揭秘奥士康新能源汽车PCB可靠性工程能力

随着新能源汽车加速迈入高电压快充时代，光伏与储能系统持续向大功率、大电流和高度集成化方向演进，底层硬件正面临更严苛的运行环境与可靠性挑战。

这也让PCB的可靠性定义发生改变：它不再只是工厂内部的制造合格率，而是直接关系到终端产品的系统安全、运行稳定与服役寿命。

在能源类PCB中，金属化槽孔就是一个典型的关键细节。它承担器件安装、高压隔离和电气间隙控制等功能，但由于结构特殊、应力复杂，一旦孔壁结合不稳定，在IR炉、热风整平或多次回流焊等热冲击过程中，就可能出现孔壁分离、起泡、鼓包等问题，并在长期热循环环境下演变为潜在的互联失效风险。

 

图1 PCB槽孔和槽孔经IR后分离

面对这一行业共性问题，奥士康研发团队围绕能源PCB金属化槽孔孔壁分离开展系统性DOE研究，从材料、加工方式、内层设计到除胶与烘烤工艺，以实验数据识别影响可靠性的关键变量，并形成可量化、可复制的工艺控制方法。

三个发现，把槽孔可靠性

变成可控制的工程问题

孔壁分离不是单一工序造成的，而是材料特性、加工方式、孔壁状态、热应力和结构设计共同作用的结果。奥士康以8层能源板为测试载体，选取中Tg材料N5、高Tg材料T6、高频高速材料T7三种覆铜板，围绕加工方式、内层非功能焊盘设计、烘烤、除胶量等变量展开交叉验证，各条件下采集15组测试数据，经三次无铅回流焊后统计孔壁分离发生率。

 

图2 测试板图形设计与尺寸规格

图3 内层非功能性焊盘设计

表1 DOE实验设计

加工方式

直接影响结合力的起点

相同条件下，锣槽孔的孔壁分离比例在N5、T6、T7三类材料中分别为65.2%、81.7%、57.0%;而钻槽孔对应数据为9.6%、10.3%、23.7%。

这组数据说明，钻槽孔相较锣槽孔，能够显著降低金属化槽孔孔壁分离风险。其中，N5、T6材料降幅尤为明显;T7材料采用钻槽孔后，孔壁分离比例也由锣槽孔的57.0%降至23.7%，但仍高于N5、T6，说明高频高速材料对除胶、烘烤及表面处理提出了更高要求。

 

图4

三种材料在钻和锣的孔壁分离比例

图5

T6材料的钻和锣对应的孔壁粗糙度

切片分析显示，钻槽孔的孔壁粗糙度平均为0.27mil，锣槽孔为0.20mil。更高的孔壁粗糙度，意味着铜与孔壁之间具备更强的物理结合基础，从而提升热冲击后的孔壁稳定性。

设计端

存在可参考的安全边界

研究测试了内层非功能焊盘垂直间距从0.378mm到1.515mm的九个跨度。数据显示，采用钻槽工艺时，内层焊盘垂直间距H≤0.623mm未发生孔壁分离;采用锣槽工艺时，安全间距则需收紧至H≤0.378mm。

图6 层间pad跨度对孔壁分离的影响

这意味着，槽孔可靠性不能只依靠制造端控制，更需要在设计阶段建立合理边界。奥士康通过DFM协同，帮助客户优化槽孔结构与拉pad设计，把潜在风险前移到产品开发阶段，减少试产反复和后期失效隐患。

不同材料

需要不同的工艺组合

常规中Tg材料N5和高Tg材料T6，在“钻孔+钻孔后烘烤(150℃×2h)+除胶量>0.2mg/cm²”的组合下，可有效避免孔壁分离风险;而高频高速材料T7，由于其树脂体系具有特殊性，在上述措施基础上还需引入等离子除胶工艺，以满足更高可靠性要求。

图7 烤板和高速材料增加plasma对槽孔孔壁分离的影响

 

图8 不同槽长、槽宽对孔壁分离失效率的影响

转化行业痛点

推动制造从经验走向实证

金属化槽孔孔壁分离，是能源PCB及高可靠PCB制造中需要重点控制的典型失效风险之一。过去，这类问题在量产实践中较多依赖经验判断和制程调整。通过系统性DOE研究，奥士康将其转化为具有数据依据、设计边界和工艺组合的工程问题，也为能源PCB金属化槽孔的可靠性设计与量产工艺优化提供了可参考的工程路径。

它的价值，不只在于解决某一种槽孔结构的加工问题，更在于推动PCB制造从“经验调优”走向“数据驱动的工程化管控”，匹配终端电子产业不断升级的品质要求。

以技术与先进制造

守护长期价值

当新能源、AI算力、智能驾驶、高速通信等应用持续升级，PCB可靠性已成为高端电子系统稳定运行的底层支撑。小小的槽孔，是PCB可靠性的微观切面，也是奥士康面向高可靠场景系统制造能力的真实写照。

高端PCB制造，不能只停留在“做得出来”，更要回答“能否长期稳定运行”。面向高可靠应用领域，奥士康将持续以技术研发为牵引、以先进制造为支撑，为全球客户交付更稳定、更可靠的 PCB 解决方案，支撑各领域高端电子产业行稳致远。

技术来源说明：

本文技术数据与研究结论，来源于奥士康科技股份有限公司研发团队《能源板槽孔加工研究》相关实验成果。该研究旨在通过材料、设计与工艺的系统化验证，为新能源PCB可靠性设计与量产工艺优化提供工程参考。