CN210609860U - 一种可提升信号质量的柔性电路板及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可提升信号质量的柔性电路板，包括层叠设置的信号层和绝缘层，所述信号层、绝缘层的相对两端铺设有金手指；所述绝缘层远离信号层的一侧的非金手指区域铺设有参考层，且所述参考层与信号层上的走线区域的对应位置处设有镂空区；本实用新型在柔性电路板底层铺设参考层并开设镂空区域，该镂空区域能够有效减小柔性电路板单元的面积，从而减小布线间的寄生电容，使得信号在长距离传输过程中信号通讯质量显著提高，且FPC的长度越长时，效果越明显，从而使FPC在长距离板卡互联时减小信号衰减，提高通讯质量。

Description

一种可提升信号质量的柔性电路板及电子设备

技术领域

本实用新型属于印制电路板技术领域，更具体地，涉及一种可提升信号质量的柔性电路板及电子设备。

背景技术

柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板，具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点。随着电子产品向轻便化、薄型化、短小化和多功能集成化发展，印制电路板也面临着高精度、高密度、细线化发展的挑战，超薄化的应用越来越广泛，需要在有限的空间内实现信号的通信互联，随之而来的对柔性电路板的需求场景也原来越多。

目前业内普遍采用FPC来进行板卡间的高速信号互联，但是一般FPC的金手指两端信号只进行直连，且FPC长度很短。在实际应用中，随着板卡间距增大，从而导致实现互联需求的FPC长度也随着增长；随着FPC的长度增长，柔性电路板上的传输信号极易因长距离传输而发生信号衰减，信号的质量明显快速下降，从而影响通讯质量。

实用新型内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种可提升信号质量的柔性电路板及电子设备，其目的在于克服高速信号在板卡间长距离互联时信号衰减的问题，使信号在长距离传输过程中尽可能保持完整性，减少布线间的寄生电容，降低信号传输损耗，从而提高信号质量。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种可提升信号质量的柔性电路板，包括层叠设置的信号层和绝缘层，所述信号层、绝缘层的相对两端铺设有金手指；所述绝缘层远离信号层的一侧的非金手指区域铺设有参考层，且所述参考层与信号层上的走线区域的对应位置处设有镂空区。

优选的，上述柔性电路板，其镂空区为网格铜，该网格铜的网格间距为45～95mil。

优选的，上述柔性电路板，其厚度为0.15～0.25mm。

优选的，上述柔性电路板，还包括与所述参考层电连接的铺地点。

优选的，上述柔性电路板，其铺地点为开设于参考层上的接地孔。

优选的，上述柔性电路板，其铺地点为凸起的焊柱，该焊柱的表面覆铜。

优选的，上述柔性电路板，其金手指无GND信号，所述铺地点通过线缆与外部板卡的接地点相连。

优选的，上述柔性电路板，其金手指具有GND信号。

优选的，上述柔性电路板的长度不小于30mm；在此长度范围内，本方案提供的柔性电路板具有更优的防信号衰减作用，提升信号质量的效果更佳明显。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述任一项所述的柔性电路板。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本实用新型提供的可提升信号质量的柔性电路板及电子设备，在柔性电路板底层铺设参考层并开设镂空区域，该镂空区域能够有效减小信号层的走线区域在参考层上的投影面积，相当于减小柔性电路板的面积，从而减小布线间的寄生电容，使得信号在长距离传输过程中信号通讯质量显著提高，且FPC的长度越长时，效果越明显，从而使FPC在长距离板卡互联时减小信号衰减，提高通讯质量；

(2)本实用新型提供的可提升信号质量的柔性电路板及电子设备，在柔性电路板上加入铺地点，无论柔性电路板的金手指端是否具有GND信号，在进行板卡间的信号传输时均可以通过该铺地点提供参考地平面，防止高频信号质量下降，通用性更强。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的可提升信号质量的柔性电路板的结构示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-金手指；2-网格铜；3-铺地点。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

为克服高速信号在板卡间长距离互联时信号衰减的技术问题，本发明创造提供一种可以改善信号质量的FPC延长线，能够使信号在长距离传输过程中尽可能保持完整性，减少布线间的寄生电容，降低信号传输损耗，从而提高信息质量。

申请人经研究发现，高速信号在长距离的柔性电路板上传输时产生的信号衰减，其主要原因在于柔性电路板信号层上产生的寄生电容，该寄生电容越大，对信号的影响越大，传输信号质量越差；因此，本实施例从减小寄生电容的角度出发对柔性电路板的结构进行优化和改进。

图1是本实施例提供的可提升信号质量的柔性电路板结构示意图；如图1所示，该柔性电路板为双层结构，包括层叠设置的信号层和绝缘层(图中未显示)；其中，信号层和绝缘层的位置不作限制，一般情况下绝缘层为底层，底层之上铺设信号层；

信号层、绝缘层的相对两端均铺设有金手指1，该金手指1用于与外部板卡压接；信号层上设置的信号线以及贯穿信号层和绝缘层的过孔将两端的金手指1连接起来，从而使柔性电路板发挥两个板卡之间的信号互联的作用。

绝缘层远离信号层的一侧的非金手指区域铺设有参考层2，该参考层2与信号层上的走线区域的对应位置处开设有镂空区；在参考层2上开设镂空区，一方面可起到电磁屏蔽的作用，并且该镂空区域能够有效减小信号层的走线区域在参考层上的投影面积，从而减小走线区的寄生电容；

寄生电容的计算公式为：

C＝ε*ε0*S/d

其中，C是寄生电容值，ε是板材介质常数，ε0真空介电常数，S是信号线与绝缘层的面积，d是柔性电路板的厚度；

由上述公式可知，在柔性电路板的厚度和板材介质常数一定的条件下，寄生电容与信号线与绝缘层的面积成正比。

另外，该参考层具有一固定电位，该固定电位可以是电源电位或接地电位，对应的，参考层作为信号层的电源参考层或接地参考层使用。

本实施例优选上述镂空区为网格铜，该网格铜的网格间距优选为45～95mil，网格铜层作为信号层上传输信号的参考平面，网格间距过小时，对寄生电容的减小作用不明显；另外，网格铜层不会显著增加柔性电路板的机械强度，不影响柔性电路板的柔韧性。

柔性电路板的厚度也会影响信号的传输质量，根据寄生电容的计算公式可知，在面积和板材介质常数一定的条件下，寄生电容和柔性电路板的厚度成反比；本实施例优选将信号层和绝缘层的厚度控制在0.15～0.25mm之间，以减少布线间的寄生电容，降低传输损耗。

表1不同参数FPC的测试结果

本实施例对五种不同参数的柔性电路板的高电平保持时间和上升沿进行对比测试，测试条件为：SPI烧录器去掉稳压管和二极管，减少容性负载；CLK VIH＝2V，在TCONCSOT芯片端测试，采用单端探头，探头寄生电容3.9pF；测试结果如表1所示：

采用全铺铜的6号FPC在测试过程中发生链路损坏，说明全铺铜的结构不具有减小寄生电容的效果；在判断阈值CLK VIH＝2V时，1-4号FPC的CLK波形的高电平保持时间差异不大；

从上升时间来看，2/3/4号FPC差异不大；若CLK VIH提升至2.5V时，高电平保持时间变化不大；但1号、5号FPC的高电平保持时间会明显减小；

当CLK VIH＝2V时，4号FPC的占空比D＝0.423，1号FPC的占空比D＝0.42；

当CLK VIH＝2.5V时，4号FPC的占空比D＝0.40，1号FPC的占空比D＝0.3；

可见1号FPC的CLK波形质量较差，寄生电容比其他FPC要大。寄生电容对于高频分量相当于通路，寄生电容越大，会导致信号的高频分量滤除到地平面上，导致了上升沿减缓，上升时间变长；1号、5号FPC的上升时间较长，说明其寄生电容比其他FPC的寄生电容大；

测试结论：2-4号FPC的CLK上升时间较小，寄生电容较小；CLK VIH变化时，占空比变化不大，理论上能较好的适用于不同厂家的TCON主控芯片。

在实际应用中，很多柔性电路板的金手指端上没有GND信号，考虑在恶劣的环境下高频信号没有参考平面时信号质量下降，本实施例在柔性电路板上加入铺地点，该铺地点3与参考层(网格铜)电连接；具体的，该铺地点为开设于参考层上的接地孔，该接地孔为覆铜孔；此外，该铺地点也可以是凸起的焊柱，该焊柱的表面覆铜；铺地点通过线缆与外部板卡的接地点在外部相连。设置铺地点之后，本实施例提供的柔性电路板更加具有通用性，无论柔性电路板的金手指端是否具有GND信号，进行板卡间的信号传输时均可以提供参考地平面，防止高频信号质量下降。

最后需要说明的是，任何采用本实施例提供的可提升信号质量的柔性电路板的电子设备同样在本方案的保护范围之内。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可提升信号质量的柔性电路板，包括层叠设置的信号层和绝缘层，所述信号层、绝缘层的相对两端铺设有金手指；其特征在于，所述绝缘层远离信号层的一侧的非金手指区域铺设有参考层，且所述参考层与信号层上的走线区域的对应位置处设有镂空区。

2.如权利要求1所述的柔性电路板，其特征在于，所述镂空区为网格铜，所述网格铜的网格间距为45～95mil。

3.如权利要求2所述的柔性电路板，其特征在于，所述柔性电路板的厚度为0.15～0.25mm。

4.如权利要求1或3所述的柔性电路板，其特征在于，还包括与所述参考层电连接的铺地点。

5.如权利要求4所述的柔性电路板，其特征在于，所述铺地点为开设于参考层上的接地孔。

6.如权利要求4所述的柔性电路板，其特征在于，所述铺地点为凸起的焊柱，所述焊柱的表面覆铜。

7.如权利要求4所述的柔性电路板，其特征在于，所述金手指无GND信号，所述铺地点通过线缆与外部板卡的接地点相连。

8.如权利要求4所述的柔性电路板，其特征在于，所述金手指具有GND信号。

9.如权利要求1或7所述的柔性电路板，其特征在于，所述柔性电路板的长度不小于30mm。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求1～9任一项所述的柔性电路板。

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