Als Träger elektronischer Komponenten und Schlüssel zu elektrischen Verbindungen wirkt sich die Leistung von Leiterplatten direkt auf die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Intelligenz von Automobilen aus. Als Grundmaterial für Leiterplatten spielen Leiterplatten eine Schlüsselrolle bei der Erfüllung der komplexen und anspruchsvollen Arbeitsumgebungsanforderungen von Automobilen. Verschiedene Arten häufig verwendeter Leiterplatten für die Automobilindustrie unterstützen mit ihren einzigartigen Eigenschaften den stabilen Betrieb elektronischer Systeme in der Automobilindustrie.
1, FR-4-Platte: ein weit verbreitetes Grundmaterial
FR-4 ist ein mit Glasfasergewebe verstärktes kupferkaschiertes Laminat auf Basis von Epoxidharz, das im Bereich der Automobil-Leiterplatten weit verbreitet ist. Es verfügt über gute mechanische Eigenschaften und widersteht Vibrationen und Stößen während des Fahrzeugbetriebs, wodurch die Integrität der Leiterplattenstruktur gewährleistet wird. In Bezug auf die elektrische Leistung verfügt FR-4 über eine stabile Isolationsleistung, die Kurzschlüsse wirksam verhindern und eine stabile Signalübertragung gewährleisten kann.
FR-4-Platinen werden häufig in einigen unkritischen Teilen von Automobilen verwendet, die relativ weniger strenge Anforderungen an Temperatur und elektrische Leistung stellen, wie zum Beispiel normale Schaltkreise für die Innenbeleuchtung und einige einfache Sensorschaltkreise. Um den höheren Zuverlässigkeitsanforderungen der Automobilindustrie gerecht zu werden, wurden auch viele Verbesserungen an FR-4-Materialien vorgenommen. Durch die Erhöhung der Glasübergangstemperatur kann beispielsweise die Dimensionsstabilität in Hochtemperaturumgebungen verbessert werden. Der Tg-Wert von gewöhnlichem FR-4 liegt im Allgemeinen zwischen 130 und 140 Grad, während der Tg-Wert von FR-4-Material in Automobilqualität auf 150 Grad oder sogar über 170 Grad erhöht werden kann, sodass es in Hochtemperaturbereichen wie Motorräumen besser funktioniert und Probleme wie Plattenverformung und Schaltkreisausfälle aufgrund hoher Temperaturen effektiv vermieden werden.
2, Materialien mit hoher Tg: die Hauptkraft bei der Bewältigung von Herausforderungen bei hohen Temperaturen
Die Temperatur im Motorraum und anderen Teilen eines Autos kann bis zu 150 Grad oder sogar mehr erreichen. In diesen Hochtemperaturumgebungen werden Materialien mit hohen Tg-Werten zur bevorzugten Wahl für Leiterplatten im Automobilbereich. Neben dem bereits erwähnten Material mit hoher TgFR-4 erfreuen sich auch Polyimidmaterialien aufgrund ihrer überlegenen Hochtemperaturbeständigkeit großer Beliebtheit in der Automobilindustrie. Der Tg-Wert von PI-Materialien liegt normalerweise über 250 Grad und einige sogar über 300 Grad, wodurch stabile physikalische und chemische Eigenschaften in Umgebungen mit extrem hohen Temperaturen aufrechterhalten werden können.
Die aus PI-Material hergestellte Leiterplatte weist nicht nur eine hohe Temperaturbeständigkeit, sondern auch eine hervorragende chemische Korrosionsbeständigkeit und eine niedrige Dielektrizitätskonstante auf. Eine niedrige Dielektrizitätskonstante führt zu einem geringeren Signalverlust und einer höheren Geschwindigkeit während der Übertragung, was für Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungsanwendungen in Automobilen, wie etwa in Fahrzeugkommunikationssystemen und der Datenübertragung von Sensoren für autonomes Fahren, von entscheidender Bedeutung ist. Im Batteriemanagementsystem von Fahrzeugen mit neuer Energie kann PI-Materialplatine aufgrund der großen Wärmemenge, die während des Lade- und Entladevorgangs der Batterie entsteht, der hohen Umgebungstemperatur und der extrem hohen Anforderungen an die Signalübertragungsgenauigkeit und -stabilität des BMS diese Anforderungen gut erfüllen und eine genaue Überwachung und Steuerung des Batteriestatus durch das Batteriemanagementsystem sowie einen sicheren und effizienten Betrieb der Batterie gewährleisten.
3, Metallsubstrat: der Schlüssel zur effizienten Wärmeableitung
Mit der kontinuierlichen Steigerung der Leistung elektronischer Geräte im Automobilbereich treten Probleme mit der Wärmeableitung immer stärker in den Vordergrund. Metallsubstrate, insbesondere Aluminiumsubstrate, werden aufgrund ihrer hervorragenden Wärmeableitungsleistung häufig in Bereichen wie LED-Beleuchtung im Automobilbereich und Leistungselektronikmodulen eingesetzt. Aluminiumsubstrat besteht aus einer Metallgrundschicht, einer Isolierschicht und einer leitenden Schicht. Die metallische Grundschicht (in der Regel Aluminium) kann Wärme schnell ableiten, während die Isolationsschicht für die elektrische Isolierung zwischen der Schaltung und dem Metallsubstrat sorgt. Die leitende Schicht dient zum Tragen des Stromkreises.
Bei LED-Scheinwerfern für Autos erzeugt der LED-Chip während des Lichtemissionsprozesses eine große Wärmemenge. Wenn es nicht rechtzeitig abgebaut wird, steigt die Temperatur des LED-Chips, die Lichtausbeute nimmt ab und die Lebensdauer verkürzt sich. Die LED-Platine aus Aluminiumsubstrat kann die vom LED-Chip erzeugte Wärme schnell an die Metallschicht des Aluminiumsubstrats leiten und die Wärme dann über die Wärmeableitungsstruktur des Autoscheinwerfers an die Umgebung ableiten, wodurch ein stabiler Betrieb und eine lange Lebensdauer des LED-Scheinwerfers effektiv gewährleistet werden. Bei leistungselektronischen Modulen in Automobilen wie Motorsteuerungen, Wechselrichtern usw. erzeugen diese Komponenten im Betrieb erhebliche Verlustleistungen und erfordern außerdem effiziente Maßnahmen zur Wärmeableitung. Aluminiumsubstrat-Leiterplatten können ihre Wärmeableitungsanforderungen erfüllen und verfügen außerdem über eine gewisse mechanische Festigkeit, um sich an die komplexe Vibrationsumgebung von Automobilen anzupassen.
4, Hochfrequenzmaterialien: erfüllen die Anforderungen der Hochgeschwindigkeitskommunikation
Mit der Entwicklung intelligenter und vernetzter Automobile werden die Anforderungen an die hochfrequente Signalübertragung in Fahrzeugkommunikationssystemen immer höher. In Anwendungen wie 5G-Kommunikation und Fahrzeugradar müssen Leiterplatten eine niedrige Dielektrizitätskonstante und einen niedrigen dielektrischen Verlustfaktor aufweisen, um Dämpfung und Verzerrung während der Signalübertragung zu reduzieren. Hochfrequenzmaterialien wie Polytetrafluorethylen und seine Verbundwerkstoffe sind daher die ideale Wahl für diese Anwendungen.
PTFE-Material hat extrem niedrige Dk- und Df-Werte und gewährleistet eine hohe {0}Geschwindigkeit und stabile Übertragung von Hochfrequenzsignalen in Leiterplattenschaltungen. In Millimeterwellenradarsystemen mit einer Frequenz von 77 GHz oder höher in Fahrzeugen erkennt Millimeterwellenradar Informationen wie Entfernung, Geschwindigkeit und Winkel von Zielobjekten durch Aussenden und Empfangen hochfrequenter elektromagnetischer Wellen. An diesem Punkt können Leiterplatten aus PTFE-basierten Hochfrequenzmaterialien hochfrequente Radarsignale präzise übertragen, was eine hohe Auflösung und Erkennungsgenauigkeit des Radarsystems gewährleistet und zuverlässige Umgebungswahrnehmungsdaten für autonomes Fahren liefert. Im Fahrzeugnetzwerk-Kommunikationsmodul sind außerdem Leiterplatten aus Hochfrequenzmaterial erforderlich, um eine schnelle und stabile drahtlose Kommunikation zu unterstützen und einen effizienten Datenaustausch zwischen Fahrzeugen, Fahrzeugen und Infrastruktur sowie Fahrzeugen und Menschen zu erreichen.
5, starres flexibles Gelenkplattenmaterial: Ausgleich von Flexibilität und Stabilität
Im Inneren eines Autos erfordern einige Komponenten von Leiterplatten ein gewisses Maß an Flexibilität, um sich an komplexe räumliche Anordnungen und dynamische Arbeitsumgebungen anzupassen. Es ist die starre Flex-Joint-Platine entstanden, die starre Leiterplatten und flexible Leiterplatten durch spezifische Prozesse kombiniert und so die Stabilität starrer Platinen mit der Flexibilität flexibler Platinen kombiniert.
Der flexible Teil verwendet normalerweise Polyesterfolie oder Polyimid als Substrat, die eine gute Flexibilität aufweisen und mehrfach gebogen werden können, ohne die elektrische Leistung zu beeinträchtigen. Im Verbindungskreis des Armaturenbretts des Autos kann die starre Flexverbindungsplatte eine flexible Verbindung zwischen dem Armaturenbrett und anderen Teilen der Fahrzeugkarosserie herstellen, wodurch eine stabile Signalübertragung gewährleistet und sich an die kleinen Vibrationen und Verformungen des Armaturenbretts während der Fahrzeugfahrt angepasst wird. Im Türsteuerungsmodul kann sich die starre flexible Verbindungsplatte beim Öffnen und Schließen der Tür biegen, während gleichzeitig die Zuverlässigkeit der Stromkreisverbindung gewährleistet und Türsteuerungsausfälle durch gebrochene Leitungen vermieden werden. Der Einsatz starrer flexibler Verbindungsplattenmaterialien bietet eine starke Unterstützung bei der Optimierung des Innenraums von Automobilen und der effizienten Anordnung elektronischer Geräte.