Q:新能源汽车、车载电子中的厚板 PCB,对机械强度的要求远高于普通场景,这是为什么?实际应用中如何满足这些严苛要求?A:车载环境是厚板 PCB 的 “极限考验场”,温度剧烈变化、持续振动、高压工况等因素叠加,对机械强度提出双重要求 —— 既要承受物理应力,又要抵抗环境侵蚀,这也是其标准远高于消费电子的核心原因。
车载环境的严苛性首先体现在力学冲击上。汽车行驶中会遇到颠簸、急刹等情况,PCB 需承受 10-2000Hz、5g 加速度的持续振动,部分场景甚至达到 10g 加速度。同时,电机控制器、电源模块等部件中的厚板,还要承载散热器、变压器等重型元件的重量,长期受力下若机械强度不足,极易出现线路断裂、焊点脱落等故障。
温度循环带来的热应力考验更严峻。车载厚板需在 - 40℃至 125℃的极端温度间反复循环,铜箔(CTE≈17ppm/℃)与基材(CTE≈13ppm/℃)的热膨胀系数差异,会在 Z 轴方向产生剪切应力,5oz 铜厚的厚板应力峰值可达 18MPa,接近常规环氧树脂的粘结强度极限,容易引发分层失效。
针对这些需求,车载厚板 PCB 有一套成熟的强化方案。材料选择上,优先采用金属基板(如铝基板,导热系数 30W/(m・K))搭配 3-5oz 铜箔,50-80A 电流场景选 3oz 铜箔,80-100A 选 5oz,既增强机械刚性又提升散热效率。结构设计上,芯片下方埋置 3mm 厚高纯度铜块,线路间距加宽至 1.2mm,同时增加聚酰亚胺缓冲层减少热应力。
工艺上采用 “阶梯温度” 压合(120℃→150℃→180℃),增强铜箔与基材的结合力,使温度循环后的脱落率降至 0.1%。表面处理选用镀镍金工艺,镍层 10μm + 金层 0.3μm,满足 96 小时盐雾测试要求,抵御油污、水汽侵蚀。通过这些设计,车载厚板能通过 AEC-Q100 车规标准,批量装车后故障率≤5ppm,满足汽车行业对可靠性的严苛要求。