Sự phát triển nhanh chóng của các phương tiện sử dụng năng lượng mới đã nâng các yêu cầu về độ phức tạp và hiệu suất của hệ thống điện tử lên một tầm cao mới.Bảng mạch in nhiều lớp, với hiệu suất điện tuyệt vời, khả năng tích hợp cao và độ tin cậy, đã trở thành thành phần cốt lõi của nhiều thiết bị quan trọng, được nhúng sâu vào các hệ thống khác nhau như năng lượng, trí thông minh và sự an toàn của các phương tiện sử dụng năng lượng mới.
1, Hệ thống điện
(1) Hệ thống quản lý pin
BMS có thể được coi là "bộ não" của bộ pin, có nhiệm vụ kiểm soát toàn diện quá trình sạc và xả, nhiệt độ, độ cân bằng và các khía cạnh khác của pin. Phần cứng cốt lõi của nó là bảng mạch in nhiều lớp. Bộ pin của xe năng lượng mới bao gồm một số lượng lớn các tế bào riêng lẻ được kết nối nối tiếp hoặc song song. BMS cần theo dõi điện áp, dòng điện, nhiệt độ và các thông số khác của từng tế bào theo thời gian thực và chính xác. Lấy BMS của Tesla Model 3 làm ví dụ, nó sử dụng thiết kế bảng mạch 8-với dung sai trở kháng được kiểm soát chặt chẽ trong phạm vi ± 5% để đảm bảo tính toàn vẹn của tín hiệu. Vì BMS cần xử lý các tín hiệu nhạy cảm như lấy mẫu điện áp, phát hiện dòng điện và giao tiếp CAN, nên bảng mạch in nhiều lớp có các lớp tín hiệu chuyên dụng có thể tách đường tín hiệu khỏi đường dây điện và đường dây nối đất để tránh nhiễu, đảm bảo giá trị lấy mẫu ADC ổn định, triệt tiêu nhiễu tần số cao một cách hiệu quả, giao tiếp CAN bus trơn tru và ngăn chặn cảnh báo sai BMS. Đồng thời, về mặt tản nhiệt, lớp giữa của bảng mạch in nhiều lớp có thể sử dụng lá đồng công suất lớn để tản nhiệt đồng đều và mặt phẳng dưới cùng đóng vai trò là "tấm tản nhiệt", phối hợp với vias để xuất nhiệt chip, tránh giảm tần số chip do quá nhiệt và đảm bảo BMS hoạt động ổn định trong môi trường nhiệt độ cao của bộ pin.
(2) Bộ điều khiển động cơ
MCU có nhiệm vụ điều khiển hoạt động của mô tơ dẫn động, nhận hướng dẫn từ bộ điều khiển xe và điều chỉnh chính xác tốc độ, mô men xoắn của mô tơ. Trong quá trình này, nó cần phải chịu được dòng điện cao áp tức thời, đòi hỏi hiệu suất điện và khả năng tản nhiệt cực cao của bảng mạch in. Chất nền FR-4 truyền thống là không đủ, trong khi bảng mạch in nhiều lớp-sử dụng vật liệu mới chẳng hạn như lớp phủ đồng-dựa trên gốm để tăng độ dẫn nhiệt lên 8W/m · K, có thể hỗ trợ hoạt động ổn định lâu dài-ở nhiệt độ trên 120 độ và giải quyết hiệu quả vấn đề suy giảm hiệu suất do quá nhiệt cục bộ gây ra. Ngoài ra, bảng mạch in nhiều lớp cũng có thể đạt được khả năng chuyển đổi năng lượng hiệu quả và điều khiển động cơ chính xác thông qua cấu trúc nhiều lớp và cách bố trí hợp lý các bộ phận điện tử công suất như trình điều khiển động cơ và bộ biến tần, đảm bảo sự trơn tru và hiệu quả của nguồn điện đầu ra của xe.
2, Hệ thống thông minh
(1) Hệ thống thông tin giải trí trên ô tô
Hệ thống này cung cấp các chức năng phong phú như phát lại âm thanh và video, điều hướng và hiển thị thông tin về xe cho người lái xe và hành khách, trong đó bảng mạch in nhiều lớp đóng vai trò quan trọng. Một mặt, nó cần kết nối màn hình hiển thị với chip điều khiển và nhiều cảm biến khác nhau để đạt được-thời gian thực, trình bày rõ ràng dữ liệu bảng điều khiển và phản hồi mượt mà của các hoạt động tương tác giữa-máy tính với con người; Mặt khác, với sự phát triển của công nghệ buồng lái thông minh, hệ thống cần tích hợp nhiều chức năng hơn như nhận dạng cử chỉ, điều khiển bằng giọng nói, v.v., đòi hỏi bảng mạch in nhiều lớp phải có khả năng tích hợp và truyền tín hiệu cao hơn. Bảng mạch in nhiều lớp có thể đáp ứng các yêu cầu bố trí mạch phức tạp trong không gian hạn chế thông qua thiết kế thu nhỏ và đi dây mật độ- cao, đảm bảo truyền tín hiệu nhanh chóng và chính xác giữa các mô-đun chức năng, đồng thời tạo ra trải nghiệm lái xe thoải mái và thuận tiện cho người dùng. Ví dụ: đằng sau màn hình điều khiển trung tâm của một số-phương tiện sử dụng năng lượng mới cao cấp, màn hình hiển thị được kết nối chặt chẽ với nhiều chip xử lý thông qua bảng mạch in nhiều lớp, đạt được-hình ảnh đầu ra có độ phân giải cao và phản hồi của hệ thống nhanh.
(2) Hệ thống lái tự động
Kết nối cảm biến: Xe năng lượng mới được trang bị nhiều cảm biến khác nhau, chẳng hạn như radar sóng milimet, radar laser, camera, cảm biến siêu âm, cảm biến gia tốc, v.v., để cảm nhận môi trường xung quanh và trạng thái bản thân của xe. Bảng mạch in nhiều lớp có nhiệm vụ kết nối các cảm biến này với bộ điều khiển điện tử của ô tô, giúp truyền tín hiệu cảm biến ổn định. Lấy radar sóng milimet 77GHz làm ví dụ, nó có yêu cầu cực kỳ nghiêm ngặt đối với hằng số điện môi và hệ số tổn hao của bảng mạch in. Các bảng mạch in nhiều lớp đã cộng tác với các nhà sản xuất thượng nguồn để phát triển chất nền đệm gốm+PTFE, ổn định hằng số điện môi ở mức 3,0 ± 0,05 và giảm hệ số tổn hao xuống 0,0015, đáp ứng các yêu cầu về truyền tín hiệu tần số cao và đảm bảo radar phát hiện chính xác khoảng cách, vận tốc và góc của đối tượng mục tiêu. Đối với cảm biến máy ảnh, bảng mạch in nhiều lớp đảm bảo truyền tín hiệu hình ảnh ở tốc độ cao và độ nhiễu thấp thông qua bố cục đường nét hợp lý, đồng thời cung cấp thông tin hình ảnh rõ ràng và chính xác cho hệ thống truyền động tự động.
Bộ điều khiển miền: Với sự phát triển của công nghệ điều khiển tự động theo cấp độ L3 trở lên, bộ điều khiển miền cần tích hợp nhiều giao diện cảm biến để xử lý lượng dữ liệu khổng lồ, đặt ra thách thức cao hơn về kích thước, mật độ nối dây và hiệu suất của bảng mạch in. Bảng mạch in nhiều lớp áp dụng công nghệ lai lớp HDI+Ay để đạt được khả năng kết nối lỗ siêu nhỏ 0,1 mm, giúp tăng mật độ nối dây lên 30% trong một khu vực hạn chế và hỗ trợ các yêu cầu về thông lượng dữ liệu của phản ứng tổng hợp nhiều cảm biến. Ví dụ: kích thước bảng mạch in ở cấp độ L3 trở lên của bộ điều khiển miền lái xe tự động thường vượt quá 600mm × 400mm. Thông qua thiết kế được tối ưu hóa, các bảng mạch in nhiều lớp không chỉ đáp ứng các yêu cầu về kích thước lớn mà còn đảm bảo rằng nhiều mô-đun chức năng khác nhau hoạt động cùng nhau để đạt được khả năng phán đoán và kiểm soát chính xác về trạng thái lái xe.
3, Hệ thống an ninh
Trong các hệ thống quan trọng về an toàn như hệ thống túi khí, hệ thống chống bó cứng phanh và hệ thống kiểm soát độ ổn định điện tử trên xe sử dụng năng lượng mới, bảng mạch in nhiều lớp chịu trách nhiệm truyền tín hiệu nhanh và chính xác. Lấy hệ thống túi khí làm ví dụ, các bảng mạch in nhiều{2}}lớp kết nối cảm biến va chạm và bộ điều khiển túi khí. Khi xe va chạm, tín hiệu va chạm có thể được truyền đến bộ điều khiển trong thời gian rất ngắn, kích hoạt túi khí bung ra nhanh chóng và mang lại sự bảo vệ quan trọng cho người lái và hành khách. Trong hệ thống ABS và ESC, bảng mạch in nhiều lớp đảm bảo rằng tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến áp suất và các cảm biến khác được truyền đến bộ điều khiển một cách kịp thời. Dựa vào đó, bộ điều khiển sẽ điều chỉnh chính xác áp suất phanh để tránh hiện tượng bó cứng bánh xe, duy trì sự ổn định của xe và đảm bảo an toàn khi lái xe trong các tình huống khẩn cấp. Bảng mạch in nhiều lớp với độ bền cơ học và hiệu suất điện tuyệt vời có thể duy trì điều kiện làm việc ổn định trong môi trường khắc nghiệt như rung động và va đập trong quá trình vận hành xe, đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của hệ thống an toàn.