基于中国FPC的广阔市场，FPC在手机电子行业的发展进入到全球充分竞争阶段，一方面，市场空间较为饱和；另一方面，新能源汽车以及动力电池市场的爆发，也让FPC寻找到应用的新窗口。

 “老产品新应用”，这正是FPC如今需要突破的新标签。

本文电池FPC小编浅析FPC在新能源汽车上的应用。

一 FPC(柔性电路板）介绍

柔性电路板（FPC，Flexible Printed Circuit）是以柔性覆铜板为基材制成的一种电路板，作为信号传输的媒介应用于电子产品的连接，具备配线组装密度高、弯折性好、轻量化、工艺灵活等特点。

FPC一般可分为单层 FPC、双层 FPC、多层 FPC 和软硬结合版。

图 1：柔性电路板 FPC 的特点

表 1：柔性电路板FPC 分类

二FPC组成及生产

FPC组成材料

绝缘薄膜

绝缘薄膜形成了电路的基础层，粘接剂将铜箔粘接至了绝缘层上。在多层设计中，它再与内层粘接在一起。它们也被用作防护性覆盖，以使电路与灰尘和潮湿相隔绝，并且能够降低在挠曲期间的应力，铜箔形成了导电层。

绝缘薄膜材料有许多种类，但是最为常用的是聚酷亚胺和聚酯材料。目前在美国所有柔性电路制造商中接近80%使用聚酰亚胺薄膜材料，另外约20%采用了聚酯薄膜材料。聚酰亚胺材料具有非易燃性，几何尺寸稳定，具有较高的抗扯强度，并且具有承受焊接温度的能力，聚酯，也称为聚乙烯双苯二甲酸盐（Polyethyleneterephthalate简称：PET），其物理性能类似于聚酰亚胺，具有较低的介电常数，吸收的潮湿很小，但是不耐高温。

    聚酯的熔化点为250℃，玻璃转化温度（Tg）为80℃，这限制了它们在要求进行大量端部焊接的应用场合的使用。在低温应用场合，它们呈现出刚性。尽管如此，它们还是适合于使用在诸如电话和其它无需暴露在恶劣环境中使用的产品上。聚酰亚胺绝缘薄膜通常与聚酰亚胺或者丙烯酸粘接剂相结合，聚酯绝缘材料一般是与聚酯粘接剂相结合。与具有相同特性的材料相结合的优点，在干焊接好了以后，或者经多次层压循环操作以后，能够具有尺寸的稳定性。在粘接剂中其它的重要特性是较低的介电常数、较高的绝缘阻值、高的玻璃转化温度和低的吸潮率。

导体

    在一些柔性电路中，采用了由铝材或者不锈钢所形成的刚性构件，它们能够提供尺寸的稳定性，为元器件和导线的安置提供了物理支撑，以及应力的释放。粘接剂将刚性构件和柔性电路粘接在了一起。另外还有一种材料有时也被应用于柔性电路之中，它就是粘接层片，它是在绝缘薄膜的两侧面上涂覆有粘接剂而形成。粘接层片提供了环境防护和电子绝缘功能，并且能够消除一层薄膜，以及具有粘接层数较少的多层的能力。

    铜箔适合于使用在柔性电路之中，它可以采用电淀积（Electrodeposited简称：ED），或者镀制。采用电淀积的铜箔一侧表面具有光泽，而另一侧被加工的表面暗淡无光泽。它是具有柔顺性的材料，可以被制成许多种厚度和宽度，ED铜箔的无光泽一侧，常常经特别处理后改善其粘接能力。锻制铜箔除了具有柔韧性以外，还具有硬质平滑的特点，它适合于应用在要求动态挠曲的场合之中。

粘接剂

粘接剂除了用于将绝缘薄膜粘接至导电材料上以外，它也可用作覆盖层，作为防护性涂覆，以及覆盖性涂覆。两者之间的主要差异在于所使用的应用方式，覆盖层粘接覆盖绝缘薄膜是为了形成叠层构造的电路。粘接剂的覆盖涂覆所采用的筛网印刷技术。不是所有的叠层结构均包含粘接剂，没有粘接剂的叠层形成了更薄的电路和更大的柔顺性。它与采用粘接剂为基础的叠层构造相比较，具有更佳的导热率。由于无粘接剂柔性电路的薄型结构特点，以及由于消除了粘接剂的热阻，从而提高了导热率，它可以使用在基于粘接剂叠层结构的柔性电路无法使用的工作环境之中。

FPC基本结构

图2：六种FPC结构图

铜箔基板（Copper Film）

铜箔：基本分成电解铜与压延铜两种。厚度上常见的为1oz 1/2oz 和 1/3 oz

基板胶片：常见的厚度有1mil与1/2mil两种。

胶（接着剂）：厚度依客户要求而决定。

覆盖膜保护胶片（Cover Film）

覆盖膜保护胶片：表面绝缘用。常见的厚度有1mil与1/2mil

胶（接着剂）：厚度依客户要求而决定

离形纸：避免接着剂在压着前沾附异物；便于作业

补强板（PI Stiffener Film）

补强板：补强FPC的机械强度，方便表面实装作业。常见的厚度有3mil到9mil

胶（接着剂）：厚度依客户要求而决定

离形纸：避免接着剂在压着前沾附异物

EMI：电磁屏蔽膜，保护线路板内线路不受外界（强电磁区或易受干扰区）干扰

FPC生产流程

图 3：FPC生产流程

三

FPC主要应用方向

对于汽车而言，无论是燃油车辆，还是智能车辆都有大量的FPC的应用，主要存在于汽车电子板块，汽车电子是汽车电子控制装置和汽车电子控制装置的总称。

主要包括发动机控制系统、底盘控制系统和汽车电子控制系统。

而从结构、空间等考虑，未来新能源汽肯定会大量采用FPC代替线束，会在车辆多个部位应用实现，所以FPC技术在汽车电子，尤其智能汽车上是一个非常重要的趋势，尤其在电池BMS、车辆照明系统、门控系统、摄像头模组等。

一般一辆电动汽车上会高达100多条的FPC应用，这个里面当属电池BMS里的FPC和车辆摄像头模块的应用价值最高，也是重点发展领域。

而BMS 的FPC应用在电池里，对于电池而言成本和空间是两个比较重要的问题。

    就目前技术而言，电池的容量基本上到了极致。在PACK中能装入多少电池其实是有限制的，而利用FPC替代传统的BMS布线，既保证了性能的稳定，同时也可以减少了呼吸带来上盖摩擦的风险，这也是目前各家的主流做法。

四FPC在新能源汽车的应用

采集线是新能源汽车BMS系统所需配备的重要部件，实现监控新能源动力电池电芯的电压和温度；连接数据采集和传输并自带过流保护功能；保护汽车动力电池电芯，异常短路自动断开等功能。

    此前新能源汽车动力电池采集线采用传统铜线线束方案，常规线束由铜线外部包围塑料而成，连接电池包时每一根线束到达一个电极，当动力电池包电流信号很多时，需要很多根线束配合，对空间的挤占大。
    Pack 装配环节，传统线束依赖工人手工将端口固定在电池包上，自动化程度低。相较铜线线束，FPC 由于其高度集成、超薄厚度、超柔软度等特点，在安全性、轻量化、布局规整等方面具备突出优势，此外 FPC 厚度薄，电池包结构定制，装配时可通过机械手臂抓取直接放置电池包上，自动化程度高，适合规模化大批量生产，FPC 替代铜线线束趋势明确。

FPC在动力电池模组中应有中有以下优势：

高度集成

自嵌入式Fuse、连接器、片式NTC、铝/镍端子；不仅提供优良而一致的电性能，能满足更小型和更高密度安装的设计需要三度空间布线且外型可顺空间的局限做改变，适用于向高密度、小型化、高可靠方向发展的需要，从而达到元器件装配和导线连接的一体化。

可实现自动化组装

组装快、精准，利于实现自动化；在装配和容错这里，可以避免很多线束设计中由于手工出现的差错，在接插件层面也减少了很多插错的机会。使用FPC采样，可降低Module集成工艺复杂度，FPC与电池busbar（汇流排）的连接可实现自动化焊接，有效减少了人工成本。即使客户在无法成熟实现自动化焊接的情况下，采用传统螺丝锁紧的方式，仍然可以有效降低了人工的投入。

超薄厚度

线路区0.34mm，NTC处2mm

 超柔软度

线路区可实现90°、180°弯折组装。

轻量化

整车使用时，可比线束方案减重约1kg。

成本优势

从成本来看，FPC本身的成本并不高，对于连接成本而言，是有很大的降低的幅度。

FPC VS 铜线线束

相较铜线线束，FPC 由于其高度集成、超薄厚度、超柔软度等特点，在安全性、轻量化、布局规整等方面具备突出优势，此外 FPC 厚度薄，电池包结构定制，装配时可通过机械手臂抓取直接放置电池包上，自动化程度高，适合规模化大批量生产，FPC 替代铜线线束趋势明确。

表2:FPC 相较传统线束的优势

综上所述，目前 FPC 方案已经成为绝大部分新能源汽车新车型的最主要选择。FPC 向 CCS（Cells Contact System，集成母排，线束板集成件）集成。CCS 产品由 FPC、塑胶结构件、铜铝排等组成，铜铝排将多个电芯通过激光焊接进行串并联，FPC 通过与铜铝排、塑胶结构件连接从而构成电气连接与信号检测结构部件。

一般来说，软包和硬包电池是有不同的FPC方案，各家做法也不太一样，包括末端的连接器不同连接形式有不同的方案（压接、焊接等）FPC最大的好处在于其灵活性，在它能随着电池控制技术的迭代升级，会演变出很多形式，本身也是一种定制化的产品。

下一章我们将继续分析FPC技术的多种方案。

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