电容式触摸屏FPC设计.doc

本科学生毕业论文（设计）题目(中 文):电容式触摸屏FPC设计(英 文): The FPC Design of Capacitive Touch Screen 姓 名 学 号 院 （系）电子工程系专业、年级电子信息工程 级指导教师 I湖南科技学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业论文（设计）作者签名： 年 月 日III 毕业论文（设计）任务书课题名称：电容式触摸屏FPC设计学生姓名： 系 别：电子工程系专 业：通信工程指导教师： 湖南科技学院本科毕业论文（设计）任务书1、 主题词、关键词： 柔性电路 感应器 连接器 2、 毕业论文（设计）内容要求：(1)能让IC控制sensor,使sensor能够完美触摸，不受外界干扰； (2)可自由弯曲、折叠、卷绕，可在三维空间随意移动及伸缩；(3)实现轻量化、小型化、薄型化，从而达到元件装置和导线连接一体化。3、 文献查阅指引：1 祝大同挠性PCB用基板材料的技术发展趋势与需求预测J印刷电路资讯期刊，2007，5：2-15.2 舒言电路的柔性未来J中国知网期刊，2011，3：7-113 蔡吉庆FPC材料的基础动向M北京：印刷电路信息出版社，20084 金鸿，陈森印刷电路技术M北京：化学工业出版社，20035 梁志立柔性电路板生产技术M天津：天津大学出版社，20096 薛炎，胡腾，程跃华中文版AutoCAD 2006 基础教程M北京：清华大学出版社，20087 陈伟电容屏触摸原理教育训练教材M北京：电子工业出版社，20118Alexander CK，Sadiku M N OFundamentals of Electric CircuitsM：McGraw-Hill ICC，20049 凡春芳，石世宏触控面板FPC改型设计J科技致富向导期刊，2011，4：15-2110 王学屯元器件生产及封装工艺M北京：电子工业出版社，20084、 毕业论文（设计）进度安排： 2012.11月-2012.12月 根据任务书查阅资料，写好开题报告。 2013.01月-2013.03月 在对资料充分研究的基础上，确定方案，编写程序。 2013.03月-2013.4月 对系统进行调试，完成毕业论文的撰写。 2013.05月 完成论文修改并定稿，准备答辩。 2012.05月 完成论文修改并定稿，准备答辩。教研室意见： 负责人签名： 注：本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份交指导教师，一份留系里存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）开题报告书论文（设计）题目电容式触摸屏FPC设计作 者 姓 名钟浩所属系、专业、年级 电子工程系通信工程专业 2009年级指导教师姓名、职称杨熙 讲师预计字数10000开题日期2012.12.24选题的根据：1）说明本选题的理论、实际意义2）综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解 柔性电路体积小，重量轻，柔性电路板的最初设计是用于替代体积较大的线束导线。在目前的接插电子器件装配板上，柔性电路通常是满足小型化和移动要求的唯一解决方法。柔性电路是在聚合物的基材上蚀刻出铜电路或印制聚合物厚膜电路。对于既薄又轻，其结构紧凑复杂的器件而言，其设计解决方案包括从单面导电线路到复杂的多层三维组装。柔性组装的总重量和体积比较传统的圆导线线束方法要减少70%.柔性电路还可以通过使用增强材料或钢片补强的方法增加其强度，以取得附加的机械稳定性。柔性电路可移动，弯曲，扭转而不会损坏导线，可以遵从不同形状和特殊的封装尺寸。柔性电路具有更高的装配可靠性和产量，柔性电路减少了内连接所需的硬件，如传统的电子封装上常用的焊点，中继线，底板线路及线缆，使柔性电路可以提供更高的装配可靠性和产量。目前，柔性电路的发展非常迅速，由于其绕曲性，可靠性及经济性，应用也极为广泛，心脏起搏器，医疗设备，视频摄像机，助听器，便携电脑几乎所有我们今天使用的东西里面都有柔性电脑。本论文设计一个电容式触摸屏的FPC，实现sensor能够接受到IC上面的感应和驱动信号，使之能够完美进行触摸。通过该FPC能有效的在组装线路结构时缩小空间，同时节约了成本，实现大规模量产。主要内容：设计一款电容屏的FPC，实现电容屏的有效控制。（1）根据设计要求，进行方案的论证，确定设计方案和总体框架； （2）CAD结构图纸设计以及PCB图纸设计；（3）实际例子设计流程。研究方法：(1)文献法。通过查找的资料、文献、论文等，借鉴前人研究成果以指导研究，夯实研究的理论基础。(2)经验总结法。将以前世人研究出的内容、网上发表的文章加以归纳，进行综述，撰写相关的应用性论文。(3)实验法。通过实际设计模块与调试，验证设计效果。完成期限和采取的主要措施：完成期限:2012年12月到2013年5月 主要措施： 严格遵照湖南科技学院毕业论文(设计)工作管理办法的指示精神，结合个人的实际情况，完成这项设计所采取的主要措施有两条：一是密切联系。联系本组设计成员及毕业设计指导导师，寻求有关毕业设计信息，确定设计课题方向与设计内容；二是虚心学习。利用课余时间到图书馆和网络上查阅资料，并虚心向老师请教和同学进行学习交流，保障毕业设计的顺利完成。主要参考资料：1 祝大同挠性PCB用基板材料的技术发展趋势与需求预测J印刷电路资讯，2007，5：2-15.2 舒言电路的柔性未来J中国知网期刊，2011，3：7-113 蔡吉庆FPC材料的基础动向M北京：印刷电路信息出版社，20084 金鸿，陈森印刷电路技术M北京：化学工业出版社，20035 梁志立柔性电路板生产技术M天津：天津大学出版社，20096 薛炎，胡腾，程跃华中文版AutoCAD 2006 基础教程M北京：清华大学出版社，20087 陈伟电容屏触摸原理教育训练教材M北京：电子工业出版社，20118Alexander CK，Sadiku M N OFundamentals of Electric CircuitsM：McGraw-Hill ICC，20049 凡春芳，石世宏触控面板FPC改型设计J科技致富向导期刊，2011，4：15-2110 王学屯元器件生产及封装工艺M北京：电子工业出版社，2008指导教师意见： 指导教师签名： 教研室意见：签 名： 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时间 地点 3-608与会人员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）谭永宏副教授李春树教授李小武副教授廖朝阳讲师杨熙讲师李艳芳副教授会议记录摘要： 会议主持人：记 录 人：年 月 日指导小组意见负责人签名： 年 月 日系部 意 见负责人签名：年月日注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导老师和本人各保存一份 湖南科技学院毕业论文（设计）中期检查表毕业论文（设计）题 目电容式触摸屏FPC设计学生姓名钟浩学 号200906002424系 别电子工程系专 业通信工程指导教师杨熙检查日期2013年 4月10 日指导教师检查情况记载及修改意见：检查情况记载：1. 已查阅相关各种资料，对相关知识有一定的了解和掌握。2. 论文内容较为合理。3. 参考文献书写不规范。4. 综述性内容过多。5. 目录格式有点问题。修改意见：1. 注意论文格式，请参考湖南科技学院毕业论文设计模板。2. 参考文献按照学校的规范写，同时在正文中的位置以上标的形式标出。3. 根据一个具体的实例设计一个满足要求的FPC。4. 把第一章和第二章合在一起。 签名： 注：此表用于指导教师在学生毕业论文（设计）初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用，由指导教师填写。 湖南科技学院毕业设计（论文）指导过程记录表毕业论文(设计)题目电容式触摸屏FPC设计学生姓名钟浩学号200906002424专业班级通信工程2009级指导教师杨熙职称讲师系（教研室）电子工程系指导过程记录指导内容记录(一)建议论文研究方向，指导如何查阅文献资料，并推荐一些参考文献和相关书籍。学 生 签 名： 2012 年 12 月 11 日 指导教师签名： 2012 年 12 月 11 日指导内容记录(二) 根据毕业设计论文要求，指导确定初步方案以及大概如何去实现。 学 生 签 名： 2013 年 1 月 16 日 指导教师签名： 2013 年 1 月 16 日指导内容记录（三) 指导设计的的CAD图纸结构设计，确认FPC的外框厚度，钢片补强。 学 生 签 名： 2013 年 2 月 8 日 指导教师签名： 2013 年 2 月 8 日指导内容记录(四) 指导各种型号IC的特点，如何针对不同的方案选择IC以及对应的原理图。 学 生 签 名： 2013年 3 月 1 日 指导教师签名： 2013年 3 月 1 日指导过程记录指导内容记录(五) 指导PADS软件使用，布线的方法以及在布线的过程中出现的问题。学 生 签 名： 2013 年3 月16 日 指导教师签名： 2013 年3 月16 日指导内容记录(六) 指导FPC部分柔软性部分钢片补强的设计，保证良率。学 生 签 名： 2013 年 4 月1 日 指导教师签名： 2013 年 4 月1 日指导内容记录(七) 论文初稿的的审阅，指导章节内容的调整及图表标注的规范性。学 生 签 名： 2013 年4 月20 日 指导教师签名： 2013 年4 月20 日指导内容记录(八) 论文终稿的审阅，指导摘要，英文翻译，以及答辩问题。 学 生 签 名： 2013年 5 月6日 指导教师签名： 2013年 5 月6日答辩小组组长意见(对情况是否属实做出意见)组长(签名)： 20 年 月 日注：本表与毕业论文一起装订存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）评审表论文题目电容式触摸屏FPC设计作者姓名钟浩所属系、专业、年级电子工程 系 通信工程 专业 2009年级指导教师姓名、职称杨熙 讲师字 数10000定稿日期2013.5.8中文摘要随着电子产品向短小，轻薄方向的发展，相应的电子元器件向集成化，微小型化方向发展，表面贴装技术的发展，柔性印刷电路板的发展和应用逐渐广泛，因为它有着显著的优越性，它的结构灵活，体积小，重量轻，满足动态的柔性要求。由于柔性电路的无法替代的优越性，在触摸屏这种新兴行业也是肯定要用到它的。本文设计一款基于电容式触摸屏上的FPC，通过实际的例子在结构图形的设计，PCB板的设计以及具体工艺的制作向大家详细介绍FPC设计的整体流程。电容屏FPC根据结构主板的不同一般分为两种，一种是通过金手指直接插入手机主板上的（三星9300)，另外一种是通过连接器扣入手机主板上的（苹果）。它们都是IC连接到感应器上的工具，只是根据不同的结构采取不同的连接方式。本论文设计的是第二种。关键词柔性电路 感应器 连接器 英文摘要With the electronic products become shorter, thinner the corresponding electronic components develop to the integration and micro-miniaturization. The development and application of surface mount technology and flexible printed circuit board are increasingly widespread because it has significant advantages. It has flexible structure, small size, light weight and these features meet the dynamic flexible demands. In the touch screen industry FPC is bound to be used because of its irreplaceable superiority.This text designed a FPC which based on capacitive touch screen, through the practical examples in the structure of graphic design, PCB design and specific process of production to introduce to you the whole process of FPC design. FPC capacitance screen is generally divided into two kinds according to the structure of the main board, one kind is through the gold finger directly inserted into the mobile phone motherboard (Samsung 9300), and another is through the connector buckle into the mobile phone motherboard (Apple). They are the tool which connected to the sensor just with different connection ways according to different structure. This topic design is the later. 关键词FPC sensor connector 指导教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分指导教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 指导教师评审意见： 指导教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。评阅教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分评阅教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 评阅教师评审意见： 评阅教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。湖南科技学院本科毕业论文（设计）答辩记录表论文题目电容式触摸屏FPC设计作者姓名钟浩所属系、专业、年级电子工程系 通信工程专业 2009年级指导教师姓名、职称 杨熙 讲师答 辩 会 纪 要时间2013年5月18日地点三教608答辩小组成员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）谭永宏副教授李春树教授李小武副教授廖朝阳讲师杨熙讲师李艳芳副教授答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：会议主持人：记 录 人：年 月 日答辩小组意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年 月 日系学位委员会意见评语：论文（设计）最终评定等级：负责人（签名）： 系部（公章） 年月 日校学位委员会意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年月 日目 录绪论11 柔性电路板的定义及制作流程2 1.1 柔性电路板的定义2 1.2 FPC制作流程2 1.3 挠性多层板生产流程32 FPC结构图纸设计和IC的选择4 2.1 CAD结构图4 2.2 IC器件的的选择53 PCB图的设计8 3.1 设计流程和规范8 3.1.1 设计流程8 3.1.2 设计规范8 3.2 IC等元器件封装9 3.3 带IC不带连接器的FPC设计10 3.4 带连接器不带IC的FPC设计114 我司DC-18项目FPC的实际设计13 4.1 IC的介入与sensor的匹配13 4.2 CAD结构图纸设计13 4.3 PADS里面的PCB设计155 功能测试19附录A：带连接器不带IC对应毛毛虫工艺sensor的FPC图22附录B：FPC设计图纸到具体生产转变图23 电容式触摸屏FPC的设计摘 要随着电子产品向短小，轻薄方向的发展，相应的电子元器件向集成化，微小型化方向发展，表面贴装技术的发展，柔性印刷电路板的发展和应用逐渐广泛，因为它有着显著的优越性，它的结构灵活，体积小，重量轻，满足动态的柔性要求。由于柔性电路板（FPC）无法替代的优越性，在触摸屏这种新兴行业也是肯定要用到它的。本论文设计一款基于电容式触摸屏上的FPC，通过实际的例子在结构图形的设计，PCB板的设计以及具体工艺的制作阐述了FPC设计的整体流程。电容屏FPC根据结构主板的不同一般分为两种，一种是通过金手指直接插入手机主板上的（三星9300)，另外一种是通过连接器扣入手机主板上的（苹果）。它们都是IC连接到sensor上的工具，只是根据不同的结构采取不同的连接方式。本论文设计的的是第二种。【关键词】 柔性电路 感应器 连接器 The FPC Design of Capacitive Touch Screen Abstract With the electronic products become shorter,thinner the corresponding electronic components develop to the integration and micro-miniaturization. The development and application of surface mount technology and flexible printed circuit board are increasingly widespread because it has significant advantages.It has flexible structure,small size,light weight and these features meet the dynamic flexible demands.In the touch screen industry FPC is bound to be used because of its irreplaceable superiority.This paper designed a FPC which based on capacitive touch screen, through the practical examples in the structure of graphic design, PCB design and specific process of production to introduce to you the whole process of FPC design. FPC capacitance screen is generally divided into two kinds according to the structure of the main board , one kind is through the gold finger directly inserted into the mobile phone motherboard (Samsung 9300), another is through the connector buckle into the mobile phone motherboard (Apple). They are all the tool which connected to the sensor just with different connection ways according to different structure. This topic design is the later. 【Key words 】FPC sensor connector 绪论20世纪60年代以来，仪器仪表行业，电子行业借助于普通印刷版的普及，在小型化方面取得了一定的成效。70年代末80年代初，集成电路的高密度，软互连原件，表面安装技术和元件的迅速发展，为仪器仪表电子设备的智能化，小型化，高可靠性提供了相应的条件。由其是软互连元件FPC起的作用更不容忽视，它冲破了传统观念，在各界工程技术人才的努力下，已逐步开创了应用领域的新天地1。 随着微电子技术的飞速发展，印刷电路板制造向多层化，积层化，功能化和集成化方向迅速发展。市场对于便携产品的需求上升，正在推动PCB制造商扩大产能，并纷纷增加FPC的供应量。据市场资料显示，全球FPC市场在2012年已经达到200亿美元，并在快读持续增长中，PCB厂商正加快开发厚度更薄，重量更轻和密度更高的FPC。由于轻，薄，短，小的需求，FPC的应用范围越来越宽广，在计算机与通信，消费电子，汽车，军事与航天，医疗等领域FPC正大量使用2。例如：摄像机，移动电话，CD唱机，笔记本电脑，高速喷墨打印机磁头等的大量需求，促使印刷电路设计大量采用柔性电路板，FPC与其他印制板相比，在狭小的空间进行大量布线具有更高的可靠性和机动性，特别是需要反复弯曲的场合，FPC比其它电缆具有更长的弯曲寿命3。中国FPC大量生产是近几年才形成的，目前达到月产一万平方米量产是大厂，国内企业屈指可数，生产量大的集中在台湾、日本、美国在华投资独资企业里，集中在长三角、珠三角。例如在珠海的世界NO.1的日本旗胜（Nippon Mektron),在昆山和苏州台湾FPC老大嘉联益，在苏州和东莞的台湾雅新，苏州的佳通，在苏州的Sony Chemical,苏州的维讯，深圳的金柏科技，目前看到报道的月产是20到40万平方尺。香港人投资FPC企业不多。生产工艺多为片式加工，国内成功的Roll-to-roll卷式连续生产线未见到有报道。国内挠性覆铜板基材处于起步、发展、上水平、大批量阶段。宣称能做多层柔软电路板的企业有很多，但形成量产供货，能做手机FPC的企业是少数，通常是3到6层。总的来说，国内做FPC还处于研究起步阶段，尚未形成批量生产能力。本论文设计一款基于电容式触摸屏上的FPC，通过实际的例子在结构图形的设计，PCB板的设计以及具体工艺的制作向大家详细介绍FPC设计的整体流程。电容屏FPC根据结构主板的不同一般分为两种，一种是通过金手指直接插入手机主板上的（三星9300)，另外一种是通过连接器扣入手机主板上的（苹果）。它们都是IC连接到感应器（sensor)上的工具，只是根据不同的结构采取不同的连接方式。本课题设计的是第二种。1 柔性电路板的定义及制作流程1.1 柔性电路板的定义柔性电路板（FPC,Flexible Printed Circuit)又称软性线路板，柔性印刷电路板或挠性线路板，是用柔性的绝缘基材制成的印刷电路，具有配线密度高，重量轻，厚度薄的特点4。例如，它可以自由弯曲，卷绕，折叠，可依照空间布局要求任意安排，并在三维空间任意移动和伸缩，从而达到元器件装配和导线连接的一体化。利用FPC可大大缩小电子产品的体积，适用电子产品向高密度，小型化，高可靠方向发展的需要。因此，FPC在航天，军事，移动通讯，手提电脑，计算机外设，数字相机等领域或产品上得到了广泛的应用。FPC还具有良好的散热性和可焊性以及易于装连，综合成本较低等优点，软硬结合的设计也在一定程度上弥补了柔性基材在元件承载能力上的略微不足。1.2 FPC制作流程柔性电路板有单面，双面和多层板之分。（本课题电容屏的FPC是双面）所采用的基材以聚酰亚胺覆铜板为主。此种材料耐热性高，尺寸稳定性好，与兼有机械保护和良好电气绝缘性能的覆盖膜通过压制而成最终产品。双面，多层印刷线路板的表层和内层导体，通过金属化实现内外层电路的电气连接。单双面FPC生产制作流程（见图1.1和图1.2），从图中能够发现FPC制作过程中的主要流程。按照目前国内生产厂商的标准，操作流程是必不可少的，当然不同的厂家会稍微在各个流程的衔接部分添加需求的流程，比如说会在镀铜前添加表面处理5。 图1.1 单面制作流程图 图1.2 双面制作流程图在图中镀铜，冲孔，印刷的环节是在FPC图纸的设计环节就要考虑的。 1.3 挠性多层板生产流程挠性多层板生产流程（图1.3）从下料开始后续的每一步工作人员都必须严格按照生产的操作手顺操作，按照生产线的操作顺序严格进行。其中的各个操作环节必须与下一环节从时间和顺序严格衔接5。 图1.3 挠性多层板生产流程2 FPC结构图纸设计和IC的选择2.1 CAD结构图每一款新项目的FPC设计都涉及