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Centre d'aideSolution technique complète pour les PCB à base d'aluminium épais en cuivre à quatre couches/multi-couches pour les véhicules électriques de la nouvelle énergie de la société China Chaosheng Electronics
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Solution technique complète pour les PCBs à base d'aluminium épais en cuivre à quatre couches/multicouches dans les véhicules électriques
1. Définition du produit
PCB à base d'aluminium épais en cuivre à quatre couches : Il utilise un alliage d'aluminium 6061/5052 comme substrat de dissipation thermique de base. Il intègre une structure de circuit empilé en 4 couches, avec les couches de puissance et de masse utilisant une feuille de cuivre épaisse de ≥3oz (la norme industrielle pour le cuivre épais : épaisseur du cuivre ≥105μm). Cette carte de circuit à base de métal de haute puissance de niveau automobile excelle dans quatre capacités clés : capacité de charge de haut courant, conduction thermique rapide, isolation de signaux multicouches et fiabilité dans des conditions automobiles difficiles. Elle peut être étendue aux cartes à base d'aluminium épais en cuivre à 6/8/12 couches pour des modules d'intégration de commande électronique plus complexes.
II. Structure d'empilement standard (Empilement automobile classique à 4 couches)
1) Empilement standard à base d'aluminium à quatre couches (de haut en bas)
1. Couche de signal supérieure : Circuit en cuivre épais (2~4oz), soudage des composants, acquisition de signaux basse tension
2. Plan de masse de la couche interne GND : Plan en cuivre épais complet, blindage contre les interférences, dissipation thermique auxiliaire
3. Couche de puissance de la couche interne : Cuivre extra-épais (3~6oz), boucle de haut courant de puissance principale
4. Couche de milieu thermiquement conducteur isolant inférieure
5. Couche de base en métal d'aluminium (Alliage d'aluminium 6063, épaisseur du substrat 1.0~2.0mm) Principe : La base en aluminium sert de dissipateur de chaleur passif, avec les plans de cuivre épais en double couche formant un canal de dissipation thermique tridimensionnel, tandis que le plan de masse isole les interférences électromagnétiques de la boucle de puissance sur les signaux d'échantillonnage BMS.
2) Expansion multicouche (6/8/12 couches) Les couches de signal, les couches de puissance et plusieurs plans de masse sont entrelacés, utilisant des trous borgnes et enterrés, des blocs de cuivre enterrés et des procédés de séparation thermique - électrique, adaptés pour les cartes de commande électronique multi-intégrées (Triple intégration OBC + DC - DC + commande de moteur). III. Paramètres techniques clés de niveau automobile (Pour les véhicules électriques)
(1) Substrat et système de conduction thermique
1. Carte de base en aluminium : Alliage d'aluminium 6061, épaisseur 1.0/1.5/2.0mm, conductivité thermique ≈200W/m・K, traitement de passivation avec résistance au brouillard salin >500h
2. Milieu isolant thermiquement conducteur : PP à haute conductivité thermique rempli de céramique, conductivité thermique 2.0~4.0W/m・K, Tg≥200℃, ignifuge UL94 V - 0, tension de claquage ≥4kV/mm, compatible avec la plate - forme haute tension de 400V du véhicule
3. Carte de base multicouche FR4 conventionnelle : Utilisée pour les couches de signal, avec des zones de dissipation thermique de la base en aluminium laminées seulement dans les zones de puissance (carte composite à base d'aluminium partitionnée, solution de réduction de coût)
(4) Normes d'essai de fiabilité (Niveau automobile AEC - Q200)
• Cycle de température : -40°C ↔ 125°C, 1 000 cycles sans délamination
• Vibration aléatoire : 10~2000Hz, accélération de 15g, 2 heures sans décollement des plots
• Vieillissement à haute température : 150°C pendant 1 000 heures, dérive de la résistance thermique ≤±0.1W/m・K
• Tension de tenue : La couche diélectrique supporte une haute tension de 4kV pendant 1 minute sans claquage IV. Scénarios d'application précis dans les véhicules électriques
1. OBC embarqué (Chargeur embarqué) (Le plus courant) : Substrat en aluminium à 4 couches avec du cuivre épais de 3~4oz, redressement de haute puissance AC - DC, résolution des problèmes de chaleur de charge rapide
2. Module de gain/abaissement DC - DC haute - basse tension : Substrat en aluminium multicouche avec du cuivre épais, conversion de puissance de haut courant, dissipation thermique directe via le substrat en aluminium vers le boîtier
3. Carte de commande IGBT du contrôleur de moteur : Substrat en aluminium à 6~8 couches avec du cuivre ultra - épais de 6oz, capable de supporter des courants de crête dépassant 100A 4. Carte principale de puissance du système de gestion de batterie BMS : Carte à 4 couches avec un plan de masse pour blindage contre les interférences haute tension, cuivre épais pour les points d'échantillonnage de haut courant
5. Boîte de distribution haute tension du véhicule, carte de commande du chauffage PTC V. Comparaison des avantages clés (Carte standard FR4 à 4 couches vs. Carte à base d'aluminium épais en cuivre à 4 couches)
1. Capacité de conduction de courant : Le cuivre épais + le refroidissement du substrat en aluminium améliorent la capacité de courant de 3~5 fois, réduisant les pertes de chaleur I²R de 70%, éliminant les risques de combustion de la carte à haut courant
2. Efficacité thermique : La conduction thermique du substrat en aluminium est plus de 800 fois supérieure à celle de FR4, dissipant directement les points chauds des IGBT, réduisant l'élévation de température des composants de >20°C, prolongeant la durée de vie des tubes de puissance
3. Compatibilité électromagnétique (EMC) : Plan de masse complet multicouche + blindage du boîtier en métal d'aluminium supprime les interférences EMI des commutateurs de puissance, répondant aux normes nationales EMC pour les automobiles 4. Tolérance environnementale : Résistante aux vibrations sévères du véhicule, aux fortes fluctuations de température, à l'huile, à l'humidité et à la vapeur du compartiment moteur, avec des taux de défaillance nettement inférieurs aux PCBs standard
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