Het elektronische systeem voor auto's omvat talrijke functionele modules, zoals het motorbesturingssysteem, het elektronische carrosseriesysteem, het airbagsysteem, het entertainmentsysteem in de auto, enz. Deze systemen stellen verschillende eisen aan printplaten, en de selectie van lagen en structuren heeft rechtstreeks invloed op de prestaties, betrouwbaarheid en kosten van printplaten. Daarom is het bij het ontwerpproces van elektronische printplaten voor auto's noodzakelijk om meerdere factoren uitgebreid in overweging te nemen om betere keuzes te maken.
1, De impact van functionele vereisten voor elektronische systemen in de auto-industrie op de lagen en structuur van printplaten
(1) Bedradingsvereisten voor complexe functionele modules
Voor complexe functionele modules zoals motorbesturingssystemen en autonome rijassistentiesystemen bevatten ze een groot aantal elektronische componenten en complexe circuitverbindingen. Deze modules vereisen bedrading met hoge-dichtheid binnen een beperkte ruimte om te voldoen aan de eisen van signaaloverdracht. Op dit punt kan een meer-laagse printplaatstructuur meer bedradingslagen bieden, waardoor signaallijnen, hoogspanningslijnen en aardelijnen redelijker kunnen worden gedistribueerd, waardoor signaalinterferentie en problemen met bedradingsopstoppingen worden verminderd.
(2) Integratievereisten voor verschillende functionele modules
Moderne elektronische systemen voor auto's hebben de neiging om meerdere functionele modules op één enkele printplaat te integreren om de omvang te verkleinen, de kosten te verlagen en de algehele systeembetrouwbaarheid te verbeteren. In auto's kunnen infotainmentsystemen bijvoorbeeld functies integreren zoals navigatie, het afspelen van multimedia, Bluetooth-communicatie, enz., waarvoor printplaten nodig zijn om meerdere soorten chips en circuits te huisvesten en een goed platform te bieden voor signaalinteractie tussen verschillende functionele modules. In dit geval kunnen geschikte PCB-lagen en -structuren isolatie en verbinding van verschillende functionele gebieden bewerkstelligen, waardoor wederzijdse interferentie wordt vermeden. Door de geologische en energielagen redelijk te verdelen en een bedradingsstructuur met meerdere- lagen aan te nemen, kunnen verschillende typen circuits, zoals RF-circuits, digitale circuits en analoge circuits, effectief met elkaar worden geïntegreerd, terwijl ervoor wordt gezorgd dat de prestaties van elk onderdeel van het circuit niet worden beïnvloed.
2, De relatie tussen elektrische prestatie-eisen en printplaatlagen en structuur
(1) Signaalintegriteit
Wanneer digitale signalen met hoge-snelheid worden verzonden op printplaten, worden deze gemakkelijk beïnvloed door factoren zoals reflectie en overspraak, wat leidt tot problemen met de signaalintegriteit. Om de kwaliteit van het signaal te garanderen, is een meer-laagse printplaatstructuur vereist om een goede impedantieaanpassing en signaalafscherming te bereiken. In een op een voertuig gemonteerd Ethernet-communicatiesysteem kan de transmissiesnelheid van hoge-signalen bijvoorbeeld 100 Mbps of zelfs hoger bereiken. In dit geval moeten meerdere lagen printplaten worden gebruikt en moeten de lagen redelijk tussen de signaallagen worden gerangschikt om een volledige afschermingsstructuur te vormen, waardoor de impact van externe interferentie op het signaal wordt verminderd. Tegelijkertijd wordt, door de karakteristieke impedantie van de transmissielijn nauwkeurig te regelen, verzekerd dat de reflectiecoëfficiënt van het signaal binnen een acceptabel bereik ligt, waardoor nauwkeurige gegevensoverdracht wordt gegarandeerd en gegevensverlies of fouten veroorzaakt door problemen met de signaalintegriteit worden vermeden.
(2) Machtsintegriteit
Verschillende chips en circuits in elektronische systemen voor auto's vereisen een hoge stabiliteit van de stroomvoorziening. Meerlaagse PCB's kunnen transmissiepaden met lage impedantie voor stroombronnen bieden via gespecialiseerde stroom- en aardlaagontwerpen, waardoor stroomruis en spanningsschommelingen worden verminderd.
3, laag- en structuurselectie van printplaten onder betrouwbaarheidsvereisten
(1) Thermisch beheer
Elektronische apparaten in de auto-industrie genereren warmte tijdens het gebruik, vooral elektrische apparaten zoals aandrijfmotoren in motorregeleenheden en autoladers. Overmatige hitte kan de prestaties en levensduur van elektronische componenten beïnvloeden, dus bij het aantal lagen en de structuur van printplaten moet rekening worden gehouden met de vereisten van thermisch beheer. Meerlaagse printplaten kunnen helpen warmte af te voeren via interne metaallagen.
(2) Mechanische sterkte en anti-trillingsprestaties
Auto's zijn tijdens het gebruik onderhevig aan verschillende trillingen en schokken, waarvoor PCB's voldoende mechanische sterkte en antitrillingsprestaties moeten hebben. Dankzij de wederzijdse ondersteuning van de meer-laagstructuur kunnen meer-printplaten de algehele mechanische sterkte tot op zekere hoogte verbeteren. Tegelijkertijd kan bij het ontwerpen van printplaten het antitrillingsvermogen ervan verder worden verbeterd door bevestigingsgaten toe te voegen, de externe afmetingen te optimaliseren en geschikte materialen te selecteren. Bij het ontwerp van printplaten van chassisbesturingssystemen voor auto's kan het gebruik van meer- stijve printplaten in combinatie met speciale verstevigingsmaatregelen ervoor zorgen dat de printplaat geen fouten zal vertonen, zoals scheuren in soldeerverbindingen en circuitbreuk in zware trillingsomgevingen, waardoor de betrouwbare werking van het systeem wordt gegarandeerd.
4, Kostenbeperkingen en de afweging-tussen printplaatlagen en structuur
(1) De impact van het vergroten van het aantal lagen op de kosten
Hoewel meer-laagse printplaten voordelen hebben wat betreft prestaties en functionele implementatie, kan het vergroten van het aantal lagen leiden tot een stijging van de productiekosten. Dit komt vooral tot uiting in de materiaalkosten, de kosten van verwerkingstechnologie en de productiecycli. Voor elke extra laag printplaat zijn aanvullende materialen nodig, zoals met koper-beklede laminaten en halfuitgeharde platen. Tegelijkertijd is de verwerkingstechnologie van meer-laags printplaten complexer, waardoor apparatuur met een hogere precisie en meer verwerkingsstappen nodig zijn, zoals meer-laags lamineren, boren, galvaniseren, enz., waardoor de productiekosten en productiecycli zullen stijgen. Daarom moet het ontwerp van printplaten, terwijl wordt voldaan aan de prestatie-eisen van elektronische systemen in de auto-industrie, zoveel mogelijk worden geoptimaliseerd om onnodige laagverhogingen te voorkomen en de kosten onder controle te houden.
(2) De mogelijkheid om de kosten te verlagen door middel van structurele optimalisatie
Door de printplaatstructuur te selecteren en te optimaliseren kunnen de kosten tot op zekere hoogte worden verlaagd. Bovendien kan het optimaliseren van de externe afmetingen en assemblagemethoden van printplaten het gebruik van de plaat verbeteren en de materiaalkosten effectief verlagen. Tegelijkertijd kan een redelijke planning van de bedrading en de lay-out van componenten, waardoor het aantal en de lagen van via's worden verminderd, niet alleen de productie-efficiëntie verbeteren, maar ook de verwerkingskosten verlagen.