汽車激光雷達線路板為何需要耐極端溫度?普通 PCB 為何無法替代?
在自動駕駛技術飛速發展的當下,激光雷達作為核心傳感器,宛如車輛的 “慧眼”,為自動駕駛系統精準感知周圍環境提供關鍵數據。
汽車激光雷達線路板,作為激光雷達的 “神經中樞”,承擔著信號傳輸、數據處理等重要使命。與普通印刷電路板(PCB)不同,汽車激光雷達線路板對耐高溫有著極為嚴苛的要求,這背后蘊含著諸多深層次的原因。
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汽車的運行環境復雜多變,溫度范圍極為寬泛。在發動機艙內,發動機運轉產生的大量熱量,可使周邊溫度輕松突破 100℃,在極端工況下,溫度更是會急劇攀升。新能源汽車的電池在充放電過程中,尤其是快充或大電流放電時,電池艙內溫度也會顯著升高,部分部位溫度可達 120℃ - 130℃。不僅如此,在寒冷地區,車輛在低溫環境下啟動時,激光雷達線路板又要面臨低至 - 40℃的嚴寒考驗。普通 PCB 通常適用于較為溫和的室內環境,工作溫度范圍一般在 0℃ - 70℃,面對汽車內如此極端的溫度波動,普通 PCB 根本無法勝任。
激光雷達內部的電子元件對溫度極為敏感。以激光發射二極管和接收二極管為例,高溫會使它們的性能產生顯著變化。溫度升高時,激光發射二極管的輸出功率可能下降,波長發生漂移,這將直接導致激光雷達的測距精度大幅降低,使車輛對周圍物體距離的判斷出現偏差。而接收二極管在高溫環境下,噪聲水平會增加,靈敏度下降,難以準確捕捉反射回來的微弱激光信號,進而影響整個激光雷達系統對環境信息的采集與分析。對于雷達內部的信號處理芯片來說,高溫同樣是大敵。芯片在高溫下,電子遷移現象加劇,電路的電阻增大,信號傳輸延遲,甚至可能出現數據錯誤,導致對激光雷達采集到的海量點云數據處理失誤,使自動駕駛系統做出錯誤決策。

從可靠性與安全性角度考量,汽車作為高速行駛的交通工具,其安全性至關重要。
汽車激光雷達PCB在高溫環境下一旦出現故障,如線路板上的焊點因高溫熔化、脫焊,導致線路斷路或短路,會使激光雷達瞬間失效,無法為自動駕駛系統提供環境信息。在高速行駛過程中,這極有可能引發嚴重的交通事故,危及駕乘人員的生命安全。因此,為確保汽車在整個使用壽命周期內,激光雷達能穩定可靠地工作,其線路板必須具備卓越的耐極端溫度性能,以應對各種惡劣的溫度條件。
普通 PCB 在材料、設計和制造工藝上,都難以滿足汽車激光雷達在極端溫度環境下的工作要求。汽車激光雷達線路板通常采用特殊的耐高溫材料,如陶瓷基板、金屬基覆銅板,或者高玻璃化轉變溫度(Tg)的 FR-4 材料等,這些材料在高溫下能保持良好的物理和電氣性能。在設計上,會優化線路布局,增加散熱措施,如設計大面積的散熱銅箔、散熱孔,采用多層板結構來更好地分配熱量。制造工藝上,也會經過更嚴格的質量控制與測試流程。
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電路板廠講汽車激光雷達線路板對耐極端溫度的嚴苛要求,是由汽車特殊的運行環境、激光雷達內部電子元件特性以及對行車安全的高要求所決定的。普通 PCB 在這些方面的局限性,使其無法替代專門為汽車激光雷達設計的線路板,只有具備出色耐極端溫度性能的線路板,才能為自動駕駛技術的發展保駕護航。
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