FPC柔性线路板助力黄金赛道新能源市场

 

引言：FPC（Flexible Printed Circuit）即挠性印制电路板，是用柔性的绝缘基材制成，其有着布线密度高、可自由弯曲折叠、立体三维组装、厚度薄、重量轻等特性。随着电子产品向轻、薄、短、小方向发展，FPC在航天、汽车、医疗等领域得以广泛应用。为了保障电子设备在使用过程中的正常运行以及人身安全，增强电子产品的可靠性和电气性能，FPC的地线需要与电子设备机壳相连，防止因漏电损坏其他零件而影响设备使用，以及静电等对设备造成的干扰。FPC上的接地通常指的将FPC上的电源的负极（正负双电源供电的除外）与金属机壳电连接，从而使金属机壳为零电位，FPC接地后，金属机壳可以起到屏蔽设备向外放射的干扰波以及屏蔽外部干扰。

 

随着可穿戴设备、柔性显示和智能设备以及新能源汽车和储能市场的爆发式增长，对柔性电路板FPC的需求大幅增加，行业正得到越来越广泛的应用，本土柔性电路板产业也逐渐进入爆发期。在电子产品追求轻、薄、短、小设计的大背景下，超薄、可伸展型的柔性电路板蕴含着巨大机会，促进相关设备进一步发展。  

 

FPC柔性线路板

一

FPC简介

     柔性电路板（Flexible Printed Circuit 简称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。又称软性电路板、挠性电路板，其以质量轻、厚度薄、可自由弯曲折叠等优良特性而备受青睐…，但国内有关FPC的质量检测还主要依靠人工目测，成本高且效率低。而随着电子产业飞速发展，电路板设计越来越趋于高精度、高密度化，传统的人工检测方法已无法满足生产需求，FPC缺陷自动化检测成为产业发展必然趋势。 

 

    柔性电路(FPC)是上世纪70年代美国为发展航天火箭技术发展而来的技术，是以聚脂薄膜或聚酰亚胺为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳曲挠性的印刷电路，通过在可弯曲的轻薄塑料片上，嵌入电路设计，使在窄小和有限空间中堆嵌大量精密元件，从而形成可弯曲的挠性电路。此种电路可随意弯曲、折迭重量轻，体积小，散热性好，安装方便，冲破了传统的互连技术。在柔性电路的结构中，组成的材料是是绝缘薄膜、导体和粘接剂。

 

 

二

FPC组成
 

 

1、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。

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。

绝缘薄膜材料有许多种类，但是最为常用的是聚酰亚胺和聚酯材料。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。

2、导体

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。

3、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。

 

三

FPC分类
 

有基材：有基材双面胶是以棉纸、PET、PVC膜、无纺布、泡棉、亚克力泡棉、薄膜~ ~等等为基材，双面均匀涂布弹性体型压敏胶或树脂型压敏胶、丙烯酸类压敏胶等，在上述基材上制成的卷状或片状的胶粘带，是由基材、胶粘剂、隔离纸（膜）部分组成。

 

无基材：无基材双面胶是在离型纸（膜）材料上涂有（弹性体型压敏胶或树脂型压敏胶、丙烯酸类压敏胶等）胶粘剂，制成的卷状或片状胶粘带，是由胶粘剂、隔离纸（膜）部分组成。

胶粘剂：分为溶剂型胶粘带(油性双面胶)、乳液型胶粘带（水性双面胶）、热熔型胶粘带、压延型胶粘带、反应型胶粘带。一般广泛用于皮革、铭板、文具、电子、汽车边饰固定、鞋业、制纸、手工艺品粘贴定位等用途。热熔双面胶主要用在贴纸、文具、办公等方面。油性双面胶主要用在皮具、珍珠棉、海棉、鞋制品等高粘方面。绣花双面胶主要用在电脑绣花方面。

四

FPC的优缺点

柔性印刷电路板是用柔性的绝缘基材制成的印刷电路，具有PCB电路板不具备的优点：

（1）可以自由弯曲、卷绕、折叠，可依照空间布局要求任意安排，并在三维空间任意移动和伸缩，从而达到元器件装配和导线连接的一体化；

（2）利用FPC可大大缩小电子产品的体积和重量，适用电子产品向高密度、小型化、高可靠方向发展的需要。因此，FPC在航天、军事、移动通讯、手提电脑、计算机外设、PDA、数字相机等领域或产品上得到了广泛的应用；

（3）FPC还具有良好的散热性和可焊性以及易于装连、综合成本较低等优点，软硬结合的设计也在一定程度上弥补了柔性基材在元件承载能力上的略微不足。

 

柔性电路板（FPC）的缺点：

（1）一次性初始成本高：由于柔性PCB是为特殊应用而设计、制造的，所以开始的电路设计、布线和照相底版所需的费用较高。除非有特殊需要应用软性PCB外，通常少量应用时，最好不采用；

（2）软性PCB的更改和修补比较困难：柔性PCB一旦制成后，要更改必须从底图或编制的光绘程序开始，因此不易更改。其表面覆盖一层保护膜，修补前要去除，修补后又要复原，这是比较困难的工作；

（3）尺寸受限制：软性PCB在尚不普的情况下，通常用间歇法工艺制造，因此受到生产设备尺寸的限制，不能做得很长，很宽；

（4）操作不当易损坏：装连人员操作不当易引起软性电路的损坏，其锡焊和返工需要经过训练的人员操作。

一

FPC产业链概况：PCB领域的重要构成，顺应硬件创新需求

1.1 PCB 领域的重要构成

FPC（Flexible Printed Circuit）即柔性印制线路板，简称软板。它是以聚酰亚胺或聚酯薄 膜为基材制成的可挠性印刷电路板，与传统 PCB 硬板相比，具有生产效率高、配线密度 高、重量轻、厚度薄、可折叠弯曲、可三维布线等显著优势，更加符合下游电子行业智 能化、便携化、轻薄化趋势要求，可广泛应用于航天、军事、移动通讯、笔记本电脑、 计算机外设、PDA、数字相机等领域或产品上，是近年来 PCB 行业各细分产品中增速最 快的品类。

 

FPC 产业链上游主要原材料包括挠性覆铜板（FCCL）、覆盖膜、元器件、屏蔽膜、胶纸、 钢片、电镀添加剂、干膜等八大类，其中 FCCL 的板材膜常见的有聚酰亚胺膜(PI)、聚 酯(PE T)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、液晶显示屏高聚物(LCP)等高分子材料塑料薄膜；中游为 FPC 制造；下游为各类应用，包括显示/触控模组，指纹识别模组、摄像头模组 等，最终应用包括消费电子、通讯设备、汽车电子、工控医疗、航空航天等领域。

1.2 技术演进展空间，顺应电子硬件创新需求

随着消费电子向小型化、轻型化发展， FPC 为适应下游行业趋势也正在向高密度、超精 细、多层化方向发展，FPC 上用于连接电子元器件线路和孔径需要满足更加精细的尺寸 要求。目前，全球领先企业在 FPC 产品制程能力上，其线宽线距可以达到 30-40μm、孔 径达到 40-50μm，并进一步向 15μm 及以下线宽线距、40μm 以下孔径方向发展。国内来 看，尽管中国本土企业与国际领先企业有所差距，但经过不到十年的发展，以景旺电子、弘信电子为首的本土头部企业在 FPC 产品制程能力上，也突破了 40-50μm 线宽线距、 70-80μm 孔径技术，并进一步向 40μm 以下线宽线距、60μm 以下孔径制程能力突破。

 

基于提高生产良率的要求，FPC 生产工艺由“片对片”向“卷对卷”转变。由于生产 FPC 的主要原材料 FCCL 是成卷提供，在“片对片”生产工艺下，需将成卷的 FCCL 裁剪 成片（产品规格通常为 250mm*320mm），方能进行后续生产。而在“卷对卷”生产工艺 下，可一次性全自动完成前期繁复的放卷、清洁、压膜、收卷等多道工序，直接将成卷 的 FCCL 加工生产，在生产流程的后端再按照设计的要求进行剪裁，随着“卷对卷”生 产工艺逐渐达至稳定状态，FPC 生产将由半自动化生产向全自动化生产转变，这将极大 提升 FPC 生产效率及良率。

 

基于生产成本和技术要求等因素，加成法将替代减成法成为主流 FPC 线路制备工艺。减 成法即预先在 FCCL 的设计线路上添加抗腐蚀层作为保护，再经过腐蚀工序去除设计线 路以外的铜箔，形成 FCCL 所需的线路图形。该工艺虽然技术门槛较低，但流程较为繁 琐，且需腐蚀大量铜箔，因此生产成本高昂，一般适合制作 30-50μm 的线路。加成法可 分为全加成法和半加成法，半加成法是减成法向全加成法过渡的中间工艺，核心工序为 电镀铜和铜箔腐蚀工序，其优势为可一定程度上减少减成法导致的铜资源浪费和腐蚀废 液排放，适合制作 10-50μm 之间的精细线宽线距；全加成法指直接通过电镀铜工艺形成 所需线路图形，而无铜箔腐蚀工序，该技术工艺流程简单，且成本较低，可制作 30μm 以 下的线宽线距，适用于生产高附加值的精细化产品。

 

基于高产量和低成本的要求，FPC 倾向于使用尺寸稳定性高的基材。对于高密度互连结 构挠性多层板生产过程而言，所选基材尺寸的稳定性是制造成功与否的关键因素，由于 基材几何尺寸的收缩会直接影响电路层与覆盖膜之间的精确定位，从而影响器件组装的 对准性，所以选择尺寸控制更为严格的挠性板基材非常重要。随着新的聚脂系列材料的 开发，FPC 基材各项性能有了很大改善，尺寸的稳定性也进一步提高。以 Apical NP 基材 为例，其相比现行的其它材料有着明显的、更好的尺寸稳定性。

二

需求端：汽车电子开启FPC需求新蓝海，储能市场蓄势待发

2.1 需求回升叠加创新拉动，消费电子复苏仍可期

FPC 被广泛应用于通信、消费类电子、汽车电子、工业、军事、航天等多个领域，其市 场需求与下游终端电子产品需求密切相关。从 FPC 下游主要应用结构来看，根据 Prismark 数据，2019 年全球 FPC 产值主要集中于通讯电子和计算机领域，其中通讯电子占比分 33.0%，计算机占比28.6%，以手机为主的消费类电子构成了FPC产值规模的主要贡献点。未来随着通讯电子、电动汽车、可穿戴设备等消费类电子产品的放量，市场对 FPC 的需 求将逐步上升。根据华经产业研究院数据，2019 年全球 FPC 市场规模约 138 亿美元，预 计全球 FPC 市场规模于 2025 年将达到 287 亿美元，6 年 CAGR 可达 13.0%。

 

智能手机是 FPC 下游第一大应用领域，FPC 在智能手机中的应用涉及显示、电池、触控、 连接、摄像头等多功能模组模块，一般而言，一部智能手机大约需要 10-15 片 FPC。当 前智能手机已步入存量时代，加之缺芯、疫情、智能手机更换周期延长等多种因素叠加， 导致以手机为代表的消费电子出货量下降明显，根据 IDC 数据，2017-2020 年全球智能手 机出货量不断下降，2021 年出货量 13.55 亿台，预计 2022 年为 13.1 亿台。中国市场的智 能手机出货量与全球的变动趋势相同，预计 2022 年中国智能手机出货量为 3.10 亿台。但 随着智能手机创新型应用技术的发展，5G 通讯技术普及、摄像模组升级、屏下指纹识别、 OLED 屏、折叠屏等新兴技术在智能手机上的应用不断深化，有望拉动智能手机出货需 求回升，为 FPC 在智能手机领域的发展创造新的增长点。

 

以折叠屏技术应用为例，折叠屏手机两块屏幕之间需要使用 FPC 来进行跨铰链柔性连接， 相比于普通手机，在 FPC 用量上会有所增加。2019 年以来，三星、华为、小米等手机厂 商相继推出各类型号折叠屏手机，随着折叠屏手机产业链日趋成熟，全球及国内折叠屏 手机出货量将有望呈现快速增长趋势，根据 Omdia 数据，预计 2025 年全球折叠屏手机出 货量有望达到 5100 万台；国内来看，折叠屏手机出货量有望于 2025 年达到 1380 万台， 折叠屏技术带来的手机市场需求回升有望持续带动 FPC 需求增长。

 

可穿戴设备新兴市场崛起，助推 FPC 新增量市场持续扩容。近年来，消费升级及 AI 等技 术的逐渐普及，TWS 耳机、VR/AR、智能手表/手环等新兴消费类电子产品智能可穿戴 设备得以快速发展。根据 IDC 数据，2014-2021 年全球可穿戴设备出货量呈逐年上涨的趋 势，2021 年全球可穿戴设备出货量 5.34 亿台，同比增长 19.99%。其中 TWS 耳机全球出 货量 2.9 亿部，同比增长 26.09%。FPC 因具备轻薄可弯曲的特点，与可穿戴设备的契 合度最高，是可穿戴设备的首选连接器件，随着可穿戴设备市场的蓬勃发展FPC 行业 将成为最大的受益者之一。

 

VR/AR 头显设备市场爆发，促进 FPC 用量提升。目前 AR/VR 设备从普通机型到中高端 机型，单机用 FPC 用量范围可达 10 至 20条，部分高端机型由于传感器多、电路复杂、 对于产品重量和性能要求更严格等因素，FPC 用量更多，可能在 20 条以上。未来随着产 品迭代升级，功能更加丰富，引入的传感器摄像头数目更多，产品对于轻量化、散热性 能的要求提升，FPC 用量会进一步增加。全球 AR/VR 市场出货量有望从 2020 年的 585 万台增长至 2024 年的 2130 万台，年均复合增长率为 29.49%。中国 VR 设备出货量整体 呈现增长趋势，2021 年约为 169 万台，预计 2025 年出货量为 1266 万台，FPC 作为 VR/AR 的重要组成部分之一，市场潜力巨大。

 

 

2.2 汽车电子开启需求新蓝海，储能市场蓄势待发

FPC 自身性能与新能源汽车契合度高。FPC 具备轻量化、结构简单、线路连接简便等特 点，是连接汽车电子元器件的良好线路载体，在安全性、组装效率、续航以及降低自重 等方面的明显优势，FPC 连接方案已成为乘用车动力电池中的绝对主力方案。随着汽车 智能化程度愈加提高，照明系统、显示系统、动力系统、电池管理系统以及传感器等装 置对电子元器件的需求量扩大，对连接电子元器件所需的线路载体的数量相应增加。作 为传统线路载体，汽车线束较为笨重、连接方式复杂，无法顺应新能源汽车电子元器件 数量持续增加的发展趋势，而车用 FPC 凭借其轻量化、结构简单、线路连接方便等优势， 在新能源汽车中得到广泛应用。

 

新能源汽车迅猛发展，车用 FPC 市场需求激增。根据 EV Sales 的数据，全球新能源汽车 销量由 2016 年的 77 万辆增长到 2021 年 675 万辆，根据 Matt Bohlsen 的最新预测，2022 年全球新能源汽车销量有望达到 1040 万辆。中国汽车工业协会的数据显示，我国新能源 汽车销量由 2016 年的 51.7 万辆增长到 2021 年 352.1 万辆，市场占有率达到 13.4%，乘联 会预计 2022 年国内新能源乘用车销量达 600 万辆。新能源汽车的爆发式增长带动了新能 源领域中动力电池的高速发展，FPC 是新能源动力电池的重要配件，而与传统线束相比， FPC 能实现模块化和自动化生产，可通过自动化生产来提高生产效率，并且凭借着 FPC 自身显著的特性能实现电池轻量化，更高安全性能，FPC 替代传统线束是大势所趋。

 

据战新 PCB 产业研究所统计，2018 年汽车 FPC 市场规模达 53 亿元,同比增长 8.4%，市场的主要增长动力来源于汽车电子化程度的提升和新能源汽车渗透率的提升。2016-2022 年，汽车用 FPC 的年增长速度长期维持在 6%-9%之间，至2022 年汽车用 FPC 市场规模 将增长至 70 亿元。

汽车电子化开启 FPC 需求新蓝海。汽车电子产品应用主要集中于动力系统、底盘系统、 车身系统、驾驶信息系统、安全系统和保全系统等。随着汽车的电子化水平日益提高， 传感器得到广泛应用，汽车电子占整车成本的比重逐步提升。根据赛迪智库电子信息研 究所发布的《2019 汽车电子产业发展白皮书》的数据显示，1990-2010 年汽车电子占整车 成本比例从 15%上升到 30%，预计 2030 年汽车电子占整车成本将达到 50%。据战新 PCB 产业研究院预计，FPC 在车载领域的用量将不断提高，预计 FPC 单车用量超过 100 片， 未来汽车对 FPC 的需求可达传统汽车的 5 至 8 倍。2020 年 FPC 产品单价约 60 元，每个 电池模组需要配备使用一个 FPC，当前主流车型以 7-12 个模块用量居多，按 10 个模组 计算，新增 FPC 单车价值量约为 600 元。

 

动力电池 FPC 有望逐步替代传统线束方案，成为主流趋势。线束是汽车的神经系统，由 多种尺寸和形状的电线和连接器组件组成。相比于传统线束，FPC 线束添加了熔断保护 电流设计，避免引起电池的燃烧或者爆炸，安全性能高，电池包内所占空间更小，符合 汽车电子轻量化的发展方向，制造工艺灵活性高，生产效率高，尺寸精度高，适合规模 化大批量生产。在技术方面，FPC 线束方案有高度集成、自动化组装、装配准确性、超 薄厚度、超柔软度、轻量化等诸多优势。一台车选用 FPC 柔性扁平线束代替传统线束， 线束整体重量降低约 50%，体积下降约 60%；另外把电子模块、开关和 FPC 线束集成一 体化，能减少连接器和附件的使用，降低成本。所以 FPC 线束的应用能更好的优化空间、 降低能耗，实现整车绿色出行。目前 FPC 在新能源汽车上开始大量应用替换传统的电池 采样线。

 

FPC 已经在储能电池上得到应用，其用量有望随着储能市场的发展而增大。FPC 代替传 统线束对储能电池运行状态进行监控和信息传输；FPC 在异常短路时自动断开，能够保 护储能电池芯片。FPC 凭借安全稳定的特点，逐渐受到储能电站的青睐，FPC 应用有望 进一步在储能领域拓展。受益于全球碳中和的战略部署、储能项目成本的下行趋势，叠 加光储项目和长时储能的迫切需求，全球储能电池市场将保持稳步增长态势。2021 年全 球储能市场规模为 349 美元，预计 2026 年达到 2119 亿美元，年复合增速为 43.5%；预计 中国的储能市场规模从 2021 年的 279 亿元增长至 2026 年的 1103 亿元。公开信息显示宁 德时代、比亚迪、特斯拉、国轩高科、中航锂电、塔菲尔、欣旺达、孚能等企业均已应 用 FPC。

 

 

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。

 

表 1：FPC 分类

复杂又繁琐的汽车线束系统

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，大家都是在问结构要效率，怎么最大程度利用空间，而电池组的尺寸几乎是固定的，所以在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，甚至从长远看，主板和从板的电路都可以用芯片替代，而芯片可以装在FPC上，能够最大程度提高产品的稳定性、节省空间和降低成本（虽然目前而言，成本还没有啥优势）所以对于任何一个技术迭代而言，越往后其实越是往基础层面走的。

 

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：1.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。2. 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。3. 超薄厚度：线路区0.34mm，NTC处2mm。4. 超柔软度：线路区可实现90°、180°弯折组装。5. 轻量化：整车使用时，可比线束方案减重约1kg。6. 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。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。

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。

 

组成材料

1、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。

 

2、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。

3、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。

 

 

 

 

基本结构

 

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

 

 

FPC方案

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。

 

FPC的技术从1950年就首次推出了，技术层面并不是一个新技术，在汽车上使用FPC技术，会像其它传统技术跨界到汽车上一样顺畅，杀死传统的永远不是同行业，传统汽车的线束系统复杂又凌乱，多接口给车辆电子系统带来复杂高昂的成本，智能汽车时代，车辆电脑的算法能力已经远远超过目前的连接技术，所以载体的变革只是时间问题，意识到这点的马斯克之前就推出新的线束专利技术，该技术更像一种见于线束和FPC之间的产物，目的还是最大化程度的去掉整车复杂的线束，构建更高的电子化系统。

就目前而言，我们看到的FPC在电动汽车上应用最多的还是在电池板块，毕竟电池技术是先阶段困扰整车的最重要的因素之一，怎么样提高电池技术，降低尺寸、降低成本毫无疑问是最重要的目的,无论是CTP 还是CTC，其实如上篇文章所说，比如CTP电池组节省了一些内部结构元件，提高了电池组体积的利用率，间接提高了系统的能量密度而已，如果固态电池能够在2025年这个元年实现量产，那电池技术会迎来一个飞速发展。

 

对于动力电池而言，一般是由Pack -module- cell 构成，动力电池一般是通过BMS来实现控制，多个电芯构成了模组，而模组就需要对电芯的电压和温度等实现监控，传统都是通过模组采样线束组件来实现，随着技术的发展，为满足新型电动汽车大规模生产对高效化、自动化的要求，采用集成总线，减少人工装配和布线错误，满足汽车生产高度自动化的要求，实现电压采集、电池保护和电池之间的电力传输，目前各家都采用了FPC+Connector 的形式替代了传统采样线束组件，而且FPC还可以监控充电过程。

 

国内目前各家电池厂都有自己的技术方案，活跃的供应商也比较多， 比较知名的比如安捷利、景旺、安费诺、莫仕、恒美、桂翔等。

 

虽然没有仔细算过传统模组线束组件和FPC组件相比成本差异几何，但是从AVL内部分析和安费诺的资料来看，成本还是会下降很多的，但FPC的制造技术如之前的文章所说，还是需要重资产的，并不是一个随便招几个人投点钱就能短期获利的产业。

 

其实从模组上盖的角度来看，拥有NTC、FPC技术的厂家会具备一点优势，如果能对busbar的焊接技术有心得那就更好了，有这3块技术的厂家，如果综合成本和稳定性能做的好点，那在国内目前这个状态下，基本上不愁生意。

 

connector相对来说独立性比较强，能做的厂家一大把，同样结构件也是，能做的公司一堆；NTC可以买现成的、BUSBAR加工厂都能做、FPC和焊接是2个需要成本和经验的地方，重点是需要关注谁家在这2个方面有优势。

 

智能汽车时代，FPC在电池上的大量自动化应用只是时间问题，从长远看，车辆很多的低压线束单元都有可能逐步会随着技术的升级被替代，尤其车辆越来越智能对信号抗干扰要求越来越严格的时代。

 

近年来，新能源电动汽车行业蓬勃发展，电动车动力核心——动力电池技术也不断进步，不断朝着高安全性、高集成度、轻量化、低成本等方向发展。而作为新能源电池包的关键部件之一，CCS集成母排的材料和集成工艺等也在朝着相同的方向发展着。

目前，CCS集成母排除了传统的线束方案外，集成化、轻量化等FPC/PCB方案正在快速渗透，此外，更具成本优势的FFC、FDC方案也在不断推进中，同时集成工艺也有注塑支架、吸塑热铆、PET膜热压等。总的来说，目前CCS集成母排形式多样，各有优势，应用终端可根据不同应用场景选择最佳方案.

产品类别	常用集成工艺	特点
线束采样电芯连接组件	注塑支架、吸塑热铆工艺	信号传输稳定，高可靠性，成本低
PCB采样电芯连接组件	热压工艺、吸塑热铆工艺	信号传输稳定，高可靠性，结构轻薄规整，自动化程度高
FPC采样电芯连接组件	热压工艺、吸塑热铆工艺	信号传输稳定，高可靠性，结构轻薄规整，自动化程度高
FFC采样电芯连接组件	热压工艺、吸塑热铆工艺	一体化集成度高，信号采集能力强，高可靠性，是FPC的低成本替代方案
FDC采样电芯连接组件	热压工艺、吸塑热铆工艺	相比FPC工序少，工艺成本低，适合大批量生产

下面，我们来看看几种常见的CCS集成母排：       

1、线束-CCS

 

常用结构：线束+采集端子+NTC+导电铝排+注塑/吸塑支架

特点：

➢ 一体化结构，工艺成熟

 

 

➢ 信号传输稳定、可靠，电压、温度采集均采用独立的线束连接

 

 

➢ 具有成本优势

 

 

➢ 自动化程度较低

2、PCB-CCS

 

 

 

常用结构：PCB+镍片+导电铝排+吸塑热铆或PET膜热压

 

 

特点：

➢ 一体化集成结构，产品轻量化

 

 

➢ 信号传输稳定、可靠，电压、温度采集采用一体设计的PCB实现

 

 

➢ 自动化程度高

3、FPC-CCS

 

常用结构：FPC+镍片+导电铝排+吸塑板或PET膜热压

 

 

特点：

 

 

➢ 超轻量化结构，整体强度和绝缘性能优异

 

 

➢ 信号传输稳定、可靠，电压、温度采集采用一体设计的FPC实现

 

 

➢ 自动化程度高

 

 

➢ 相对成本较高

4、FFC-CCS

常用结构：FFC+镍片+导电铝排+吸塑热铆或PET膜热压

 

 

特点：

 

 

➢ 轻量化结构，适用于长款模组采集设计和降本

 

 

➢ 优异的信号采集能力，信号输出稳定、可靠

 

 

➢ 自动化程度高

5、FDC-CCS

 

FDC采用模切制程加工，布线通过圆刀，相比FPC蚀刻加工，工序少，加工时间短，工艺成本减少30%左右，适合大批量生产，且制程环保，可应用于电池包电气系统及CCS模组集成，是FPC的降本方案之一，不过目前FDC保险丝精度和线路密集位置排废是难点问题。