במהלך השנים, תעשיית הרכב העולמית עברה מהפך עמוק, כאשר רכבי אנרגיה חדשים הפכו בהדרגה לזרם המרכזי של השוק בשל יתרונותיהם בשמירה על איכות הסביבה ויעילותם. בתהליך הטרנספורמציה הזה, ה-PCB המשמש ברכבי אנרגיה חדשים, כמוביל מרכזי של מוצרי אלקטרוניקה לרכב, עבר שינויים משמעותיים בפיתוח הטכנולוגי ובמגמות היישום שלו.
1, גודל השוק ממשיך להתרחב
עם העלייה המתמדת בקצב החדירה של רכבי אנרגיה חדשים, שוק ה-PCB לרכב העולמי מציג מגמת צמיחה חזקה. לפי Fortune Business Insights, שוק ה-PCB לרכב העולמי צפוי להגיע ל-8.84 מיליארד דולר ב-2022 והוא צפוי לטפס ל-13.39 מיליארד דולר עד 2030, עם קצב צמיחה שנתי מורכב של 5.6%. הפופולריות המהירה של רכבי אנרגיה חדשים הפכה לכוח המניע המרכזי לצמיחת הביקוש ל-PCB. ההערכה היא שעד 2025, שוק ה-PCB העולמי לרכבי אנרגיה חדשים יגדל ל-30.095 מיליארד יואן, עם קצב צמיחה שנתי מורכב העולה בהרבה על זה של רכבי דלק מסורתיים. לעומת זאת, גודל שוק ה-PCB של רכבי דלק מסורתיים מציג מגמת ירידה וצפוי לרדת ל-32.925 מיליארד יואן עד שנת 2025. זה מצביע בבירור על כך שרכבי אנרגיה חדשים הפכו למנוע חדש המניע את התפתחות תעשיית ה-PCB.
2, תרחישי יישומים מגוונים ושופעים יותר
ה-PCB של רכבי דלק מסורתיים משמש בעיקר בתחומים כמו בקרת כוח, בבידור לרכב ומערכות בטיחות, בעוד שרכבי אנרגיה חדשים הוסיפו מערכות ניהול סוללות, במטענים לרכב, במערכות המרת מתח, כגון ממירי DC-DC, ממירים ומערכות מפתח אחרות על בסיס ירושה של יישומים אלו. אם לוקחים את טסלה כדוגמה, הממירים ומערכות ה-BMS של רכבי סדרת המודלים שלה משתמשים בכבדות ב-PCB, מה שמגדיל מאוד את הערך של PCB לרכב בודד.
במונחים של נהיגה חכמה ותא הטייס החכמה, עם הפופולריות המתמשכת של פונקציות מתקדמות של מערכת סיוע בנהיגה, מספר החיישנים במכונית ממשיך לעלות, ודרישות החומר והתהליך ל-PCB המשמשים בציוד כגון מכ"ם גלי מילימטר הולכות ומחמירות. במקביל, המגמה לכיוון ריבוי מסכים ותאי טייס חכמים-גדולים הגדילה עוד יותר את הביקוש לשימוש ב-PCB. בנוסף, היישום של מצב החלפת סוללות ברכבי אנרגיה חדשים הגדיל משמעותית את הביקוש ל-PCB בתחנות טעינה מרכזיות ובמערכות בקרת תחנות החלפת סוללות, והציג דרישות גבוהות יותר לאמינותן ויציבותן.
3, מגמות התפתחות טכנולוגיות
(1) רב שכבתי וצפיפות- גבוהה
כדי לענות על הדרישה ההולכת וגוברת לשילוב של ציוד אלקטרוני ברכבי אנרגיה חדשים, PCB מתפתחים לכיוון רב-שכבתי וצפיפות- גבוהה. לוחות רב שכבתיים יכולים לשאת יותר רכיבים אלקטרוניים, ועומדים בדרישות הביצועים החישוביים והיציבות של כלי רכב. לדוגמה, במערכות מפתח כגון מערכות מידע בידור לרכב, מערכות בקרת כוח ומערכות בטיחות, לוחות רב-שכבתיים עם יותר מ-10 שכבות הופכים לשימוש נרחב יותר ויותר. ייצור לוחות רב-שכבתיים מצריך טכניקות למינציה וקידוח דיוק- גבוה כדי לטפל בסוגיית התפלגות המתח הבין-שכבתית הנגרמת מהבדלים במקדמי ההתפשטות התרמית של חומרים שונים, כמו גם כדי לפתור את אתגרי הניהול התרמי הנובעים מצפיפות מעגלים מוגברת.
(2) היישום הרחב שללוחות מודפסים גמישים קשיחים
השילוב של לוחות מעגלים גמישים וקשיחים מפחית ביעילות את מספר המחברים ומפרקי הלחמה, משפר את איכות המוצר ואמינותם, ויכול להסתגל טוב יותר לפריסה המרחבית המורכבת בתוך מכוניות. בתרחישים כמו מערכות בקרה מרכזיות ובמערכות מידע בידור לרכב הדורשות גמישות גבוהה ועמידות של לוחות מעגלים, נעשה שימוש נרחב בשילוב של לוחות רכים וקשיחים. זה יכול להשיג יותר פונקציות בשטח מוגבל ולשפר את רמת האינטליגנציה של הרכב כולו. לדוגמה, בחיבור של חיישנים ומודולי תצוגה בכמה רכבי אנרגיה חדשים, השילוב של לוחות רכים וקשיחים משחק תפקיד מפתח, מייעל את החיווט בתוך הרכב ומפחית את הסיכון לכשל.
(3) דרישות בטיחות ובידוד חשמלי גבוהות יותר
בתכנון PCB של רכבי אנרגיה חדשים, בטיחות ובידוד חשמלי הם חיוניים. בשל המתח הגבוה והזרם הגבוה הכרוכים ברכבי אנרגיה חדשים, תכנון PCB חייב לשלוט בקפדנות על מרווח חשמלי ומרחק זחילה כדי להבטיח ביצועים חשמליים ובטיחות המוצר בסביבות-מתח גבוה. לדוגמה, בהתאם לתקן IEC60950, ניתן לעמוד בדרישות הבטיחות באמצעות אמצעים כגון חריצים, שימוש בחומרי בידוד והרכבה דו-צדדית-. עבור עיצובי PCB עם תדרי שעון העולים על 5MHz או זמני עליית אות פחות מ-5ns, תכנוני לוח רב-שכבתיים משמשים בדרך כלל לשליטה באזור לולאת האות, שיפור איכות האות, הפחתת הפרעות אלקטרומגנטיות והבטחת יציבות ואמינות האות במערכות אלקטרוניות מורכבות. בתכנון ה-PCB של BMS, יש לעמוד בדרישות בטיחות מחמירות כגון טעינת יתר, פריקת יתר והגנה מפני קצר חשמלי כדי להבטיח את בטיחות הסוללה.
(4) התאם לדרישה לטעינה מהירה במתח גבוה
כאשר טעינה מהירה במתח גבוה- של 800V הופכת בהדרגה לפתרון המיינסטרים, מתח הטעינה של כלי רכב חשמליים גדל, גודל הרכיבים גדל, וחיווט PCB צריך לעמוד בזרמים גבוהים יותר. כדי להימנע מבעיות כמו עומס יתר, התחממות יתר או הורדה מבוקרת של זרם הטעינה, נעשה שימוש לעתים קרובות בפתרונות נחושת עבה או נחושת משובצת כדי להשיג ריבוי שכבות גבוה של PCB נחושת עבה, ותהליכי נחושת משובצים ונחושת משובצים מוכנסים כדי לשפר את יכולות פיזור החום. זה מציב אתגרים גבוהים יותר לתכונות החומר ולתהליכי הייצור של מעגלים מודפסים, המחייבים פיתוח של חומרים ותהליכים חדשים בעלי יכולת נשיאת זרם גבוהה יותר וביצועי פיזור חום טובים יותר.
(5) סיוע במערכות סוללות קלות משקל
שימוש ב-FPC במקום ברתמת חיווט במודולי סוללה המנוהלים על ידי BMS של סוללת כוח יכול להשיג ביעילות מטרות קלות משקל ולחסוך מקום. ל-FPC יש את המאפיינים של להיות דק, קל וניתן לכיפוף, מה שהופך אותו למתאים יותר ליישומים במודולי סוללה הדורשים מקום ומשקל גבוהים.