FPC軟板在新能源汽車中的應(yīng)用現(xiàn)狀

FPC（Flexible Printed Circuit board），又稱軟性線路板、柔性印刷電路板、撓性線路板，是以柔性覆銅板為基材制成的一種電路板，作為信號(hào)傳輸?shù)拿浇閼?yīng)用于電子產(chǎn)品的連接，具備配線組裝密度高、彎折性好、輕量化、工藝靈活等特點(diǎn)。

在新能源汽車領(lǐng)域，F(xiàn)PC軟板已經(jīng)有了多方面的應(yīng)用。采集線是新能源汽車BMS（電池管理系統(tǒng)）所需配備的重要部件，F(xiàn)PC軟板在其中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。它能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控新能源動(dòng)力電池電芯的電壓和溫度；連接數(shù)據(jù)采集和傳輸并自帶過流保護(hù)功能；保護(hù)汽車動(dòng)力電池電芯，異常短路自動(dòng)斷開等功能。

從市場規(guī)模來看，2023年中國FPC產(chǎn)值已達(dá)到70.1億美元，占全球總產(chǎn)值比例接近50%，隨著新能源汽車等新興產(chǎn)品的流行，F(xiàn)PC應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步拓展，這也反映出FPC軟板在新能源汽車中的應(yīng)用規(guī)模處于不斷增長的態(tài)勢(shì)。一些知名的新能源汽車企業(yè)已經(jīng)開始采用FPC軟板方案，例如特斯拉和比亞迪等，BMS軟板方案的市場滲透率預(yù)計(jì)將從2023年的35%上升至2025年的70%，對(duì)應(yīng)的BMS專用FPC市場空間預(yù)計(jì)將從34.60億元增長至106.9億元。

從應(yīng)用場景涵蓋范圍來看，F(xiàn)PC在新能源汽車中的應(yīng)用不局限于BMS系統(tǒng)。隨著汽車電動(dòng)化、智能化發(fā)展，F(xiàn)PC在彎折性、減重、自動(dòng)化程度高等優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步體現(xiàn)，其應(yīng)用涵蓋車燈、顯示模組、BMS/VCU（整車控制器）/MCU（核心功率電子單元）三大動(dòng)力控制系統(tǒng)、傳感器、高級(jí)輔助系統(tǒng)等相關(guān)場景，戰(zhàn)新PCB產(chǎn)業(yè)研究所預(yù)計(jì)單車FPC用量將超過100片。

新能源汽車行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)對(duì)FPC軟板的影響

新能源汽車市場增長帶來的規(guī)模擴(kuò)張機(jī)遇

隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注增加，新能源汽車市場呈現(xiàn)出快速增長的趨勢(shì)。根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，到2025年我國新能源汽車新車滲透率將達(dá)到20%，到2035年，純電動(dòng)汽車成為新銷售車輛的主流。這種市場的快速擴(kuò)張將直接帶動(dòng)對(duì)FPC軟板需求的增長。例如，長期隨著新能源車滲透率的持續(xù)提升，新能源汽車動(dòng)力電池FPC、CCS空間更為廣闊，預(yù)計(jì)2030年全球、國內(nèi)新能源汽車FPC市場空間有望達(dá)到140 - 240億、72 - 120億元。

電動(dòng)化與智能化趨勢(shì)對(duì)FPC軟板的需求拉動(dòng)

電動(dòng)化方面

新能源汽車的電動(dòng)化進(jìn)程使得汽車內(nèi)部的電子設(shè)備和電氣系統(tǒng)更加復(fù)雜和多樣化。相比傳統(tǒng)燃油車，新能源汽車功率器件用量數(shù)倍于傳統(tǒng)燃油車，這就需要更多的電路連接和信號(hào)傳輸部件。FPC軟板由于其配線組裝密度高、彎折性好、輕量化等特點(diǎn)，能夠更好地適應(yīng)新能源汽車電動(dòng)化發(fā)展過程中的空間布局需求，例如在動(dòng)力電池系統(tǒng)中，F(xiàn)PC軟板可以更有效地連接各個(gè)電芯和模塊，減少傳統(tǒng)線束的使用，提高電池系統(tǒng)的集成度和可靠性。

智能化方面

在汽車智能化的趨勢(shì)下，如自動(dòng)駕駛、智能座艙等功能的不斷發(fā)展，汽車內(nèi)部需要更多的傳感器、攝像頭、雷達(dá)等設(shè)備，這些設(shè)備之間的信號(hào)傳輸和連接需要高性能的電路板。FPC軟板的靈活性和可定制性使其能夠滿足這些復(fù)雜的連接需求，例如在智能座艙內(nèi)，F(xiàn)PC軟板可以用于連接顯示屏、控制系統(tǒng)、傳感器等部件，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的高效傳輸和設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

成本降低與性能提升的雙重要求

隨著新能源汽車市場競爭的加劇，車企一方面要求降低成本，另一方面要求提高汽車的性能和安全性。FPC軟板在生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化程度不斷提高，規(guī)模化生產(chǎn)帶來成本的快速降低，使其在與傳統(tǒng)線束的競爭中更具優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，F(xiàn)PC軟板自身性能的提升，如采用新材料（如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚酰亞胺薄膜(PI)等）提升性能，微型加工工藝和激光刻蝕技術(shù)提高制造精度和可靠性，也滿足了新能源汽車對(duì)高性能電路板的需求。

FPC軟板自身技術(shù)發(fā)展對(duì)在新能源汽車應(yīng)用的作用

FPC軟板的基本特性與優(yōu)勢(shì)

FPC軟板具有配線組裝密度高的特點(diǎn)，這使得在新能源汽車有限的空間內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)更多的電路連接。例如在BMS系統(tǒng)中，需要對(duì)眾多電芯進(jìn)行電壓和溫度監(jiān)控，高密度的配線能夠滿足復(fù)雜的電路布局需求。其彎折性好的特點(diǎn)，適應(yīng)了新能源汽車內(nèi)部復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，可以在各種形狀的部件之間進(jìn)行連接，如在車燈內(nèi)部，F(xiàn)PC軟板可以根據(jù)車燈的形狀進(jìn)行彎曲安裝，而不會(huì)像傳統(tǒng)電路板那樣受到形狀的限制。輕量化的特性有助于新能源汽車減輕重量，提高能源利用效率，對(duì)于提升汽車的續(xù)航里程有著積極的意義。工藝靈活則方便根據(jù)不同的應(yīng)用場景進(jìn)行定制化生產(chǎn)，滿足新能源汽車多樣化的需求，例如針對(duì)不同車型的電池模組，可以生產(chǎn)不同規(guī)格的FPC軟板來適配。

技術(shù)創(chuàng)新帶來的性能提升

新材料的應(yīng)用

傳統(tǒng)的聚酰亞胺材料正逐漸被聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚酰亞胺薄膜(PI)等新材料所取代。這些新材料可以提升FPC的性能，例如PET材料具有良好的柔韌性、透明度和化學(xué)穩(wěn)定性，能夠使FPC軟板在不同的環(huán)境條件下保持穩(wěn)定的性能。PI薄膜則具有耐高溫、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，適用于新能源汽車中一些高溫或化學(xué)環(huán)境復(fù)雜的部位，如發(fā)動(dòng)機(jī)艙附近的電子設(shè)備連接。

制造工藝的進(jìn)步

微型加工工藝和激光刻蝕技術(shù)的應(yīng)用使線路更加精密。在新能源汽車中，這意味著可以在更小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的電路功能，例如在高級(jí)輔助系統(tǒng)中的傳感器連接，精密的線路可以提高信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性。3D打印技術(shù)使得柔性電路板的設(shè)計(jì)更加靈活多變，滿足了復(fù)雜電子設(shè)備的設(shè)計(jì)需求，對(duì)于新能源汽車內(nèi)部一些特殊形狀或結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備連接，3D打印的FPC軟板可以更好地貼合安裝，提高整體的連接效果。

可靠性和安全性的增強(qiáng)

FPC軟板自帶過流保護(hù)功能，在新能源汽車的動(dòng)力電池系統(tǒng)中，能夠有效保護(hù)電芯，當(dāng)出現(xiàn)異常短路時(shí)自動(dòng)斷開，防止電池系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障。這種可靠性和安全性的特性，使得FPC軟板在新能源汽車的關(guān)鍵系統(tǒng)（如BMS系統(tǒng)、動(dòng)力控制系統(tǒng)等）中得到廣泛應(yīng)用，減少了因電路故障引發(fā)的安全隱患，提高了新能源汽車的整體安全性。

不同類型新能源汽車對(duì)FPC軟板的需求差異

純電動(dòng)汽車

高電壓和大電流系統(tǒng)需求

純電動(dòng)汽車完全依靠電池提供動(dòng)力，其電池系統(tǒng)的電壓和電流較大。在這種情況下，F(xiàn)PC軟板需要具備更高的耐壓和載流能力。例如，在電池包內(nèi)部的連接中，F(xiàn)PC軟板要能夠穩(wěn)定地傳輸大電流，并且在高電壓環(huán)境下不會(huì)出現(xiàn)絕緣擊穿等問題。同時(shí)，由于純電動(dòng)汽車的續(xù)航里程要求較高，F(xiàn)PC軟板的輕量化特性對(duì)于減少整車重量、提高續(xù)航里程就顯得更為重要。

復(fù)雜的電池管理系統(tǒng)

純電動(dòng)汽車的電池管理系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，需要對(duì)大量的電芯進(jìn)行精確的監(jiān)控和管理。這就要求FPC軟板在BMS系統(tǒng)中的應(yīng)用要具備更高的信號(hào)傳輸準(zhǔn)確性和可靠性。例如，在采集電芯電壓和溫度信號(hào)時(shí)，F(xiàn)PC軟板需要能夠準(zhǔn)確無誤地將這些信號(hào)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，以便及時(shí)調(diào)整電池的充放電狀態(tài)，保證電池的安全性和使用壽命。

混合動(dòng)力汽車

雙動(dòng)力系統(tǒng)的連接需求

混合動(dòng)力汽車同時(shí)擁有燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)系統(tǒng)，這就需要FPC軟板能夠在兩種不同動(dòng)力系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)有效的連接和信號(hào)傳輸。例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間的控制系統(tǒng)連接中，F(xiàn)PC軟板要能夠適應(yīng)不同的工作頻率和信號(hào)類型，確保兩種動(dòng)力系統(tǒng)可以協(xié)同工作。而且，由于混合動(dòng)力汽車內(nèi)部空間布局相對(duì)復(fù)雜，F(xiàn)PC軟板的彎折性好和工藝靈活的特點(diǎn)可以更好地滿足在不同部件之間的連接需求。

不同工作模式下的穩(wěn)定性

混合動(dòng)力汽車在不同的工作模式（如純電動(dòng)模式、燃油發(fā)動(dòng)機(jī)模式、混合動(dòng)力模式）下，其電氣系統(tǒng)的負(fù)載和工作狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化。FPC軟板需要在這些不同的工作模式下都能保持穩(wěn)定的性能，例如在從純電動(dòng)模式切換到燃油發(fā)動(dòng)機(jī)模式時(shí)，F(xiàn)PC軟板要能夠承受瞬間的電流和電壓變化，保證車內(nèi)電子設(shè)備和控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

燃料電池汽車

特殊的化學(xué)環(huán)境適應(yīng)性

燃料電池汽車的燃料電池系統(tǒng)涉及到特殊的化學(xué)物質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。FPC軟板需要具備對(duì)這些特殊化學(xué)環(huán)境的適應(yīng)能力，例如在燃料電池堆的連接中，要能夠抵抗燃料電池產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，并且在這種特殊的化學(xué)環(huán)境下保持良好的導(dǎo)電性能和信號(hào)傳輸性能。

高功率密度和快速響應(yīng)需求

燃料電池汽車的動(dòng)力輸出具有高功率密度的特點(diǎn)，并且需要快速響應(yīng)車輛的動(dòng)力需求。FPC軟板在這種情況下要能夠滿足高功率信號(hào)的傳輸要求，并且在快速變化的功率需求下保持穩(wěn)定的性能，確保燃料電池汽車的動(dòng)力性能和駕駛體驗(yàn)。

FPC軟板在新能源汽車應(yīng)用的潛在挑戰(zhàn)與機(jī)遇

挑戰(zhàn)

成本壓力

盡管FPC軟板在新能源汽車中的應(yīng)用具有諸多優(yōu)勢(shì)，但其成本相對(duì)傳統(tǒng)線束仍然較高。特別是對(duì)于一些價(jià)格敏感型的新能源汽車市場，成本是影響FPC軟板大規(guī)模應(yīng)用的重要因素。例如，一些中低端新能源汽車在考慮成本的情況下，可能會(huì)優(yōu)先選擇傳統(tǒng)線束，而不是FPC軟板。要解決這個(gè)問題，需要進(jìn)一步提高FPC軟板的生產(chǎn)效率，降低原材料成本，通過規(guī)?；a(chǎn)來降低單位成本。

可靠性驗(yàn)證

新能源汽車的安全性至關(guān)重要，F(xiàn)PC軟板在汽車中的應(yīng)用需要經(jīng)過嚴(yán)格的可靠性驗(yàn)證。由于汽車的使用環(huán)境復(fù)雜，包括溫度變化、震動(dòng)、濕度等因素，F(xiàn)PC軟板需要在這些惡劣條件下長時(shí)間穩(wěn)定工作。目前，一些車企在采用FPC軟板時(shí)，會(huì)對(duì)其進(jìn)行長時(shí)間的測(cè)試和驗(yàn)證，這在一定程度上延緩了FPC軟板的推廣速度。FPC軟板制造商需要加強(qiáng)與車企的合作，按照汽車行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格的可靠性測(cè)試，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

目前，F(xiàn)PC軟板在新能源汽車中的應(yīng)用還缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。不同車企可能對(duì)FPC軟板的性能、尺寸、接口等方面有不同的要求，這增加了FPC軟板制造商的生產(chǎn)難度和成本。例如，一家FPC軟板制造商可能需要為不同的車企生產(chǎn)不同規(guī)格的產(chǎn)品，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。建立統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，有助于提高FPC軟板在新能源汽車行業(yè)的通用性和互換性，促進(jìn)其大規(guī)模應(yīng)用。

機(jī)遇

市場增長空間巨大

隨著新能源汽車市場的快速增長，F(xiàn)PC軟板的市場需求也將迎來巨大的增長空間。如前文所述，預(yù)計(jì)2030年全球、國內(nèi)新能源汽車FPC市場空間有望達(dá)到140 - 240億、72 - 120億元。這種市場增長趨勢(shì)為FPC軟板制造商提供了廣闊的發(fā)展機(jī)遇，可以通過擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、提高市場份額來實(shí)現(xiàn)企業(yè)的發(fā)展。

技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)應(yīng)用拓展

FPC軟板自身的技術(shù)創(chuàng)新，如新材料、新工藝的應(yīng)用，將不斷拓展其在新能源汽車中的應(yīng)用場景。例如，隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)PC軟板可以應(yīng)用于更多形狀復(fù)雜的汽車部件連接；新材料的應(yīng)用可以提高FPC軟板在特殊環(huán)境下的性能，從而打開新的市場應(yīng)用領(lǐng)域。這有助于FPC軟板在新能源汽車中實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域向新興應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，提高產(chǎn)品的附加值。

合作與整合機(jī)會(huì)

在新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈中，F(xiàn)PC軟板制造商有機(jī)會(huì)與上下游企業(yè)進(jìn)行更深入的合作與整合。例如，與電池制造商合作，共同研發(fā)適用于電池管理系統(tǒng)的高性能FPC軟板；與汽車整車制造商合作，提前參與汽車的設(shè)計(jì)和研發(fā)過程，將FPC軟板更好地集成到汽車的電氣系統(tǒng)中。通過這種合作與整合，可以提高FPC軟板在新能源汽車中的應(yīng)用效果，同時(shí)也有助于提升整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的競爭力。

合明科技FPC柔性電路板清洗：

柔性電路板上存在多種多樣的污染物，能夠歸成離子型與非離子型這兩大類。離子型污染物在接觸到環(huán)境中的濕氣后，在通電時(shí)會(huì)發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀的結(jié)構(gòu)體，導(dǎo)致出現(xiàn)低電阻通路，使柔性電路板的功能受損。非離子型污染物能夠穿透 PCB 的絕緣層，在 PCB 板表層下產(chǎn)生枝晶。除了離子型和非離子型污染物之外，還有粒狀污染物，像焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵以及塵埃等，這些污染物會(huì)引發(fā)焊點(diǎn)質(zhì)量下降、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等各種不良現(xiàn)象。

一般來說，人們覺得清洗表面貼裝組件相當(dāng)困難，這是因?yàn)橛袝r(shí)表面貼裝元件和柔性電路板之間的托高高度很低，形成了極其微小的間隙，有可能截留助焊劑，致使在清洗過程中難以將助焊劑去除。其實(shí)，如果在選擇清洗工藝和設(shè)備時(shí)加以留意，并且讓焊接和清潔工藝得到恰當(dāng)?shù)目刂疲敲辞逑幢砻尜N裝組件就不應(yīng)存在問題，即便是使用了具有侵蝕性的助焊劑。然而必須要強(qiáng)調(diào)的是，在使用侵蝕性水溶性助焊劑時(shí)，良好的工藝控制是必不可少的。

鑒于柔性電路板電子制程精密焊后清洗的不同需求，合明科技在水基清洗領(lǐng)域擁有頗為豐富的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)具有低表面張力、低離子殘留、需配合不同清洗工藝使用的情況，自主研發(fā)出了相對(duì)完整的水基系列產(chǎn)品，精細(xì)化地對(duì)應(yīng)涵蓋了從半導(dǎo)體封裝到 PCBA 組件終端，其中包含水基清洗劑和半水基清洗劑，堿性水基清洗劑以及中性水基清洗劑等。具體體現(xiàn)為，在同等清洗力的條件下，合明科技的兼容性更為優(yōu)良，兼容的材料更為廣泛；在同等兼容性的前提下，合明科技的清洗劑可清洗的錫膏種類更多（經(jīng)過測(cè)試的錫膏品牌有 ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO 等；經(jīng)過測(cè)試的焊料合金包括 SAC305、SAC307、6337、925 等不同成分），清洗的速度更快，離子殘留更低、干凈程度更好。