸应一致: 图档宽实测0.1图档宽实测0.09和4.BLG与TP焊盘极性字符摆放位置： 图档尺寸外形不一致字符丝印线丝印字符不应放置在焊盘顶端，这样会被遮挡，不易测试
