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车用电子PCB技术与研发方向


  

  • 发布日期:
  • 2019/4/19 11:24:24
  • 内 容:
  • 现在,智能汽车发展话题持续火热,尤其是EV(Electric Vehicle)全电动车掀起绿色运输热潮后,紧接着刺激如自动驾驶、联网汽车、主动及被动汽车安全等电子设计需求,不仅新技术发展日趋成熟,实现设计所需的车用PCB需求也日益增长。

    电动汽车与智能汽车,可以说是推动汽车电子蓬勃发展的关键领域趋势,尤其在环保与智能方向上面,车辆的电控功能或组件,多半扮演极重要的角色。在车内外部署的大量传感器,让车辆可以切实掌握行车动态与车辆外围信息,在扩增车辆的智能或是电动功能的同时,其实也带给车辆朝电子应用系统一个大跨度升级与扩展的大好机会。

    汽车电控功能增加 车用PCB用量也同步提升

    众所周知,为车辆配置大量电子传感器、电子功能模块,这些关键的子系统确实会带起车用PCB的用量提升,而汽车电子跟常规电子设备应用情境不同,汽车可能会有爬山、涉水,户外停放、接受高温长时间曝晒、甚至漫漫长夜的低温环境,车辆运输行驶过程中面对的高速与震动、碰撞,又必须维持子系统的可靠运行状态。这些应用面与生产面的严苛要求,也让车用PCB在产品质量方面需要更高的要求,甚至对应的安全检测条件也较一般消费性电子的要求高出许多。

    尤其是针对车辆安全议题发展的主动安全模块和被动安全模块,甚至是高安全要求的自动驾驶模块,此外安全要求相对较低的休闲系统、环境投影等车用电子应用,这些系统模块都须使用PCB串起关键元件集成,还必须连同整车进行繁复的验证要求,符合各国的管理验证规范,相比消费性电子的产品验证,车用PCB的相关要求只会更严苛。

    智能车、电动车 刺激车用PCB用量

    中国大陆及台湾地区在全球印刷电路板的生产制造技术,应是居全球领先的位置,实际产量会以消费性电子用途载板为主,对车用电子领域业者投入相较消费性电子需求仍较少,但随着智能车、自动驾驶车、全电动车的市场趋于热络,发展车用PCB产品或特定技术的业者也会逐渐增加。

    对PCB来说,基本上就是承载各种电子元件、串接应用模块的载板,是电子元件的支撑平台,其中为透过蚀刻导电电路的金属薄膜连结各个关键电子元件。

    对传统的PCB来看,多运用印刷方式将预留线路保留、搭配化学药剂蚀刻掉不要的金属箔而形成电路板所需的导通线路与图面,也因此被称为印刷电路板,新一代的电子产品在追求小型化设计下,电路板设计也必须跟着缩小体积面积,因此新一代小型电路板或高密度载板为使用更精密的工序制作,运用贴附蚀刻阻剂的型态印用曝光显影处理,再进行更精细的线路蚀刻工序。

    车用PCB材料要求与验证标准更高

    虽说一般消费性电子使用的电路板、电子元件载板直接用上车用电子用途,也可以维持正常运行,但实务却不能直接替用,因为汽车电子依子系统的装设位置、用途、稳定要求不同,对于电路板的材料、工序等要求就会有极大的不同。

    以用在驾驶信息系统、一般休闲用车载通讯等车内电子设备,使用高可靠度、信赖度的1.6mm厚度PCB可在更小的材料与工序调整下,即可达到一般车载电子设备的使用要求。

    另在关乎用车安全的车用影像、引擎动力控制单元等,PCB本身就必须增加更多环境条件验证手段,例如,以冷热冲击测试、高温高潮湿条件环境进行偏差测试等,寻到可以耐受更高环境变化的PCB材料,避免电路板的功能因为受到环境条件变化,而产生线路故障或是材料变异影响电子元件的正确运行。

    自动驾驶车、智能车 需高频用途电路板

    另一个发展方向是针对各种智能车、电动车需要的无线传输与车联网应用需求,在车用PCB的产制需求,尤其是针对毫米波雷达的天线应用所需要的高频率、高频应用频段所使用的车用PCB。

    针对车用PCB的高频应用条件,所关注的技术指标除一样要求产品对巨幅环境条件变化的耐受程度外,也对于传送损失与特殊基材、复合结构工序有其更高的要求,但若能在繁复条件下又必须达到大量产制的低成本要求就相当不容易了。

    另针对安全子系统如煞车、引擎室内各种控制子系统,对于常年使用的车用电子电路,在PCB验证除必须扛得过各种冷热冲击测试、高湿度测试等,还必须检视控制焊接剪的裂纹状态必须限定在要求条件值范围,同时也能确保与维持安装电子零件能在严苛的运行环境下维持正常稳定地接合状态。

    针对大功率、高温 需特规车用PCB加持

    部分高阶或是更严苛应用条件,可能会把车用PCB的材质使用到如陶瓷或是其它特殊基材,但实际上这类特殊基材制成的产品并不便宜,为了降低成本和载板重量,如何让以有机材料为基础的载板也能达到特殊基材电路板的特性表现,同时能维持低成本与重量的优化就相当困难。

    在进阶高阶车用电路板,引用精细通孔规格,因应如微小下的BGA元件连接与维持较佳使用条件的可能,而为缩小电控模块体积,车用PCB采行多层板设计也相当常见,使用诸如6层板,使用条件并不会比一般消费性电子要求低,实际情况是车用载板的验证与复测标准会更高。

    对于车用电子日趋增加的电动车、全电动车产制需求,在电池大电力大功率控制模块或相关电子子系统,电路板集成大量功率元件或高发热元件的机会相当高,为了让PCB本身也能兼具达到散热处理效用,这种特殊应用的车用PCB也有不同做法改善整体子系统的散热效果,例如透过将铜镶嵌于PCB内层(Cu Inlay PCB),与传统PCB本身的复合材料基板能提供的散热辅助效用相比优化更明显。

    金而特电子成立于2005年,是一家专业从事消费电子类、网络通讯类、汽车电子类等电子产品的PCBA加工和成品组装,并提供制程技术研发、工艺设计、采购管理、生产控制、仓储物流等完整一站式电子制造服务(EMS)公司。
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