汽車電子PCB的小型化集成設(shè)計(jì)
隨著汽車智能化與電動(dòng)化升級(jí),車載電子部件數(shù)量激增 —— 新能源汽車的電子部件占比已達(dá) 60% 以上,ADAS 傳感器、多屏交互系統(tǒng)、無(wú)線充電模塊、電池管理單元等,均需布置在有限的座艙與底盤空間內(nèi)。傳統(tǒng) “單功能 PCB 分散布局” 方案,不僅占用空間大(如某燃油車的電子部件需占用約 15L 空間,新能源汽車因電池占用空間,電子部件可用空間僅 8L),還會(huì)導(dǎo)致線束復(fù)雜、信號(hào)傳輸距離長(zhǎng)(易引發(fā)干擾)。因此,“小型化集成 PCB” 成為汽車電子的主流趨勢(shì) —— 將多個(gè)功能模塊整合到一塊 PCB 上,通過(guò)高密度設(shè)計(jì)縮小體積,同時(shí)優(yōu)化信號(hào)路徑,提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。

HDI(高密度互聯(lián))工藝是 PCB 小型化的核心技術(shù)支撐,可大幅提升空間利用率。傳統(tǒng)通孔 PCB 的通孔需貫穿所有層,占用表層與內(nèi)層的布線空間,而 HDI PCB 通過(guò) “盲孔(連接表層與內(nèi)層)” 與 “埋孔(連接內(nèi)層與內(nèi)層)”,避免通孔對(duì)表層空間的占用。例如,6 層 ADAS 域控制器 PCB,采用二階 HDI 設(shè)計(jì):表層與第 2 層通過(guò) 0.1mm 盲孔連接,第 2 層與第 3 層通過(guò) 0.15mm 埋孔連接,第 5 層與表層通過(guò)盲孔連接,相比傳統(tǒng)通孔 PCB,布線空間節(jié)省 40%,體積縮小 35%。某新勢(shì)力車企的座艙域控制器 PCB,通過(guò)二階 HDI 工藝,將中控屏、抬頭顯示(HUD)、后排娛樂(lè)屏的控制模塊整合到一塊 120cm2 的 PCB 上,而傳統(tǒng)分散方案需 3 塊總尺寸 210cm2 的 PCB,節(jié)省空間 43%,同時(shí)減少線束長(zhǎng)度 50%,信號(hào)干擾率降低 60%。
細(xì)線路與小型化器件適配是提升集成度的另一關(guān)鍵。小型化集成 PCB 需搭載大量 01005(0.4mm×0.2mm)、0201(0.6mm×0.3mm)封裝的元器件,以及 0.4mm 間距的 BGA 芯片,需將 PCB 的線寬線距從常規(guī)的 6mil/6mil(0.15mm/0.15mm)縮小至 3mil/3mil(0.076mm/0.076mm),甚至 2mil/2mil(0.05mm/0.05mm)。要實(shí)現(xiàn)細(xì)線路加工,需采用高精度 LDI(激光直接成像)曝光機(jī),其對(duì)位精度可達(dá) ±2μm(常規(guī)曝光機(jī)為 ±5μm),能精準(zhǔn)還原細(xì)線路圖形;蝕刻環(huán)節(jié)采用 “微蝕刻工藝”,控制蝕刻速率在 1.2μm/min,避免細(xì)線路出現(xiàn) “細(xì)頸”(局部線寬縮小)或 “殘留”(線距不足)。某 Tier 1 供應(yīng)商的 BMS 集成 PCB,通過(guò) 2mil/2mil 細(xì)線路工藝,在 80cm2 的面積內(nèi)集成了 1500 個(gè) 01005 封裝電容與 8 顆 0.4mm 間距 BGA 芯片,比常規(guī)線路 PCB 多容納 60% 的器件,完全滿足多電芯管理需求。
集成 PCB 的散熱與信號(hào)干擾問(wèn)題需同步解決。多個(gè)功能模塊集成后,高發(fā)熱器件(如主控芯片、功率器件)集中,易形成 “熱點(diǎn)”(溫度超過(guò) 125℃);需在 PCB 內(nèi)層布置 “大面積散熱銅箔”(占比≥65%),并通過(guò)散熱盲孔(孔徑 0.2mm,間距 0.5mm)將熱量傳導(dǎo)至表層,表層可貼裝散熱片或?qū)釅|(導(dǎo)熱系數(shù)≥5W/m?K)。信號(hào)干擾方面,需采用 “分區(qū)布局” 策略:將高頻信號(hào)模塊(如無(wú)線充電)、高壓功率模塊、低壓信號(hào)模塊分開(kāi)布置,中間設(shè)置接地隔離帶(寬度≥2mm),避免不同類型信號(hào)的串?dāng)_。某車企的集成式車載充電機(jī)(OBC)PCB,通過(guò)內(nèi)層散熱銅箔與分區(qū)布局,將熱點(diǎn)溫度從 135℃降至 95℃,同時(shí)將信號(hào)干擾導(dǎo)致的誤碼率從 10^-5 降至 10^-9。
汽車電子 PCB 的小型化集成需平衡密度、散熱與抗干擾,技術(shù)門檻高。捷配具備一階 / 二階 HDI 工藝能力(盲孔最小孔徑 0.1mm,埋孔最小孔徑 0.15mm),支持 2mil/2mil 細(xì)線路加工(線寬偏差 ±0.5mil),可適配 01005 超小型器件與 0.4mm 間距 BGA 芯片;同時(shí)擁有專業(yè)熱仿真與 EMC 仿真團(tuán)隊(duì),優(yōu)化散熱銅箔布局與信號(hào)分區(qū),確保集成 PCB 的溫度控制在 95℃以內(nèi),干擾率≤10^-9;所有產(chǎn)品符合 IATF16949 車規(guī)認(rèn)證,批量良率穩(wěn)定在 99.7% 以上,已為座艙域控制器、BMS、OBC 等集成化汽車電子部件提供 PCB 解決方案,助力客戶縮小產(chǎn)品體積 40% 以上。

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