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。
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