Essendo portatori di componenti elettronici e fondamentali per i collegamenti elettrici, le prestazioni dei circuiti stampati influiscono direttamente sulla sicurezza, l'affidabilità e l'intelligenza delle automobili. Essendo il materiale di base del PCB, la scheda PCB svolge un ruolo chiave nel soddisfare i complessi ed esigenti requisiti dell'ambiente di lavoro delle automobili. Diversi tipi di schede PCB automobilistiche comunemente utilizzate, con le loro proprietà uniche, supportano il funzionamento stabile dei sistemi elettronici automobilistici.
1, scheda FR-4: un materiale di base ampiamente utilizzato
FR-4 è un laminato rivestito di rame rinforzato con tessuto in fibra di vetro e a base di resina epossidica, ampiamente utilizzato nel campo dei PCB automobilistici. Ha buone proprietà meccaniche e può sopportare vibrazioni e urti durante il funzionamento del veicolo, garantendo l'integrità della struttura del circuito. In termini di prestazioni elettriche, FR-4 ha prestazioni di isolamento stabili, che possono prevenire efficacemente i cortocircuiti del circuito e garantire una trasmissione stabile del segnale.
La scheda FR-4 è ampiamente utilizzata in alcune parti non critiche delle automobili che hanno requisiti relativamente meno rigorosi in termini di temperatura e prestazioni elettriche, come i normali circuiti di controllo dell'illuminazione interna e alcuni semplici circuiti di sensori. Per soddisfare i requisiti di affidabilità più elevati del settore automobilistico, sono stati apportati numerosi miglioramenti anche ai materiali FR-4. Ad esempio, aumentando la temperatura di transizione vetrosa, è possibile migliorare la sua stabilità dimensionale in ambienti ad alta temperatura. Il valore Tg dell'FR-4 ordinario è generalmente compreso tra 130 e 140 gradi, mentre il valore Tg del materiale FR-4 di grado automobilistico può essere aumentato a 150 gradi o anche oltre 170 gradi, consentendogli di funzionare meglio in aree ad alta temperatura come i vani motore, evitando efficacemente problemi come la deformazione della piastra e il guasto del circuito causato dalle alte temperature.
2, Materiali ad alta Tg: la forza principale nell'affrontare le sfide legate alle alte-temperature
La temperatura nel vano motore e in altre parti dell'auto può raggiungere i 150 gradi o anche di più. In questi ambienti ad alta-temperatura, i materiali con valori Tg elevati diventano la scelta preferita per i circuiti stampati automobilistici. Oltre al materiale ad alto TgFR-4 menzionato in precedenza, anche i materiali in poliimmide sono molto apprezzati nell'industria automobilistica grazie alla loro superiore resistenza alle alte temperature. Il valore Tg dei materiali PI è solitamente superiore a 250 gradi e alcuni addirittura superano i 300 gradi, il che può mantenere proprietà fisiche e chimiche stabili in ambienti con temperature estremamente elevate.
Il circuito stampato realizzato in materiale PI non solo ha resistenza alle alte temperature, ma anche un'eccellente resistenza alla corrosione chimica e una bassa costante dielettrica. Una costante dielettrica bassa comporta una minore perdita di segnale e una maggiore velocità durante la trasmissione, il che è fondamentale per le applicazioni di trasmissione dati ad alta-velocità nelle automobili, come nei sistemi di comunicazione dei veicoli e nella trasmissione dei dati dei sensori di guida autonoma. Nel sistema di gestione della batteria dei veicoli a nuova energia, a causa della grande quantità di calore generato durante il processo di carica e scarica della batteria, dell'elevata temperatura ambiente e dei requisiti estremamente elevati per l'accuratezza della trasmissione del segnale e la stabilità del BMS, il PCB in materiale PI può ben soddisfare queste esigenze, garantendo un monitoraggio e un controllo accurati dello stato della batteria da parte del sistema di gestione della batteria e garantendo un funzionamento sicuro ed efficiente della batteria.
3, Substrato metallico: la chiave per un'efficiente dissipazione del calore
Con il continuo aumento della potenza dei dispositivi elettronici automobilistici, i problemi di dissipazione del calore stanno diventando sempre più importanti. I substrati metallici, in particolare i substrati in alluminio, sono ampiamente utilizzati in campi quali l'illuminazione LED automobilistica e i moduli elettronici di potenza grazie alle loro eccellenti prestazioni di dissipazione del calore. Il substrato in alluminio è costituito da uno strato di base in metallo, uno strato isolante e uno strato conduttivo. Lo strato di base metallico (solitamente alluminio) può dissipare rapidamente il calore, mentre lo strato isolante garantisce l'isolamento elettrico tra il circuito e il substrato metallico. Lo strato conduttivo viene utilizzato per trasportare il circuito.
Nei fari LED delle auto, il chip LED genera una grande quantità di calore durante il processo di emissione della luce. Se non viene dissipato in tempo, causerà un aumento della temperatura del chip LED, una diminuzione dell'efficienza luminosa e una riduzione della durata. La scheda LED realizzata con un substrato di alluminio può condurre rapidamente il calore generato dal chip LED allo strato metallico del substrato di alluminio e quindi dissipare il calore nell'ambiente circostante attraverso la struttura di dissipazione del calore del faro dell'auto, garantendo in modo efficace il funzionamento stabile e la lunga durata del faro a LED. Nei moduli elettronici di potenza delle automobili, come controllori di motori, inverter, ecc., questi componenti generano notevoli perdite di potenza durante il funzionamento e richiedono inoltre misure efficienti di dissipazione del calore. Il PCB con substrato in alluminio può soddisfare i requisiti di dissipazione del calore e ha anche una certa resistenza meccanica per adattarsi al complesso ambiente vibrante delle automobili.
4. Materiali ad alta frequenza: soddisfano i requisiti della comunicazione ad alta-velocità
Con lo sviluppo di automobili intelligenti e collegate in rete, i requisiti per la trasmissione di segnali ad alta-frequenza nei sistemi di comunicazione dei veicoli stanno diventando sempre più elevati. In applicazioni come la comunicazione 5G e i radar dei veicoli, le schede PCB devono avere caratteristiche di bassa costante dielettrica e bassa perdita tangente dielettrica per ridurre l'attenuazione e la distorsione durante la trasmissione del segnale. I materiali ad alta frequenza come il politetrafluoroetilene e i suoi materiali compositi sono quindi diventati la scelta ideale per queste applicazioni.
Il materiale PTFE ha valori Dk e Df estremamente bassi, garantendo una trasmissione stabile e ad alta-velocità di segnali ad alta-frequenza nei circuiti PCB. Nei sistemi radar a onde millimetriche con una frequenza di 77 GHz o superiore nei veicoli, il radar a onde millimetriche rileva informazioni quali distanza, velocità e angolo degli oggetti target emettendo e ricevendo onde elettromagnetiche ad alta-frequenza. A questo punto, i circuiti stampati realizzati con materiali ad alta frequenza a base di PTFE possono trasmettere con precisione segnali radar ad alta frequenza-, garantendo un'elevata risoluzione e precisione di rilevamento del sistema radar e fornendo dati affidabili sulla percezione ambientale per la guida autonoma. Nel modulo di comunicazione in rete del veicolo, sono necessari anche circuiti stampati in materiale ad alta-frequenza per supportare comunicazioni wireless stabili e ad alta-velocità, ottenendo uno scambio di dati efficiente tra veicoli, veicoli e infrastrutture, nonché tra veicoli e persone.
5, materiale della piastra di giunzione rigida e flessibile: bilanciamento di flessibilità e stabilità
All'interno di un'auto, alcuni componenti richiedono che i circuiti stampati abbiano un certo grado di flessibilità per adattarsi a layout spaziali complessi e ambienti di lavoro dinamici. È emersa la scheda rigida flex joint, che combina circuiti stampati rigidi e circuiti flessibili attraverso processi specifici, combinando la stabilità delle schede rigide con la flessibilità delle schede flessibili.
La parte flessibile utilizza solitamente come substrato una pellicola di poliestere o poliimmide, che ha una buona flessibilità e può essere piegata più volte senza influire sulle prestazioni elettriche. Nel circuito di connessione del cruscotto dell'auto, la piastra di giunzione rigida e flessibile può ottenere una connessione flessibile tra il cruscotto e altre parti della carrozzeria del veicolo, garantendo una trasmissione stabile del segnale e adattandosi alle piccole vibrazioni e deformazioni del cruscotto durante la guida del veicolo. Nel modulo di controllo della porta, la piastra di giunzione rigida e flessibile può piegarsi con l'apertura e la chiusura della porta, garantendo al tempo stesso l'affidabilità della connessione del circuito ed evitando guasti al controllo della porta causati da linee interrotte. L'applicazione di materiali per piastre di giunzione rigide e flessibili fornisce un forte supporto per ottimizzare lo spazio interno delle automobili e organizzare in modo efficiente i dispositivi elettronici.