برقی شدن و هوشمندسازی باعث گسترش PCB خودرو می شود. بردهای مدار چاپی، ماژول های مستقلی هستند که از قطعات الکترونیکی به هم پیوسته تشکیل شده اند. آنها را می توان در وسایل الکترونیکی که ما روزانه از آنها استفاده می کنیم، مانند تلفن های همراه، روترها، و رایانه های شخصی تا رادارهای پیچیده، موشک ها و ماهواره ها پیدا کرد.
به منظور ارتقاء هوشمند وسایل حمل و نقل، از یک طرف، اضافه کردن ماژول های هوشمند مانند کابین خلبان هوشمند و ویژگی رانندگی خودکار ضروری است و از سوی دیگر، هوشمندی نیازمند تبدیل معماری خودرو از مکانیک سنتی به معماری الکترونیکی و الکتریکی هوشمندتر (به اختصار ( EEA است تا بتواند از الزامات هوشمند برای کنترل حرکت پشتیبانی کند.
پشتیبان سخت‌افزاری اساسی برای برقی‌سازی و هوشمندسازی خودروها، ماژول‌های الکترونیکی خودرو هستند. الکترونیکی شدن باعث شده است که نسبت هزینه قسمت های الکترونیکی خودرو همچنان در حال افزایش باشد و انتظار می رود که نسبت هزینه قسمت های الکترونیکی خودرو تا سال 2030 نزدیک به 50 درصد برسد. بر این اساس و به عنوان هسته الکترونیک، کاربرد PCB در خودروها نیز به طور قابل توجهی بهبود خواهد یافت. بر اساس برآوردهای CPCA، ارزش تولید جهانی PCB خودرو در سال 2025 به 9.5 میلیارد دلار خواهد رسید و نرخ رشد مرکب از سال 2020 تا 2025 به 7.8 درصد خواهد رسید.
تقاضاهای متنوع برای PCB های خودرو
PCB های خودرو عمدتاً برد های 4-8 لایه هستند که دارای قابلیت اطمینان و ثبات محصول بالا، قیمت های پایدار، نوسانات کم و چرخه های طولانی صدور گواهینامه محصول هستند.
با روند برق رسانی و هوشمندسازی خودرو، راه حل های مبتنی بر PCB متنوع می شوند. از راه حل سنتی مبتنی بر برد های 4-6 لایه گرفته تا راه حل های PCB مانند HDI PCB، بسترهای اتلاف حرارت فلز، بسترهای مسی ضخیم و برد های داخلی، استفاده از PCB در یک خودرو و به تبع دشواری های فنی افزایش یافته است.
روند توسعه PCB خودرو
در ادامه با چند چالش اصلی در صنعت خودرو که با راه حل های مدار چاپی، حل گردیده اند، آشنا می شویم:
1. نیاز به مدارهایی با قابلیت تحمل شارژ ولتاژ بالا 800 ولت
با افزایش ولتاژ شارژ وسایل نقلیه الکتریکی، اندازه قطعات بزرگتر می شود و مسیرها در PCB مربوطه باید جریان بیشتری را تحمل کنند. هنگام طراحی، لازم است از مشکلاتی مانند اضافه بار، گرمای بیش از حد یا کاهش کنترل شده جریان شارژ جلوگیری شود. در این موارد، از مس ضخیم یا راه حل های مس تعبیه شده اغلب استفاده می شود: PCB های مس بسیار ضخیم، چند لایه هستند و فرآیندهای مس مدفون و مس تعبیه شده برای افزایش قابلیت تحمل اتلاف گرما معرفی می شوند.
2. نیاز به مدارات سبک وزن برای سیستم های BMS خودرو
در ماژول باتری مدیریت شده توسط باتری قدرت BMS، PCB یا FPC برای جایگزینی دسته سیم به منظور سبک سازی وزن و صرفه جویی در فضا استفاده می شود.
3. تجمیع بردهای سخت افزاری و سیستم های ادراکی پیشرفته
سیستم رانندگی خودکار پیشرفته از سه بخش تشکیل شده است: لایه درک، لایه تصمیم گیری و لایه اجرا.
لایه درک شامل دوربین CIS و گیرنده رادار، لایه تصمیم گیری شامل دوربین ISP و پردازنده سیگنال و لایه اجرا شامل ماژول های اجرایی مختلف می باشند.
با توجه به الزامات مربوط به عکس العمل سریع و قابلیت اطمینان پیشرفته حسگرهایی مانند دوربین ها و رادارهای لیزری اولویت را به راه حل اتصال ترکیبی بردهای نرم و سخت می دهند و استفاده از کانکتورها را کنار می گذارند.
4. کابین های هوشمند و PCB HDI چند لایه
کابین هوشمند در خودرو عملکردهای چندین سیستم عامل و سطوح امنیتی را برای پاسخگویی به تعامل انسان و کامپیوتر مانند لمس/صدای هوشمند/تشخیص بصری/نمایشگر هوشمند را بصورت یکپارچه نیاز دارند. در همین راستا، راه حل هایی مانند AR-HUD و آینه های دید عقب الکترونیکی، پدیدار شده اند. درجه بالای یکپارچگی و عملکرد فوق العاده محاسباتی باعث افزایش استفاده از HDI می شود. PCBها برای پیوندهای اصلی مانند سیستم‌های سرگرمی داخل خودرو، کنترل‌های اصلی رانندگی مستقل، و سرورهای داخل خودرو معمولاً از مواد با قابلیت سرعت بالای انتقال جریان استفاده می‌کنند و با بیش از 10 لایه و HDI سطح 3 طراحی شده‌اند.
