Im Laufe der Jahre hat die globale Automobilindustrie einen tiefgreifenden Wandel durchlaufen, wobei Fahrzeuge mit neuer Energie aufgrund ihrer Vorteile in Bezug auf Umweltschutz und Effizienz allmählich zum Mainstream des Marktes werden. In diesem Transformationsprozess hat die Leiterplatte, die in Fahrzeugen mit neuer Energie verwendet wird, als wichtiger Träger der Automobilelektronik erhebliche Veränderungen in ihrer technologischen Entwicklung und ihren Anwendungstrends erfahren.
1. Die Marktgröße wächst weiter
Mit der stetig steigenden Verbreitung neuer Energiefahrzeuge zeigt der globale Automobil-Leiterplattenmarkt einen starken Wachstumstrend. Laut Fortune Business Insights wird der weltweite Automobil-Leiterplattenmarkt im Jahr 2022 voraussichtlich 8,84 Milliarden US-Dollar erreichen und bis 2030 auf 13,39 Milliarden US-Dollar ansteigen, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 5,6 %. Die rasche Verbreitung neuer Energiefahrzeuge ist zur zentralen Triebkraft für das Wachstum der Leiterplattennachfrage geworden. Es wird erwartet, dass der globale Leiterplattenmarkt für Fahrzeuge mit neuer Energie bis 2025 auf 30,095 Milliarden Yuan anwachsen wird, wobei die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate die von Fahrzeugen mit herkömmlichem Kraftstoff deutlich übersteigt. Im Gegensatz dazu zeigt die Größe des Leiterplattenmarkts für Fahrzeuge mit herkömmlichem Kraftstoff einen Abwärtstrend und wird voraussichtlich bis 2025 auf 32,925 Milliarden Yuan sinken. Dies zeigt deutlich, dass Fahrzeuge mit neuer Energie zu einem neuen Motor geworden sind, der die Entwicklung der Leiterplattenindustrie vorantreibt.
2, vielfältigere und reichhaltigere Anwendungsszenarien
Die Leiterplatte herkömmlicher Kraftstofffahrzeuge wird hauptsächlich in Bereichen wie der Leistungssteuerung, in der Autounterhaltung und in Sicherheitssystemen verwendet, während Fahrzeuge mit neuer Energie auf der Grundlage der Vererbung dieser Anwendungen über Batteriemanagementsysteme, in Autoladegeräten, Spannungsumwandlungssystemen wie DC{0}DC-Wandlern, Wechselrichtern und anderen wichtigen Systemen verfügen. Nehmen wir Tesla als Beispiel: Die Wechselrichter und BMS-Systeme seiner Fahrzeuge der Modellreihe verbrauchen in hohem Maße Leiterplatten, was den Wert einzelner Fahrzeugleiterplatten erheblich steigert.
Im Hinblick auf intelligentes Fahren und intelligentes Cockpit steigt mit der kontinuierlichen Verbreitung fortschrittlicher Fahrassistenzsystemfunktionen die Anzahl der Sensoren im Auto weiter und die Material- und Prozessanforderungen für Leiterplatten, die in Geräten wie Millimeterwellenradaren verwendet werden, werden immer strenger. Gleichzeitig hat der Trend zu mehreren Bildschirmen und großen intelligenten Cockpits die Nachfrage nach Leiterplatten weiter erhöht. Darüber hinaus hat die Anwendung des Batteriewechselmodus in Fahrzeugen mit neuer Energie die Nachfrage nach Leiterplatten in zentralen Ladestationen und Steuerungssystemen für Batteriewechselstationen erheblich erhöht und höhere Anforderungen an deren Zuverlässigkeit und Stabilität gestellt.
3, Technologische Entwicklungstrends
(1) Mehrschichtig und hohe-Dichte
Um der steigenden Nachfrage nach Integration elektronischer Geräte in Fahrzeuge mit neuer Energie gerecht zu werden, entwickeln sich Leiterplatten in Richtung Mehrschichtigkeit und hoher{0}}Dichte. Mehrschichtplatinen können mehr elektronische Komponenten tragen und erfüllen so die Anforderungen an Rechenleistung und Stabilität von Fahrzeugen. Beispielsweise werden in Schlüsselsystemen wie Infotainmentsystemen, Leistungssteuerungssystemen und Sicherheitssystemen für Autos zunehmend mehrschichtige Platinen mit mehr als 10 Schichten verwendet. Die Herstellung von Mehrschichtplatinen erfordert hochpräzise Laminier- und Bohrtechniken, um das Problem der Spannungsverteilung zwischen den Schichten zu lösen, die durch Unterschiede in den Wärmeausdehnungskoeffizienten verschiedener Materialien verursacht wird, und um die Herausforderungen des Wärmemanagements zu lösen, die sich aus der erhöhten Schaltkreisdichte ergeben.
(2) Die breite Anwendung vonStarrflex-Leiterplatten
Die Kombination aus flexiblen und starren Leiterplatten reduziert effektiv die Anzahl der Steckverbinder und Lötstellen, verbessert die Produktqualität und -zuverlässigkeit und kann sich besser an die komplexe räumliche Anordnung im Automobil anpassen. In Szenarien wie zentralen Steuerungssystemen und Infotainmentsystemen in Autos, die eine hohe Flexibilität und Haltbarkeit der Leiterplatten erfordern, wird die Kombination aus weichen und harten Leiterplatten häufig verwendet. Es kann mehr Funktionen auf begrenztem Raum realisieren und die Intelligenz des gesamten Fahrzeugs steigern. Beispielsweise spielt bei der Verbindung von Sensoren und Anzeigemodulen in einigen New-Energy-Fahrzeugen die Kombination von weichen und harten Platinen eine Schlüsselrolle, um die Verkabelung im Fahrzeuginneren zu optimieren und das Ausfallrisiko zu reduzieren.
(3) Höhere Sicherheits- und elektrische Isolationsanforderungen
Beim Leiterplattendesign von New-Energy-Fahrzeugen sind Sicherheit und elektrische Isolierung von entscheidender Bedeutung. Aufgrund der hohen Spannung und des hohen Stroms, die in Fahrzeugen mit neuer Antriebstechnik auftreten, müssen beim PCB-Design die elektrische Luft- und Kriechstrecke streng kontrolliert werden, um die elektrische Leistung und Produktsicherheit in Hochspannungsumgebungen zu gewährleisten. Gemäß der Norm IEC60950 können beispielsweise Sicherheitsanforderungen durch Maßnahmen wie Schlitzen, Verwendung von Isoliermaterialien und doppelseitiger Montage erfüllt werden. Bei Leiterplattendesigns mit Taktfrequenzen über 5 MHz oder Signalanstiegszeiten von weniger als 5 ns werden häufig mehrschichtige Leiterplattendesigns verwendet, um den Signalschleifenbereich zu steuern, die Signalqualität zu verbessern, elektromagnetische Störungen zu reduzieren und Signalstabilität und Zuverlässigkeit in komplexen elektronischen Systemen sicherzustellen. Beim Leiterplattendesign von BMS müssen strenge Sicherheitsanforderungen wie Batterieüberladung, Tiefentladung und Kurzschlussschutz erfüllt werden, um die Batteriesicherheit zu gewährleisten.
(4) Anpassung an die Nachfrage nach Hochspannungs-Schnellladung
Da 800-V-Hochspannungs-Schnellladen nach und nach zur gängigen Lösung wird, steigt die Ladespannung von Elektrofahrzeugen, die Größe der Komponenten wird größer und die Leiterplattenverkabelung muss höheren Strömen standhalten. Um Probleme wie Überlastung, Überhitzung oder kontrollierte Reduzierung des Ladestroms zu vermeiden, werden häufig Dickkupfer- oder eingebettete Kupferlösungen verwendet, um eine hohe Mehrschichtigkeit dicker Kupferleiterplatten zu erreichen, und eingebettetes Kupfer und eingebettete Kupferprozesse werden eingeführt, um die Wärmeableitungsfähigkeiten zu verbessern. Dies stellt höhere Anforderungen an die Materialeigenschaften und Herstellungsprozesse von Leiterplatten und erfordert die Entwicklung neuer Materialien und Prozesse mit höherer Stromtragfähigkeit und besserer Wärmeableitungsleistung.
(5) Unterstützung bei der Gewichtsreduzierung von Batteriesystemen
Durch die Verwendung von FPC anstelle von Kabelbäumen in Batteriemodulen, die von Power Battery BMS verwaltet werden, können Leichtbauziele effektiv erreicht und Platz gespart werden. FPC zeichnet sich dadurch aus, dass es dünn, leicht und biegsam ist und eignet sich daher besser für Anwendungen in Batteriemodulen, die viel Platz und Gewicht erfordern.