汽車電子PCB相關(guān)的知識,快來了解!
PCB廠了解到,現(xiàn)在的汽油車,柴油車,新能源車,電動車,農(nóng)用車,摩托車,賽車,特種車,軍用車,山地車,特殊巡航車,無人作戰(zhàn)車,無人駕駛,玩具車等,都需要PCBA集成電路,那么關(guān)系到人身安全及使用安全汽車電子對質(zhì)量與性能要求比消費(fèi)性PCBA集成電路要高很多,下面我們就來簡單聊聊常見的汽車電子這方面的知識點。
首先汽車電子有自己行業(yè)嚴(yán)格的質(zhì)量體系:
汽車PCB制造商應(yīng)遵守ISO9001的規(guī)定。PCB制造商完全符合ISO9001:2008質(zhì)量管理體系,并致力于在制造和組裝方面遵守最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。
汽車產(chǎn)品有其特殊性。1994年,福特,通用汽車和克萊斯勒一起,在汽車行業(yè)建立了質(zhì)量控制體系QS9000。在早期的21日世紀(jì),隨著ISO9001標(biāo)準(zhǔn)兼容,在汽車行業(yè)的新的質(zhì)量控制體系發(fā)表,也就是ISO / IATF16949。
ISO / IATF16949是全球汽車行業(yè)的一組技術(shù)法規(guī)?;贗SO9001,加上汽車行業(yè)的特殊要求,它更側(cè)重于缺陷預(yù)防,減少質(zhì)量波動和在汽車零部件供應(yīng)鏈中容易產(chǎn)生的浪費(fèi)。在實施ISO / IATF16949時,必須特別注意以下5個主要工具:PPAP(生產(chǎn)零件批準(zhǔn)流程),規(guī)定產(chǎn)品在批量生產(chǎn)之前或修改后應(yīng)獲得客戶的認(rèn)可;APQP(高級產(chǎn)品質(zhì)量計劃),規(guī)定在生產(chǎn)之前應(yīng)先進(jìn)行質(zhì)量計劃和先前的質(zhì)量分析,然后進(jìn)行FMEA(故障模式和影響分析)分析并提出防止產(chǎn)品潛在故障的措施,MSA(測量系統(tǒng)分析)必須分析測量結(jié)果的變化以確認(rèn)測量可靠性,SPC(統(tǒng)計過程控制)掌握生產(chǎn)規(guī)程并使用統(tǒng)計技術(shù)來改變產(chǎn)品質(zhì)量。因此,PCB制造商進(jìn)入汽車電子市場的第一步在于獲得IATF16949證書。
電子集成電路種類現(xiàn)在逐漸的由原來的線束逐漸的集成智能化:
多種類型:PCB,F(xiàn)PC,F(xiàn)PC+PCB結(jié)合,陶瓷PCB,3D有機(jī)樹脂等;
作為機(jī)械和電子設(shè)備的組合,現(xiàn)代車輛技術(shù)融合了傳統(tǒng)技術(shù)和最新的科學(xué)技術(shù)。不同的零件取決于具有不同功能的電子設(shè)備,從而導(dǎo)致具有不同任務(wù)的PCB的應(yīng)用。
基于汽車用PCB基板材料的區(qū)別,可以將它們分為基于無機(jī)陶瓷的PCB和基于有機(jī)樹脂的PCB。陶瓷基PCB的領(lǐng)先特性是高耐熱性和出色的尺寸穩(wěn)定性,適用于高溫環(huán)境下的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)。然而基于陶瓷的PCB的可制造性差,導(dǎo)致電路板成本高昂。隨著新開發(fā)的具有更高耐熱性的樹脂基板的發(fā)展,基于樹脂的PCB大部分應(yīng)用于大多數(shù)現(xiàn)代車輛。
遵循一個通用規(guī)則:將具有不同性能的基板材料的PCB應(yīng)用于車輛的不同部分,負(fù)責(zé)實現(xiàn)不同的功能。下表說明了與部分車輛設(shè)備或儀器兼容的PCB類型。
性能的基本要求
a.高可靠性
汽車可靠性主要來自兩個方面:壽命和耐環(huán)境性。前者是指可以在使用壽命內(nèi)保證正常運(yùn)行的事實,而后者是指當(dāng)環(huán)境變化時PCB功能保持不變的事實。
1990年代汽車的平均壽命為8-10年,目前為10-12年,這意味著汽車電子系統(tǒng)和PCB都應(yīng)在此范圍內(nèi)。
在應(yīng)用過程中,汽車應(yīng)承受氣候變化的影響,從極冷的冬天到炎熱的夏天,從陽光到雨,以及由于自身行駛導(dǎo)致的溫度上升所引起的環(huán)境變化。換句話說,汽車電子系統(tǒng)和PCB必須承受多種環(huán)境挑戰(zhàn),包括溫度,濕度,雨水,酸霧,振動,電磁干擾和電流浪涌。另外,由于PCB是組裝在汽車內(nèi)部的,因此主要受溫度和濕度的影響。
b.重量輕,體積小
輕巧,微型的汽車有利于節(jié)能。輕質(zhì)源自減輕每種成分的重量。例如,某些金屬零件被工程塑料零件代替。此外,汽車電子設(shè)備和PCB都應(yīng)微型化。例如,ECU的體積(電子控制單元)中的汽車應(yīng)用是大約1200厘米3在2000年開始,而小于300厘米3,通過四次下降。另外,起點槍械已經(jīng)從通過導(dǎo)線連接的機(jī)械槍械轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^柔性導(dǎo)線連接且內(nèi)部帶有PCB的電子槍械,體積和重量減少了10倍以上。
PCB的輕量化和小型化源自密度的增加,面積的縮小,厚度的減小和多層化。
不同位置的PCB的不同可靠性要求
就公共安全而言,汽車屬于高可靠性產(chǎn)品類別,因此,汽車PCB必須通過一些可靠性測試,而尺寸,尺寸,機(jī)械和電氣性能等一般要求除外。
a.熱循環(huán)測試(TCT)
根據(jù)根據(jù)汽車的不同位置分類的五個等級,PCB熱循環(huán)溫度總結(jié)在下表1中。
b.熱沖擊試驗
汽車PCB越來越多地應(yīng)用于高溫環(huán)境中,這對于必須處理外部熱量和自發(fā)熱的厚銅PCB尤其如此。結(jié)果,汽車PCB對耐熱性有更高的要求。
c.溫濕度偏差(THB)測試
由于汽車PCB處于多種環(huán)境中,包括雨天或潮濕的環(huán)境,因此有必要對其進(jìn)行THB測試。測試條件包括以下要素:溫度(85℃),濕度(85%RH)和偏置(DC 24V,50V,250V或500V)。
THB測試必須考慮PCB的CAF遷移。CAF通常發(fā)生在相鄰的過孔,過孔和線,相鄰的線或相鄰層之間,從而導(dǎo)致絕緣降低甚至短路。相應(yīng)的絕緣電阻取決于通孔,線和層之間的距離。
汽車電路板的制造特征
高頻基板
汽車防撞/預(yù)測制動安全系統(tǒng)起著軍事雷達(dá)設(shè)備的作用。由于汽車PCB負(fù)責(zé)傳輸微波高頻信號,因此需要將介電損耗低的基板與普通基板材料PTFE一起使用。與FR4材料不同,PTFE或類似的高頻基體材料在鉆孔過程中需要特殊的鉆孔速度和進(jìn)給速度。
厚銅PCB
由于高密度和高功率以及混合動力,汽車電子產(chǎn)品帶來了更多的熱能,而電動汽車往往需要更先進(jìn)的動力傳輸系統(tǒng)和更多的電子功能,從而對散熱和大電流提出了更高的要求。
制作厚的銅雙層PCB相對容易,而制作厚的銅多層PCB則困難得多。關(guān)鍵在于厚銅圖像蝕刻和厚度空位填充。
厚銅多層PCB的內(nèi)部路徑都是厚銅,因此圖形轉(zhuǎn)印光致干膜也相對較厚,需要極高的抗蝕刻性。厚銅的圖形蝕刻時間會很長,并且蝕刻設(shè)備和技術(shù)條件處于最佳狀態(tài),以確保厚銅的完整布線。當(dāng)進(jìn)行外部厚銅布線制造時,可以先在層壓相對較厚的銅箔與圖形化厚銅層之間進(jìn)行組合,然后進(jìn)行膜空隙蝕刻。圖形電鍍的抗電鍍干膜也相對較厚。
厚銅多層PCB的內(nèi)部導(dǎo)體與絕緣基板材料之間的表面差異較大,普通的多層板層壓無法完全填充樹脂,并產(chǎn)生空腔。為了解決該問題,應(yīng)盡可能地使用樹脂含量高的薄的預(yù)浸料。某些多層PCB上內(nèi)部布線的銅厚度不均勻,并且可以在銅厚差較大或差異較小的區(qū)域中使用不同的預(yù)浸料。
組件嵌入
為了增加組裝密度和減小元件尺寸,嵌入式元件的PCB被大量應(yīng)用于移動電話中,這也是其他電子設(shè)備所需要的。因此,組件嵌入式PCB也被應(yīng)用在汽車電子設(shè)備中。
根據(jù)不同的元件嵌入方法,有許多用于元件嵌入式PCB的制造方法。用于汽車電子產(chǎn)品的元件嵌入式PCB主要有4種制造方法,如下圖1所示。
在這些制造類型中,開挖類型(圖1中的a型)遵循以下過程:開挖,然后通過回流或?qū)щ娔z進(jìn)行SMD組裝。疊層類型(圖1中的b型)是通過內(nèi)部電路上的薄SMD組件通過回流實現(xiàn)的,或者是指薄部件制造。陶瓷類型(圖1中的c型)是指印刷在陶瓷基板上的厚膜組件。模塊類型(圖1中的d型)遵循以下步驟:通過回流和樹脂封裝進(jìn)行SMD組裝。模塊型元件嵌入式PCB具有相對較高的可靠性,更適合汽車對耐熱性,耐濕性和抗振性的要求。
HDI技術(shù)
汽車電子的關(guān)鍵功能之一在于娛樂和通信,其中智能手機(jī)和平板電腦需要HDI PCB.因此,HDI PCB中包含的技術(shù)(例如微孔鉆孔和電鍍以及層壓定位)被應(yīng)用在汽車PCB制造中。
到目前為止,隨著汽車技術(shù)的迅速變化和汽車電子功能的不斷升級,PCB的應(yīng)用將成倍增加。對于工程師和PCB制造商,必須將注意力集中在新技術(shù)和新內(nèi)容上,以便他們能夠滿足更高的汽車要求。
下圖是現(xiàn)有汽車電子應(yīng)用的場景
線路板廠講未來還會有陸空兩棲飛行汽車,相關(guān)技術(shù)也逐漸的成型,大家慢慢等待這一天的到來。
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