隨著智能汽車的快速發(fā)展,市場規(guī)模不斷擴(kuò)大。預(yù)計(jì)到2025年,全球智能汽車市場規(guī)模將占汽車市場的35%左右。得益于國內(nèi)對新能源汽車政策的支持和消費(fèi)者接受度的提高,國內(nèi)新能源智能化汽車處于快速發(fā)展階段。
隨著汽車電子電氣架構(gòu)(EEA)的加速演變,各新能源智能汽車車企紛紛推出自主研發(fā)的電動(dòng)汽車電氣架構(gòu),作為架構(gòu)核心的域控制器更是進(jìn)入了飛速發(fā)展階段。
新能源智能汽車典型的架構(gòu)核心分為五域,即動(dòng)力域、底盤域、座艙域、智駕域和車身域。動(dòng)力域作為電動(dòng)汽車的創(chuàng)新基礎(chǔ),智駕域和座艙域是目前承載電動(dòng)汽車現(xiàn)代化、智能化和個(gè)性化的關(guān)鍵所在,且智駕域與座艙域、智駕域與底盤域的融合程度越來越高。
隨著域控融合加速,經(jīng)典五域會逐漸過渡到三域 (智駕域、座艙域和動(dòng)力域) 乃至未來的車載中央大腦。
接下來,我們將從PCB角度,重點(diǎn)介紹下快充與逆變器PCB的高壓CAF保證性和毫米波雷達(dá)PCB的高頻天線穩(wěn)定性。
一、高壓 CAF保證性
如今,越來越多的汽車板關(guān)注CAF性能,電動(dòng)化新能源汽車的電動(dòng)部件(如DC-DC逆變器、混動(dòng)模組、車載充電器模組等)的PCB 都采用厚銅(≥70 μm),并提出有 500~1 500 V 高壓要求。
相比玻纖空紗、浸潤不良所形成 CAF 微小通道而導(dǎo)致的常壓CAF失效模式,高壓CAF失效模式往往在界面發(fā)生較嚴(yán)重短路與燒焦時(shí),失效原因往往是介質(zhì)絕緣性能下降導(dǎo)致的高壓擊穿。
基于生產(chǎn)實(shí)踐并結(jié)合介質(zhì)材料擊穿影響因素,建立相應(yīng)產(chǎn)品高壓 CAF高保證性的解決方案,主要有以下幾點(diǎn)。
1.改善局部放電擊穿:主要從銅箔輪廓、導(dǎo)電顆粒物管控角度出發(fā),建議厚銅選擇 RTF 銅箔、PCB 圖形轉(zhuǎn)移蝕刻做好線路拐角鈍化及殘銅控制、覆銅板基材和 PCB 壓合做好金屬顆粒等異物管控。
2.改善電擊穿:主要從介質(zhì) (電場) 均勻性、介質(zhì)厚度、導(dǎo)電體間距管控角度出發(fā),建議確保填膠半固化片 (prepreg,PP) 的樹脂厚度,在板厚設(shè)計(jì)限制下寧可降低芯層厚度也要增加 PP層厚度。
3.電化學(xué)擊穿:主要從板件吸濕、過程加工板內(nèi)微通道、離子污染度管控角度出發(fā),建議棕化盡量烘板去除水汽,壓合結(jié)合樹脂動(dòng)黏度設(shè)置合理升溫速率改善浸潤性并提高樹脂固化程度,鉆孔降低孔壁粗糙度并做好密集孔的跳鉆設(shè)計(jì)處理,除膠避免過量導(dǎo)致芯吸 (wicking) 過大,PCB 拼板酌情旋轉(zhuǎn)以求與經(jīng)緯紗向適當(dāng)錯(cuò)開設(shè)計(jì)等。
4.熱擊穿:主要從板材性能、板件結(jié)構(gòu)、孔銅疲勞 (機(jī)械負(fù)荷) 等角度出發(fā),建議相應(yīng)基材盡量選擇低鹵 (有鹵板材中的鹵素阻燃劑更容易殘留鹵素離子,并加速陽極銅的溶解),選用多張且高RC PP疊構(gòu)設(shè)計(jì) (如2~3張高RC 2116并盡量避免7628疊構(gòu)) 等。
二、毫米波雷達(dá)天線板
智能駕駛的發(fā)展訴求,讓感知變得越來越重要。因?yàn)楦兄q如智能駕駛汽車的眼睛。
在感知領(lǐng)域,毫米波雷達(dá)是其標(biāo)配傳感器,其高頻天線穩(wěn)定性與覆銅板選材、PCB加工密切相關(guān)。
毫米波雷達(dá)通過振動(dòng)器向外發(fā)波,碰到物體后反彈,被接收天線接收,在采樣、濾波、轉(zhuǎn)換之后,根據(jù)時(shí)間差計(jì)算前車的距離,同時(shí)通過多普勒效應(yīng)計(jì)算車速。
天線板選材需特別關(guān)注五點(diǎn):
1.較低的介質(zhì)常數(shù)(Dk)
2.最小的介質(zhì)損耗(Df)
3.性能穩(wěn)定性
4.高性價(jià)比
5.供應(yīng)保障
如果去嘉立創(chuàng)打板,可以在下單頁面選擇所需的板材,不僅能指定品牌,還能選擇型號、TG值、阻燃性。同時(shí),還可以下載板材技術(shù)資料,了解所需的具體產(chǎn)品技術(shù)信息,包括Dk值、Df值等。如下圖:
出于增加天線帶寬、降低設(shè)計(jì)成本等考慮,目前ADAS雷達(dá)采用介質(zhì)集成波導(dǎo)及波導(dǎo)腔天線設(shè)計(jì)方案逐漸增多。
但微帶天線仍絕對是主流設(shè)計(jì)方案,該類天線線寬控制異常重要,天線線寬控制需不超過±15 μm甚至加嚴(yán)至不超過±10 μm。
寫在最后
汽車電子是繼計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備之后PCB的第三大應(yīng)用領(lǐng)域。隨著汽車從傳統(tǒng)意義上的機(jī)械產(chǎn)品逐漸演化發(fā)展為機(jī)電一體化、智能化、信息化的高技術(shù)產(chǎn)品,電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用越來越廣泛。
無論是發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),還是底盤系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)和安全系統(tǒng)等都采用了電子技術(shù)。而汽車電子電氣架構(gòu)的加速演變正給車載PCB帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。