1. 引言
新能源汽车功率模块(OBC车载充电机、PDU电源分配单元)需长期工作在-40℃~150℃高温、10~2000Hz振动的严苛环境,PCB的高温稳定性与机械强度直接决定行车安全。某车企曾因采用普通铝基板(Tg=130℃),导致功率模块高温失效故障率达7%,引发多起售后召回事件。铝基板凭借金属基底的高温耐受(Tg≥170℃)与机械强度(弯曲强度≥350MPa)优势,成为车载功率模块首选。捷配深耕车载铝基板领域6年,累计交付50万+片新能源汽车铝基板,全部通过AEC-Q200认证,本文拆解铝基板在车载场景的核心优势、选型标准及量产方案,助力车企解决功率模块稳定性问题。
新能源汽车功率模块铝基板的优势核心在于 “高温稳定性 + 机械抗振性”,需严格符合AEC-Q200(汽车电子元件可靠性标准)Clause 4 与IPC-2221 汽车级附录要求,关键技术点包括:一是高温耐受能力,铝基板基材 Tg 需≥170℃,绝缘层玻璃化转变温度≥180℃,捷配测试显示,Tg=150℃的铝基板在 150℃高温下工作 1000h 后,绝缘层老化开裂率达 32%;二是机械强度,铝基板弯曲强度≥350MPa,抗折次数≥50 次(按IPC-TM-650 2.4.19 标准),可抵御车载振动冲击;三是导热与耐压平衡,车载功率模块铝基板导热系数≥2.5 W/(m?K),耐压≥3000V(符合GB/T 1408.1 标准),避免高压场景下绝缘击穿。主流车载铝基板中,生益 AL2000(Tg=180℃,弯曲强度 380MPa,λ=2.5 W/(m?K))适配常规功率模块;罗杰斯 RO4350B 铝基覆铜板(Tg=280℃,弯曲强度 420MPa,λ=3.5 W/(m?K))适用于发动机舱等高温场景,两者均通过捷配 “车载合规认证”,满足 AEC-Q200 全项测试要求。
- 基材选型:按安装位置匹配参数 —— 座舱内功率模块选用生益 AL2000(Tg=180℃),发动机舱选用罗杰斯 RO4350B 铝基覆铜板(Tg=280℃),需通过捷配 “车载基材验证”(-40℃~150℃冷热循环 1000 次,无开裂);
- 结构设计:铝基板厚度设为 1.6mm~2.0mm(金属基底厚度 1.0mm~1.5mm),边缘采用圆角设计(半径≥2mm),降低振动应力集中,用捷配车载 PCB 设计工具(JPE-Vehicle-5.0)生成符合 AEC-Q200 的结构方案;
- 铜厚与线宽:功率回路铜厚≥3oz(载流能力提升 80%),线宽≥2mm,接地线宽≥3mm,按IPC-2221 第 5.2.3 条款,确保电流热损耗≤5W/m。
- 高温老化测试:每批次抽检 50 片,在 150℃恒温箱(JPE-Temp-600)中放置 1000h,绝缘层无开裂、导热系数偏差≤±0.1 W/(m?K);
- 振动测试:按AEC-Q200 Clause 4.8 要求,在振动测试台(JPE-Vib-400)进行 10~2000Hz、加速度 15g、持续 2h 的测试,无焊盘脱落、铝基板变形;
- 量产工艺管控:采用捷配车载铝基板专用压合机(JPE-Alu-Press-800),压合温度 185℃±5℃,压力 20kg/cm²,确保绝缘层与金属基底结合力≥1.0N/mm(符合IPC-6012F Class 3 标准)。
新能源汽车功率模块铝基板应用需以 AEC-Q200 标准为核心,聚焦高温耐受与机械强度两大优势,关键在于根据安装场景选择合适的基材与结构。捷配可提供 “车载铝基板全流程服务”:车载级材料溯源、DFM 预审(规避振动应力风险)、AEC-Q200 全项测试,确保产品合规性与稳定性。