柔性電路板(Flexible Printed Circuit 簡稱FPC)又稱軟性電路板、撓性電路板,是以聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材制成的一種具有高度可靠性,絕佳的可撓性印刷電路板。特點是配線密度高、重量輕、厚度薄、彎折性好,也正因為其以厚度薄、質量輕、可自由彎曲折疊的特性而備受青睞…
但國內有關FPC的質量檢測目前主要還是依靠人工目測,不僅成本高,還效率低。現階段的電子產業發展飛速,電路板設計越來越趨于高密度高精度,傳統的人工檢測已無法滿足現階段的生產需求,FPC的缺陷自動化檢測也成為了產業發展的必然趨勢。
FPC是可彎曲的撓性電路,可以隨意彎曲、折迭重量輕,體積小,散熱性好,安裝方便,沖破了傳統的互連技術。在柔性電路的結構中,組成材料是絕緣薄膜、導體和粘接劑。
絕緣薄膜
絕緣薄膜形成了電路的基礎層,粘接劑將銅箔粘接至了絕緣層上。在多層設計中,它再與內層粘接在一起。它們也被用作防護性覆蓋,以使電路與灰塵和潮濕相隔絕,并且能夠降低在撓曲期間的應力,銅箔形成了導電層。
在一些柔性電路中,采用了由鋁材或者不銹鋼所形成的剛性構件,它們能夠提供尺寸的穩定性,為元器件和導線的安置提供了物理支撐,以及應力的釋放。粘接劑將剛性構件和柔性電路粘接在了一起。另外粘接層片也是其材料,它是在絕緣薄膜的兩側面上涂覆有粘接劑而形成,提供了環境防護和電子絕緣功能,并能消除一層薄膜,具有粘接層數較少的多層能力。
絕緣薄膜材料種類多,最常用的是聚酰亞胺和聚酯材料。在美國,柔性電路制造商80%使用聚酰亞胺薄膜材料,20%用聚酯薄膜材料。
聚酰亞胺材料具有非易燃性,幾何尺寸穩定、較高的抗扯強度,并具有承受焊接溫度的能力。聚酯,也稱為聚乙烯雙苯二甲酸鹽(簡稱PET),其物理性能類似于聚酰亞胺,具有較低的介電常數,吸收的潮濕很小,但是不耐高溫。其熔化點為250℃,玻璃轉化溫度(Tg)為80℃,這限制了它們在要求進行大量端部焊接的應用場合的使用。在低溫應用場合,它們呈現出剛性。但它們依舊適合用在無需暴露在惡劣環境中使用的產品上(如電話)。
聚酰亞胺絕緣薄膜通常與聚酰亞胺或者丙烯酸粘接劑相結合,聚酯絕緣材料一般是與聚酯粘接劑相結合。與具有相同特性的材料相結合的優點,在干焊接好了以后,或者經多次層壓循環操作以后,能夠具有尺寸的穩定性。在粘接劑中其它的重要特性是較低的介電常數、較高的絕緣阻值、高的玻璃轉化溫度和低的吸潮率。
導體
銅箔適合于使用在柔性電路之中,它可以采用電淀積(簡稱:ED),者鍍制。采用電淀積的銅箔一側表面具有光澤,而另一側被加工的表面暗淡無光澤。它是具有柔順性的材料,可以被制成許多種厚度和寬度,ED銅箔的無光澤一側,常常經特別處理后改善其粘接能力。鍛制銅箔除了具有柔韌性以外,還具有硬質平滑的特點,它適合于應用在要求動態撓曲的場合之中。
粘結劑
粘接劑除了用于將絕緣薄膜粘接至導電材料上以外,它也可用作覆蓋層,作為防護性涂覆,以及覆蓋性涂覆。兩者之間的主要差異在于所使用的應用方式,覆蓋層粘接覆蓋絕緣薄膜是為了形成疊層構造的電路。粘接劑的覆蓋涂覆所采用的篩網印刷技術。不是所有的疊層結構均包含粘接劑,沒有粘接劑的疊層形成了更薄的電路和更大的柔順性。它與采用粘接劑為基礎的疊層構造相比較,具有更佳的導熱率。由于無粘接劑柔性電路的薄型結構特點,以及由于消除了粘接劑的熱阻,從而提高了導熱率,它可以使用在基于粘接劑疊層結構的柔性電路無法使用的工作環境之中。
FPC分類
膠粘劑:分為溶劑型膠粘帶(油性雙面膠)、乳液型膠粘帶(水性雙面膠)、熱熔型膠粘帶、壓延型膠粘帶、反應型膠粘帶。
無基材:無基材雙面膠是在離型紙(膜)材料上涂有(彈性體型壓敏膠或樹脂型壓敏膠、丙烯酸類壓敏膠等)膠粘劑,制成的卷狀或片狀膠粘帶,是由膠粘劑、隔離紙(膜)部分組成。
有基材:以棉紙、PET、泡棉、亞克力泡棉、PVC膜、無紡布、薄膜等為基材,雙面均勻涂布彈性體型壓敏膠或樹脂型壓敏膠、丙烯酸類壓敏膠等,在上述基材上制成的卷狀或片狀的膠粘帶,是由基材、膠粘劑、隔離紙(膜)部分組成。
FPC的優缺點
優點:
(3)良好的散熱性、可焊性,以及易于裝連、綜合成本較低,軟硬結合的設計也在一定程度彌補了柔性基材在元件承載能力上的略微不足。
CCS(Cells Contact System)集成母排,線束板集成件產品由FPC、塑膠結構件、銅鋁排等組成。主要分為模組采樣組件FPC、模組采樣組件線束兩種。
新能源汽車動力電池一般由多個電池模組組成,CCS作為新能源汽車動力電池安全監控中心的核心部分,對安全性起著關鍵作用。
CCS電芯集成塊的結構
CCS集成母排屬于汽車的BMS動力系統的一部分,其FPC用于替代動力電池的采集線,此前采集線采用傳統銅線線束方案,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。
CCS電芯集成塊的應用
新能源汽車動力電池一般都多個電池模組組成,單車電池模組數量根據設計差異較大,以特斯拉為例,鋰電派數據顯示,大部分特斯拉ModelS車型的電池包分為16個小模組。
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;CCS又將此前分開裝配的塑膠結構件、銅鋁排等與FPC集成到一起,縮減了厚度,并可定制化結構,使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,適合規模化大批量生產。
特普生,成立于2011年,是國家高新技術、專精特新企業。主要研制NTC芯片、熱敏電阻、溫度傳感器、儲能線束、儲能CCS集成采集母排、儲能模組鋁巴等溫度采集產品系列。一體化研制、一致性品質的特普生,競爭力優勢明顯:自主研制NTC芯片核心技術及實現醫用0.3%精度;專利百項,保留不公開技術2項;為全球新能源產品、大消費品與工業品提供了定制化的溫度采集技術。
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