FPC軟板在新能源汽車中的應用現狀

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，作為信號傳輸的媒介應用于電子產品的連接，具備配線組裝密度高、彎折性好、輕量化、工藝靈活等特點。

在新能源汽車領域，FPC軟板已經有了多方面的應用。采集線是新能源汽車BMS（電池管理系統）所需配備的重要部件，FPC軟板在其中發(fā)揮著關鍵作用。它能夠實現監(jiān)控新能源動力電池電芯的電壓和溫度；連接數據采集和傳輸并自帶過流保護功能；保護汽車動力電池電芯，異常短路自動斷開等功能。

從市場規(guī)模來看，2023年中國FPC產值已達到70.1億美元，占全球總產值比例接近50%，隨著新能源汽車等新興產品的流行，FPC應用領域進一步拓展，這也反映出FPC軟板在新能源汽車中的應用規(guī)模處于不斷增長的態(tài)勢。一些知名的新能源汽車企業(yè)已經開始采用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計將從2023年的35%上升至2025年的70%，對應的BMS專用FPC市場空間預計將從34.60億元增長至106.9億元。

從應用場景涵蓋范圍來看，FPC在新能源汽車中的應用不局限于BMS系統。隨著汽車電動化、智能化發(fā)展，FPC在彎折性、減重、自動化程度高等優(yōu)勢進一步體現，其應用涵蓋車燈、顯示模組、BMS/VCU（整車控制器）/MCU（核心功率電子單元）三大動力控制系統、傳感器、高級輔助系統等相關場景，戰(zhàn)新PCB產業(yè)研究所預計單車FPC用量將超過100片。

新能源汽車行業(yè)發(fā)展趨勢對FPC軟板的影響

新能源汽車市場增長帶來的規(guī)模擴張機遇

隨著全球對環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的關注增加，新能源汽車市場呈現出快速增長的趨勢。根據相關規(guī)劃，到2025年我國新能源汽車新車滲透率將達到20%，到2035年，純電動汽車成為新銷售車輛的主流。這種市場的快速擴張將直接帶動對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，新能源汽車動力電池FPC、CCS空間更為廣闊，預計2030年全球、國內新能源汽車FPC市場空間有望達到140 - 240億、72 - 120億元。

電動化與智能化趨勢對FPC軟板的需求拉動

電動化方面

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

智能化方面

在汽車智能化的趨勢下，如自動駕駛、智能座艙等功能的不斷發(fā)展，汽車內部需要更多的傳感器、攝像頭、雷達等設備，這些設備之間的信號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雜的連接需求，例如在智能座艙內，FPC軟板可以用于連接顯示屏、控制系統、傳感器等部件，實現信號的高效傳輸和設備的穩(wěn)定運行。

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軟板在生產過程中的自動化程度不斷提高，規(guī)?；a帶來成本的快速降低，使其在與傳統線束的競爭中更具優(yōu)勢。同時，FPC軟板自身性能的提升，如采用新材料（如聚對苯二甲酸乙二醇酯(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提高制造精度和可靠性，也滿足了新能源汽車對高性能電路板的需求。

FPC軟板自身技術發(fā)展對在新能源汽車應用的作用

FPC軟板的基本特性與優(yōu)勢

FPC軟板具有配線組裝密度高的特點，這使得在新能源汽車有限的空間內可以實現更多的電路連接。例如在BMS系統中，需要對眾多電芯進行電壓和溫度監(jiān)控，高密度的配線能夠滿足復雜的電路布局需求。其彎折性好的特點，適應了新能源汽車內部復雜的空間結構，可以在各種形狀的部件之間進行連接，如在車燈內部，FPC軟板可以根據車燈的形狀進行彎曲安裝，而不會像傳統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不同的應用場景進行定制化生產，滿足新能源汽車多樣化的需求，例如針對不同車型的電池模組，可以生產不同規(guī)格的FPC軟板來適配。

技術創(chuàng)新帶來的性能提升

新材料的應用

傳統的聚酰亞胺材料正逐漸被聚對苯二甲酸乙二醇酯(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、耐化學腐蝕等優(yōu)點，適用于新能源汽車中一些高溫或化學環(huán)境復雜的部位，如發(fā)動機艙附近的電子設備連接。

制造工藝的進步

微型加工工藝和激光刻蝕技術的應用使線路更加精密。在新能源汽車中，這意味著可以在更小的空間內實現更多的電路功能，例如在高級輔助系統中的傳感器連接，精密的線路可以提高信號傳輸的準確性和穩(wěn)定性。3D打印技術使得柔性電路板的設計更加靈活多變，滿足了復雜電子設備的設計需求，對于新能源汽車內部一些特殊形狀或結構的電子設備連接，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

FPC軟板自帶過流保護功能，在新能源汽車的動力電池系統中，能夠有效保護電芯，當出現異常短路時自動斷開，防止電池系統發(fā)生嚴重故障。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鍵系統（如BMS系統、動力控制系統等）中得到廣泛應用，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FPC軟板的需求差異

純電動汽車

高電壓和大電流系統需求

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

復雜的電池管理系統

純電動汽車的電池管理系統相對復雜，需要對大量的電芯進行精確的監(jiān)控和管理。這就要求FPC軟板在BMS系統中的應用要具備更高的信號傳輸準確性和可靠性。例如，在采集電芯電壓和溫度信號時，FPC軟板需要能夠準確無誤地將這些信號傳輸到控制系統，以便及時調整電池的充放電狀態(tài)，保證電池的安全性和使用壽命。

混合動力汽車

雙動力系統的連接需求

混合動力汽車同時擁有燃油發(fā)動機和電動系統，這就需要FPC軟板能夠在兩種不同動力系統之間實現有效的連接和信號傳輸。例如，在發(fā)動機和電動機之間的控制系統連接中，FPC軟板要能夠適應不同的工作頻率和信號類型，確保兩種動力系統可以協同工作。而且，由于混合動力汽車內部空間布局相對復雜，FPC軟板的彎折性好和工藝靈活的特點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

混合動力汽車在不同的工作模式（如純電動模式、燃油發(fā)動機模式、混合動力模式）下，其電氣系統的負載和工作狀態(tài)會發(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，例如在從純電動模式切換到燃油發(fā)動機模式時，FPC軟板要能夠承受瞬間的電流和電壓變化，保證車內電子設備和控制系統的正常運行。

燃料電池汽車

特殊的化學環(huán)境適應性

燃料電池汽車的燃料電池系統涉及到特殊的化學物質和化學反應。FPC軟板需要具備對這些特殊化學環(huán)境的適應能力，例如在燃料電池堆的連接中，要能夠抵抗燃料電池產生的化學物質的腐蝕，并且在這種特殊的化學環(huán)境下保持良好的導電性能和信號傳輸性能。

高功率密度和快速響應需求

燃料電池汽車的動力輸出具有高功率密度的特點，并且需要快速響應車輛的動力需求。FPC軟板在這種情況下要能夠滿足高功率信號的傳輸要求，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力性能和駕駛體驗。

FPC軟板在新能源汽車應用的潛在挑戰(zhàn)與機遇

挑戰(zhàn)

成本壓力

盡管FPC軟板在新能源汽車中的應用具有諸多優(yōu)勢，但其成本相對傳統線束仍然較高。特別是對于一些價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，可能會優(yōu)先選擇傳統線束，而不是FPC軟板。要解決這個問題，需要進一步提高FPC軟板的生產效率，降低原材料成本，通過規(guī)?；a來降低單位成本。

可靠性驗證

新能源汽車的安全性至關重要，FPC軟板在汽車中的應用需要經過嚴格的可靠性驗證。由于汽車的使用環(huán)境復雜，包括溫度變化、震動、濕度等因素，FPC軟板需要在這些惡劣條件下長時間穩(wěn)定工作。目前，一些車企在采用FPC軟板時，會對其進行長時間的測試和驗證，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與車企的合作，按照汽車行業(yè)的標準進行嚴格的可靠性測試，提高產品的質量和可靠性。

行業(yè)標準和規(guī)范

目前，FPC軟板在新能源汽車中的應用還缺乏統一的行業(yè)標準和規(guī)范。不同車企可能對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不同規(guī)格的產品，難以實現大規(guī)模標準化生產。建立統一的行業(yè)標準和規(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，促進其大規(guī)模應用。

機遇

市場增長空間巨大

隨著新能源汽車市場的快速增長，FPC軟板的市場需求也將迎來巨大的增長空間。如前文所述，預計2030年全球、國內新能源汽車FPC市場空間有望達到140 - 240億、72 - 120億元。這種市場增長趨勢為FPC軟板制造商提供了廣闊的發(fā)展機遇，可以通過擴大生產規(guī)模、提高市場份額來實現企業(yè)的發(fā)展。

技術創(chuàng)新推動應用拓展

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

合作與整合機會

在新能源汽車產業(yè)鏈中，FPC軟板制造商有機會與上下游企業(yè)進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，提前參與汽車的設計和研發(fā)過程，將FPC軟板更好地集成到汽車的電氣系統中。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用效果，同時也有助于提升整個產業(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，在通電時會發(fā)生電化學遷移，形成樹枝狀的結構體，導致出現低電阻通路，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、焊料槽內的浮點、灰塵以及塵埃等，這些污染物會引發(fā)焊點質量下降、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等各種不良現象。

一般來說，人們覺得清洗表面貼裝組件相當困難，這是因為有時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，如果在選擇清洗工藝和設備時加以留意，并且讓焊接和清潔工藝得到恰當的控制，那么清洗表面貼裝組件就不應存在問題，即便是使用了具有侵蝕性的助焊劑。然而必須要強調的是，在使用侵蝕性水溶性助焊劑時，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域擁有頗為豐富的經驗，針對具有低表面張力、低離子殘留、需配合不同清洗工藝使用的情況，自主研發(fā)出了相對完整的水基系列產品，精細化地對應涵蓋了從半導體封裝到 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（經過測試的錫膏品牌有 ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO 等；經過測試的焊料合金包括 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。