מבוא: אתגרים טכניים באלקטרוניקה לרכבהחידושים של קפל

ככל שנהיגה אוטונומית מתפתחת לכיוון L5 ומערכות ניהול סוללות (BMS) לרכב חשמלי (EV) דורשות צפיפות אנרגיה ובטיחות גבוהות יותר, טכנולוגיות PCB מסורתיות מתקשות לטפל בבעיות קריטיות:

• סיכוני בריחה תרמיתערכות שבבים של ECU עולות על צריכת החשמל של 80W, עם טמפרטורות מקומיות המגיעות ל-150°C
• מגבלות אינטגרציה תלת-ממדיתBMS דורש 256+ ערוצי אות בעובי לוח של 0.6 מ"מ
• כשלים ברטטחיישנים אוטונומיים חייבים לעמוד בפני זעזועים מכניים של 20G
• דרישות מזעורבקרי LiDAR דורשים רוחב עקבות של 0.03 מ"מ וערימה של 32 שכבות

חברת קאפאל טכנולוג'י, הממנפת 15 שנות מחקר ופיתוח, מציגה פתרון טרנספורמטיבי המשלבמעגלים מודפסים בעלי מוליכות תרמית גבוהה(2.0W/mK),מעגלים מודפסים עמידים בטמפרטורה גבוהה(-55°C~260°C), ו32 שכבותHDI קבור/עיוור באמצעות טכנולוגיה(מיקרו-ויאס של 0.075 מ"מ).

סעיף 1: מהפכת ניהול התרמי עבור ECUs לנהיגה אוטונומית

1.1 אתגרים תרמיים של ה-ECU

• צפיפות שטף חום של ערכת השבבים Nvidia Orin: 120W/cm²
• מצעים FR-4 קונבנציונליים (0.3W/mK) גורמים לחריגה של 35% בטמפרטורת צומת השבב
• 62% מכשלים ב-ECU נובעים מעייפות הלחמה הנגרמת על ידי מאמץ תרמי

1.2 טכנולוגיית אופטימיזציה תרמית של קפל

חידושים חומריים:

• מצעים של פוליאימיד מחוזק בננו-אלומינה (מוליכות תרמית של 2.0±0.2W/mK)
• מערכי עמודי נחושת תלת-ממדיים (שטח פיזור חום מוגדל ב-400%)

פריצות דרך בתהליך:

• לייזר ישיר מבנה (LDS) למסלולים תרמיים אופטימליים
• ערימה היברידית: שכבות נחושת דקה במיוחד בעובי 0.15 מ"מ + שכבות נחושת כבדות בעובי 2oz

השוואת ביצועים:

סעיף 2: מהפכת חיווט BMS עם טכנולוגיית HDI בת 32 שכבות

2.1 נקודות כאב בתעשייה בתכנון BMS

• פלטפורמות 800V דורשות 256+ ערוצי ניטור מתח תאים
• עיצובים קונבנציונליים חורגים ממגבלות החלל ב-200% עם אי-התאמה של 15% בעכבה

2.2 פתרונות הקישוריות בצפיפות גבוהה של קפל

הנדסת סטאקאפ:

• מבנה HDI בכל שכבה 1+N+1 (32 שכבות בעובי 0.035 מ"מ)
• בקרת עכבה דיפרנציאלית של ±5% (אותות במהירות גבוהה של 10 ג'יגה-ביט לשנייה)

טכנולוגיית מיקרו-ויה:

• ויאסים בלי לייזר של 0.075 מ"מ (יחס גובה-רוחב של 12:1)
• <5% שיעור חללים בציפוי (תואם לתקן IPC-6012B Class 3)

תוצאות מדד:

סעיף 3: אמינות סביבתית קיצונית - פתרונות בעלי הסמכת MIL-SPEC

3.1 ביצועי חומרים בטמפרטורה גבוהה

• טמפרטורת מעבר זכוכית (Tg): 280°C (IPC-TM-650 2.4.24C)
• טמפרטורת פירוק (Td): 385°C (ירידה של 5% במשקל)
• הישרדות בהלם תרמי: 1,000 מחזורים (-55°C↔260°C)

3.2 טכנולוגיות הגנה קנייניות

• ציפוי פולימר מושתל בפלזמה (עמידות בפני ריסוס מלח עד 1,000 שעות)
• חללי מיגון EMI תלת-ממדיים (הנחתה של 60dB ב-10GHz)

סעיף 4: מקרה בוחן - שיתוף פעולה עם 3 יצרני הרכב החשמלי המובילים בעולם

מודול בקרת BMS 4.1 800V

• אתגר: שילוב AFE בעל 512 ערוצים בשטח של 85×60 מ"מ
• פִּתָרוֹן:
  1. לוח PCB קשיח-גמיש בעל 20 שכבות (רדיוס כיפוף של 3 מ"מ)
  2. רשת חיישני טמפרטורה משובצת (רוחב עקבות של 0.03 מ"מ)
  3. קירור מקומי של ליבת המתכת (התנגדות תרמית של 0.15°C·cm²/W)

4.2 בקר תחום אוטונומי L4

• תוצאות:
  • הפחתת הספק של 40% (72W → 43W)
  • 66% הפחתת גודל לעומת עיצובים קונבנציונליים
  • הסמכת בטיחות פונקציונלית ASIL-D

סעיף 5: הסמכות ואבטחת איכות

מערכת האיכות של קפל עולה על תקני הרכב:

• הסמכת MIL-SPECתואם לתקן GJB 9001C-2017
• תאימות לרכבאימות IATF 16949:2016 + AEC-Q200
• בדיקות אמינות:
  • 1,000 שעות HAST (130°C/85% לחות יחסית)
  • הלם מכני 50G (MIL-STD-883H)

סיכום: מפת דרכים לטכנולוגיית PCB מהדור הבא

קאפאל הוא חלוץ:

• רכיבים פסיביים משובצים (חיסכון של 30% במקום)
• מעגלים מודפסים היברידיים אופטואלקטרוניים (הפסד של 0.2dB/cm ב-850nm)
• מערכות DFM מונעות על ידי בינה מלאכותית (שיפור של 15% בתפוקה)

צרו קשר עם צוות ההנדסה שלנוהיום כדי לפתח במשותף פתרונות PCB מותאמים אישית עבור הדור הבא של האלקטרוניקה לרכב שלכם.