随着自动驾驶技术的飞速发展,激光雷达作为核心传感器,其性能与可靠性至关重要。而激光雷达工作时,PCB 上的电子元件会产生大量热量,如果不能有效散热,将严重影响激光雷达的性能、稳定性和寿命。
激光雷达 PCB 的散热难题迫在眉睫。
激光雷达的工作原理决定了其内部电子元件的高负荷运转。以常见的多线激光雷达为例,其发射端需要持续发射高功率激光脉冲,接收端则要快速处理大量回波信号,这使得 PCB 上的芯片、二极管等元件成为主要热源。如某款 128 线激光雷达,工作时 PCB 局部温度可高达 100℃以上,远远超出电子元件的正常工作温度范围。过高的温度会导致元件性能下降,像激光二极管会出现波长漂移,影响测距精度;芯片运算速度变慢,甚至出现数据错误。
激光雷达线路板从材料选择上看,高导热材料是解决散热问题的关键。传统的 PCB 基板材料导热率有限,如今可采用导热性能优异的金属基覆铜板,如铝基板、铜基板。铝基板成本较低、重量轻,在一些对成本敏感的激光雷达中应用广泛;铜基板则具有更高的导热率,能更高效地传导热量,适用于对散热要求极高的高端产品。在导热界面材料方面,可选用导热硅胶片、导热凝胶等。它们能填充元件与散热器之间的微小间隙,降低接触热阻,使热量更顺畅地传递到散热器。
电路板合理的布局设计同样不可或缺。要将发热量大的元件,如激光发射芯片、信号处理芯片,尽可能靠近 PCB 边缘或散热器安装,缩短热量传递路径。并且要避免元件过于集中,防止热量积聚。例如,将激光发射模块和接收模块分区域布局,减少相互间的热影响。还可以在 PCB 上设计大面积的散热铜箔或铜柱,利用铜的良好导热性,将热量快速扩散。通过热仿真软件对布局方案进行模拟分析,提前优化布局,能有效提高散热效果。
PCB除了材料和布局,还可采用辅助散热措施。比如安装散热片,增加散热面积,加速热量散发;在一些空间允许的激光雷达中,可配备小型风扇,进行强制风冷,提高散热效率。
解决激光雷达 PCB 的散热难题,需从材料选择、布局设计以及辅助散热措施等多方面综合考量。只有有效控制 PCB 温度,才能确保激光雷达稳定可靠地工作,为自动驾驶技术的发展提供有力支持。