FPC在新能源汽车电池保护板中的封装工艺流程

一、FPC简介

FPC（Flexible Printed Circuit）即柔性电路板，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。在新能源汽车中，FPC是电池保护板的重要组成部分，主要用于采集线，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）等重要作用。与传统铜线线束方案相比，FPC具有高度集成、超薄厚度、超柔软度等特点，在轻量化、安全性、布局规整等方面有突出优势。传统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，需很多根线束配合，空间挤占大，并且在Pack装配环节，传统线束依赖人工将端口固定在电池包上，自动化程度低；而FPC厚度薄，电池包结构可定制，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 。

二、FPC封装工艺流程

（一）设计阶段

1. 电路设计

• 根据新能源汽车电池保护板的功能需求，设计FPC的电路布局。这需要精确规划信号传输线路，确保电芯电压和温度监控、数据采集与传输等功能的实现。例如，要合理安排线路走向，避免信号干扰，特别是在涉及到多个电芯的连接时，要确保采集的电压和温度数据准确无误。设计过程中还要考虑过流保护功能的实现，确定合适的电路元件布局和连接方式，如保险丝或其他过流保护装置的位置。

• 在设计多层FPC时，要考虑层间的电气连接和信号屏蔽。不同层可能承担不同的功能，如电源层、信号层等，需要通过过孔（via）等方式实现层间的导通，并且要防止不同层间信号的串扰。

2. 外形设计

• 依据电池包的结构和安装空间，确定FPC的外形尺寸和形状。由于新能源汽车电池包内部空间有限且布局复杂，FPC的外形需要与电池包的形状相适配，同时还要考虑与其他部件（如电芯、汇流排等）的装配关系。例如，FPC可能需要弯曲或折叠以适应电池包内的狭小空间，所以在外形设计时要预留足够的弯曲半径，避免在使用过程中FPC因过度弯曲而损坏。

• 确定FPC的连接接口位置和类型。连接接口需要与电池管理系统（BMS）以及其他相关部件进行可靠连接，可能采用插头、插座或者焊接等连接方式，所以接口的设计要符合连接的稳定性和便利性要求。

（二）原材料准备

1. 柔性覆铜板选择

• 柔性覆铜板是FPC的基础材料，常见的有以聚酰亚胺（PI）为绝缘层的覆铜板。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，适合用于汽车电池保护板这种对安全性和可靠性要求较高的应用场景。在选择时，要根据设计的电气性能要求确定覆铜板的铜箔厚度、绝缘层厚度等参数。例如，对于需要承载较大电流的线路部分，可能需要选择较厚的铜箔以降低电阻。

• 还有部分采用聚酯（PET）材料的柔性覆铜板，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，但不耐高温，适用于一些对温度要求不高的部位或者辅助线路。不过在汽车电池保护板FPC中，由于可能面临高温环境，使用相对较少。

2. 其他材料准备

• 准备用于增强FPC性能的材料，如在需要提高FPC刚度和抗拉强度的关键部位，会用到玻璃纤维布或聚酰亚胺薄膜等增强性材料。这些材料可以增加FPC的抗冲击能力，提高其在汽车行驶过程中的可靠性。

• 绝缘性封装材料也是重要的原材料之一。将FPC包裹在绝缘性封装材料中，可以形成完整的保护层，避免外界环境因素（如潮湿、灰尘、化学物质等）对FPC的影响，提高其使用寿命。

（三）制造过程

1. 线路制作

• 首先进行图形转移，通过光刻技术将设计好的电路图形从底片转移到覆铜板上。这一过程包括涂覆光刻胶、曝光、显影等步骤。光刻胶涂覆要均匀，曝光过程要精确控制曝光时间和强度，以确保电路图形的准确性。

• 然后进行蚀刻，利用化学蚀刻液去除不需要的铜箔，从而形成预定的线路图案。蚀刻过程需要严格控制蚀刻液的浓度、温度和蚀刻时间，防止过度蚀刻或蚀刻不足。蚀刻后还需要进行清洗，去除残留的蚀刻液和光刻胶等杂质。

• 对于多层FPC，还需要进行层压工序。将不同层的覆铜板按照设计要求进行叠层，中间可能会使用粘结剂，然后通过高温高压的层压工艺使各层紧密结合在一起。层压过程要确保层间的粘结牢固，并且不会出现气泡、分层等缺陷。

2. 元件安装（如果有）

• 如果FPC上需要安装一些小型电子元件，如片式NTC（负温度系数热敏电阻）、自嵌入式Fuse（保险丝）等，会采用表面贴装技术（SMT）。SMT包括锡膏印刷、元件贴装和回流焊接等步骤。

• 锡膏印刷要确保锡膏量均匀、位置准确，元件贴装要使用高精度的贴片机将元件准确放置在预定位置，回流焊接则需要控制好焊接温度曲线，使锡膏在合适的温度下熔化和凝固，形成可靠的电气连接。

3. 连接接口加工

• 根据设计的连接接口类型进行加工。如果是插头或插座接口，需要注塑成型或采用机械加工等方式制造出接口的外壳，并确保接口内部的金属触点与FPC线路连接良好。

• 如果是采用焊接接口，需要对焊接部位进行处理，如清洁、镀锡等，以提高焊接的可靠性。

（四）测试与检验

1. 电气性能测试

• 对FPC进行导通测试，检查线路是否导通良好，是否存在开路或短路现象。这可以使用专门的导通测试仪，通过对各个线路端点之间的电阻测量来判断。

• 进行绝缘电阻测试，确保不同线路之间、线路与接地之间具有足够的绝缘电阻，防止漏电现象。绝缘电阻测试通常使用绝缘电阻测试仪，按照相关标准设定测试电压并测量电阻值。

• 对FPC的电压和温度采集功能进行测试，模拟电芯的电压和温度变化，检查采集的数据是否准确，是否能够正常传输到电池管理系统（BMS）。

2. 机械性能测试

• 进行弯曲测试，模拟FPC在电池包内的弯曲情况，检查在多次弯曲后FPC的线路是否仍然导通，是否出现断裂或破损现象。弯曲测试的弯曲半径、弯曲次数等参数要根据实际使用情况设定。

• 进行拉力测试，测试FPC的连接接口、关键部位等的抗拉强度，确保在汽车行驶过程中的振动和拉扯下，FPC不会出现连接松动或部件脱落的情况。

（五）封装

1. 采用绝缘性封装材料封装

• 将FPC整体包裹在绝缘性封装材料中，可以采用注塑成型、热压合等方式。注塑成型时，将液态的绝缘材料注入模具中，使其包裹FPC并成型；热压合则是将预先制备好的绝缘膜通过加热和加压的方式贴合在FPC表面。

• 这种封装方式可以有效保护FPC免受外界环境的影响，提高其防潮、防尘、防化学腐蚀等能力，同时也能增强FPC的整体机械强度。

2. 补强处理（如果需要）

• 如果在之前的测试中发现FPC某些部位的机械强度不足，或者根据设计要求需要对特定部位进行补强，可以采用添加增强性材料的方式。例如，在FPC的弯折部位或连接接口附近粘贴玻璃纤维布或聚酰亚胺薄膜，通过这种补强措施提高FPC在这些关键部位的抗冲击能力和可靠性。

（六）成品检验与包装

1. 外观检查

• 对封装后的FPC进行外观检查，检查封装表面是否光滑、无气泡、无裂纹等缺陷。同时检查连接接口是否完整，标识是否清晰。

• 检查FPC上的元件（如果有）是否安装牢固，有无歪斜、松动等现象。

2. 性能抽检

• 按照一定的比例对成品FPC进行性能抽检，包括电气性能和机械性能测试，确保产品质量符合标准要求。

3. 包装

• 将检验合格的FPC进行包装，包装材料要具有防潮、防静电等功能。可以采用塑料袋、纸盒等包装形式，并在包装上标明产品型号、规格、生产日期等信息，以便于储存、运输和使用。

PCBA电路板/线路板清洗剂W3000介绍

电路板/线路板清洗剂W3000 是针对 PCBA 焊后清洗开发的一款碱性水基清洗剂，是一款环保洗板水。能够快速有效的去除焊后锡膏、助焊剂及油污、灰尘等残留物质。适用于超声波和喷淋清洗工艺。该产品采用我公司专利技术研发，清洗力强，气味清淡，不含卤素，无闪点。温和的配方使其对敏感金属合金具有良好的材料兼容性，是一款理想的环保型水基清洗剂。

电路板/线路板清洗剂W3000的产品特点：

1、清洗负载能力高，可过滤性好，具有超长的使用寿命，维护成本低。

2、能够有效清除元器件底部细小间隙中的残留物，清洗之后焊点保持光亮。

3、配方温和，特别适用于较长接触时间的清洗应用。对 PCBA 上各种零器件无影响，材料兼容性好。

4、不含卤素，无闪点，使用安全，不需要额外的防爆措施。

5、无泡沫，适合用在喷淋清洗工艺中。

6、不含固态物质，被清洗件和清洗设备上无残留，无发白现象。

电路板/线路板清洗剂W3000的适用工艺：

W3000环保洗板水适用在超声波清洗工艺和喷淋清洗工艺中。

电路板/线路板清洗剂W3000产品应用：

W3000环保洗板水主要用于去除PCBA 焊接工艺后的锡膏、助焊剂残留。对油污也有一定的溶解性。

超声波清洗工艺：

W3000用在超声波清洗工艺中，可批量清洗结构复杂的电子组装件，对于底座低间隙的助焊剂残留物也能达到很好的清洗效果。在超声波清洗工艺中，将待清洗件浸没在清洗槽中，利用超声波在清洗剂中的空化作用、加速度作用及直进流作用，和清洗剂对污垢的超强溶解性相结合，使污垢层被溶解、分散、乳化，或剥离而达到清洗目的。