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不止于選材:淺談新能源汽車PCB應對高壓和毫米波雷達挑戰(zhàn)

2025-04-02
來源:網(wǎng)絡
關(guān)鍵詞: 新能源汽車 毫米波雷達 PCB

隨著智能汽車的快速發(fā)展,市場規(guī)模不斷擴大。預計到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)的電動汽車電氣架構(gòu),作為架構(gòu)核心的域控制器更是進入了飛速發(fā)展階段。

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新能源智能汽車典型的架構(gòu)核心分為五域,即動力域、底盤域、座艙域、智駕域和車身域。動力域作為電動汽車的創(chuàng)新基礎,智駕域和座艙域是目前承載電動汽車現(xiàn)代化、智能化和個性化的關(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,重點介紹下快充與逆變器PCB的高壓CAF保證性和毫米波雷達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,電動化新能源汽車的電動部件(如DC-DC逆變器、混動模組、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)生較嚴重短路與燒焦時,失效原因往往是介質(zhì)絕緣性能下降導致的高壓擊穿。

基于生產(chǎn)實踐并結(jié)合介質(zhì)材料擊穿影響因素,建立相應產(chǎn)品高壓 CAF高保證性的解決方案,主要有以下幾點。

1.改善局部放電擊穿:主要從銅箔輪廓、導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,在板厚設計限制下寧可降低芯層厚度也要增加 PP層厚度。

3.電化學擊穿: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)合樹脂動黏度設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計處理,除膠避免過量導致芯吸 (wicking) 過大,PCB 拼板酌情旋轉(zhuǎn)以求與經(jīng)緯紗向適當錯開設計等。

4.熱擊穿:主要從板材性能、板件結(jié)構(gòu)、孔銅疲勞 (機械負荷) 等角度出發(fā),建議相應基材盡量選擇低鹵 (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)設計 (如2~3張高RC 2116并盡量避免7628疊構(gòu)) 等。

二、毫米波雷達天線板

智能駕駛的發(fā)展訴求,讓感知變得越來越重要。因為感知猶如智能駕駛汽車的眼睛。

在感知領域,毫米波雷達是其標配傳感器,其高頻天線穩(wěn)定性與覆銅板選材、PCB加工密切相關(guān)。

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毫米波雷達通過振動器向外發(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)時間差計算前車的距離,同時通過多普勒效應計算車速。

天線板選材需特別關(guān)注五點:

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.高性價比

5.供應保障

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,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:

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出于增加天線帶寬、降低設計成本等考慮,目前ADAS雷達采用介質(zhì)集成波導及波導腔天線設計方案逐漸增多。

但微帶天線仍絕對是主流設計方案,該類天線線寬控制異常重要,天線線寬控制需不超過±15 μm甚至加嚴至不超過±10 μm。

寫在最后

 

汽車電子是繼計算機、通信設備之后PCB的第三大應用領域。隨著汽車從傳統(tǒng)意義上的機械產(chǎn)品逐漸演化發(fā)展為機電一體化、智能化、信息化的高技術(shù)產(chǎn)品,電子技術(shù)在汽車上的應用越來越廣泛。

無論是發(fā)動機系統(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帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。


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