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手机FPC之翻盖手机转轴FPC结构设计注意事项

2017-02-28 11:49

FPC是比较脆弱的零件,如果设计不得当很容易发生断裂,例如在折叠手机中用来连接LCD与主板的手机FPC就会经常发生此问题。下面我们就一般普通的折叠手机的连接主板与LCD的FPC来说明一下:对于结构来说,我们最关心的是FPC的外型。在保证功能实现的前提下,尽量窄、薄,不然在手机B/C件FPC过孔的地方很容易与壳子刮擦而断裂。

FPC设计时的宽与pin线宽、线间距及pin数有关(pin数又是根据实现的功能及选用的cONNECtor pin数由HW来定的),pin数多了自然就要做宽,或者用双面板取代单面板来减少宽度,当然厚度势必会有所增加。而pin线宽与pin间距则根据厂家的实力不同做的也有所不同,目前一般厂家最小都可以做到0.1mm。由于受手机整机厚度、转轴、B/C件FPC过孔的限制,FPC宽度一般会设计成3或3.5mm(如果按3.5mm算,两边边缘的走线距FPC边缘分别0.4mm,按线宽和线间距都是0.1mm来算,这样下来,每层板可以布13根线左右),厚度为0.2或0.3mm(FPC为2+2或3+2结构)。

至于FPC的长度问题,因为FPC有较好的挠性,很好的弯折性,长度可以留有余量,没有必要完全精密计算。如果设计过长了,待样品做出来做完翻折实验后再根据分析结果可以适量逐渐减短。如果一开始就设计短了,在手机翻盖开合的时候,很容易造成把FPC从connector里拽出来、与PCB或B2B connector脱焊甚至把FPC扯断等。在设计FPC外型的时候,还要注意拐角的半径,一般内拐角的半径最小为R1(如果太小,在刀具加工FPC外型以及内部走线的时候会有问题,且走线应尽量远离内拐角),外拐角半径为R3或R4。

另外,很重要的一点,我们在设计FPC外型的时候,注意与B/C件以及过孔的间隙。在B/C件壁厚、强度都已满足的情况下,尽量留多些空间给FPC,由于FPC要在这些地方通过,并随着手机翻盖开合做摆动运动,加上FPC本身比较脆弱,这个地方也是FPC最容易出问题的地方,很容易使FPC与壳体刮擦,不但翻盖旋转时会有声响,而且时间久了会使FPC断裂而影响寿命。这个地方的设计是我们设计的重中之重。最后,希望大家在用Pro/E设计FPC的时候,用钣金模块而不是用part-solid模块,因为在钣金模块里,FPC可以做出与实际情况最为接近的FPC外型,折弯与展平都很容易,而且便于修改,能真实的模拟出FPC在过孔里的理论真实位置。

注意:以上设计所涉及内容仅仅是针对结构设计而言,一些与硬件相关的指标在这里没有提及,在做设计的时候,也要配合硬件一起与厂家沟通以做出最完美的设计。

翻盖手机结构设计时FPC常见问题:

在我们所关心的FPC寿命问题中,除了FPC两端与PCB板或connector的连接产生问题外,对于FPC的最终严重的后果就是——断裂。而为了防止FPC在使用一段时间后断裂,就要尽量去排除FPC在翻折过程中碰到的问题。下面所述的就是我们常见问题及常用解决办法:

1.FPC与壳体有刮擦。

(1)可以让模厂做一些透明的壳子,装好整机后观察FPC在过孔里的运动状态,找到FPC与壳体的干涉位置,通过改变FPC长度等以解决该问题。

(2)最古老的一个方法,就是在还没有FPC样品的时候,我们可以把FPC 2D图纸用纸1:1打印出来(纸要尽量硬一些),剪出外型,小心装到手机里,代替FPC发现并分析解决问题。或者让厂家做一些没有走线、只有外形的FPC毛坯样品,装到手机里分析。

(3)可以在FPC上与孔径接触的地方贴一层泡棉,这样转动的时候壳体不会直接与FPC接触,从而减小对FPC的损害以增加其寿命。但此方法有种治标不治本的感觉,最好还是从设计本身找原因以做到真正解决。

(4)为避免FPC与壳体有刮擦,国外常有做法是把壳内装一根铁轴,FPC固定到铁轴上,避免开合翻盖时FPC与壳体碰撞,磨擦。

(5)现在很多翻盖+旋转的手机,在选用FPC时首先考虑将FPC绕在轴上(上述方法4),或者干脆采用coaxial cable同轴电缆线代替FPC,以避免FPC易扭曲,断裂等问题的发生。

2.在翻折过程中FPC有异响。

(1)FPC在轴孔中长度超过了孔径(合盖时,并无干涉),但是在翻开到一定角度时,FPC会有一个扭动的过程,它会碰上孔的内壁,我们就能听到异响。常用解决办法为减小FPC长度,以确保翻折时不与内壁刮擦且能正常工作;

(2)FPC本身是多层,而且与孔的内壁在合盖时就已经干涉,所以在翻盖时,始终能听到异响。我们可以让厂商用胶带把多层绑紧或用胶粘在一起看似一层,但在绕折部分最好不要粘在一起,保留多层结构。同时也可以减小FPC长度。以上针对FPC与壳体有刮擦和FPC有异响的讨论,有很多时候是同时存在的,解决方法也是并存的。以上分析仅仅为最常见的问题分析及解决办法,在将来的工作中可能会碰到更多的问题及解决办法,再逐步完善该资料。

注:以上讨论仅为结构上问题,不包括FPC对天线、RF性能以及屏蔽等硬件问题

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