柔性 PCB 在汽車電子中的關鍵應用
1 分鐘
- 1. 什麼是軟性 PCB？
- 2. 汽車應用中的 PCB 類型
- 3. 汽車 PCB 技術創新
- 4. 軟硬複合板在汽車產業的優勢
- 5. 為何汽車系統需要彈性
- 6 汽車電子中軟性 PCB 的關鍵應用
- 7. 挑戰與考量
- 結論
在當今快速演進的汽車產業中，電子元件已成為車輛創新的骨幹。從先進駕駛輔助系統（ADAS）到現代汽車的電動車（EV）電源管理，軟性印刷電路板（flex PCBs）在設計自由度上扮演關鍵角色。
汽車電子現已佔整車製造成本約 40%，預計到 2030 年將升至 50%。本文探討軟性 PCB 在現代汽車電子中的核心作用。
1. 什麼是軟性 PCB？
軟性 PCB 是以聚醯亞胺或聚酯薄膜等可撓基材製成的電路板。與硬式 PCB類似，FPC 可彎曲、扭轉、折疊，以適應更小的形狀；可為單面、雙面或多層，下文將詳述。它們還能與硬板結合，形成軟硬複合板，帶來更高通用性。
2. 汽車應用中的 PCB 類型
汽車應用需要能在極端溫度與震動等條件下運作的高性能 PCB。汽車系統主要使用的 PCB 類型包括：
3. 汽車 PCB 技術創新
FPC 推動了尖端汽車技術的發展。現今車內已有有機發光二極體（OLED）顯示器、軟性觸控螢幕與軟性感測器等技術。PCB 現更整合人工智慧（AI）與物聯網（IoT），實現更智慧、更互聯的車輛。不僅如此，先進攝影系統、ADAS、輪胎泵浦控制、抬頭顯示器等也日益普及。這些進步強化了預測性維護與即時監控等功能。
軟硬複合板類型：
⦁ 半軟板：採用薄 FR-4 材料，適合低彎折需求且成本較低的應用。
⦁ 多層軟板：使用聚醯亞胺材料，適合高動態彎折需求。
多層軟板採用硬板與軟板混合結構，透過電鍍導通孔連接。軟性部分由聚醯亞胺基材上的銅箔構成，確保高機械應力耐受性。
4. 軟硬複合板在汽車產業的優勢
提升品質與可靠度：減少連接器與焊點數量，降低電氣失效風險，提高汽車控制系統整體可靠度。
簡化維護：軟硬複合板結合硬板與軟板，可精準整合於狹小空間。
設計與組裝更靈活：設計師可專注於 PCB 硬板區域的佈局，軟板僅用於互連。
5. 為何汽車系統需要彈性
現代車輛日益緊湊且功能豐富，設計師必須在更小空間內整合更多電子功能，又不能增加重量。軟性 PCB 特別適合汽車應用的原因如下：
1. 節省空間與重量：
現代汽車設計中空間永遠不足，尤其是電動車。只要有剩餘空間，我們都希望用來提升動力或電池續航。使用 FPC 可將電路沿車體結構折疊或彎曲，顯著減輕線束重量，提升燃油效率並延長 EV 續航。
2. 惡劣環境下的可靠度：
汽車環境面臨極端溫度、震動、機械應力與濕氣。FPC 材料如聚醯亞胺具高耐熱性（達 250°C）與化學耐久性，即使在嚴苛運作條件下也能長期可靠。
3. 設計自由度與複雜度管理：
軟性 PCB 提供三維佈線能力，攝影模組、資訊娛樂系統與電池管理系統等複雜組裝可更有效利用軟板。減少互連數量亦降低裝置失效率。
6 汽車電子中軟性 PCB 的關鍵應用
軟性 PCB 的多功能性被運用於多個汽車子系統：
1. 先進駕駛輔助系統（ADAS）
ADAS 技術高度依賴 PCB 處理並傳輸攝影機、雷達與光達感測器的資料，提供車道維持輔助與主動式巡航控制等功能。
2. 電動車（EV）電池管理系統（BMS）
電動化趨勢大幅帶動 PCB 需求。EV 需管理高壓配電與電池管理，FPC 具備承載高電流與耐熱循環能力，是 BMS 應用的理想選擇。
3. 照明系統
FPC 用於 LED 照明系統，包括自適應頭燈、尾燈與車內氛圍燈。其可裝入纖薄與客製化外殼的能力，讓創新照明設計得以提升美觀與安全。
4. 引擎與變速箱控制單元
PCB 是引擎控制單元、變速箱控制單元及其他動力系統運作的核心，確保引擎性能的精準控制與監控。
7. 挑戰與考量
儘管優勢明顯，軟性 PCB 在汽車電子的應用仍面臨若干挑戰：
⦁ 成本：軟板設計與製造成本可能高於傳統硬板，成本取決於生產量。
⦁ 製造複雜度：軟性基材的搬運與組裝需特殊製程以防損傷。
⦁ 材料選擇：選擇合適的膠系、覆蓋膜與表面處理對於在汽車應力下確保性能至關重要。汽車應用中的 PCB 暴露於極端條件，需使用特殊材料與設計以承受應力。
⦁ 測試與驗證：汽車 PCB 須符合嚴格標準以確保安全與可靠度，需先進測試與認證流程，可能提高生產成本。通常須符合 AEC-Q200 與 ISO 26262 等汽車品質標準。
結論
軟性 PCB 已不再是汽車電子的利基技術，而是現代車輛功能的核心推手。隨著汽車技術持續進步，對軟性 PCB 的需求只會增加。新興趨勢包括：
⦁ 自駕車
⦁ 車聯萬物（V2X）通訊
⦁ 擴增實境（AR）抬頭顯示器
⦁ 具觸覺回饋的智慧內裝
本文深入探討汽車軟性 PCB 在推動汽車創新中的關鍵角色、應用與未來前景。軟性 PCB 將成為塑造汽車創新未來不可或缺的一環。
隨著汽車產業向前邁進，借助 JLCPCB 等高品質 PCB 供應商的專業軟板與軟硬複合板製造能力，可為成功創新提供所需競爭優勢。
持續學習
客製蝕刻柔性電路：材料與製造指南
客製蝕刻柔性電路讓摺疊手機鉸鏈和助聽器能在狹窄空間中完成佈線，即使傳統電纜也無法通過。這類電路完全依照客戶的外形、彎折區域和補強板配置製作，因此任何尺寸錯誤都可能讓成品變成廢料。 本指南將介紹： 客製蝕刻柔性電路與目錄型柔性排線的差異 減成式蝕刻與層壓製程的實際流程 聚酰亞胺、銅箔、覆蓋膜和補強板的材料選擇 可在量產中維持穩定性的走線、容差與彎曲半徑規則 柔性電路相較於線束或硬質電路板的優勢 什麼是客製蝕刻柔性電路？ 客製蝕刻柔性電路的定義 客製蝕刻柔性電路是按需求製作的柔性印刷電路。其導體透過化學方式，從覆銅聚酰亞胺薄膜上移除多餘銅箔，再以層壓覆蓋膜保護，並按照客戶指定的外形加工。 相較之下，目錄型 FFC 排線是依照間距和導體數量選購的直線、均勻電纜。客製柔性電纜可以分支、向三個方向彎折、承載焊接元件，並可同時連接三種不同類型的連接器。 蝕刻柔性電路在電子應用中的工作方式 客製柔性電路同時承擔兩項工作：像 PCB 一樣傳輸訊號，也像電纜一樣作為機械連接件。因此，它可以取代一個連接器、一條電纜和另一個連接器，形成連續的銅導電路徑。 大多數設計會以金手指尾端收尾，插入零插入力（ZIF）連接器。例如......
快速柔性 PCB：快速原型及交期指南
快速交付柔性 PCB，是經過驗證的構想能否在本季度推出產品的關鍵。大多數柔性板延誤並非由工廠造成，而是因為覆蓋膜開口少了 0.05 mm，或缺少補強板圖紙，導致訂單停留在工程師往返確認階段。 本指南將介紹： 快速柔性 PCB 與標準 FPC 製造的差異 哪些設計選擇會增加柔性 PCB 交期 柔性板的拼板、基準點及載板規則 如何準備檔案，避免工程審查停滯 什麼是快速交付柔性 PCB？ 快速交付柔性 PCB 的定義 快速交付柔性 PCB是按照壓縮時程製造的柔性印刷電路，通常需要 4–5 天，而傳統客製化 FPC 訂單可能需要 3–6 星期。其速度來自標準庫存材料、自動化設計審查及免實體工具的數碼成像。它不是讓工廠本身變快，而是使用一條受限選項的快速通道；只有所有設計資料都準確時，快速通道才有效。 快速柔性 PCB 與標準柔性板製造的差異 快速柔性電路使用不同製程路徑，而不是在同一製程上加收加急費。每項速度優勢，都會以減少某些選項作為代價。 材料供應：標準訂單按專案採購層壓材料，可能需要 1–3 星期；快速製造只使用庫存的 25 µm（1 mil）及 50 µm（2 mil）聚酰亞胺。 成像：激光直接成......
FPC 電子技術：什麼是 FPC、工作原理、應用及優勢
FPC 電子技術讓手機相機在數百次開合後仍能正常運作。拆開幾乎任何現代電子設備，都會看到一條薄薄的琥珀色排線，繞過硬質電路板無法通過的角落。 本指南將介紹： FPC 代表甚麼，以及 FFC 與 FPC 的差異 柔性電路如何在彎曲時傳輸訊號 聚酰亞胺、銅箔、覆蓋膜及補強板材料 FPC 製造流程，從蝕刻到電氣測試 柔性板相對硬質板及線束的優勢 甚麼是 FPC 電子技術 FPC（柔性印刷電路） FPC（柔性印刷電路）是在薄型聚合物薄膜上蝕刻銅導體的印刷電路，而不是使用玻璃纖維環氧樹脂板。因此，完成的電路可以彎曲、摺疊，並繞過產品內部空間。單層 FPC 通常厚度約為 0.07 mm（2.8 mil），接近打印紙厚度。其銅箔、焊盤及網表與普通 PCB 相同，只有承載基材不同。 FPC 在電子產品中代表甚麼？ FPC 至少有三種常見含義，需要按上下文判斷： FPC，也稱為柔性 PCB 或柔性電路：按照設計圖形，在聚酰亞胺薄膜上蝕刻出的客製化銅電路。 FFC，即扁平柔性電纜：按照間距及導體數量購買的標準平行導線排線，不是客製化設計零件。 FPC 連接器：硬質電路板上的零插入力插座，柔性尾端會插入其中。 硬柔結合......
FPC 厚度指南：如何選擇柔性 PCB 厚度
柔性 PCB 可以彎曲，但彎曲程度可以有多大？這正是厚度成為柔性 PCB 設計關鍵因素的原因。如果厚度選擇錯誤，電路板可能太薄，在 ZIF 連接器內晃動；也可能太厚，使外層銅箔疲勞，並在數千次彎折後產生裂紋。 本指南將介紹： FPC 厚度包含哪些部分 可選擇及訂購的厚度範圍 層疊如何逐層增加厚度 如何按彎曲半徑、電流及連接器配合選擇厚度 什麼是 FPC 厚度？ FPC 厚度的定義 FPC 厚度是指柔性印刷電路完成後，從整個層疊結構頂部量到最底部的高度，包括上覆蓋膜、上層銅箔、聚酰亞胺芯板、下層銅箔及下覆蓋膜。它通常以毫米或微米表示，除非連接器或元件需要額外支撐，否則不包括局部補強板。 報價中的 0.12 mm 雙層柔性板，只代表可彎曲區域；如果連接器尾端下方黏貼補強板，該區域便會擁有自己的厚度及公差。 注意：柔性板不使用液態阻焊層，而是使用由聚酰亞胺及黏合劑組成的層壓覆蓋膜。在薄型結構中，覆蓋膜可能佔整個層疊厚度的一半以上。 為什麼 FPC 厚度對柔性電路設計很重要？ 將一張紙摺疊一次，它可以輕易形成摺痕；但將十張紙以相同半徑摺疊，外層會撕裂，而內層會屈曲。厚度決定柔性板需要同時彎曲多少層材料。 ......
醫療柔性電路：製造、應用、材料及設計指南
醫療柔性電路可以安裝在 1.0 mm 的一次性內窺鏡內，繞過助聽器外殼，或貼在患者手臂上連續工作 10 天。當它失效時，結果不是一般保固退貨，而是設備歷史檔案及監管溝通。 本指南將介紹： 醫療柔性電路與消費電子柔性電路的差異 醫療柔性電路如何製造、測試及放行 聚酰亞胺、銅箔、覆蓋膜及補強板的選擇 細線、彎曲半徑及層數限制 選擇醫療 FPC 供應商前需要檢查的項目 什麼是醫療柔性電路？ 醫療柔性電路的定義 醫療柔性電路是以聚酰亞胺薄膜為基材，按照醫療級驗收要求製造及記錄，用於醫療設備的柔性印刷電路。從電氣角度看，它是普通 FPC；但令它成為醫療產品的，是驗收等級、材料可追溯性及隨產品交付的認證證據。 IPC 發布了專用文件 IPC-6013EM，即 IPC-6013E的醫療應用附錄。相較於消費電子 Class 2 製造，它增加了更嚴格的鍍層標準、批次追溯、層壓材料更換前的變更通知、生物相容性證據及滅菌認證要求。 為什麼醫療設備使用柔性電路？ 在內窺鏡軸內，線路必須在軸彎曲的位置同步彎曲，並在軸固定的位置保持固定，而且不能發生卡滯。在 3 mm 管道內，圓形導線束無法同時滿足這三項要求，而扁平聚酰亞胺......
FPC 設計規則：13 個不容忽視的安全距離
在 FPC（柔性印刷電路板）設計中，忽略安全距離可能會導致焊盤脫落或電路短路等問題。例如，阻焊橋距離不足（小於 0.5 mm）會導致焊盤斷裂；焊盤距離邊緣過近（小於 0.2 mm）會導致碳化和短路；過孔放置不當會導致斷裂。精確控制這些細節是確保設計可靠性的關鍵。 有些人認為 FPC 設計中的安全距離無需嚴格遵循，大致測量即可。另一些人則認為，只要電路能夠正常運作，設計就沒問題。但您知道嗎？在 FPC 設計中，許多看似無關緊要的安全距離，如果被忽視，可能會導致嚴重的問題！今天，我們來仔細看看 FPC 設計中那些容易被忽略的安全距離——您知道多少？ 1. 阻焊層設計 阻焊橋距離不足 阻焊橋是指兩個焊盤之間的阻焊膜。焊盤之間的距離至少應為 0.5 mm，以確保阻焊橋不會斷裂。如果距離太小，阻焊橋容易斷裂。 之前 之後 阻焊窗口到銅的距離 阻焊窗口與銅箔之間的距離應大於 0.15 mm。如果距離太小，阻焊層可能會偏移，導致銅箔暴露，從而增加短路的風險。 錯誤 阻焊視窗長度 阻焊層窗口長度一般不宜超過 20 mm，且應避免大面積窗口。如果視窗過大，阻焊層在應用過程中可能會變形，導致貼合不良或錯位。 錯誤 摘......