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汽車ECU集成升級(jí)：高密度PCB實(shí)現(xiàn)100+模塊互聯(lián)
過(guò)去一輛汽車的座艙控制需要10多個(gè)單獨(dú)ECU（電子控制單元），如今隨著智能座艙、自動(dòng)駕駛功能升級(jí)，車企開始推動(dòng)ECU集成，把導(dǎo)航、空調(diào)、座椅調(diào)節(jié)等100+功能模塊整合到一塊中心ECU中，而這一切的重要載體，正是高密度PCB。傳統(tǒng)PCB因布線密度低、互聯(lián)能力弱，根本撐不起百余個(gè)模塊的信號(hào)交互。
ECU要連接100+模塊，意味著PCB上要布上千條信號(hào)線路，傳統(tǒng)PCB的通孔設(shè)計(jì)會(huì)讓線路在板內(nèi)交叉打架，就像城市里的電線都走地面，必然擁堵。高密度PCB采用HDI盲埋孔工藝，解決了線路擁堵問(wèn)題。
盲孔只連表層和中間層，埋孔只連中間層，相當(dāng)于給線路修了地下通道。這種設(shè)計(jì)讓PCB的布線密度比傳統(tǒng)板提升3倍，原本需要3塊PCB承載的線路，現(xiàn)在1塊就能搞定。
100+模塊互聯(lián)不僅需要線路多，還需要電阻、電容、電感等被動(dòng)元件配合信號(hào)調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)PCB的元件都是貼在板表面，100+模塊對(duì)應(yīng)的數(shù)百個(gè)元件會(huì)占滿PCB空間，還容易受外界干擾。高密度PCB的埋嵌元件工藝，直接把元件藏進(jìn)PCB內(nèi)層。
我們把0402規(guī)格的電容、電阻埋進(jìn)兩層基材之間，再通過(guò)激光打孔連接線路。一塊中心ECU的高密度PCB，埋嵌了200多個(gè)被動(dòng)元件，比表面貼裝節(jié)省40%的板面積，同時(shí)內(nèi)層的元件受外界電磁干擾的影響降低70%。
100+模塊同時(shí)傳輸信號(hào)，就像100多個(gè)人同時(shí)打電話，很容易出現(xiàn)串音，比如導(dǎo)航語(yǔ)音串進(jìn)音響，座椅調(diào)節(jié)信號(hào)干擾空調(diào)控制。高密度PCB通過(guò)阻抗匹配和接地設(shè)計(jì)，保障信號(hào)完整性。
在阻抗匹配上，工程師會(huì)把高頻信號(hào)線路的阻抗嚴(yán)格控制在50±10Ω，避免信號(hào)因阻抗突變產(chǎn)生反射；接地設(shè)計(jì)則采用星型接地，讓100+模塊的接地線路都匯總到一個(gè)公共接地點(diǎn)，減少接地環(huán)路帶來(lái)的干擾。
不過(guò)高密度PCB在汽車ECU應(yīng)用中仍有挑戰(zhàn)：HDI盲埋孔的孔壁銅厚需要達(dá)到25μm以上，才能耐受-40℃~125℃的汽車工況，目前行業(yè)良率約85%，還有提升空間；埋嵌元件的散熱性需要優(yōu)化，長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)載下元件溫度不能超過(guò)150℃，部分廠商開始在PCB內(nèi)層加散熱銅箔改善。
未來(lái)隨著ECU集成度進(jìn)一步提升，150+模塊互聯(lián)的需求會(huì)出現(xiàn)，高密度PCB將向20層以上HDI+埋嵌有源元件（如芯片）方向發(fā)展，屆時(shí)ECU的體積會(huì)更小、功能更全，而高密度PCB，始終是ECU集成升級(jí)的重要骨架。
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