חשיבותן של מערכות אלקטרוניות לרכב בכל הרכב עולה מיום ליום. ממערכות מתקדמות לסיוע לנהג (ADAS) ועד למערכות בידור לרכב, רכיבים אלקטרוניים הפכו לחלק הכרחי במכוניות מודרניות. בתור הספק הבסיסי של רכיבים אלקטרוניים, הביצועים של לוחות מעגלים משפיעים ישירות על האמינות, היציבות ותוחלת החיים של מערכות אלקטרוניות לרכב. עם זאת, סביבת העבודה איתה מתמודדים מעגלים מודפסים אלקטרוניים לרכב היא קשה ביותר, לרבות טמפרטורה גבוהה, רעידות, לחות, קורוזיה כימית וכו', מה שמציב דרישות גבוהות ביותר לבחירת חומרי המעגלים המודפסים.
1, מבחר חומרים למעגלים מודפסים לרכב אלקטרוני
בחירת מצע
המצע הוא מרכיב הליבה של מעגלים מודפסים, והביצועים שלו משפיעים ישירות על עמידות החום, החוזק המכני, הביצועים החשמליים ויכולת הסתגלות הסביבתית של המעגלים המודפסים. מצעי המעגלים המודפסים האלקטרוניים הנפוצים לרכב כוללים את הדברים הבאים:
סיבי זכוכית שרף אפוקסי (FR-4)
FR-4 הוא כיום אחד ממצעי המעגלים המודפסים בשימוש נרחב, עם חוזק מכני וביצועים חשמליים טובים, ועלות נמוכה. עם זאת, ל-FR-4 יש עמידות בחום ירודה וטמפרטורת הפעולה לטווח הארוך שלו בדרך כלל אינה עולה על 130 מעלות צלזיוס. לכן, עבור מערכות אלקטרוניות לרכב עם טמפרטורות עבודה גבוהות יותר, FR-4 אינה בחירה טובה יותר.
פוליאמיד (PI)
למצעים של פוליאמיד יש עמידות מצוינת בחום, עמידות כימית ותכונות מכניות, עם-טמפרטורות פעולה ארוכות טווח המגיעות למעל 260 מעלות צלזיוס. בנוסף, הקבוע הדיאלקטרי של מצע הפוליאימיד נמוך יחסית, מה שהופך אותו למתאים להעברת אותות- במהירות גבוהה. עם זאת, העלות הגבוהה וקשיי העיבוד של מצעי פוליאמיד מגבילים את השימוש בהם בתרחישי יישום מסוימים.
פוליטטראפלואורואתילן (PTFE)
למצע של פולי-טטראפלואורואתילן יש קבוע דיאלקטרי נמוך במיוחד ואובדן דיאלקטרי, מה שהופך אותו למתאים להעברת אותות-ת גבוהה. בנוסף, למצע PTFE יש עמידות טובה בחום ויציבות כימית. עם זאת, מצעי PTFE הם בעלי חוזק מכני נמוך והם קשים לעיבוד, ובדרך כלל משולבים עם חומרי חיזוק אחרים כגון סיבי זכוכית כדי לשפר את התכונות המכניות שלהם.
שרף אפוקסי בטמפרטורה גבוהה (High Tg FR-4)
מצעי שרף אפוקסי עם טמפרטורת מעבר זכוכית גבוהה (Tg) הם בחירה נפוצה בתחום האלקטרוניקה לרכב. בדרך כלל, מצעי שרף אפוקסי עם Tg גבוה מ-170 מעלות צלזיוס יכולים לעמוד בדרישות של רוב המערכות האלקטרוניות לרכב. בהשוואה ל-FR-4 רגילים, למצעי FR-4 Tg גבוהים יש עמידות בחום וחוזק מכני גבוהים יותר, אך גם העלות גבוהה יחסית.
2, בחירת חומר כיסוי
חומר שכבת הכיסוי משמש בעיקר להגנה על פני השטח של לוחות מעגלים מודפסים, מניעת נזק מכני וקורוזיה כימית. עבור לוחות מודפסים אלקטרוניים לרכב, בחירת חומרי שכבת הכיסוי צריכה לשקול את הגורמים הבאים:
עמידות-בטמפרטורה גבוהה
חומר הכיסוי חייב להיות מסוגל לשמור על ביצועים יציבים בסביבות טמפרטורות גבוהות, למנוע ריכוך, עיוות או קילוף בטמפרטורות גבוהות.
ביצועי עמידות בפני קורוזיה כימית
חומר הכיסוי צריך להיות בעל עמידות בפני קורוזיה כימית מעולה כדי למנוע קורוזיה בסביבות לחות או גשומות.
חוזק מכני
חומר הכיסוי צריך להיות בעל חוזק מכני מספיק כדי למנוע סדקים או קילוף תחת רטט או פגיעה.
חומרי שכבת הכיסוי הנפוצים כוללים ציפוי פוליאמיד, ציפוי שרף אקרילי וציפוי שרף אפוקסי. לציפויים של פוליאמיד יש עמידות מצוינת בטמפרטורה גבוהה ויציבות כימית, אך העלות שלהם גבוהה יחסית; ציפוי שרף אקרילי בעל עלות נמוכה יותר, אך עמידות נמוכה בטמפרטורה גבוהה; ציפוי שרף אפוקסי בעל ביצועים מקיפים טובים והוא מתאים לרוב היישומים האלקטרוניים לרכב.
3, מבחר חומרים מוליכים
בחירת החומרים המוליכים משפיעה בעיקר על הביצועים החשמליים ועמידותם בפני קורוזיה של מעגלים מודפסים. חומרים מוליכים נפוצים כוללים רדיד נחושת וציפוי זהב ניקל.
נייר כסף נחושת
רדיד נחושת הוא חומר מוליך נפוץ במעגלים מודפסים, בעל מוליכות טובה ותכונות מכניות. עם זאת, רדיד נחושת רגיש לקורוזיה כימית, במיוחד בסביבות לחות. לכן, במעגלים מודפסים אלקטרוניים לרכב, רדיד נחושת זקוק בדרך כלל לטיפול משטח, כגון ציפוי זהב ניקל ללא אלקטרו, ציפוי פח ללא אלקטרו וכו', כדי לשפר את עמידות הקורוזיה שלו.
ציפוי זהב ניקל
ציפוי זהב ניקל בעל עמידות מצוינת בפני קורוזיה ועמידות בפני שחיקה, מתאים לשימוש בסביבות לחות גבוהה או מאכל כימי. עם זאת, העלות של ציפוי זהב ניקל היא גבוהה והתהליך מורכב, ובדרך כלל משתמשים בו עבור-מעגלים מודפסים אלקטרוניים לרכב.