在折叠屏手机开合之间,在智能戒指贴合手指之际,你可知这可弯曲、可折叠的电子产品背后,都有一片看似简单却技术密集的柔性电路板在默默支撑。柔性印刷电路板FPC(Flexible Printed Circuit)它作为关键组件,薄如蝉翼,却无处不在,今天我从硬件人员的角度,把它从幕后拉向台前给大伙伴认识下现代智能设备中不可或缺的“变形金刚”。
我把它当成X战警中的魔形女。因为它自由弯曲、卷绕、折叠,在三维空间移动和伸缩。
在相同载流量下FPC比刚性PCB重量减轻约90%,节省空间60-90%。其厚度可薄至0.1mm以下,成为手机和可穿戴设备的“命脉部件”。
话不多说,直奔主题,先介绍下FPC的三大绝技
1. 空间魔术师–厚度可薄至0.1mm
例如图中不同手机的FPC排线都沿着机身内部的结构轮廓弯曲,可以根据这些部件的位置灵活走线,绕过电池、芯片等大型组件,以连接不同区域的部件。充分利用狭小的缝隙空间,确保各部件之间的信号连接。没有它手机多厚2MM。
2.变形金刚- 弯曲、卷绕、折叠
空间极限的设备不论是在航空航天、可穿戴设备等对空间敏感的领域,FPC的弯曲、卷绕、折叠特性让它脱颖而出。后面遇到这类产品直接选FPC保没错。
3. 可靠性大师,汽车、工业安防设备都用它
FPC的柔性结构能有效缓冲振动与冲击。在汽车、工业安防设备等复杂环境中,FPC的故障率比传统线束降低60%以上。
优点说完,再介绍下FPC的多样面貌
按导电铜箔层分类型:
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单层板:结构最简单,像是电路的“单行道”
直通无屏蔽层和FFC作用相当只是单纯的连接。
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双面板:两面都有焊盘,主要负责连接其他电路板,和上免单层相当。
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双层板/多层板:当电路变得复杂时登场,像是电路的“立交桥系统”
从功能担分角色:
引线路、印刷电路、连接器以及多功能整合系统等众多领域大显身手。
FPC+PI补强=金手指连接线,上有图有就不上了。
FPC+RF4补强=FPC+可SMT贴片超薄板。
(不加补强,做治具也能贴片,但PCBA不受力,容易损坏,不推荐)
FPC+多层板压合=软硬结合板,高端产品,无人机,VR眼镜,精密耳机….
FPC的多样面貌-能胜任多舞台
消费电子:贴身助手
智能手机是FPC的最大用户,一部手机平均使用12-20片FPC。云台相机铰链处的柔性线路需要实现百万次弯折而不影响功能。
汽车电子:轻量化推手
新能源汽车中,采用FPC替代部分线束后,重量可降低40%,同时减少60%的安装空间——这对提升续航里程至关重要。单车FPC需求有望超过100条,这点够layout折腾一个月的了。
医疗电子:健康守护者
在可穿戴医疗设备中,FPC的“柔性特质”大放异彩。例如可穿戴血糖监测仪,通过超薄FPC将传感器与数据传输模块集成,贴附在皮肤上也能随人体活动自如弯曲。

上干货-FPC的硬件设计级别
初窥门径:能完画单面或双面直通的FPC。
渐入佳境:能完成双面交叉和屏蔽的FPC。
驾轻就熟:能完软硬结合板的FPC设计。
炉火纯青:能设计出容易装配,能屏蔽,抗高压的FPC。
实战-FPC的硬件设计细节经验
细节一:如何一眼看出FPC有没有插好插到位?
生产遇到过某些单板功能不正常,原因是FPC没有插好,
为什么没有插好?因为流水线工人作业时,不能很好确认每个都能插入好?
这种问题如何解决?设计插到位标示白线(和ZIF座压下边重合即插到为)
细节二:非1VS1的FPC如何保障员工插不反向?
这种问题解决思路,除了上面标示白线外,在升级2面加丝印。字要够大
细节三:遇到宽FPC装配过程中,转线损坏,如何保证生产良品率上去?
化整为零,适用对于多PIN,较宽的FPC,中间VOUT空,装配时合并,宽度变窄,韧性增加。
来,看下装配的效果,最大发挥FPC自由弯曲、卷绕、折叠,无所畏。
细节四:FPC长时间过大电流发热,如何降温?
温度降低(就是要散热够),间距小如0.5MM用多PIN电源+多PIN地GND网络开窗。厚铜2盎司
宽允许用1.0MM的间距,2面出线。
细节五:FPC连接线ESD如何处理?
在背面地网的络屏蔽开窗,如下图,最后导到外壳,像智能手表中习惯手段。
细节六:宽度窄的FPC如何缓解生产的应力损坏?
看看苹果产品,为了提升其耐弯折与抗疲劳性能缓冲作用,采用在中间(加弹簧)靠近操作区域采用弯曲的来吸收应力,避免 FPC 因在装配中刚性拉扯而断裂。
随着技术发展,我们可能会看到更多创新应用,如可植入电子设备、电子皮肤等,FPC的未来充满无限可能。
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