6月17日,东安动力R10TE双转子增压航空发动机在哈尔滨一次点火成功。该发动机功重比达1.8以上,5500rpm下输出功率超120kW,整机仅69.9kg,已与小鹏汇天、长安飞行汽车、大疆、哈飞等深度交流,预计2028年量产。
这一突破为混动eVTOL打开续航天花板——基础版续航500km、长续航版1500km,是纯电型号两倍。2026年国内eVTOL市场预计增至95亿元,低空经济整体规模将突破1.1至1.5万亿元。混动路线的崛起,意味着电控系统走向"发动机ECU+电机驱动器+BMS"三合一集成,对PCBA高可靠性提出前所未有的挑战。
一台电控板,三个核心子系统集成
混动eVTOL的电控核心,是一块集成发动机ECU、电机驱动器和BMS的"三合一"控制板。某混动飞行器电控团队(化名"翼控科技")的工程负责人坦言:"纯电eVTOL电控相对简单,但混动架构下,发动机控制逻辑、电机驱动切换策略、电池热管理三者须在同一块板上协同,信号复杂度和功率密度同时飙升。"
该团队面临的核心工况指标极为苛刻:800V高压平台、振动20g三轴各2小时、温循-40℃至85℃共500次循环、EMC须满足航空级标准。
8层HDI刚挠结合板:从65%良率到97.5%的突围
翼控科技的电控板采用8层HDI刚挠结合结构,材料选用RO4350B与FR-4混压——高频信号区用RO4350B保证低损耗,功率与逻辑区用FR-4控成本。刚性区安装BGA、SiC MOSFET等高引脚器件,柔性区实现Z向跨板互连,替代传统连接器以降低振动环境下的接触失效风险。
然而首批试产良率仅65%,问题集中在三处:
混压结合力不足。 RO4350B与FR-4的CTE差异导致压合界面残余应力集中,温循后分层率高达12%。工程团队引入分段升温曲线——120℃保温30分钟使树脂初步交联,再升至180℃主压合,最后以≤1.5℃/min缓冷,同时在界面预涂硅烷偶联剂提升浸润性,分层率降至1.5%以下。
刚挠过渡区弯折断裂。 20g振动测试中,刚-柔过渡带铜箔出现微裂纹。团队将补强层延伸至刚性区1mm以上,铜箔走线以圆角过渡替代直角,弯曲半径提升至挠性层总厚的15倍。修改后,振动三轴各2小时测试无断裂。
VIA填孔空洞与阻抗漂移。 800V高压下,盲孔填孔空洞导致局部放电风险,阻抗偏差一度超过±8%。改用真空辅助电镀填孔工艺后,填孔率提升至95%以上;同时通过LDI激光直接成像将差分阻抗控制在50Ω±5%以内,满足高速信号眼图要求。
厚铜散热方面,电机驱动区域采用3oz厚铜设计,通过大面积铜平面和填充导热环氧树脂的过孔阵列将SiC器件结温温升控制在50℃以内。EMC屏蔽则在高压母线入口部署多层陶瓷电容与穿心电容组合,开关节点回路面积控制在1cm2以内,辐射发射裕量提升6dB。
从工艺验证到量产闭环
经过四轮工艺迭代,翼控科技的电控板通过了全部可靠性验证:振动20g三轴各2小时无异常、温循-40℃至85℃累计500次循环无分层、阻抗偏差稳定在±5%、EMC通过航空级传导辐射限值。最终量产良率从65%提升至97.5%,100% FCT功能测试覆盖每一块出厂板卡。
对于这类混动飞行器电控系统而言,从PCB设计协同、材料选型、工艺优化到质量管控,每个环节都直接决定适航命运。像聚多邦这类具备PCB制板、SMT贴片与PCBA一站式服务能力的制造平台,在刚柔结合板(2-16层)、差分阻抗±5%管控、动态弯曲寿命验证及100% FCT功能测试方面具备成熟工艺积累,正是混动eVTOL电控从样机走向量产的高可靠制造支撑。
双转子航空发动机的轰鸣已经响起,而让这颗"空中动力心脏"稳定跳动的那块PCBA,其背后的制造攻坚才刚刚开始。