Otomotiv elektronik sistemi, motor kontrol sistemi, gövde elektronik sistemi, hava yastığı sistemi, araç içi eğlence sistemi vb. gibi çok sayıda fonksiyonel modülü kapsar. Bu sistemlerin baskılı devre kartlarına yönelik farklı gereksinimleri vardır ve katmanların ve yapıların seçimi, baskılı devre kartlarının performansını, güvenilirliğini ve maliyetini doğrudan etkiler. Bu nedenle, otomotiv elektronik baskılı devre kartlarının tasarım sürecinde, daha iyi seçimler yapabilmek için birden fazla faktörün kapsamlı bir şekilde dikkate alınması gerekmektedir.
1, Otomotiv elektronik sistemleri için fonksiyonel gereksinimlerin baskılı devre kartı katmanları ve yapısı üzerindeki etkisi
(1) Karmaşık fonksiyonel modüller için kablolama gereksinimleri
Motor kontrol sistemleri ve otonom sürüş destek sistemleri gibi karmaşık işlevsel modüller, içlerinde çok sayıda elektronik bileşen ve karmaşık devre bağlantıları içerir. Bu modüller, sinyal iletiminin gereksinimlerini karşılamak için sınırlı bir alanda-yüksek yoğunluklu kablolama gerektirir. Bu noktada, çok-katmanlı bir baskılı devre kartı yapısı daha fazla kablolama katmanı sunarak sinyal hatlarının, güç hatlarının ve topraklama hatlarının daha makul şekilde dağıtılmasına olanak tanıyarak sinyal girişimini ve kablo tıkanıklığı sorunlarını azaltabilir.
(2) Farklı fonksiyonel modüller için entegrasyon gereksinimleri
Modern otomotiv elektronik sistemleri, boyutu küçültmek, maliyetleri düşürmek ve genel sistem güvenilirliğini artırmak için birden fazla işlevsel modülü tek bir baskılı devre kartı üzerinde entegre etme eğilimindedir. Örneğin, araç içi bilgi-eğlence sistemleri navigasyon, multimedya oynatma, Bluetooth iletişimi vb. gibi işlevleri entegre edebilir; bu, birden fazla çip ve devre tipini barındırmak için baskılı devre kartları gerektirir ve farklı fonksiyonel modüller arasında sinyal etkileşimi için iyi bir platform sağlar. Bu durumda uygun PCB katmanları ve yapıları, karşılıklı etkileşimi önleyerek farklı işlevsel alanların izolasyonunu ve bağlantısını sağlayabilir. Jeolojik ve güç katmanlarını makul bir şekilde bölerek ve çok-katmanlı bir kablolama yapısı benimseyerek, RF devreleri, dijital devreler ve analog devreler gibi farklı devre türleri etkili bir şekilde birbirine entegre edilebilir ve devrenin her bir parçasının performansının etkilenmemesi sağlanır.
2, Elektriksel performans gereksinimleri ile baskılı devre kartı katmanları ve yapısı arasındaki ilişki
(1) Sinyal bütünlüğü
Baskılı devre kartları üzerinde yüksek-hızlı dijital sinyaller iletildiğinde, bunlar yansıma ve karışma gibi faktörlerden kolaylıkla etkilenerek sinyal bütünlüğü sorunlarına yol açar. Sinyalin kalitesini sağlamak amacıyla, iyi bir empedans uyumu ve sinyal koruma sağlamak amacıyla çok-katmanlı bir baskılı devre kartı yapısı gereklidir. Örneğin, araca monteli bir Ethernet iletişim sisteminde, yüksek-hızlı sinyallerin aktarım hızı 100 Mb/sn'ye veya daha yükseğe ulaşabilir. Bu durumda, birden fazla baskılı devre kartı katmanının kullanılması gerekir ve katmanlar, tam bir koruyucu yapı oluşturacak şekilde sinyal katmanları arasında makul bir şekilde düzenlenmeli ve dış müdahalenin sinyal üzerindeki etkisi azaltılmalıdır. Aynı zamanda iletim hattının karakteristik empedansının hassas bir şekilde kontrol edilmesiyle sinyalin yansıma katsayısının kabul edilebilir bir aralıkta olması sağlanır, böylece doğru veri iletimi sağlanır ve sinyal bütünlüğü sorunlarından kaynaklanan veri kaybı veya hatalar önlenir.
(2) Güç bütünlüğü
Otomotiv elektronik sistemlerindeki çeşitli çipler ve devreler, güç kaynağının yüksek stabilitesini gerektirir. Çok katmanlı PCB'ler, özel güç ve toprak katmanı tasarımları aracılığıyla güç kaynakları için düşük empedanslı iletim yolları sağlayarak güç gürültüsünü ve voltaj dalgalanmalarını azaltabilir.
3, Güvenilirlik Gereksinimleri Altında Baskılı Devre Kartı Katmanı ve Yapı Seçimi
(1) Termal yönetim
Otomotiv elektronik cihazları, özellikle motor kontrol ünitelerindeki güç sürücüleri ve araç şarj cihazları gibi güç cihazları, çalışma sırasında ısı üretir. Aşırı ısı, elektronik bileşenlerin performansını ve ömrünü etkileyebilir, bu nedenle baskılı devre kartlarının katman sayısı ve yapısı termal yönetim gereksinimlerini dikkate almalıdır. Çok katmanlı baskılı devre kartları, ısının iç metal katmanlar aracılığıyla dağıtılmasına yardımcı olabilir.
(2) Mekanik dayanım ve titreşim önleme performansı
Arabalar çalışma sırasında çeşitli titreşimlere ve darbelere maruz kalır; bu da PCB'lerin yeterli mekanik dayanıklılığa ve titreşim önleme performansına sahip olmasını gerektirir. Çok-katmanlı yapısının karşılıklı desteği nedeniyle, çok-katmanlı baskılı devre kartları genel mekanik mukavemeti belirli bir dereceye kadar artırabilir. Aynı zamanda baskılı devre kartı tasarımında titreşim önleme özelliği, sabitleme delikleri eklenerek, dış boyutların optimize edilmesiyle ve uygun malzemelerin seçilmesiyle daha da artırılabilir. Örneğin, otomotiv şasi kontrol sistemlerinin baskılı devre kartı tasarımında, çok-katmanlı sert baskılı devre kartlarının özel güçlendirme önlemleriyle birlikte kullanılması, baskılı devre kartının sert titreşim ortamlarında lehim eklemi çatlaması ve devre kırılması gibi arızalar yaşamamasını sağlayarak sistemin güvenilir şekilde çalışmasını sağlayabilir.
4, Maliyet kısıtlamaları ve baskılı devre kartı katmanları ile yapı arasındaki-değişim
(1) Katman sayısını arttırmanın maliyetlere etkisi
Çok-katmanlı baskılı devre kartlarının performans ve işlevsel uygulama açısından avantajları olmasına rağmen, katman sayısının arttırılması üretim maliyetlerinde artışa neden olabilir. Bu esas olarak malzeme maliyetlerine, işleme teknolojisi maliyetlerine ve üretim döngülerine yansır. Baskılı devre kartının her ek katmanı için bakır-kaplı laminatlar ve yarı kürlenmiş levhalar gibi ek malzemeler gereklidir. Aynı zamanda, çok-katmanlı baskılı devre kartlarının işleme teknolojisi daha karmaşıktır; daha yüksek hassasiyetli ekipman ve çok-katmanlı laminasyon, delme, elektrokaplama vb. gibi daha fazla işlem adımı gerektirir; bu da üretim maliyetlerini ve üretim döngülerini artıracaktır. Bu nedenle otomotiv elektronik sistemlerinin performans gereksinimlerini karşılarken, gereksiz katman artışlarını ve kontrol maliyetlerini önlemek için baskılı devre kartı tasarımının mümkün olduğunca optimize edilmesi gerekmektedir.
(2) Yapısal optimizasyon yoluyla maliyetleri azaltma olasılığı
Baskılı devre kartı yapısının seçilip optimize edilmesiyle maliyetler bir miktar azaltılabilir. Ayrıca baskılı devre kartlarının dış boyutlarının ve montaj yöntemlerinin optimize edilmesi, kart kullanımını iyileştirebilir ve malzeme maliyetlerini etkili bir şekilde azaltabilir. Aynı zamanda, kablolama ve bileşen yerleşiminin makul şekilde planlanması, yolların sayısı ve katmanlarının azaltılması, yalnızca üretim verimliliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda işlem maliyetlerini de azaltır.