IT新语｜赛迪顾问：柔性印刷电路板为智能终端提供新解决方案（第6期）

下拉至文末，查看更多合集文章

作 者

集成电路产业研究中心

概念定义

柔性印刷电路板（Flexible Printed Circuit，简称FPC）是一种采用柔性材料（如聚酰亚胺、聚酯薄膜等）作为基材，通过特殊的制造工艺将导线、细线等功能部件印刷或贴附在基材上构成的电路板。相比传统刚性印刷电路板，FPC具有厚度薄、弯折性好、配线密度高、重量轻等优势。

图1 柔性印刷电路板概念图

发展背景

FPC作为电子产品的关键电子互连件，通过电路将各种电子元器件连接起来，起到导通和传输的作用。FPC具有可静态弯曲、动态弯曲、卷曲、折叠、轻薄的特点，可内埋电子组件，用于三维空间IO阵列的互连，解决了系统内线路布局复杂多样的问题，在电子产品高密度化发展过程中具有重要作用，是电子产品向高密度化、高速化、可折叠化发展的重要基础元件。随着科技的进步和电子设备不断小型化和集成化的趋势，FPC产品正形成更高传输速率、更广泛频率范围、更小尺寸和更多连接器数量、更好耐磨损和耐高温性能、更高集成度和更低功耗以及更环保的材料和生产工艺等发展趋势。

发展历程

FPC产业发展主要分为五个阶段，第一阶段是早期探索阶段，20世纪初期，美国首次出现微型FPC连接器，英国专利记录中也出现了由石蜡纸基质制成的扁平导体电路。这一时期的FPC主要应用在军事项目上。第二阶段是初步发展阶段，20世纪70年代，FPC开始逐应用于民用领域，如电视、电话等电子产品中。第三阶段是快速发展阶段，20世纪80年代，随着电子产品的普及，FPC的需求迅速增加，日本和中国台湾地区开始大力发展FPC产业。第四阶段是成熟阶段，20世纪90年代，FPC应用领域进一步扩大到汽车、航空航天、医疗等高端领域，同时，FPC生产效率和质量不断提升。第五阶段是中国快速发展阶段，自21世纪起，随着全球产业向中国的转移，中国FPC企业开始快速发展。

技术和应用现状

FPC是近年来印刷电路板（简称PCB）行业各细分产品中增速最快的品类。随着科技的不断发展，FPC广泛应用于航天、汽车、移动通信、笔记本电脑、计算机外设等领域，主要起到配线连接的作用。随着其被应用于相机制动器中，FPC产品实现从配线部件到功能零部件的转变。技术方面，FPC一直向着“精细线路、高密度线路”方向发展。一是通孔工艺从“铜刻蚀法”转变为“铜镀法”，使得内部线路连接更加精细；二是线宽制程由50μm转变为25~20μm，实现更高集成度；三是FPC导体层不断双面化，层间连接采用纳米导电浆料，FPC朝着高功能化的方向发展。

FPC的颠覆性影响

FPC助力手机行业新发展。随着智能手机电池容量的扩大、摄像模组体积的增加、有关元器件用量的增加，手机内部空间趋于紧张。FPC在智能手机中天线、按键、电池、面板等多个环节实现有效应用，促进手机向着小型化、轻薄化发展。同时，FPC的可弯折特性助力智能手机实现全面屏、可折叠屏等新产品形式，FPC的高集成性助力5G手机实现高频信号传输。智能手机是FPC最大细分应用领域。

FPC在智能穿戴设备中得到有效应用。FPC是智能穿戴设备中主要的材料之一，在小型化空间中稳定性高且连接可靠性强，可减少电子封装数目，降低电子的失效概率。FPC厚度薄、重量轻、弯折性好，还能适应多种形态的智能可穿戴设备，能有效满足智能穿戴设备的发展。随着苹果混合虚拟现实产品（简称MR）等新产品的发布，虚拟现实穿戴设备有望对FPC提出更多、更高的需求。

动力电池FPC替代铜线线束趋势明显。铜线线束是新能源汽车电池管理系统所需配备的重要部件，随着动力电池汽车续航里程的增加，电池包电流信号增加，需要大量线束的配合，对轻量化、智能化发展的汽车来说是一种挑战。FPC由于其集成度高，可以根据电池包结构进行定制，并通过机械手臂进行安装，自动化程度高。宁德时代、比亚迪、特斯拉等一众电池企业已经在电池包PACK环节应用FPC产品。

FPC的应用场景

FPC应用领域非常广泛，主要集中在手机、计算机、平板电脑、可穿戴设备等消费电子领域。手机领域的主要产品是智能手机，计算机领域的产品是个人计算机，其他消费电子领域的主要产品是平板电脑和可穿戴设备等，汽车领域的主要产品显示屏、仪表、驾驶辅助系统、娱乐控制系统等；服务器领域的主要产品有服务器、数据存储器，工业控制领域的主要产品有激光测控、传感器、加热线圈等，医疗领域的主要产品有心理治疗仪、起搏器、内窥镜、探头等。其中，汽车、服务器、手机、医疗这四个领域在近五年具有比较高的复合增长速率。

图2 FPC主要应用领域及年复合增速

技术发展面临的挑战

制造工艺方面向着窄线宽、密布线、精工艺等超细化方向发展，制造难度加大。一方面，精细线宽的FPC需要更精确的制造工艺，以确保FPC中线路的稳定性和可靠性。同时，线路变窄，制造过程中出现的任何细小误差都可能导致产品失效，从而影响产品良率，因此生产过程中的质量把控要求也将更加严格。另一方面，多层FPC、刚挠结合印刷电路板等新产品扩大应用，使得FPC布线复杂性提高。为了满足市场的复杂要求，需要不断研发新的制造工艺和技术。例如，采用高精度模具、纳米压印等先进技术来提高线路的精密程度；采用新型材料和复合材料来提高产品的强度和耐久性，采用自动化和智能化设备来提高生产效率和降低成本等。

应用产品升级速度不断提升，FPC个性化设计要求增加。柔性电路板相对刚性电路板设计难度更大。一是FPC相对较薄，相同电气性能设计难度增加，设计时除了需要考虑电路互连实现方式外，也要关注柔性和可靠性等结构要求。二是柔性板选材、加工方式和精度等对最终成品的价格、供货周期影响很大，设计人员在保证电气性能和产品结构的同时，也要非常关注成本分析。三是多层电路板、刚挠结合电路板对互连设计提出更高要求，设计人员需要考虑多层线路布局，增加了FPC设计难度。

未来展望

高端产品产值增长较快。大数据语言模型促进服务和数据存储设备需求增加，全球能源紧张促进新能源汽车销量持续攀升，多种新兴领域对FPC提出更多、更高需求，全球FPC产业均在向高精度、高密度和高可靠性方向靠拢，封装基板、高密度互连板以及多层板的高速、高频率和高热等应用将继续扩大。

FPC制造向着节能高效方向发展。随着技术工艺不断发展，FPC材料逐步实现无卤化、无铅化，向环保方向发展。FPC自动检测设备的应用可以应对多道生产环节中修改和变化，提高产品生产效率，也更适用于高科技产品所要求的变革和发展。另外，FPC回收利用也将进一步加强，FPC企业将有效利用现有资源，通过物联网技术，进行回收再利用，实现节能减排，最终实现FPC绿色环保生产。

中国FPC产值不断升高。随着全球PCB产业向亚洲的转移，中国FPC产值也不断提升。中国5G通信、柔性折叠屏、新能源汽车、自动驾驶、人工智能等新兴产业在全球取得先发优势，随着这些产品在全球市场逐渐打开，中国FPC产业规模将进一步提高。

更多行业案例及其特点，请扫描下方二维码关注“赛迪顾问”公众号，获取最新动态。

微信号：ccidconsulting

本公众号提供的内容用于个人学习、研究或欣赏，不可用于其他商业用途。如有关于作品内容、版权及其它问题，请及时在公众号留言。

如果获得转载授权，请注明作者姓名和转载的出处，不修改文章的标题、文字、图片或者音视频，以免曲解原文意思。

点击合集，查看更多文章