Ao longo dos anos, a indústria automóvel global tem vindo a passar por uma profunda transformação, com os novos veículos energéticos a tornarem-se gradualmente a tendência principal do mercado devido às suas vantagens em termos de protecção ambiental e eficiência. Neste processo de transformação, o PCB utilizado em veículos de novas energias, como principal transportador da eletrônica automotiva, passou por mudanças significativas em seu desenvolvimento tecnológico e tendências de aplicação.
1, O tamanho do mercado continua a se expandir
Com o aumento constante na taxa de penetração de novos veículos energéticos, o mercado global de placas de circuito impresso automotivo apresenta uma forte tendência de crescimento. De acordo com a Fortune Business Insights, o mercado global de placas de circuito impresso automotivo deverá atingir US$ 8,84 bilhões em 2022 e deverá subir para US$ 13,39 bilhões até 2030, com uma taxa composta de crescimento anual de 5,6%. A rápida popularização de novos veículos energéticos tornou-se a principal força motriz para o crescimento da demanda por PCB. Espera-se que, até 2025, o mercado global de PCB para veículos de novas energias cresça para 30,095 bilhões de yuans, com uma taxa composta de crescimento anual muito superior à dos veículos a combustível tradicionais. Em contraste, o tamanho do mercado de PCB dos veículos a combustível tradicionais está mostrando uma tendência decrescente e deverá cair para 32,925 bilhões de yuans até 2025. Isso indica claramente que os novos veículos de energia se tornaram um novo motor que impulsiona o desenvolvimento da indústria de PCB.
2, Cenários de aplicação mais diversos e abundantes
O PCB dos veículos a combustível tradicionais é usado principalmente em áreas como controle de energia, entretenimento automotivo e sistemas de segurança, enquanto os novos veículos de energia adicionaram sistemas de gerenciamento de bateria, em carregadores de automóveis, sistemas de conversão de tensão, como conversores CC-CC, inversores e outros sistemas importantes com base na herança dessas aplicações. Tomando Tesla como exemplo, os inversores e sistemas BMS de seus veículos da série Model usam intensamente PCBs, aumentando muito o valor dos PCBs de veículos individuais.
Em termos de condução inteligente e cockpit inteligente, com a popularização contínua das funções avançadas do sistema de assistência à condução, o número de sensores no carro continua a aumentar, e os requisitos de materiais e processos para PCB utilizados em equipamentos como o radar de ondas milimétricas estão a tornar-se cada vez mais rigorosos. Ao mesmo tempo, a tendência para múltiplas telas e cockpits inteligentes-de grande porte aumentou ainda mais a demanda pelo uso de PCB. Além disso, a aplicação do modo de troca de baterias em veículos de energia nova aumentou significativamente a demanda por PCB em estações de carregamento centralizadas e sistemas de controle de estações de troca de baterias, e apresentou requisitos mais elevados para sua confiabilidade e estabilidade.
3, Tendências de desenvolvimento tecnológico
(1) Multicamadas e alta-densidade
Para atender à crescente demanda por integração de equipamentos eletrônicos em novos veículos de energia, os PCBs estão se desenvolvendo em direção a multicamadas e alta-densidade. Placas multicamadas podem transportar mais componentes eletrônicos, atendendo aos requisitos de desempenho computacional e estabilidade dos veículos. Por exemplo, em sistemas importantes, como sistemas de infoentretenimento automotivo, sistemas de controle de energia e sistemas de segurança, placas multi-camadas com mais de 10 camadas estão se tornando cada vez mais utilizadas. A fabricação de placas multicamadas requer técnicas de laminação e perfuração de alta{6}}precisão para resolver o problema da distribuição de tensão entre camadas causada por diferenças nos coeficientes de expansão térmica de diferentes materiais, bem como para resolver os desafios de gerenciamento térmico decorrentes do aumento da densidade do circuito.
(2) A ampla aplicação deplacas de circuito impresso rígidas e flexíveis
A combinação de placas de circuito flexíveis e rígidas reduz efetivamente o número de conectores e juntas de solda, melhora a qualidade e a confiabilidade do produto e pode se adaptar melhor ao complexo layout espacial dentro dos automóveis. Em cenários como sistemas de controle central e em sistemas de infoentretenimento automotivo que exigem alta flexibilidade e durabilidade de placas de circuito, a combinação de placas macias e duras tem sido amplamente utilizada. Pode realizar mais funções em um espaço limitado e aumentar o nível de inteligência de todo o veículo. Por exemplo, na ligação de sensores e módulos de visualização em alguns veículos de nova energia, a combinação de placas macias e rígidas desempenha um papel fundamental, otimizando a cablagem no interior do veículo e reduzindo o risco de falha.
(3) Maiores requisitos de segurança e isolamento elétrico
No projeto de PCB de veículos de novas energias, a segurança e o isolamento elétrico são cruciais. Devido à alta tensão e à alta corrente envolvidas nos veículos de energia nova, o projeto da PCB deve controlar rigorosamente a folga elétrica e a distância de fuga para garantir o desempenho elétrico e a segurança do produto em ambientes de alta-tensão. Por exemplo, seguindo a norma IEC60950, os requisitos de segurança podem ser atendidos por meio de medidas como ranhuras, uso de materiais de isolamento e montagem-dos dois lados. Para projetos de PCB com frequências de clock superiores a 5 MHz ou tempos de subida de sinal inferiores a 5 ns, projetos de placas multicamadas são comumente usados para controlar a área de loop de sinal, melhorar a qualidade do sinal, reduzir a interferência eletromagnética e garantir estabilidade e confiabilidade do sinal em sistemas eletrônicos complexos. No projeto de PCB do BMS, requisitos rígidos de segurança, como sobrecarga da bateria, descarga excessiva e proteção contra curto-circuito, devem ser atendidos para garantir a segurança da bateria.
(4) Adapte-se à demanda por carregamento rápido de alta tensão
À medida que o carregamento rápido de alta-tensão de 800 V gradualmente se torna a solução principal, a tensão de carregamento dos veículos elétricos aumenta, o tamanho dos componentes aumenta e a fiação do PCB precisa suportar correntes mais altas. Para evitar problemas como sobrecarga, superaquecimento ou redução controlada da corrente de carga, soluções de cobre espesso ou cobre incorporado são frequentemente usadas para obter altas multicamadas de PCBs de cobre espesso, e cobre incorporado e processos de cobre incorporado são introduzidos para melhorar as capacidades de dissipação de calor. Isto representa maiores desafios para as propriedades dos materiais e processos de fabricação de placas de circuito impresso, exigindo o desenvolvimento de novos materiais e processos com maior capacidade de condução de corrente e melhor desempenho de dissipação de calor.
(5) Auxiliar na redução de peso dos sistemas de bateria
Usar FPC em vez de chicote elétrico em módulos de bateria gerenciados por bateria de energia BMS pode efetivamente atingir metas de leveza e economizar espaço. O FPC possui as características de ser fino, leve e dobrável, tornando-o mais adequado para aplicações em módulos de bateria que requerem grande espaço e peso.