線束的半終結者-FPC(柔性電路板)

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FPC(柔性電路板)介紹


柔性電路板(FPC,Flexible Printed Circuit)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。 FPC 一般可分為單層 FPC 、雙層 FPC 、多層 FPC 和軟硬結合版。

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圖 1:柔性電路板 FPC 的特點

表 1:FPC 分類

類別

介紹
單層 FPC 有一層化學蝕刻出的導電圖形,在柔性絕緣基材面上的導電圖形層為壓延銅箔
雙層 FPC 在絕緣基膜的兩面各有一層蝕刻制成的導電圖形,增加了單位面積布線密度
多層 FPC 將 層或更多層的單面或雙面柔性電路層壓在一起,通過鉆孔、電鍍形成金屬化

孔,在不同層間形成導電通路。優點是基材薄膜重量輕并有優良的電氣特性,如低

的介電常數。但失去了單面、雙面軟性 PCB 優良的可撓性

軟硬結合板 FPC 與 PCB 的組合,軟硬結合板的生產應同時具備 FPC 生產設備與 PCB 生產設備

隨著汽車電動化、智能化發展,FPC 在彎折性、減重、自動化程度高等優勢進一步體現,FPC 車載領域的用量不斷提升,應用涵蓋車燈、顯示模組、BMS/VCU/MCU 三大動力控制系統、傳感器、高級輔助系統等相關場景。新能源汽車的大發展帶動車載動力電池用 FPC 需求大幅增長。

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圖 2:部分車載 FPC 場景

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FPC在新能源汽車的應用


采集線是新能源汽車 BMS 系統所需配備的重要部件,實現監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。

此前新能源汽車動力電池采集線采用傳統銅線線束方案,常規線束由銅線外部包圍塑料而成,連接電池包時每一根線束到達一個電極,當動力電池包電流信號很多時,需要很多根線束配合,對空間的擠占大。Pack 裝配環節,傳統線束依賴工人手工將端口固定在電池包上,自動化程度低。

相較銅線線束,FPC 由于其高度集成、超薄厚度、超柔軟度等特點,在安全性、輕量化、布局規整等方面具備突出優勢,此外 FPC 厚度薄,電池包結構定制,裝配時可通過機械手臂抓取直接放置電池包上,自動化程度高,適合規?;笈可a,FPC 替代銅線線束趨勢明確。

優勢
體情況

安全

性能

在代替弱電導線的同時,FPC 用金屬片與匯流排進行連接,添加了熔斷保護電流設計,

保證了信息的高速傳輸路線,確保即使電池包出現短路問題,FPC 的內部設計也會直接

將線路銅絲熔斷,避免引起電池包其他部分的燃燒或爆炸


輕量化

相較傳統采集信號所用的線束和 PCB (印刷線路板)產品,FPC 在電池保內所占的空

間更小,整體重量更輕

工藝靈

活性

相較擁有眾多接插點和復雜手工接插環節的傳統線束,FPC 突破了工藝選擇上的局限,

產品可配合電池包本身特性進行超聲波、焊接等多工藝選擇;在厚度(線路區 0.34mm

NTC 處 2mm)、柔軟度(線路區可實現 90°、180°彎折組裝)方面具備優勢。

自動化

生產

FPC 形狀規整,且設計集成度更高,可省去大量排線連接工作,適合機械規?;笈?/span>

生產,在大大縮短組裝工時、節省人工的同時為動力電池組裝環節自動化生產提供基礎

2017 年前后行業導入初期,由于產業小批量初期的高成本和汽車電子領域對可靠性的高要求,動力電池企業大多還處在觀望的態度。隨著 FPC 展現出的優異性能以及規?;a帶來的快速降本,FPC 替代傳統線束的進程明顯提速。高工鋰電 2018 年調研顯示,國內動力電池第一梯隊的寧德時代和比亞迪已經在 pack 環節批量化應用 FPC。公開信息顯示特斯拉、國軒高科、中航鋰電、塔菲爾、欣旺達、孚能等企業也均開始應用 FPC。目前 FPC 方案已經成為絕大部分新能源汽車新車型的最主要選擇。

FPC 向 CCS(Cells Contact System,集成母排,線束板集成件)集成。CCS 產品由 FPC、塑膠結構件、銅鋁排等組成,銅鋁排將多個電芯通過激光焊接進行串并聯,FPC 通過與銅鋁排、塑膠結構件連接從而構成電氣連接與信號檢測結構部件。

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FPC生產流程

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