Автомобильная электроника
Автомобильная электроника
Основные проблемы проектирования и производства для поставщиков автомобильной электронной продукции и услуг
Широкий диапазон рабочих температур
Рабочая среда в автомобилестроении даже сурова. Диапазон температур моторного отсека составляет от -40°C до 150°C. Таким образом, автомобильные микросхемы и печатные платы должны соответствовать этому широкому диапазону температур, в то время как потребительские микросхемы должны соответствовать рабочей среде от 0°C до 70°C. Более того, транспортные средства продаются по всему миру, и разные регионы часто имеют разные экологические характеристики температуры и влажности. Следовательно, автомобильные печатные платы должны быть способны адаптироваться к различным условиям, хотя некоторые производители изготавливают печатные платы для конкретных сред.
Длительный жизненный цикл продукта
Расчетный срок службы автомобильного изделия больше. Жизненный цикл мобильных телефонов составляет 3 года, но не более 5 лет. Для сравнения, расчетный срок службы автомобилей обычно составляет около 15 лет или 200,000 15 километров, что намного больше, чем требования к сроку службы бытовой электроники. Следовательно, жизненный цикл автомобильной продукции должен составлять более 30 лет, а цикл предложения может достигать XNUMX лет.
Высокая надежность
Печатная плата и компоненты, установленные на платах, должны соответствовать стандартам высокой надежности, поскольку это связано с безопасностью эксплуатации и сроком службы. Как правило, автомобили изготавливаются из прочных материалов со стабильными характеристиками и могут хорошо работать в суровых условиях.
Адаптироваться к суровой среде
Автомобиль будет сталкиваться с большей вибрацией и ударами на дороге; электронная система транспортного средства должна противостоять угрозе различной химической коррозии, такой как агрессивная кислота, органический растворитель, соленая вода и т. д. Следовательно, схемы должны обладать определенной антикоррозионной способностью; Электронная система гарантирует, что автомобильные печатные платы будут сопротивляться накоплению грязи в течение многих лет эксплуатации. Обычно производители автомобильных печатных плат используют специальные ламинаты для предотвращения загрязнения платы, чтобы мы могли использовать эту печатную плату даже в пыльной среде.
Запросы с высоким уровнем безопасности
Помимо обеспечения комфорта, автомобилестроение должно обеспечивать безопасность всей системы автомобиля и даже отсутствие дефектов. Кроме того, с популяризацией электромобилей все более заметной становится важность информационной безопасности. Как онлайн-устройство в режиме реального времени, связь между ним и сетью, включая связь с автомобильной сетью, требует шифрования данных.
Каковы общие стандарты автомобильной электроники?
Оглядываясь назад на историю автомобильной промышленности, автомобильная электроника стала наиболее важной опорной основой для автомобильных систем управления, а электрификация автомобилей стала символом революции в автомобильной промышленности. Индустрия будет развиваться в направлении интеллекта, сетей и глубокой электроники. Как сложный промышленный продукт, среда использования, как правило, влияет на долговечность и эксплуатационные характеристики электронного оборудования и блоков. Таким образом, экологическая надежность автомобильных электронных секций стала одним из основных вопросов надежности автомобилей.
Стандарты ИСО
Среда применения автомобильных электронных продуктов включает электромагнитные, электрические, климатические, механические, химические и т. д. В настоящее время стандартные условия окружающей среды и стандарты испытаний для автомобильной электроники, сформулированные ISO, в основном включают следующие аспекты:
ISO-16750 1: Дорожные транспортные средства – Условия окружающей среды и испытания электрических и электронных изделий: Общие
ISO16750-2: Дорожные транспортные средства – Условия окружающей среды и испытания электрических и электронных изделий: Окружающая среда электропитания
ISO16750-3: Дорожные транспортные средства – Условия окружающей среды и испытания электрических и электронных изделий: Механическая среда
ISO16750-4: Дорожные транспортные средства – Условия окружающей среды и испытания электрических и электронных изделий: Климатические условия
ISO16750-5: Дорожные транспортные средства – Условия окружающей среды и испытания электрических и электронных изделий: Химическая среда
ISO20653 Уровень защиты автомобильного электронного оборудования от посторонних предметов, воды и прикосновения
ISO21848 Дорожные транспортные средства – электроснабжение электрооборудования и электронного оборудования с напряжением питания 42В.
Стандарты серии AEC
Эти стандарты больше всего ориентированы на компоненты, используемые в автомобиле. В 1990-х годах Chrysler, Ford и General Motors создали Совет по автомобильной электронике (AEC) для установления общего набора квалификаций деталей и стандартов системы качества. AEC установила стандарты контроля качества. Квалифицированная спецификация AEC-Q-100 для стресс-тестирования микросхем — это первый стандарт AEC. AEC-Q-100 был опубликован в 1994 году. Поскольку три вышеупомянутых производителя автомобилей могут одновременно использовать детали, соответствующие спецификациям AEC, это способствовало готовности производителей деталей обмениваться данными о характеристиках своей продукции и реализовало универсальность автозапчастей. Стандарт AEC постепенно стал общей спецификацией испытаний автомобильных электронных компонентов. После более чем 10 лет разработки AEC-Q-100 стал общепринятым стандартом для автомобильных электронных систем. После AEC-Q-100 были сформулированы такие спецификации, как AEC-Q-101 для дискретных компонентов и AEC-Q-200 для пассивных компонентов, а также руководящие принципы, такие как AEC-Q001/Q002/Q003/Q004.
TS16949
TS16949 — это техническая спецификация международной автомобильной промышленности. Он основан на ISO9001 и дополнен техническими характеристиками автомобильной промышленности. Эта спецификация соответствует стандарту ISO9000:2008, но в большей степени направлена на предотвращение дефектов и снижение колебаний качества и потерь, которые могут возникнуть в цепочке поставок автозапчастей. Актуальность и применимость стандарта ISO/TS16949 очевидны. Он применим только к производителям автомобилей и их непосредственным производителям запасных частей. То есть эти производители должны быть непосредственно связаны с производством автомобилей и могут заниматься обработкой и производством. Эта деятельность позволяет продуктам добавлять ценность. В то же время существуют и строгие ограничения по квалификации сертифицированных компаний-производителей. Те подразделения, которые выполняют только вспомогательные функции, такие как центры проектирования, штаб-квартиры компаний и распределительные центры, или те, которые производят оборудование и инструменты для производителей автомобилей или производителей автозапчастей, не сертифицированы. Пять основных надзорных органов управляют сертификацией ISO/TS16949:2009 от имени IATF, которые используют один и тот же процедурный подход для надзора за работой и внедрением спецификации ISO/TS16949 для формирования полностью единого стандарта и работы по всему миру.
Какие виды печатных плат используются в автомобильной электронике?
К электромобилям предъявляются последовательные, обязательные и инновационные требования. Теперь Тесла лидирует в инновационной волне. Но любые инновации в производстве и дизайне электромобилей требуют очень прочных, надежных и прочных печатных плат. Требования к высокопроизводительным автомобильным печатным платам в значительной степени могут выдерживать суровые условия вождения и могут стать катализатором инноваций в растущих системах привода с новой энергией.
Спрос на ПХД для электромобилей в основном исходит от оборудования, связанного с силовой передачей, — бортовых систем, систем управления батареями (BMS), систем преобразования напряжения (DC-DC, инверторы и т. д.) и других высоковольтных и низковольтных устройств. Кроме того, радар миллиметрового диапазона является важным сенсорным устройством для реализации интеллектуального вождения и даже автономного вождения и имеет очевидные преимущества по сравнению с другими датчиками.
Мощные печатные платы с медным покрытием являются одним из наиболее широко используемых приложений для печатных плат в развивающейся отрасли. Гибкие печатные платы, печатные платы HDI и светодиодные печатные платы являются основными приложениями, используемыми в преобразователях мощности переменного тока в постоянный, аудио и видео, цифровых дисплеях, тормозных системах, автоматическом затемнении, электронном управлении зеркалами, автомобильном освещении, системе синхронизации двигателя и системе удаленной диагностики. Eashub предлагает следующие решения для автомобильной продукции:
| Тип печатной платы | Многослойные | LED | Высокая частота | Алюминий | Толстая медь | Высокая Tg | HDI | Гибкий Подход | Жесткий Flex |
| Автомобильная | x | x | x | x | x | x | x | x | x |
Наша автомобильная печатная плата
Слои: 8 л Толщина: 1.2 мм
Толщина меди внешнего слоя: 1 унции
Толщина меди внутреннего слоя: 1 унции
Минимальный размер отверстия: 0.15 мм Минимальная ширина линии/промежуток: 3 мил
Поверхностная обработка: ENIG Применение: GPS-навигация
Слои: 8 л Толщина: 1.6 мм
Толщина меди внешнего слоя: 1 унции
Толщина меди внутреннего слоя: 1 унции
Минимальный размер отверстия: 0.25 мм
Минимальная ширина линии/пробел: 4 мил
Поверхностная обработка: ЭНИГ
Применение: GPS
Слои: 6 л Толщина: 1.6 мм
Толщина меди внешнего слоя: 1 унции
Толщина меди внутреннего слоя: 1 унции
Минимальный размер отверстия: 0.25 мм
Минимальная ширина линии/пробел: 4 мил
Поверхностная обработка: ENIG Область применения: Развлечения
Возможности Eashub по сборке автомобильной электроники
Eashub имеет многолетний опыт работы в автомобильной промышленности. Наши партнеры по проектированию печатных плат расширяются на крупнейшем в мире рынке электромобилей. Стратегический партнер EMS Eashub входит в пятерку крупнейших в мире поставщиков автомобильной продукции по контракту. Он имеет многолетний опыт обслуживания Volkswagen, BOSCH, SAIC Motor и т. д., а также Kara Group, наших партнеров по производству. Это также ведущая компания EMS в Японии, имеющая опыт обслуживания автомобилей Denso и Honda.
Ведущие отраслевые квалификации:
Завод имеет сертификаты TS16949, ISO9001, ISO14001 ANSI/ESD S20.20.
Полная возможность процесса:
– Размещение BGA и Micro BGA
– Кабели и жгуты в сборе
- Коробка в сборе
- Программирование ИС
– ИКТ/ПКТ
– Рентгенологическое обследование
- АОИ
Специфический автомобильный процесс
– Чистая комната класса 100
- Селективная волна припоя
– Испытание высоким напряжением
- тест на старение
- Защитное покрытие
– Водная промывка
– Стороннее тестирование надежности
Другие советы по производству автомобильной продукции
Какие факторы могут вызвать отказ печатных плат при производстве автомобильных печатных плат, общие нагрузки окружающей среды и сборка печатных плат, а также их возможные виды отказов:
Возможные режимы отказа
- Металлизированные сквозные отверстия или внутренние медные трещины
- Трещины во внешнем медном слое
- Трещины микроперехода
- Полузастывшие трещины
- Трещина паяльной маски
Электрохимическая миграция на поверхности печатных плат
- Экологическая нагрузка на печатную плату
- Температурное циклирование и хранение
- изгиб
- шок
- влажность
- Сочетание нескольких нагрузок
- Технология ламинирования
Вышеуказанные факторы будут влиять на надежность производства автомобильных печатных плат. Чтобы производить высококачественные автомобильные печатные платы, давайте разберемся в требованиях к производительности автомобильных печатных плат и о том, как их тестировать для обеспечения высокого качества.
Компактный размер и свет
Разумное уменьшение размера и веса автомобиля может сэкономить больше топлива, электроэнергии, энергии и улучшить защиту окружающей среды. Поэтому размеры автомобилей становятся все более компактными. Из-за уменьшения общего размера автомобиля автомобильная печатная плата неизбежно станет более компактной и легкой.
Высокая надежность
Высокая надежность автомобильных печатных плат означает, что в течение нормального срока службы автомобиля печатная плата может поддерживать хорошую стабильную работу в различных сложных условиях. Другими словами, автомобильные печатные платы должны выдерживать различные воздействия окружающей среды, включая влагостойкость, водостойкость, термостойкость, коррозионную стойкость, вибростойкость и устойчивость к электромагнитным помехам.
Надежность автомобильных печатных плат тесно связана с нашей безопасностью, поэтому при производстве автомобильных печатных плат необходимо пройти различные тесты на надежность. Автомобильные печатные платы в разных местах требуют разных тестов на надежность. Общие тесты включают в себя:
1) Испытание на термический удар
Автомобильные печатные платы обычно должны работать в условиях высокой температуры, вызванной внешним теплом или высокой температурой из-за собственного тепла. Автомобильные печатные платы должны выдерживать резкие перепады температуры, и нам необходимо провести испытания автомобильных печатных плат на тепловой удар.
2) Испытание на термический цикл
Согласно разным автомобильным позициям, испытание термического цикла печатной платы имеет разные уровни. Обычно используемые температуры термического цикла печатных плат следующие:
Юридический адрес | Класс | Низкая температура | Высокая температура |
Внутри сиденья | a | -40 ℃ | 85 ℃ |
Защитный кожух двигателя | b | -40 ℃ | 125 ℃ |
Двигатель | c | -40 ℃ | 145 ℃ |
Автоматическая коробка передач | d | -40 ℃ | 155 ℃ |
Моторного отсека | e | -40 ℃ | 165 ℃ |
3) Испытание на отклонения температуры и влажности
Изменения температуры и влажности являются одним из основных факторов, вызывающих выход из строя автомобильных печатных плат, хотя производители автомобилей принимают различные меры для решения этой проблемы; такие как:
- Оптимизированные материалы
- Самонагревающийся
Но самонагрев часто используется только тогда, когда автомобиль работает нормально, если автомобиль не работает и стоял в течение нескольких дней или недель в очень суровых условиях, таких как прилив, сильно коррозионная среда. Тогда влага или агрессивный газ могут проникнуть внутрь электронных изделий через пластиковые или атмосферные компенсирующие компоненты. Тогда влажность также будет оказывать значительное влияние на поверхность и внутреннюю структуру печатной платы, вызывая ее выход из строя. Итак, давайте разберемся в некоторых деталях отказа печатной платы, вызванного температурой, влажностью и смещением (THB).
На изображении ниже показан рост проводящих кристаллов во время конденсации печатной платы (водяной конденсации).
Даже при отсутствии конденсата высокая влажность может вызвать короткое замыкание, если не используются жесткие материалы. Поверхностное сопротивление изоляции (SIR) может упасть, что может привести к отказу электроники. Метод EASHUB заключается в тщательном изучении условий температуры и влажности внутри защитного кожуха (металлического или пластикового корпуса) посредством моделирования и экспериментальных испытаний.
С другой стороны, EASHUB тестирует используемые материалы (такие как печатные платы, устройства, флюсы, материалы теплового интерфейса или конформные покрытия) и проектирует элементы при различных условиях температуры и влажности в соответствии с методом испытаний SIR в IPC-9202.
EASHUB использует эффективную имитационную модель для прогнозирования фактического состояния локальной влажности в ECU,
Мы определили SIR материала и конструкции в закрытом корпусе в самых суровых условиях.
Обеспечить безопасность и надежность элементов и материалов конструкции печатной платы, тем самым обеспечив надежность автомобильной печатной платы в течение всего жизненного цикла.
Тестирование THB должно учитывать миграцию CAF печатной платы. CAF обычно возникает между соседними линиями или соседними слоями, переходными отверстиями, между переходными отверстиями и линиями, вызывая ухудшение изоляции или даже короткие замыкания. Соответствующее сопротивление изоляции зависит от расстояния между переходными отверстиями, линиями и слоями.
Общая технология печатных плат для производства автомобильных печатных плат
Высокочастотная подложка
Система предупредительного торможения автомобиля и система предотвращения столкновений являются первой линией защиты для обеспечения нашей безопасности. Его электронная система похожа на радиолокационную систему наблюдения. Автомобильная печатная плата этой части электронной системы в основном используется для передачи высокочастотных микроволновых сигналов. Поэтому в дополнение к материалу подложки PTFE также необходимо использовать подложку с низкими диэлектрическими потерями. В отличие от материалов FR4, ПТФЭ или аналогичные высокочастотные матричные материалы требуют особых скоростей сверления и подачи в процессе сверления.
Толстая медь
Поскольку автомобили развиваются в сторону меньшего размера и более высоких динамических характеристик, автомобили должны использовать высокотехнологичные системы передачи мощности и более сложные электронные системы. Автомобильные печатные платы имеют более высокие тепловые характеристики и могут выдерживать большие скачки тока.
Двухслойные толстые медные печатные платы относительно легко изготовить. Однако изготовление многослойных толстых медных печатных плат намного сложнее из-за сложности травления изображения толстой меди и процессов заполнения толстых вакансий.
Все внутренние пути многослойной толстой медной печатной платы выполнены из толстой меди, поэтому фотосухая пленка с переносом рисунка также относительно толстая и требует очень высокой стойкости к травлению. Поскольку время травления толстого медного рисунка увеличивается, оборудование и технология травления также более требовательны для обеспечения полной разводки толстой меди.
Когда мы изготавливаем внешнюю толстую медную проводку, сначала можно выполнить комбинацию между ламинированием относительно толстой медной фольги и формированием рисунка толстого медного слоя, а затем травлением пустот в пленке. Кроме того, сухая антигравийная пленка трафаретного покрытия также должна быть относительно толстой.
Помимо вышеперечисленных трудностей, мы также сталкиваемся со следующими проблемами:
- Поверхностная разница между внутренним проводником многослойной толстой медной печатной платы и изолирующим материалом подложки велика.
- Обычная многослойная ламинированная плита не может быть полностью заполнена смолой, и это приведет к образованию полостей.
Чтобы решить эту проблему, мы должны использовать тонкие препреги с высоким содержанием смолы, насколько это возможно. Если толщина меди внутренней разводки на некоторых многослойных печатных платах неоднородна, мы можем использовать разные препреги в областях с большими или малыми различиями в толщине меди.
Технология HDI
Комфорт и хорошие впечатления от автомобиля также тесно связаны со встроенными в автомобиль развлекательными и коммуникационными системами. Автомобильные встроенные развлекательные микрокомпьютеры часто используют печатные платы HDI.
Технология HDI PCB включает в себя сверление микроотверстий и гальваническое покрытие, позиционирование ламинирования и другие процессы. В связи с быстрым развитием автомобильных технологий в автомобильные системы встраивается все больше распространенных в жизни приложений. Таким образом, с ростом автомобильных электронных систем все больше печатных плат будет использоваться для лучшего удовлетворения требований высококачественных автомобилей.
Встраивание компонентов
Чтобы уменьшить размер компонентов, необходимо увеличить плотность сборки печатной платы. Печатные платы со встроенными компонентами широко используются не только в мобильных телефонах, но и в автомобильной электронике.
В соответствии с различными методами встраивания компонентов методы изготовления встроенных печатных плат также различаются. В основном существует четыре метода изготовления встроенных печатных плат, используемых в автомобильных электронных системах:
- Тип раскопок
- Тип ламинирования
- Керамический тип
- Тип модуля
Выше приведена технология поставок, обычно используемая при производстве автомобильных печатных плат, поэтому как выбрать надежного производителя автомобильных печатных плат.
