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我们的生活依赖可靠的、负担得起的能源平稳运作和公平发展。完善的能源系统为所有行业部门提供支持,从商业、医疗和教育到农业、基础设施、通信和高科技。相反,缺乏能源供应和转换系统将约束人类和经济发展。
社会发展的脚步还在继续,而能源的紧迫性近年来已初露端倪。
几十年来,煤炭、石油和天然气等化石燃料一直维持着世界的正常运转,从人类的长远发展来看,化石能源是有限的,燃烧化石能源过程中产生的温室气体让全球平均气温不断爬升。因此,我们必须节约有限的化石能源,推动能源行业朝着非化石能源转变。
而新能源汽车,就是能源行业转型的一个典型缩影。
新能源汽车正在逐步取代传统燃油车,成为当代人类的“出行新方式”。
新能源汽车的安全性和可靠性一直是大众所关注的焦点。之前屡屡爆出的电动车电池爆炸、无故起火等新闻,着实赚足了眼球,也暴露出很多潜在的隐患。与传统燃油车相比,新能源汽车的电子化程度更高,这就意味着更多的功能需要通过电子设备实现,电子设备的可靠性,成为了确保车辆可靠性和驾驶安全的重中之重。
NCAB中国的FAE经理Barry Fang分享了他对新能源车用PCB的看法。
Q:就电子化程度而言,新能源车与传统燃油车的差距有多大?
A:传统燃油车多是用发动机+变速箱+车身框架组成的代步工具,而新能源车已经过渡到了电气化时代。从数据上来看,传统高级轿车中,汽车电子成本约占25%,而这一数据在新能源汽车上的比例为45%-60%。
新能源车PCB的增量主要来自车载充电机、电池管理系统(BMS)、电压转换系统(DC-DC、逆变器等)及其他高压、低压器件。传统燃油车的内燃机及传动系统中,PCB的用量仅为0.04平方米左右,一辆电子化程度中等的燃油车全车所需的PCB合计为0.43平方米左右,而新能源车仅动力总成的相关设备上PCB的用量就达到了0.8平方米。
Q:对于车用PCB订单,关注重点有哪些?
A:“驾驶安全”仍然是我们的关注重点,汽车的可靠性、安全性要求很高,对PCB的可靠性、环境适应性等要求非常严苛,其供应商都必须要通过IATF/16949认证。
针对不同的模块,我们的关注点也有不同侧重。
比如,动力总成系统作为整车的动力来源,其中的PCB需要承载高电压、大电流,PCB如果出现故障,会导致车辆无法正常使用。那么,对于这个系统中的PCB,在制造过程中确保它的高可靠性,是我们的关注重心。
而智能辅助驾驶系统,尤其是摄像头或雷达模组,PCB承载的信号往往是高频高速的,并且信号的质量直接影响到车身对实时环境的判断,那么这时候,信号完整性就是我们的关注重心。同时,我们还需要注意的是,该系统中的PCB工艺都较为复杂,会用到软板、软硬结合板、HDI板、混压板等更为先进的解决方案,对供应商的制程能力要求也会更高。
Q:对于不同系统中的车用PCB,在工艺上会有哪些主要的管控点呢?
A:拿动力系统来说,其中的PCB需要承载高电压、大电流,且要求高可靠性,那么从PCB的制造流程来看,主要的管控点在以下几个方面:
前期PCB Layout阶段,需要充分理解客户产品设计,根据客户的需求(额定功率、耐压等级、载流能力等)留足余量。
针对高电压的需求,在设计时需要关注高低压隔离、空气间隙、爬电距离等满足安规要求。
针对大电流的需求,使用厚铜设计,需要关注电流压降、载流通路、反馈、电源滤波和去耦问题。
汽车电子关键部件的PCB需遵循IPC Class 3标准,元器件选型需符合车规。
在制造过程中,需要针对影响载流或耐压性的关键参数进行拆解,并细化到具体的制造流程进行管控,克服因厚铜带来的制作难度。具体体现在钻孔品质、镀铜厚度、导体线宽间距的精度、外层阻焊的涂敷等。
厚铜产品的主要管控点
钻孔:需克服厚铜带来的挑战,并确保钻孔质量。
层压:需确保层压过程中树脂在线路间的充分填充和紧密结合,从而保证可靠性。铜越厚,层压的难度就越大,且高层数产品需要注意各层层间对准度。
镀铜:孔铜厚度控制以及面铜均匀性管控。
蚀刻:铜越厚,线路制作难度越大,需要控制导体的线宽间距精度,保证其满足载流耐压需求。
阻焊:铜厚较厚时,可能需要一些特殊制程才能实现,否则容易出现阻焊漏铜或线脚发黄的情况。
特殊设计:半金属化孔,金属包边设计等。
Q:怎么看待新能源汽车未来的发展?
A:智慧的路+聪明的车,是智慧交通和自动驾驶的终极方向,新能源车也在朝着电气化、智能化、网联化、共享化发展。
首先,“三电”系统的技术更加成熟。虽然说如今新能源汽车的续航里程已经达到四五百公里,但实际续航能力良莠不齐。所以,在如何在各种复杂路况下实现电机效率的最大化问题上,还有很大的进步空间。
其次,驾驶系统更加人性化,驾驶体验会成为车企差异化和吸引用户的关键点。
再者,更加智能的出行。5G+C-V2X车联网的发展,逐步帮助实现车辆与一切可能影响车辆的实体进行实时的信息交互,减少事故发生,优化交通环境,实现自动驾驶。
技术的发展必然伴随着电子设备的迭代或新需求,也势必会催生出新的PCB需求,同时也会越来越多地应用例如HDI、软板、半软板等更为先进的PCB解决方案。
不管是从PCB的可靠性出发,还是为品牌的长远考虑,选择一个经验丰富、专业、可靠的供应商尤为重要。
Q:NCAB能为汽车电子客户提供的附加价值是什么?
A:车辆不仅仅是一个出行工具,还与驾驶员和乘客的人身安全息息相关。客户需要了解和掌控用于其产品中的PCB来源,因为这会涉及到产品的关键构造以及对自身品牌口碑的影响。
作为一个可靠的供应商,NCAB能够在从设计到制造的全流程上为客户提供专业的技术支持和服务,帮助打造高品质的可靠PCB。
在前期设计阶段,我们有经验丰富的PCB设计团队,能够根据客户的具体需求,在Layout阶段提供有价值的工程建议,进行设计优化,帮助客户从一开始就进行正确的设计。同时,在设计过程中结合DFX服务,确保设计文件能够无缝交付制造。
在后期制造阶段,我们会在满足客户要求的前提下,从经过我们审核和认证的供应商中,选择最可靠、品质表现最稳定的工厂,并且只使用工厂最成熟的技术。我们的工厂管理团队也会在产线现场进行品质管控,确保产品达到预期表现。
NCAB集团在PCB行业深耕近30年,为全球45个国家、2600多家客户提供高品质的PCB设计及制造服务,拥有丰富的经验和系统的流程来支持您的产品开发。
审核编辑:符乾江
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