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电容触摸屏方案硬件设计篇——电容屏FPC设计基本常识

2016-06-29 11:47

  首先在讲述电容屏FPC设计的时候,我们先来认识一些名词以及一些平台。

  FPC,其实就是柔性电路板(Flexible Printed Circuit Board)又称“软板”,是用柔性的绝缘基材制成的印刷电路。这种线路板设计对于触控行业来说是比较要注意的。

  在设计电容屏FPC的时候我们一般讲述的比较多的就是电容,比如尽量减少寄生电容,提高信噪比,减小干扰等。那干扰是什么呢?这里就需要大家了解下高频的电路的知识,关于高频电路知识,在下讲中做专门讲述------讲述高频电路分析与ESD防护。

  什么是寄生电容?什么是信噪比?什么是共模干扰?首先我们先了解下电容屏的基本原理以及类型。电容屏就是利用微小电流的变化量经过一系列的滤波,放大等处理后对信号AD后形成的数据经过复杂的运算得出坐标的过程,其中电容屏分自容与互容。设计的时候如果线路在上下重叠的时候就容易产生寄生电容,降低信噪比。从而影响用户体验。

  寄生电容就是本来没有在那个地方设计电容,但由于布线构之间总是有互容,互感就好像是寄生在布线之间的一样,一般是指电感,电阻,芯片引脚等在高频情况下表现出来的电容特性。信噪比就是即放大器的输出信号的电压与同时输出的噪声电压的比。共模干扰是在信号线与地之间传输,属于非对称性干扰。

  好,我们了解了这些,上几节课已经讲述了结构的设计,在软件使用上,一般二维的设计使用CAD就满足了,其实方案商家那边三维的外壳设计一般使用preo。那么fpc设计使用什么软件工具呢?其他它跟PCB设计的工具是一样的,一般使用:Protel 99 SE Altium Designer PADS等软件,这里只列举常用的软件中的一款。Altium Designer我个人比较推崇,因为它比较简单高效,对fpc设计恰到好处。有些喜欢使用PADS,关于使用什么工具具体看个人的喜好了。每一个软件都懂得如何操作全那是最好的,但是必须要精通其中一款,方能胜任工作。

  下面我们开始构思,如何设计fpc。在上边的基础知识之上,我们知道触控电路是工作高频状态的,通过IO口获取信息,为了更好得到更好的数据,fpc的设计很重要,首先我先了解fpc的设计流程,fpc生产的基本工艺与制程,对于设计是很有好处的,让你的设计得心应手。

  设计fpc,第一步就是导入结构工程师绘制好的fpc外形,然后利用原理图中引入的封装,直接导入pcb界面,就完成了设计的第一步。接着就是布局,如何布局呢?不管是哪家的方案,凡是电源管脚比如VDD,AVDD,VIO等管脚上的电容,二极管都需要尽可能靠近IC,靠近多少呢?这个就需要了解fpc 的制造工艺与流程了,一般是0.6mm---0.8mm具体看你的供应商的制程水平。电容电阻一般选用0402的封装,接着就是布局其他的元器件,一般触控电路的外围元器件都少于10个,种类上无非就是电容,电阻,二极管,TVS管,磁珠,以及晶振与LDO。不过2012年以后外围元器件只有电容,电阻,二极管,TVS管,磁珠,二极管了。TVS管主要是起到保护芯片提高抗ESD的作用,所以必须靠近需要保护的元器件,比如靠近IC。在布局元器件方面一般还要(边缘)注意元器件焊盘之间之间需要保持0.5mm以上的距离,具体看供应商的制程能力,离外围需要保持0.6—0.8mm的距离,具体看供应商的制程能力,布局需美观大方,力保走线交错最少。

  布局好了以后,我们需要走线,讲述走线前我们需要了解下走线的宽度等,下面我提供一些参考数据,是目前上市场主流的制程:

  元器件上一般采用使用0402的封装,其中两个焊盘之间至少需要0.5mm,过孔与过孔,过孔与焊盘至少0.1mm,过孔离边缘至少0.5mm,走线宽度0.07mm以上,线距也在0.7mm以上,IC管脚焊盘离元器件至少0.6mm以上。非信号线走线宽度建议至少0.1mm以上,其中GND,VDD等电源线在0.2mm以上。铺铜网格,45度,一般是0.15mm与0.45mm,具体根据需求定。在增补泪滴方面建议补线性泪滴,软件中最低设置0.1mm的间距再加补泪滴。走线尽量短,均匀,拐弯的地方尽量走弧形线或者是45度走线。以上的制程是通常的,有些极端的案子估计需要走4层板子,尤其是win8等大屏的案子,单层多点等走线,有时候走线宽度可能达到0.05mm,具体看供应商的制程能力。在目前一些MID的COB设计上一般是走排线的方式,尽快走线宽度大些能降低对供应商的考究,为了保持fpc的柔软性,在铺铜上建议使用0.1mm与0.6mm的网格铺设。

  走线的时候也需要看下是什么芯片方案,一般都是GND包住X与Y,但是有些方案是家dummy线的,这个需要注意,但是一般都是接GND的,目前比较明显的就是pixcir是加dummy不加地线。接着就是注意下,可以的增加防撕铜,以及注意检查下压合的焊盘的正面还是反面,具体需要看下结构是什么结构的,是GG,还是GF,双层还是单层?

  好绘制fpc完成了以后,再检查下,弯折区是否加了过孔,一般是不允许的,丝印放好了么?泪滴增补ok不,还有飞线么?ESD设计注意的设计考虑了么?(这个做专题以后讲述)接口电压是内部供电的设计还是外部供电的设计?等一些信息,如ok了就可以生成gerben文件,交付工厂进行fpc生产了。

  其实fpc设计是非常简单的设计,需要熟悉软件的操作,以及良好的设计习惯与电子专业的一些背景知识,不过想设计出高质量的fpc,那就需涉及很多的电子知识了,所以真正能设计出好的设计还是需要好好总结以及好好结合量产案子分析,掌握一定的高频电子知识方是上上之策。

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