汽車座艙與底盤遍布電機(jī)(如驅(qū)動電機(jī)、空調(diào)電機(jī))、高壓線束(如電池包線纜)、無線模塊(如 5G、藍(lán)牙),形成復(fù)雜電磁環(huán)境 —— 若汽車微控制器 PCB 的 EMC 性能不達(dá)標(biāo),MCU 接收的 CAN/LIN 總線信號、ADAS 感知數(shù)據(jù)易受干擾,可能導(dǎo)致車窗失控、自動駕駛誤判等風(fēng)險(xiǎn)。因此,汽車微控制器 PCB 需圍繞 “接地、屏蔽、濾波” 構(gòu)建 EMC 防護(hù)體系,選擇具備 EMC 設(shè)計(jì)能力的可靠的 PCB 供應(yīng)商,是車載電子系統(tǒng)通過 EMC 認(rèn)證(如 CISPR 25)的關(guān)鍵。
接地是 EMC 設(shè)計(jì)的核心,需通過合理布局避免地環(huán)路干擾,關(guān)鍵策略包括:
- 分區(qū)接地工藝:采用 “功率地(PGND)、信號地(SGND)、屏蔽地(FGND)” 三區(qū)分開布局,PGND 用于 MCU 供電回路、電機(jī)驅(qū)動,SGND 用于 CAN 總線、傳感器信號,F(xiàn)GND 單獨(dú)連接屏蔽層,三者通過單點(diǎn)接地(公共接地點(diǎn)阻抗≤0.1Ω)匯聚,避免地環(huán)路產(chǎn)生的共模干擾;
- 接地孔密集布局:在信號回路(如 ADAS 域以太網(wǎng))兩側(cè)每 5mm 設(shè)置 1 個(gè)接地孔,接地孔與 SGND 層直接連接,形成 “接地網(wǎng)格”,將電磁干擾通過接地孔快速導(dǎo)入大地,信號信噪比提升至 65dB 以上;
- 大電流接地優(yōu)化:MCU 供電回路的接地銅箔寬度≥5mm,銅厚 2oz,降低接地阻抗(≤50mΩ),避免大電流流過接地回路時(shí)產(chǎn)生電壓波動,干擾弱信號傳輸。
針對車載強(qiáng)電磁源(如高壓線束、電機(jī)),需通過屏蔽層阻斷干擾,核心工藝包括:
- 內(nèi)層屏蔽層設(shè)計(jì):在多層板中設(shè)置獨(dú)立屏蔽層(如 6 層板的 3 層、4 層),屏蔽層采用全銅箔覆蓋,僅預(yù)留信號過孔位置,通過接地孔與 FGND 連接,屏蔽效能≥40dB(頻率 30MHz-1GHz),隔絕層間電磁干擾;
- 表面屏蔽涂層:ADAS 域 MCU PCB 表面噴涂導(dǎo)電屏蔽漆(如銀銅導(dǎo)電漆),涂層厚度≥20um,導(dǎo)電率≥10?S/m,覆蓋除焊盤外的全部區(qū)域,形成 “電磁屏蔽殼”,抵御外部輻射干擾;
- 連接器屏蔽:MCU 連接器焊接區(qū)域設(shè)置 “屏蔽環(huán)”,屏蔽環(huán)寬度≥2mm,通過接地孔與 FGND 連接,連接器外殼與屏蔽環(huán)接觸(接觸電阻≤10mΩ),防止干擾從連接器接口侵入。
通過合理布局濾波元件,衰減干擾信號,確保 MCU 接收純凈信號:
- 濾波元件就近布局:在 MCU 電源引腳(如 VCC、VDD)旁預(yù)留 0.1uF 陶瓷電容、共模電感位置,電容與引腳距離≤3mm,電感與電源回路串聯(lián),抑制電源線上的傳導(dǎo)干擾(如 100kHz-100MHz 頻段衰減≥30dB);
- 信號濾波回路設(shè)計(jì):CAN 總線、以太網(wǎng)等信號回路中預(yù)留 TVS 二極管(瞬態(tài)抑制二極管)位置,TVS 響應(yīng)時(shí)間≤1ns,可吸收雷擊、浪涌產(chǎn)生的瞬時(shí)高壓(≤400V),保護(hù) MCU 信號引腳;
- 干擾源隔離:將 MCU 與高干擾元件(如 DC-DC 轉(zhuǎn)換器)的間距≥10mm,兩者之間設(shè)置接地屏蔽帶,屏蔽帶寬度≥5mm,減少干擾源對 MCU 的直接輻射。
捷配作為高品質(zhì) PCB 制造代表,針對車載復(fù)雜電磁環(huán)境,打造 “接地 - 屏蔽 - 濾波” 一體化 EMC 設(shè)計(jì)方案,成為客戶信賴的汽車微控制器 PCB 廠家:
捷配配備 EMC 專項(xiàng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì),可提供:
- 前期布局優(yōu)化:根據(jù)客戶 MCU 型號(如 STM32H743、瑞薩 RH850)與車載域需求,出具接地分區(qū)、屏蔽層布局圖紙;
- EMC 仿真分析:通過 ANSYS SIwave 軟件仿真信號回路阻抗、接地環(huán)路干擾,提前優(yōu)化設(shè)計(jì),減少后期整改成本;
- 認(rèn)證指導(dǎo):協(xié)助客戶匹配 CISPR 25、GB/T 18655 等 EMC 標(biāo)準(zhǔn),確保 PCB 滿足整車認(rèn)證要求。
捷配在廣東深圳基地部署專項(xiàng)設(shè)備:
- 內(nèi)層屏蔽層制造采用文斌科技自動壓合機(jī),確保屏蔽層銅箔與基材結(jié)合緊密,屏蔽效能≥45dB;
- 表面屏蔽漆噴涂采用自動化選擇性噴涂機(jī),涂層厚度偏差≤±2um,導(dǎo)電率穩(wěn)定;
- 接地孔加工使用維嘉 6 軸激光鉆孔機(jī),孔位精度 ±30 微米,確保接地孔與屏蔽層、接地層可靠連接。
捷配擁有 EMC 專項(xiàng)測試實(shí)驗(yàn)室,可對汽車微控制器 PCB 開展:
- 輻射發(fā)射測試(頻率 30MHz-1GHz),驗(yàn)證 PCB 輻射干擾是否符合 CISPR 25 Class 3 標(biāo)準(zhǔn);
- 抗干擾測試(如脈沖群干擾、靜電放電),模擬車載電磁環(huán)境,驗(yàn)證 PCB 抗干擾能力;
- 阻抗測試(頻率 1MHz-10GHz),確保信號回路阻抗匹配,減少反射干擾;
測試數(shù)據(jù)生成標(biāo)準(zhǔn)化報(bào)告,助力客戶快速通過整車 EMC 認(rèn)證。