Rogers RO4350B PCB Board für Anti Kollision von Autos

Automobil hat sich von reiner mechanischer Struktur zur Beteiligung elektronischer Teile entwickelt. Bereits in den 1970er Jahren betrug der Durchschnittswert von Kfz-Elektronikteilen etwa 100€. In 2000 hat dieser Wert $1500 erreicht und ist auf $1500 gestiegen. Im 2013 hat der globale Automobilelektronikmarkt 150 Milliarden Euro überschritten. Bis 2020 wird dieser Wert voraussichtlich 240 Milliarden Euro übersteigen.

Darüber hinaus wird geschätzt, dass der Marktwert von Automobilelektronik-Systemen mit einem Marktwert von US$191 Milliarden auf US$314,4 Milliarden steigen wird, mit einer durchschnittlichen Wachstumsrate von 7,3%. Spitzenfahrzeuge können 150-elektronische Steuergeräte enthalten, von denen die meisten Sensoren und Prozessoren im Cockpit sind. Gemäß einigen Berichten liegt 65% des tatsächlichen Wertes elektronischer Produkte im Stromsystem, in der Karosserie und im Chassis, und die meisten von ihnen sind mit der digitalen Stromversorgung verbunden. Der elektronische Wert von Elektrofahrzeugen wird 70%.

Leiterplatten müssen in Fahrzeugen verwendet werden, die mit elektronischen Geräten ausgestattet sind. Im 2014 entfiel die Global Automotive PCB auf $4,6 Milliarden, die voraussichtlich die US$7 Milliarden um 2020 übersteigen wird.

Die Anwendung des Fahrzeugsystems soll die Fahrzeugleistung verbessern, was sich nun in drei Aspekten zeigt: A. Verbesserung der Umwelt bezieht sich auf den Prozess der Kraftstoffeinsparung und Verringerung der Emissionen, das heißt, von Benzin, Erdgas und Biokraftstoffen bis hin zu Hybrid- und Reinstrom. Elektrofahrzeuge sind zum Hauptentwicklungstrend geworden. b. Sicherheitsverbesserung bezieht sich auf die Verringerung von Verkehrsunfällen, die vom Airbag bis zur Radarüberwachung, Stereokamera, Nachtinfrarotüberwachung, automatische Kollisionsvermeidung und automatisches Fahren reichen. Schätzungen zufolge wird das selbstfahrende Fahrzeug in drei Jahren kommerzialisiert. c. Bequemlichkeit und Komfort, von Audio-, Video- und Klimaanlagen für Autos bis hin zu Computern, Mobilfunk, Internet, Navigation und elektronischem Laden, die alle bequemer und benutzerfreundlicher sein müssen.

Grundlegende Anforderungen an Automotive PCB

Anforderungen an die Qualitätssicherung

Automobil-PCB-Hersteller müssen ISO9001 einhalten. Leiterplattenhersteller erfüllen das Qualitätsmanagementsystem ISO9001:2008 vollständig und verpflichten sich, die strengsten Standards in der Herstellung und Montage einzuhalten.

Automobilprodukte haben ihre Besonderheit. In 1994 etablierten Ford, General Motors und Chrysler ein Qualitätskontrollsystem QS9000 in der Automobilindustrie. Anfang des 21sten Jahrhunderts wurde mit der Kompatibilität des ISO9001-Standards ein neues Qualitätskontrollsystem in der Automobilindustrie veröffentlicht, das heißt, ISO-Richtlinie 16949.

ISO-Richtlinie iatf16949 ist ein Satz technischer Vorschriften für die globale Automobilindustrie. Basierend auf ISO9001 und den speziellen Anforderungen der Automobilindustrie konzentriert es sich mehr auf die Fehlervermeidung, Reduzierung von Qualitätsschwankungen und Abfall in der Lieferkette von Autoteilen. Bei der Umsetzung der ISO-Richtlinien16949 muss besonderes Augenmerk auf die folgenden fünf Hauptinstrumente gelegt werden: PPAP (Production Part Approval Procedure), das vorschreibt, dass Produkte vor der Massenproduktion oder nach der Änderung von den Kunden genehmigt werden müssen; APQP (Advanced Product Quality Plan) sieht vor, dass der Qualitätsplan und die vorherige Qualitätsanalyse vor der Produktion durchgeführt werden, und dann FMEA (Failure Mode and Impact Analysis) Analyse durchgeführt und Maßnahmen zur Verhinderung potenzieller Ausfälle von Produkten vorgeschlagen werden. MSA (Measurement System Analysis) muss die Änderungen der Messergebnisse analysieren, um die Messzuverlässigkeit zu bestätigen, SPC (Statistical Process Control) Produktionsprozesse meistern und statistische Techniken verwenden, um die Produktqualität zu ändern. Daher ist der erste Schritt für Leiterplattenhersteller, um in den Automobilelektronikmarkt einzusteigen, das iatf16949-Zertifikat zu erhalten.

Grundlegende Leistungsanforderungen

a. Hohe Zuverlässigkeit

Automobilzuverlässigkeit beruht hauptsächlich auf zwei Aspekten: Lebensdauer und Umweltbeständigkeit. Ersteres bezieht sich auf die Tatsache, dass ein normaler Betrieb innerhalb der Lebensdauer gewährleistet werden kann, während letzteres auf die Tatsache verweist, dass PCB-Funktionen unverändert bleiben, wenn sich die Umgebung ändert.

In den 1990er Jahren betrug die durchschnittliche Lebensdauer des Automobils 8-10 Jahre, und jetzt ist es 10-12 Jahre, was bedeutet, dass das Automobilelektroniksystem und die Leiterplatte in diesem Bereich sein sollten.

Im Prozess der Anwendung sollte das Fahrzeug den Auswirkungen des Klimawandels standhalten, vom extrem kalten Winter bis zum heißen Sommer, von Sonnenschein zu Regen und Umweltveränderungen, die durch den Temperaturanstieg verursacht werden, der durch sein eigenes Fahren verursacht wird. Mit anderen Worten, Automobilelektronik Systeme und Leiterplatten müssen einer Vielzahl von Umweltherausforderungen standhalten, einschließlich Temperatur, Feuchtigkeit, Regen, saurem Nebel, Vibrationen, elektromagnetischen Störungen und Stromstoß. Darüber hinaus, weil PCB im Auto montiert wird, wird sie hauptsächlich durch Temperatur und Feuchtigkeit beeinflusst.

b. Geringes Gewicht und geringes Volumen

Leichte Miniaturfahrzeuge tragen zur Energieeinsparung bei. Leichtigkeit entsteht durch die Verringerung des Gewichts jeder Komponente. Zum Beispiel werden einige Metallteile durch technische Kunststoffteile ersetzt. Darüber hinaus sollten elektronische Automobilgeräte und Leiterplatten miniaturisiert werden. Zum Beispiel beträgt das Volumen der Steuergeräte (elektronische Steuereinheit) in Automobilanwendungen etwa 1200 cm3, die in 2000 begann, und weniger als 300 cm3, die viermal sank. Darüber hinaus haben sich der Startpunkt Feuerwaffen von mechanischen Feuerwaffen geändert, die durch Drähte verbunden sind, zu elektronischen Feuerwaffen, die durch flexible Drähte mit Leiterplatte im Inneren verbunden sind, und das Volumen und das Gewicht wurden um mehr als 10-mal reduziert.

Das Leichtgewicht und die Miniaturisierung von Leiterplatten kommt von der Erhöhung der Dichte, der Verringerung der Fläche, der Verringerung der Dicke und der Mehrschicht.

Leistungsmerkmale von PKW-Leiterplatten

Verschiedene Kfz-Leiterplatten

Autos kombinieren mechanische und elektronische Geräte. Moderne Automobiltechnologie kombiniert traditionelle Technologie und fortschrittliche Wissenschaft und Technologie, wie manuelle Innenausstattungskomponenten und fortschrittliches GPS. Im modernen Automobil gibt es elektronische Geräte mit verschiedenen Funktionen in verschiedenen Positionen und verschiedene Arten von Leiterplatten leiten verschiedene Funktionen ab.

Entsprechend den Substratmaterialien kann Automobil-PCB in zwei Kategorien unterteilt werden: anorganische keramische basierte PCB und organische Harz basierte PCB. Keramikbasierte Leiterplatte hat eine hohe Temperaturbeständigkeit und ausgezeichnete Dimensionsstabilität, so dass sie direkt auf Hochtemperaturmotorsystem angewendet werden kann. Es hat jedoch die Eigenschaften der schlechten keramischen Herstellbarkeit und der hohen Kosten. Gegenwärtig, mit der Entwicklung von Harzsubstratmaterialien in Hitzebeständigkeit, ist harzbasierte Leiterplatte in Automobilen mit verschiedenen Eigenschaften und Substratmaterialien an verschiedenen Positionen weit verbreitet.

Im Allgemeinen werden flexible Leiterplatten und starre Leiterplatten in gemeinsamen Instrumenten verwendet, um Fahrzeuggeschwindigkeit und -leistung sowie Klimaanlagen anzuzeigen. Doppelschicht- oder mehrschichtige PCB und Flex PCB werden für Audio- und Videounterhaltungsgeräte in Autos verwendet. Für Kommunikations- und drahtlose Positioniergeräte und Sicherheitskontrollgeräte werden mehrschichtige Leiterplatten, HDI-Leiterplatten und Flex-Leiterplatten angewendet. Für Automobilmotorsteuersystem und Kraftübertragungssteuerungssystem werden spezielle Leiterplatten, wie Metallsubstrat und starre flexible Leiterplatte, verwendet. Für Mikroautomobile wird die eingebettete Baugruppe verwendet. Zum Beispiel soll ein Mikroprozessor-Chip im Leistungsregler verwendet werden, der direkt in die Leistungsregler-Leiterplatte eingebettet ist. Als weiteres Beispiel wird die Leiterplatte des eingebetteten Elements auch in der Navigationsvorrichtung und Stereobildgebungsvorrichtung des automatischen Unterstützungssystems verwendet.

Unterschiedliche Zuverlässigkeitsanforderungen an Leiterplatten in verschiedenen Positionen

In Bezug auf die öffentliche Sicherheit gehört Automobil zu der Kategorie der Produkte mit hoher Zuverlässigkeit. Daher muss Automobil-PCB einige Zuverlässigkeitstests bestehen, mit Ausnahme von allgemeinen Anforderungen wie Größe, Größe, mechanische und elektrische Leistung.

a. Thermozyklusprüfung (TCT)

Entsprechend den fünf Klassen, die nach verschiedenen Positionen des Fahrzeugs klassifiziert sind, ist die PCB-Thermozyklustemperatur in Tabelle 1 unten zusammengefasst.

PCBthermische Zyklustemperatur

b. Wärmeschockprüfung

Automobil-Leiterplatten werden zunehmend in Hochtemperaturumgebungen eingesetzt, insbesondere für dicke Kupfer-Leiterplatten, die mit externer Hitze und Selbsterhitzung umgehen müssen. Infolgedessen hat Automotive PCB höhere Anforderungen an die Hitzebeständigkeit.

c. Prüfung der Temperatur- und Feuchtigkeitsabweichung (THB)

Da sich die Kfz-Leiterplatte in einer Vielzahl von Umgebungen befindet, einschließlich Regentagen oder feuchten Umgebungen, ist es notwendig, THB-Test auf ihr durchzuführen.Die Testbedingungen umfassen die folgenden Elemente: Temperatur (85 Grad Celsius), Feuchtigkeit (85% RH) und Vorspannung (DC 24V, 50V, 250V oder 500V).

Die Caf-Migration von PCB muss im THB-Test berücksichtigt werden. Caf tritt normalerweise zwischen benachbarten Durchkontaktierungen, Durchkontaktierungen und Leitungen, benachbarten Leitungen oder benachbarten Schichten auf, was zu reduzierter Isolierung oder sogar Kurzschluss führt. Der entsprechende Isolationswiderstand hängt vom Abstand zwischen Durchgangslöchern, Drähten und Schichten ab.

Herstellungseigenschaften von PKW-Leiterplatten

Hochfrequenzsubstrat

Automobile Anti-Kollision-prädiktive Bremssicherheitssystem spielt die Rolle der militärischen Radargeräte. Da die Automobil-Leiterplatte für die Übertragung von Mikrowellen-Hochfrequenzsignalen verantwortlich ist, ist es notwendig, das Substrat mit niedrigem dielektrischen Verlust zusammen mit dem gewöhnlichen Substratmaterial PTFE zu verwenden. Anders als FR4-Werkstoffe erfordern PTFE oder ähnliche Hochfrequenzmatrix-Werkstoffe eine spezielle Bohrgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit im Bohrprozess.

Dicke Kupferplatine

Aufgrund der hohen Dichte, der hohen Leistung und der Hybridleistung bringen Automobilelektronikprodukte mehr Wärmeenergie, während Elektrofahrzeuge oft ein fortschrittlicheres Kraftübertragungssystem und mehr elektronische Funktionen benötigen, was höhere Anforderungen an Wärmeableitung und hohen Strom stellt.

Es ist relativ einfach, dicke Kupfer-Doppelschicht-PCB herzustellen, während es viel schwieriger ist, dicke Kupfer-Mehrschicht-PCB herzustellen. Der Schlüssel liegt in der dickflüssigen Kupferbildätzung und der Füllung von Dickenflüssigkeiten.

Die internen Pfade von dicken Kupfer-Mehrschichtplatinen sind alle dickes Kupfer, so dass der Mustertransfer-Foto-Trockenfilm auch relativ dick ist, was eine hohe Ätzfestigkeit erfordert. Die Musterätzzeit von dickem Kupfer wird sehr lang sein, und die Ätzausrüstung und die technischen Bedingungen sind im besten Zustand, um die vollständige Verdrahtung von dickem Kupfer sicherzustellen. Wenn die externe dicke Kupferverdrahtung hergestellt wird, kann sie zwischen der laminierten relativ dicken Kupferfolie und der grafischen dicken Kupferschicht kombiniert werden, und dann kann das Folienspaltätzen durchgeführt werden. Der Antiplattierungs-Trockenfilm der Musterplattierung ist auch relativ dick.

Der Oberflächenunterschied zwischen dem Innenleiter der dicken Kupfer-Mehrschichtplatine und dem isolierenden Substratmaterial ist groß.Die gewöhnliche Mehrschichtplatine-Laminierung kann das Harz nicht vollständig füllen und einen Hohlraum erzeugen. Um dieses Problem zu lösen, sollte möglichst dünnes Prepreg mit hohem Harzgehalt verwendet werden. Die Kupferdicke der internen Verdrahtung auf einigen mehrschichtigen Leiterplatten ist ungleichmäßig, und verschiedene Prepregs können in Bereichen mit großen oder kleinen Kupferdickenunterschieden verwendet werden.

Einbettung von Komponenten

Um die Montagedichte zu erhöhen und die Komponentengröße zu reduzieren, wird die Leiterplatte eingebetteter Komponenten in Mobiltelefonen weit verbreitet verwendet, was auch von anderen elektronischen Geräten benötigt wird. Daher wird die eingebettete Baugruppe auch in elektronischen Automobilausrüstungen verwendet.

Entsprechend verschiedenen Komponenten Einbettungsmethoden gibt es viele Herstellungsmethoden für Komponenten eingebettete Leiterplatten. Es gibt vier Hauptfertigungsmethoden für Komponenten eingebettete Leiterplatten, die in Automobilelektronikprodukten verwendet werden, wie in Abbildung 1 unten gezeigt.

Es gibt vier Hauptfertigungsmethoden für Komponenten eingebettete Leiterplatten

Unter diesen Herstellungsarten folgt der Ausgrabungstyp (Typ A in Abbildung 1) dem folgenden Prozess: Ausgrabung und dann SMD-Montage durch Reflux oder leitfähigen Klebstoff. Der Laminiertyp (Typ B in Abb. 1) wird durch Reflow durch dünne SMD-Bauteile auf der internen Schaltung realisiert, oder bezieht sich auf die Herstellung von Dünnkomponenten. Der Keramiktyp (Typ C in Abbildung 1) bezieht sich auf eine Dickfilmanordnung, die auf einem keramischen Substrat gedruckt wird. Der Modultyp (Typ D in Abbildung 1) folgt folgenden Schritten: SMD-Montage durch Reflow und Harzverpackung. Die modulare Komponente eingebettete Leiterplatte hat eine relativ hohe Zuverlässigkeit und ist für die Anforderungen des Automobils für Hitzebeständigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit und Vibrationsbeständigkeit besser geeignet.

HDI-Technologie

Eine der Schlüsselfunktionen der Automobilelektronik ist Unterhaltung und Kommunikation, in der Smartphones und Tablets HDI-Leiterplatten benötigen. Daher werden die in HDI-Leiterplatten enthaltenen Technologien (wie mikroporöses Bohren und Galvanisieren und Laminieren Positionieren) in der Automobil-Leiterplattenherstellung angewendet.

Bisher wird die Anwendung von Leiterplatten exponentiell zunehmen, mit dem schnellen Wandel der Fahrzeugtechnologie und der kontinuierlichen Verbesserung der elektronischen Funktionen im Automobil. Ingenieure und Leiterplattenhersteller müssen sich auf neue Technologien und neue Inhalte konzentrieren, um höhere Automobilanforderungen erfüllen zu können.