Introdução: Desafios técnicos em eletrônica automotiva eInovações da Capel

À medida que a direção autônoma evolui para L5 e os sistemas de gerenciamento de bateria (BMS) de veículos elétricos (VE) exigem maior densidade de energia e segurança, as tecnologias tradicionais de PCB lutam para resolver problemas críticos:

• Riscos de fuga térmica: Os chipsets da ECU excedem o consumo de energia de 80 W, com temperaturas localizadas atingindo 150 ° C
• Limites de integração 3D: O BMS requer mais de 256 canais de sinal com espessura de placa de 0,6 mm
• Falhas de vibração: Sensores autônomos devem suportar choques mecânicos de 20G
• Demandas de Miniaturização: Os controladores LiDAR requerem larguras de traço de 0,03 mm e empilhamento de 32 camadas

A Capel Technology, aproveitando 15 anos de P&D, apresenta uma solução transformadora que combinaPCBs de alta condutividade térmica(2,0 W/mK),PCBs resistentes a altas temperaturas(-55°C~260°C), e32 camadasIDH enterrado/cego pela tecnologia(microvias de 0,075 mm).

Seção 1: Revolução no gerenciamento térmico para ECUs de direção autônoma

1.1 Desafios térmicos da ECU

• Densidade de fluxo de calor do chipset Nvidia Orin: 120 W/cm²
• Substratos FR-4 convencionais (0,3 W/mK) causam um excesso de 35% na temperatura da junção do chip
• 62% das falhas de ECU são originadas da fadiga de solda induzida por estresse térmico

1.2 Tecnologia de Otimização Térmica da Capel

Inovações de materiais:

• Substratos de poliimida reforçados com nanoalumina (condutividade térmica de 2,0±0,2W/mK)
• Conjuntos de pilares de cobre 3D (área de dissipação de calor aumentada em 400%)

Avanços no Processo:

• Estruturação direta a laser (LDS) para vias térmicas otimizadas
• Empilhamento híbrido: camadas de cobre ultrafino de 0,15 mm + camadas de cobre pesado de 2 onças

Comparação de desempenho:

Seção 2: Revolução na fiação BMS com tecnologia HDI de 32 camadas

2.1 Pontos problemáticos da indústria no projeto de BMS

• Plataformas de 800 V requerem mais de 256 canais de monitoramento de tensão de célula
• Os projetos convencionais excedem os limites de espaço em 200% com incompatibilidade de impedância de 15%

2.2 Soluções de interconexão de alta densidade da Capel

Engenharia de Stackup:

• Estrutura HDI de qualquer camada 1+N+1 (32 camadas com espessura de 0,035 mm)
• Controle de impedância diferencial de ±5% (sinais de alta velocidade de 10 Gbps)

Tecnologia Microvia:

• Vias cegas a laser de 0,075 mm (proporção de aspecto 12:1)
• <5% de taxa de vazios no revestimento (compatível com IPC-6012B Classe 3)

Resultados de referência:

Seção 3: Confiabilidade em ambientes extremos – Soluções certificadas MIL-SPEC

3.1 Desempenho do material em alta temperatura

• Temperatura de transição vítrea (Tg): 280°C (IPC-TM-650 2.4.24C)
• Temperatura de decomposição (Td): 385°C (perda de peso de 5%)
• Sobrevivência ao choque térmico: 1.000 ciclos (-55°C↔260°C)

3.2 Tecnologias de Proteção Proprietárias

• Revestimento de polímero enxertado por plasma (resistência à névoa salina por 1.000 horas)
• Cavidades de blindagem EMI 3D (atenuação de 60 dB a 10 GHz)

Seção 4: Estudo de caso – Colaboração com os 3 principais fabricantes globais de veículos elétricos (OEMs)

4.1 Módulo de controle BMS de 800 V

• Desafio: Integrar AFE de 512 canais em um espaço de 85×60 mm
• Solução:
  1. PCB rígido-flexível de 20 camadas (raio de curvatura de 3 mm)
  2. Rede de sensores de temperatura incorporados (largura de traço de 0,03 mm)
  3. Resfriamento localizado do núcleo metálico (resistência térmica de 0,15°C·cm²/W)

4.2 Controlador de Domínio Autônomo L4

• Resultados:
  • Redução de potência de 40% (72 W → 43 W)
  • Redução de 66% no tamanho em comparação com designs convencionais
  • Certificação de segurança funcional ASIL-D

Seção 5: Certificações e Garantia de Qualidade

O sistema de qualidade da Capel excede os padrões automotivos:

• Certificação MIL-SPEC: Em conformidade com GJB 9001C-2017
• Conformidade automotiva: IATF 16949:2016 + validação AEC-Q200
• Teste de confiabilidade:
  • 1.000h HAST (130°C/85% UR)
  • Choque mecânico 50G (MIL-STD-883H)

Conclusão: Roteiro da Tecnologia de PCB de Próxima Geração

Capel é pioneira:

• Componentes passivos incorporados (economia de espaço de 30%)
• PCBs híbridos optoeletrônicos (perda de 0,2 dB/cm a 850 nm)
• Sistemas DFM baseados em IA (melhoria de rendimento de 15%)

Entre em contato com nossa equipe de engenhariahoje para desenvolver em conjunto soluções de PCB personalizadas para sua eletrônica automotiva de última geração.