Carte PCB anti - collision Rogers ro4350b pour voiture

L'automobile est passée de la simple construction mécanique à la participation de composants électroniques. Dans les années 1970, la valeur moyenne des pièces électroniques automobiles était d’environ 100 $. En 2000, cette valeur a atteint 1 500 $et a grimpé à 1 500 $. En 2013, le marché mondial de l’électronique automobile a dépassé les 150 milliards de dollars. D’ici 2020, ce chiffre devrait dépasser les 240 milliards de dollars.

En outre, la capitalisation boursière des systèmes électroniques automobiles, évaluée à 191 milliards de dollars, devrait atteindre 314,4 milliards de dollars d’ici 2020, soit un taux de croissance composé moyen de 7,3%. Les voitures les plus performantes pourraient contenir 150 unités de commande électroniques, principalement des capteurs et des processeurs dans le cockpit. Selon certains rapports, 65% de la valeur réelle de l'électronique réside dans le groupe motopropulseur, la carrosserie et le châssis, dont la plupart sont liés à l'alimentation numérique. La valeur électronique des véhicules électriques dépassera 70%.

Les voitures équipées d'appareils électroniques doivent utiliser une carte de circuit imprimé. En 2014, les PCB automobiles représentaient 4,6 milliards de dollars dans le monde et devraient dépasser les 7 milliards de dollars d’ici 2020.

L'application de systèmes de véhicules pour améliorer les performances des véhicules se manifeste maintenant de trois façons: A. l'amélioration de l'environnement fait référence aux processus qui permettent d'économiser du carburant et de réduire les émissions, c'est - à - dire de l'essence, du gaz naturel et des biocarburants à l'hybride et à l'électricité pure. Les véhicules électriques sont devenus une tendance majeure. B. L'amélioration de la sécurité se réfère à la réduction des accidents de la circulation, allant des airbags à la surveillance radar, aux caméras stéréoscopiques, à la surveillance infrarouge de nuit, à l'évitement automatique des collisions et à la conduite autonome. On estime que les véhicules autonomes seront commercialisés dans trois ans. C. la commodité et le confort, de l'audio, de la vidéo et de la climatisation spécifiques aux voitures aux ordinateurs, aux communications mobiles, à Internet, à la navigation et à la recharge électronique, tout cela doit être plus pratique et convivial.

Exigences de base pour les PCB automobiles

Exigences en matière d'assurance de la qualité

Les fabricants de PCB automobiles doivent se conformer à ISO9001. Les fabricants de PCB respectent pleinement le système de gestion de la qualité ISO9001: 2008 et s'engagent à respecter les normes les plus strictes en matière de fabrication et d'assemblage.

Les produits automobiles ont leurs spécificités. En 1994, Ford, GM et Chrysler ont mis en place le système de contrôle de la qualité QS9000 dans l'industrie automobile. Au début des années 2000, avec la compatibilité de la norme ISO9001, un nouveau système de contrôle de la qualité pour l'industrie automobile a été publié, à savoir ISO / iatf16949.

ISO / iatf16949 est un ensemble de règlements techniques applicables à l'industrie automobile mondiale. Basé sur ISO9001 et les exigences particulières de l'industrie automobile, il met davantage l'accent sur la prévention des défauts et la réduction des fluctuations de qualité et des déchets dans la chaîne d'approvisionnement des pièces automobiles. Dans la mise en œuvre de la norme ISO / iatf16949, une attention particulière doit être accordée aux cinq principaux outils suivants: PPAP (procédure d'approbation des pièces de production), qui stipule que les produits doivent être approuvés par le client avant la production en série ou après modification; L’apqp (Advanced Product Quality Program) stipule qu’un plan qualité et une analyse qualité préalable doivent être réalisés avant la production, suivis d’une analyse fmea (Failure Pattern and Impact Analysis) et propose des mesures pour prévenir les défaillances potentielles du produit. MSA (Measurement System Analysis) doit analyser les variations des résultats de mesure pour confirmer la fiabilité des mesures, SPC (Statistical Process Control) maîtrise les procédures de production et utilise des techniques statistiques pour modifier la qualité du produit. Ainsi, la première étape pour les fabricants de PCB pour entrer sur le marché de l'électronique automobile est d'obtenir le certificat iatf16949.

Exigences de base en matière de performance

A. haute fiabilité

La fiabilité d'une voiture provient principalement de deux aspects: sa durée de vie et sa résistance à l'environnement. Le premier signifie que le bon fonctionnement peut être garanti pendant la durée de vie, tandis que le second signifie que la fonction du PCB reste la même lorsque l'environnement change.

Dans les années 1990, la durée de vie moyenne d'une voiture était de 8 à 10 ans, maintenant elle est de 10 à 12 ans, ce qui signifie que les systèmes électroniques automobiles et les circuits imprimés devraient être dans cette fourchette.

Pendant l'application, le véhicule doit résister aux effets du changement climatique, des hivers extrêmement froids aux étés chauds, du soleil à la pluie, ainsi qu'aux changements environnementaux causés par l'augmentation de la température causée par sa propre conduite. En d'autres termes, les systèmes électroniques automobiles et les circuits imprimés doivent résister à divers défis environnementaux, notamment la température, l'humidité, la pluie, les brouillards acides, les vibrations, les interférences électromagnétiques et les surtensions. En outre, comme les PCB sont assemblés dans la voiture, ils sont principalement influencés par la température et l'humidité.

B. poids léger et petite taille

Les mini - voitures légères sont bonnes pour les économies d'énergie. La légèreté résulte de la réduction du poids de chaque composant. Par exemple, certaines pièces métalliques ont été remplacées par des pièces en plastique technique. En outre, l'électronique automobile et les circuits imprimés devraient être miniaturisés. Par exemple, le volume de l'ECU (Electronic Control Unit) dans les applications automobiles est d'environ 1200 cm3, à partir de 2000, il est inférieur à 300 cm3, soit quatre fois moins. En outre, les armes à feu de départ sont passées d'armes mécaniques connectées par des fils électriques à des armes à feu électroniques connectées par des fils souples avec des PCB à l'intérieur, réduisant ainsi leur volume et leur poids de plus de 10 fois.

La légèreté et la miniaturisation des PCB résultent de l'augmentation de la densité, de la réduction de la surface, de la réduction de l'épaisseur et de la multicouchisation.

Propriétés de performance des PCB automobiles

Divers PCB de voiture

Les voitures combinent des équipements mécaniques et électroniques. La technologie automobile moderne combine des technologies traditionnelles avec des technologies scientifiques avancées telles que des composants intérieurs manuels et un GPS avancé. Dans les voitures modernes, les appareils électroniques à différents endroits ont des fonctions différentes et différents types de PCB dérivent des fonctions différentes.

Selon le matériau du substrat, les PCB automobiles peuvent être divisés en deux catégories: les PCB à base de céramique inorganique et les PCB à base de résine organique. La plaque de circuit imprimé à base de céramique a une résistance à haute température et une bonne stabilité dimensionnelle, qui peut être appliquée directement au système de moteur à haute température. Cependant, il se caractérise par une faible fabricabilité de la céramique et un coût élevé. À l'heure actuelle, avec le développement de matériaux de substrat en résine en termes de résistance à la chaleur, les PCB à base de résine ont été largement utilisés dans les voitures à différentes performances et dans les matériaux de substrat à différents endroits.

En général, les circuits imprimés flexibles et rigides sont utilisés dans les instruments courants qui indiquent la vitesse et le kilométrage du véhicule, ainsi que dans les équipements de climatisation. PCB double ou multicouche et PCB flexible sont utilisés dans les équipements de divertissement audio et vidéo dans les voitures. Les équipements de communication et de localisation sans fil, ainsi que les équipements de contrôle de sécurité, utilisent des PCB multicouches, des cartes de circuits imprimés HDI et des PCB Flex. Pour les systèmes de commande de moteur de voiture et les systèmes de commande de transmission de puissance, des plaques spéciales telles que des substrats métalliques et des PCB rigides et souples doivent être utilisées. Pour les voitures miniatures, les composants intégrés PCB doivent être utilisés. Par example, une puce de microprocesseur est appliquée à un contrôleur de puissance, directement intégré dans le circuit imprimé du Contrôleur de puissance. A titre d'autre example, le PCB de l'élément embarqué est également utilisé pour les dispositifs de navigation et les dispositifs d'imagerie stéréoscopique supportant automatiquement le système.

Exigences de fiabilité différentes pour les PCB à différents endroits

En ce qui concerne la sécurité publique, les voitures entrent dans la catégorie des produits de haute fiabilité. Par conséquent, en plus des exigences générales telles que la taille, les dimensions, les propriétés mécaniques et électriques, les PCB automobiles doivent passer un certain nombre de tests de fiabilité.

A. essai de cycle thermique (TCT)

Les températures de cycle thermique du PCB sont résumées dans le tableau 1 ci - dessous en fonction des cinq classes divisées en différents endroits du véhicule.

Température de cycle thermique PCB

B. essai de choc thermique

Les PCB automobiles sont de plus en plus utilisés dans les environnements à haute température, en particulier les PCB en cuivre épais qui doivent gérer la chaleur extérieure et l'auto - échauffement. Par conséquent, les PCB automobiles ont des exigences plus élevées en matière de résistance à la chaleur.

C. essai d'écart de température et d'humidité (THB)

Étant donné que les circuits imprimés automobiles se trouvent dans une variété d'environnements, y compris les jours de pluie ou les environnements humides, il est nécessaire de les tester au THB. Les conditions de test comprennent les éléments suivants: température (85 degrés Celsius), humidité (85% HR) et polarisation (24V, 50V, 250V ou 500V).

Le test THB doit prendre en compte la migration CAF du PCB. CAF se produit généralement dans les Vias adjacents, entre les Vias et les lignes, les lignes adjacentes ou les couches adjacentes, entraînant une diminution de l'isolation ou même un court - circuit. La résistance d'isolation correspondante dépend de la distance entre les Vias, les fils et les couches.

Caractéristiques de fabrication de PCB de voiture

Substrat haute fréquence

Le système de sécurité de freinage anticollision / prédiction automobile joue le rôle d'un équipement radar militaire. Comme les PCB automobiles sont responsables de la transmission de signaux hyperfréquences haute fréquence, il est nécessaire d'utiliser des substrats à faibles pertes diélectriques avec un matériau de substrat ordinaire, le PTFE. Contrairement au matériau fr4, le PTFE ou un matériau de matrice haute fréquence similaire nécessite des vitesses de perçage et des vitesses d'avance spéciales lors du perçage.

PCB en cuivre épais

L'électronique automobile apporte plus d'énergie thermique en raison de la haute densité, de la puissance élevée et de l'hybridation, tandis que les véhicules électriques ont tendance à nécessiter des systèmes de transmission de puissance plus avancés et plus de fonctionnalités électroniques, ce qui impose des exigences plus élevées en matière de dissipation de chaleur et de courants électriques élevés.

Il est relativement facile de faire des PCB à double couche de cuivre épais, tandis que faire des PCB multicouches de cuivre épais est beaucoup plus difficile. La clé réside dans la gravure d'image en cuivre épais et le remplissage de lacunes épaisses.

Les chemins internes des PCB multicouches en cuivre épais sont tous en cuivre épais, de sorte que le film sec optique de transfert de motif est également relativement épais, ce qui nécessite une résistance élevée à la gravure. Le temps de gravure du motif pour le cuivre épais sera long, l'équipement de gravure et les conditions techniques sont dans le meilleur état pour assurer un câblage complet pour le cuivre épais. Lors de la réalisation d'un câblage externe en cuivre épais, il est possible de le lier entre une feuille de cuivre relativement épaisse de l'empilement de couches et une couche de cuivre épaisse graphisée, puis de réaliser une gravure membranaire interstitielle. Le film sec anti - plaquage du motif est également relativement épais.

La différence de surface entre les conducteurs internes des PCB multicouches en cuivre épais et le matériau du substrat isolant est grande. Le laminage de plaques multicouches ordinaires ne peut pas remplir complètement la résine et créer des cavités. Pour résoudre ce problème, il convient d'utiliser autant que possible des ébauches minces préimprégnées à haute teneur en résine. L'épaisseur de cuivre du câblage interne de certains PCB multicouches n'est pas uniforme et différents préimprégnés peuvent être utilisés dans les zones où la différence d'épaisseur de cuivre est grande ou petite.

Intégration de composants

Afin d'améliorer la densité d'assemblage et de réduire la taille des composants, les PCB pour les composants embarqués sont largement utilisés dans les téléphones portables, ce qui est également nécessaire pour d'autres appareils électroniques. Ainsi, les PCB embarqués dans les composants sont également utilisés dans l'électronique automobile.

Il existe de nombreuses méthodes de fabrication de PCB d'intégration de composants en fonction de la méthode d'intégration de composants. Il existe principalement quatre méthodes de fabrication pour les PCB embarqués de composants utilisés dans l'électronique automobile, comme le montre la figure 1 ci - dessous.

Il existe principalement quatre méthodes de fabrication de PCB embarqués dans les composants

Parmi ces types de fabrication, le type excavation (type a sur la figure 1) suit le processus suivant: excavation, puis assemblage du SMD par reflux ou colle conductrice. Le type laminé (type B sur la figure 1) est réalisé par reflux d'éléments minces SMD sur le circuit interne, ou se réfère à la fabrication d'éléments minces. Par type céramique (type C sur la figure 1), on entend un assemblage à film épais imprimé sur un substrat céramique. Le type de module (type D sur la figure 1) suit les étapes suivantes: assemblage SMD par reflux et encapsulation de résine. Les composants modulaires Embedded PCB ont une fiabilité élevée et sont plus adaptés aux exigences des voitures en matière de résistance à la chaleur, à l'humidité et aux vibrations.

Technologie HDI

L'une des fonctions clés de l'électronique automobile est le divertissement et la communication, où les smartphones et les tablettes nécessitent un PCB HDI. Par conséquent, les technologies contenues dans les circuits imprimés HDI, telles que le perçage de micropores, le placage et le positionnement par laminage, sont appliquées à la fabrication de circuits imprimés automobiles.

Jusqu'à présent, l'application de PCB va croître de façon exponentielle avec les changements rapides dans la technologie automobile et la mise à niveau continue des fonctions électroniques automobiles. Les ingénieurs et les fabricants de PCB doivent se concentrer sur les nouvelles technologies et les nouveaux contenus afin de répondre aux exigences automobiles les plus élevées.