Rogers RO4350B汽車防撞PCB板

汽車已經從單純的機械結構發展到電子部件的參與。 早在20世紀70年代，汽車電子零件的平均價值約為100美元。 2000年，這一價值已達到1500美元，並攀升至1500美元。 2013年，全球汽車電子市場已超過1500億美元。 到2020年，這一數位預計將超過2400億美元。

此外，預計到2020年，汽車電子系統的市場價值將從1910億美元飆升至3144億美元，平均複合增長率為7.3%。 頂級汽車可能包含150個電子控制單元，其中大部分是駕駛艙內的感測器和處理器。 據報導，電子產品實際價值的65%在於電源系統、車身和底盤，其中大部分與數位電源有關。 電動汽車的電子價值將超過70%。

配備電子設備的汽車必須使用電路板。 2014年，全球汽車PCB占46億美元，預計到2020年將超過70億美元。

車輛系統的應用是為了提高車輛效能，現在表現在三個方面：A.改善環境是指節約燃料和减少排放的過程，即從汽油、瓦斯和生物燃料到混合動力和純電力。 電動汽車已成為主要發展趨勢。 b.安全改進是指减少交通事故，從安全氣囊到雷達監控、立體監視器、夜間紅外監控、自動防撞和自動駕駛。 據估計，自動駕駛汽車將在三年內實現商業化。 c.方便和舒適，從汽車專用的音訊、視頻和空調到電腦、移動通信、互聯網、導航和電子充電，所有這些都必須更加方便和用戶友好。

汽車PCB的基本要求

品質保證要求

汽車PCB製造商應遵守ISO9001。 PCB製造商完全遵守ISO9001:2008品質管制體系，並致力於在製造和組裝方面遵守最嚴格的標準。

汽車產品有其特殊性。 1994年，福特、通用汽車和克萊斯勒在汽車行業建立了QS9000品質控制體系。 21世紀初，隨著ISO9001標準的相容，汽車行業發佈了一種新的品質控制體系，即ISO/iatf16949。

ISO/iatf16949是全球汽車行業的一套科技法規。 基於ISO9001和汽車行業的特殊要求，它更注重缺陷預防，减少汽車零部件供應鏈中的質量波動和浪費。 在實施ISO/iatf16949時，必須特別注意以下五個主要工具：PPAP（生產零件準予流程），規定產品在批量生產前或修改後應得到客戶的準予； APQP（先進產品品質計畫）規定，生產前應進行品質計畫和以往的品質分析，然後進行FMEA（故障模式和影響分析）分析，並提出防止產品潜在故障的措施。 MSA（量測系統分析）必須分析量測結果的變化，以確認量測的可靠性，SPC（統計程序控制）掌握生產程式，並使用統計技術改變產品品質。 囙此，PCB製造商進入汽車電子市場的第一步是獲得iatf16949證書。

效能基本要求

a.高可靠性

汽車的可靠性主要來源於兩個方面：使用壽命和環境耐受性。 前者是指在使用壽命內可以保證正常運行，而後者是指PCB功能在環境變化時保持不變。

20世紀90年代，汽車的平均壽命為8-10年，現在為10-12年，這意味著汽車電子系統和PCB應該在這個範圍內。

在使用過程中，車輛應能承受氣候變化的影響，從極端寒冷的冬季到炎熱的夏季，從陽光到雨水，以及自身駕駛引起的溫度升高引起的環境變化。 換句話說，汽車電子系統和PCB必須承受各種環境挑戰，包括溫度、濕度、雨水、酸霧、振動、電磁干擾和電流浪湧。此外，由於PCB是在車內組裝的，囙此主要受溫度和濕度的影響。

b.重量輕，體積小

輕便、微型的汽車有利於節能。 輕量化來自於減輕每個組件的重量。 例如，一些金屬部件被工程塑料部件所取代。 此外，汽車電子設備和PCB應該小型化。 例如，汽車應用中ECU（電子控制單元）的體積約為1200 cm3，始於2000年，小於300 cm3，减少了四倍。 此外，槍支的起點已經從通過電線連接的機械槍支轉變為通過內部有PCB的柔性電線連接的電子槍支，體積和重量减少了10多倍。

PCB的輕量化和小型化來自密度的新增、面積的减小、厚度和多層的减小。

汽車PCB的效能内容

各種汽車PCB

汽車結合了機械和電子設備。 現代汽車科技結合了傳統科技和先進的科學技術，如手動內飾部件和先進的GPS。 在現代汽車中，不同位置有不同功能的電子設備，不同類型的PCB衍生出不同的功能。

根據基板資料，汽車PCB可分為兩類：無機陶瓷基PCB和有機樹脂基PCB。 陶瓷基PCB具有耐高溫性和優异的尺寸穩定性，囙此可以直接應用於高溫電機系統。 然而，它具有陶瓷可製造性差、成本高的特點。 現時，隨著樹脂基板資料在耐熱性方面的發展，樹脂基PCB已廣泛應用於汽車中，具有不同效能和不同位置的基板資料。

一般來說，柔性PCB和剛性PCB用於常見的儀器中，以訓示車輛速度和里程以及空調設備。 雙層或多層PCB和柔性PCB用於汽車中的音訊和視頻娛樂設備。 對於通信和無線定位設備以及安全控制設備，採用多層PCB、HDI印刷電路板和Flex PCB。 汽車電機控制系統和動力傳動控制系統應使用金屬基板和剛柔PCB等專用板。 對於微型汽車，應使用組件嵌入式PCB。 例如，電源控制器中應使用微處理器晶片，直接嵌入電源控制器PCB中。 作為另一個例子，嵌入式元件的PCB也用於自動支撐系統的導航設備和立體成像設備。

不同位置PCB的可靠性要求不同

從公共安全的角度來看，汽車屬於高可靠性產品的範疇。 囙此，除了尺寸、大小、機械和電力效能等一般要求外，汽車PCB還必須通過一些可靠性測試。

a.熱迴圈試驗（TCT）

根據車輛不同位置劃分的五個等級，PCB熱迴圈溫度匯總如下表1所示。

PCB熱迴圈溫度

b.熱衝擊試驗

汽車PCB越來越多地用於高溫環境，特別是對於必須處理外部熱量和自熱的厚銅PCB。 囙此，汽車PCB對耐熱性有更高的要求。

c.溫濕度偏差（THB）試驗

由於汽車PCB處於各種環境中，包括雨天或潮濕環境，囙此有必要對其進行THB測試。測試條件包括以下要素：溫度（85攝氏度）、濕度（85%RH）和偏壓（DC 24V、50V、250V或500V）。

在THB測試中必須考慮PCB的caf遷移。 Caf通常發生在相鄰的通孔、通孔和線路、相鄰的線路或相鄰的層之間，導致絕緣降低甚至短路。 相應的絕緣電阻取決於通孔、導線和層之間的距離。

汽車PCB的製造特點

高頻基板

汽車防撞/預測制動安全系統起著軍用雷達設備的作用。 由於汽車PCB負責傳輸微波高頻訊號，囙此有必要將低介電損耗的基板與普通基板資料PTFE一起使用。 與FR4資料不同，PTFE或類似的高頻基體資料在鑽孔過程中需要特殊的鑽孔速度和進給速度。

厚銅PCB

由於高密度、高功率和混合動力，汽車電子產品帶來了更多的熱能，而電動汽車往往需要更先進的動力傳動系統和更多的電子功能，這對散熱和大電流提出了更高的要求。

製作厚銅雙層PCB相對容易，而製作厚銅多層PCB則要困難得多。 關鍵在於厚銅影像蝕刻和厚度空位填充。

厚銅多層PCB的內部路徑都是厚銅，囙此圖案轉移光幹膜也相對較厚，這需要高抗蝕刻性。 厚銅的圖案蝕刻時間會很長，蝕刻設備和技術條件處於最佳狀態，以確保厚銅的完整佈線。 當製造外部厚銅佈線時，可以將其結合在層壓的相對厚的銅箔和圖形厚銅層之間，然後可以進行膜間隙蝕刻。 圖案鍍的防鍍幹膜也相對較厚。

厚銅多層PCB的內部導體與絕緣基板資料之間的表面差异很大。普通的多層板層壓不能完全填充樹脂並產生空腔。 為了解决這個問題，應盡可能使用樹脂含量高的薄預浸料。 一些多層PCB上內部佈線的銅厚度不均勻，在銅厚度差異較大或較小的區域可以使用不同的預浸料。

組件嵌入

為了提高組裝密度和减小元件尺寸，嵌入式元件的PCB被廣泛應用於手機，這也是其他電子設備所要求的。 囙此，元件嵌入式PCB也用於汽車電子設備。

根據不同的元件嵌入方法，元件嵌入式PCB的製造方法有很多。 汽車電子產品中使用的元件嵌入式PCB主要有四種製造方法，如下圖1所示。

元件嵌入式PCB主要有四種製造方法

在這些製造類型中，挖掘型（圖1中的A型）遵循以下過程：挖掘，然後通過回流或導電粘合劑進行SMD組裝。 層壓型（圖1中的B型）是通過內部電路上的薄SMD元件回流實現的，或者是指薄元件製造。陶瓷型（圖一中的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：通過回流焊和樹脂封裝進行SMD組裝。 模組化組件嵌入式PCB具有相對較高的可靠性，更適合汽車對耐熱性、防潮性和抗振性的要求。

HDI科技

汽車電子的關鍵功能之一是娛樂和通信，其中智能手機和平板電腦需要HDI PCB。 囙此，HDI PCB中包含的科技（如微孔鑽孔和電鍍以及層壓定位）被應用於汽車PCB製造。

到目前為止，隨著汽車科技的快速變化和汽車電子功能的不斷陞級，PCB的應用將呈指數級增長。 工程師和PCB製造商必須專注於新技術和新內容，以滿足更高的汽車要求。