Eletrônica automotiva
Eletrônica automotiva
Principais desafios para os provedores de serviços de fabricação de eletrônicos automotivos?
Ampla faixa de temperatura de trabalho
O ambiente de trabalho do automóvel é ainda severo. A faixa de temperatura do compartimento do motor está entre -40°C e 150°C. Portanto, os chips automotivos e as placas de circuito precisam atender a essa ampla faixa de temperatura, enquanto os chips de consumo precisam atender apenas ao ambiente de trabalho de 0°CC~70°C. Além disso, os veículos são vendidos em todo o mundo e as diferentes regiões geralmente têm características ambientais diferentes de temperatura e umidade. Portanto, PCBs automotivos devem ser capazes de se adaptar a diferentes ambientes, embora alguns fabricantes façam PCBs para ambientes específicos.
Longo Ciclo de Vida do Produto
A vida útil do projeto de um produto automotivo é maior. O ciclo de vida dos telefones celulares é de 3 anos, mas não mais de 5 anos no máximo. Em comparação, a vida útil do projeto de automóveis é geralmente de cerca de 15 anos ou 200,000 quilômetros, muito mais do que os requisitos de vida útil dos produtos eletrônicos de consumo. Portanto, o ciclo de vida do produto automotivo deve ser superior a 15 anos, enquanto o ciclo de fornecimento pode ser de até 30 anos.
Alta Confiabilidade
A PCB e os componentes montados nas placas devem seguir padrões de alta confiabilidade, pois está relacionado à segurança da operação e vida útil. Geralmente, os automóveis são feitos de materiais resistentes com desempenho estável e podem funcionar bem em ambientes hostis.
Adapte-se a um ambiente hostil
O veículo encontrará mais vibração e choque na estrada; o sistema eletrônico do veículo precisa resistir à ameaça de várias corrosão química, como ácido corrosivo, solvente orgânico, água salgada, etc. Portanto, os circuitos devem ter uma certa capacidade anticorrosiva; o sistema eletrônico garante que as placas de circuito automotivo resistam ao acúmulo de sujeira durante anos de operação é fundamental. Normalmente, os fabricantes de PCBA automotivos usam laminados especiais para evitar sujeira na placa para que possamos usar este PCBA mesmo em ambientes empoeirados.
Solicitações de alta segurança
Além de proporcionar conforto, o automotivo deve garantir a segurança de todo o sistema do veículo e até mesmo zero defeitos. Além disso, com a popularização dos veículos elétricos, a importância da segurança da informação ganha cada vez mais destaque. Como um dispositivo online em tempo real, a comunicação entre ele e a rede, incluindo a comunicação com a rede do veículo, requer criptografia de dados.
Quais são os padrões comuns de eletrônica automotiva?
Olhando para a história da indústria automotiva, a eletrônica automotiva tornou-se a base de suporte mais importante para os sistemas de controle automotivo, e a eletrificação automotiva tornou-se um símbolo da revolução da indústria automotiva. A indústria se desenvolverá na direção da inteligência, rede e eletrônica profunda. Como um produto industrial complexo, o ambiente de uso geralmente afeta a durabilidade e o desempenho operacional dos equipamentos e unidades eletrônicas. Portanto, a confiabilidade ambiental das seções eletrônicas automotivas tornou-se uma das questões centrais da confiabilidade automotiva.
Padrões ISO
O ambiente de aplicação de produtos eletrônicos automotivos inclui eletromagnéticos, elétricos, climáticos, mecânicos, químicos, etc. Atualmente, as condições ambientais padrão e os padrões de teste para eletrônicos automotivos formulados pela ISO incluem principalmente os seguintes aspectos:
ISO-16750 1: Veículos rodoviários – Condições ambientais e testes para produtos elétricos e eletrônicos: Geral
ISO16750-2: Veículos rodoviários – Condições ambientais e testes para produtos elétricos e eletrônicos: Ambiente de fornecimento de energia
ISO16750-3: Veículos rodoviários – Condições ambientais e testes para produtos elétricos e eletrônicos: Ambiente mecânico
ISO16750-4: Veículos rodoviários – Condições ambientais e testes para produtos elétricos e eletrônicos: Ambiente climático
ISO16750-5: Veículos rodoviários – Condições ambientais e testes para produtos elétricos e eletrônicos: Ambiente químico
ISO20653 Nível de proteção de equipamentos eletrônicos automotivos contra objetos estranhos, água e contato
ISO21848 Veículos rodoviários – Ambiente de alimentação de equipamentos elétricos e eletrônicos com tensão de alimentação de 42V
Padrões da série AEC
Esses padrões são mais focados nos componentes usados no carro. Na década de 1990, a Chrysler, a Ford e a General Motors estabeleceram o Automotive Electronics Council (AEC) para estabelecer um conjunto comum de qualificações de peças e padrões de sistema de qualidade. AEC estabeleceu padrões para controle de qualidade. A Especificação Qualificada AEC-Q-100 para Teste de Estresse de Chip é o primeiro padrão da AEC. AEC-Q-100 foi publicado em 1994. Uma vez que os três fabricantes de automóveis acima podem adotar as peças que atendem às especificações AEC simultaneamente, ele promoveu a disposição dos fabricantes de peças de trocar seus dados de características de produtos e implementou a universalidade das autopeças. O padrão AEC tornou-se gradualmente uma especificação geral de teste para componentes eletrônicos automotivos. Após mais de 10 anos de desenvolvimento, o AEC-Q-100 tornou-se um padrão comum para sistemas eletrônicos automotivos. Após AEC-Q-100, foram formuladas especificações como AEC-Q-101 para componentes discretos e AEC-Q-200 para componentes passivos, bem como princípios orientadores como AEC-Q001/Q002/Q003/Q004.
TS16949
TS16949 é a especificação técnica da indústria automobilística internacional. Baseia-se na ISO9001 e adiciona a especificação técnica da indústria automotiva. Esta especificação é consistente com a ISO9000:2008, mas se concentra mais na prevenção de defeitos e na redução de flutuações de qualidade e desperdícios que podem ocorrer na cadeia de suprimentos de autopeças. A pertinência e aplicabilidade da norma ISO/TS16949 são muito claras. É aplicável apenas a fabricantes de automóveis e seus fabricantes diretos de peças de reposição. Ou seja, esses fabricantes devem estar diretamente relacionados à produção de automóveis e podem realizar atividades de processamento e fabricação. Esta atividade permite que os produtos agreguem valor. Ao mesmo tempo, também existem restrições estritas sobre as qualificações dos fabricantes de empresas certificadas. Não são certificadas as unidades com funções apenas de apoio, como centros de design, sedes de empresas e centros de distribuição, ou aquelas que fabricam equipamentos e ferramentas para montadoras de veículos ou fabricantes de autopeças. Cinco grandes órgãos de supervisão gerenciam a certificação ISO/TS16949:2009 em nome da IATF, que usa a mesma abordagem de procedimento para supervisionar a operação e implementação da especificação ISO/TS16949 para formar um padrão e operação totalmente uniforme em todo o mundo.
Que tipo de PCBs estão na eletrônica automotiva?
Os carros elétricos têm requisitos consistentes, indispensáveis e inovadores. Agora Tesla lidera a onda de inovação. Mas qualquer inovação de fabricação e design em carros elétricos requer aplicações de PCB altamente duráveis, confiáveis e robustas. Os requisitos de PCB automotivos de alto desempenho podem suportar condições de condução severas e podem se tornar um catalisador para inovações de novos sistemas de acionamento de energia em crescimento.
A demanda de PCB para veículos elétricos vem principalmente de equipamentos relacionados ao trem de força - onboards, sistemas de gerenciamento de bateria (BMS), sistemas de conversão de tensão (DC-DC, inversores, etc.) e outros dispositivos de alta e baixa tensão. Além disso, o radar de ondas milimétricas é um importante dispositivo de detecção para realizar a condução inteligente e até mesmo a condução autônoma, e tem vantagens óbvias em comparação com outros sensores.
PCBs revestidos de cobre de alta potência são uma das aplicações de PCB mais amplamente utilizadas da indústria emergente. PCBs flexíveis, HDI PCBs e LEDs PCBs são as principais aplicações usadas em conversores de energia AC/DC, áudio e vídeo, displays digitais, sistemas de freios, escurecimento automático, controle eletrônico de espelhos, iluminação automotiva e sistema de sincronização do motor e sistema de diagnóstico remoto. A Eashub oferece as soluções abaixo para o produto automotivo:
| Tipo PCB | Camadas Múltiplas | CONDUZIU | Alta frequência | Alumínio | Cobre Espesso | Tg alta | IDH | Flexível | Flexão Rígida |
| Automotivo | x | x | x | x | x | x | x | x | x |
Nosso PCB automotivo
Camadas: 8 L Espessura: 1.2 mm
Espessura de cobre da camada de saída: 1 OZ
Espessura de cobre da camada interna: 1 OZ
Tamanho mínimo do furo: 0.15 mm Largura/espaço mínimo da linha: 3 mil
Acabamento da superfície: ENIG Aplicação: GPS Navigate
Camadas: 8 L Espessura: 1.6 mm
Espessura de cobre da camada de saída: 1 OZ
Espessura de cobre da camada interna: 1 OZ
Tamanho mínimo do furo: 0.25 mm
Largura/Espaço Mínimo da Linha: 4mil
Acabamento da Superfície: ENIG
Aplicação: GPS
Camadas: 6 L Espessura: 1.6 mm
Espessura de cobre da camada de saída: 1 OZ
Espessura de cobre da camada interna: 1 OZ
Tamanho mínimo do furo: 0.25 mm
Largura/Espaço Mínimo da Linha: 4mil
Acabamento da superfície: ENIG Aplicação: Entretenimento
Capacidades de montagem eletrônica automotiva da Eashub
Eashub tem muitos anos de experiência na indústria automotiva. O parceiro estratégico de EMS da Eashub está entre os 5 melhores no maior fornecedor mundial de fabricação por contrato de produtos automotivos. Tem muitos anos de experiência atendendo Volkswagen, BOSHI, SAIC Motor, etc., e Kara Group, nossos acionistas da fábrica. É também uma empresa líder de EMS no Japão, com um histórico de servir a Denso e a Honda automotiva.
Qualificações líderes do setor:
A fábrica possui certificações como TS16949、, ISO9001、 ISO14001 ANSI/ESD S20.20.
Capacidade total do processo:
– Colocação de BGA e Micro BGA
- Conjuntos de cabos e chicotes
- Caixa montada
– Programação de CI
– TIC/FCT
- Inspeção por raio-X
–AOI
Processo específico automotivo
– Sala Limpa Classe 100
– Onda de solda seletiva
– Teste de alta tensão
- Teste de envelhecimento
- Revestimento isolante
– Lavagem aquosa
– Teste de Confiabilidade de Terceiros
Outras dicas sobre fabricação de produtos automotivos
Quais fatores podem causar falha de PCB na produção de PCBs automotivos, as cargas ambientais comuns e montagem de PCB e seus possíveis modos de falha são os seguintes:
Possíveis modos de falha
- Furos de passagem chapeados ou rachaduras internas de cobre
- Rachaduras na camada externa de cobre
- Rachaduras de Microvia
- rachaduras semi-curadas
- rachadura da máscara de solda
Migração eletroquímica na superfície do PCB
- Carga ambiental do PCB
- Ciclo de temperatura e armazenamento
- flexão
- Shock
- umidade
- Combinação de várias cargas
- Tecnologia de laminação
Os fatores acima afetarão a confiabilidade da fabricação de PCB automotivo. Para fabricar PCBs automotivos de alta qualidade, vamos entender os requisitos de desempenho dos PCBs automotivos e como testá-los para garantir alta qualidade.
Tamanho compacto e leve
Reduzir razoavelmente o tamanho e o peso do automóvel pode economizar mais combustível, eletricidade, energia e melhorar a proteção ambiental. Portanto, o tamanho do automóvel está se tornando cada vez mais compacto. Devido à redução geral do tamanho do automóvel, o PCB automotivo inevitavelmente se tornará mais compacto e mais leve.
Alta fiabilidade
A alta confiabilidade do PCB automotivo significa que, dentro da vida útil normal do automotivo, o PCB pode manter um bom desempenho estável em diferentes ambientes complexos. Em outras palavras, os PCBs automotivos devem ser capazes de suportar uma variedade de interfaces ambientais, incluindo resistência à umidade, resistência à água, resistência ao calor, resistência à corrosão, resistência à vibração e resistência à interferência eletromagnética.
A confiabilidade do PCB automotivo está intimamente relacionada à nossa segurança, portanto, vários testes de confiabilidade devem ser aprovados ao fabricar PCBs automotivos. PCBs automotivos em diferentes locais requerem diferentes testes de confiabilidade. Testes comuns incluem:
1) Teste de choque térmico
Os PCBs automotivos normalmente devem funcionar em um ambiente de alta temperatura causado pelo calor externo ou pela alta temperatura do calor autogerado. PCBs automotivos devem suportar o choque de mudanças repentinas de calor, e precisamos realizar testes de choque térmico em PCBs automotivos.
2) Teste de ciclo térmico
De acordo com as diferentes posições do setor automotivo, o teste de ciclo térmico do PCB tem diferentes níveis. As temperaturas de ciclo térmico de PCB comumente usadas são as seguintes:
Localização | Aula | Temperatura baixa | Temperatura alta |
Dentro do assento | a | -40 ℃ | 85 ℃ |
Cobertura de proteção do motor | b | -40 ℃ | 125 ℃ |
Motor | c | -40 ℃ | 145 ℃ |
Transmissão | d | -40 ℃ | 155 ℃ |
Compartimento do motor | e | -40 ℃ | 165 ℃ |
3) Teste de desvio de temperatura e umidade
As mudanças de temperatura e umidade são um dos fatores essenciais que causam a falha de PCBs automotivos, embora os fabricantes automotivos tenham tomado várias medidas para resolver esse problema; tal como:
- Materiais otimizados
- Auto aquecimento
Mas o autoaquecimento geralmente é usado apenas quando o automóvel está funcionando normalmente, se o automóvel não funcionar e ficou estacionado por dias ou semanas em um ambiente muito hostil, como uma maré alta, um ambiente altamente corrosivo. Então, umidade ou gás corrosivo podem entrar no interior de produtos eletrônicos através de componentes plásticos ou de compensação atmosférica. Então a umidade também terá um impacto significativo na superfície e na estrutura interna do PCB, fazendo com que ele falhe. Então vamos entender alguns detalhes da falha de PCB causada por temperatura, umidade e polarização (THB).
A imagem abaixo mostra o crescimento de cristais condutores durante a condensação de PCB (condensação de água)
Mesmo que não haja condensação, a alta umidade pode causar um curto-circuito se não forem usados materiais rígidos. A Resistência de Isolamento de Superfície (SIR) pode cair, potencialmente causando falha eletrônica. O método da EASHUB é entender completamente as condições de temperatura e umidade dentro da capa protetora (caixa de metal ou plástico) por meio de simulação e testes experimentais.
Por outro lado, a EASHUB testa os materiais utilizados (como PCBs, dispositivos, fluxos, materiais de interface térmica ou revestimentos isolantes) e projeta os elementos sob diferentes condições de temperatura e umidade de acordo com o método de teste SIR na IPC-9202.
EASHUB usa um modelo de simulação eficiente para prever a condição real de umidade local na ECU,
Determinamos o SIR do material e do projeto dentro de um gabinete fechado sob as condições mais adversas.
Para garantir que os elementos e materiais de design do PCB sejam seguros e confiáveis, garantindo assim a confiabilidade do PCB automotivo durante o ciclo de vida.
O teste de THB deve levar em consideração a migração CAF do PCB. O CAF geralmente ocorre entre linhas adjacentes ou camadas adjacentes, vias, entre vias e linhas, causando degradação do isolamento ou até mesmo curtos-circuitos. A resistência de isolamento correspondente depende da distância entre vias, linhas e camadas.
Tecnologia de PCB comum para fabricação de PCBs automotivos
Substrato de alta frequência
O sistema de segurança de frenagem preditiva do carro e o sistema anticolisão são a primeira linha de defesa para nossa garantia de segurança. Seu sistema eletrônico é como um sistema de monitoramento de radar. O PCB automotivo desta parte do sistema eletrônico é usado principalmente para transmitir sinais de microondas de alta frequência. Portanto, além do material de substrato PTFE, também é necessário usar um substrato com baixa perda dielétrica. Ao contrário dos materiais FR4, PTFE ou materiais de matriz de alta frequência semelhantes requerem velocidades de perfuração e taxas de alimentação especiais durante o processo de perfuração.
Tecnologia de cobre grosso
À medida que os automóveis estão se desenvolvendo para um tamanho menor e maior desempenho dinâmico, os automóveis precisam usar sistemas de transmissão de energia de alta tecnologia e sistemas eletrônicos mais complexos. PCBs automotivos têm maior desempenho térmico e podem suportar picos de corrente maiores.
PCBs de cobre espesso de dupla camada são relativamente fáceis de fazer. No entanto, PCBs de cobre espesso multicamadas são muito mais difíceis de fabricar devido à complexidade dos processos de gravação de imagens de cobre espesso e processos de preenchimento de vacâncias espessos.
Os caminhos internos do PCB de cobre espesso multicamadas são todos de cobre espesso, de modo que o filme seco de foto de transferência de padrão também é relativamente espesso e requer uma resistência muito alta à corrosão. Como o tempo de gravação do padrão de cobre espesso se torna mais longo, o equipamento e a tecnologia de gravação também são mais exigentes para garantir a fiação completa do cobre espesso.
Quando fazemos a fabricação de fiação de cobre grossa externa, a combinação entre a laminação de uma folha de cobre relativamente grossa e o padrão de uma camada de cobre grossa pode ser feita primeiro, seguida pela gravação de vazios de filme. Além disso, o filme seco anti-galvanização do revestimento padrão também precisa ser relativamente espesso.
Além das dificuldades acima, também encontramos os seguintes problemas:
- A diferença de superfície entre o condutor interno do PCB de cobre espesso multicamada e o material de substrato isolante é grande.
- A laminação comum de placas multicamadas não pode ser completamente preenchida com resina e gerará cavidades.
Para resolver este problema, devemos usar pré-impregnados finos com alto teor de resina o máximo possível. Se a espessura do cobre do roteamento interno em alguns PCBs multicamadas não for uniforme, podemos usar diferentes pré-impregnados em áreas com grandes ou pequenas diferenças na espessura do cobre.
Tecnologia HDI
O conforto e a boa experiência do carro também estão intimamente relacionados aos sistemas de entretenimento e comunicação embutidos no carro. Os microcomputadores de entretenimento integrados automotivos geralmente usam PCBs HDI.
A tecnologia HDI PCB inclui microfuro e galvanoplastia, posicionamento de laminação e outros processos. Devido ao rápido desenvolvimento da tecnologia automotiva, cada vez mais aplicações comuns na vida são incorporadas aos sistemas automotivos. Portanto, com o aumento dos sistemas eletrônicos automotivos, mais PCBs devem ser usados para atender melhor aos requisitos de carros de alta qualidade.
Incorporação de componentes
Para reduzir o tamanho dos componentes, a densidade de montagem do PCB deve ser aumentada. PCBs com componentes embutidos são amplamente utilizados não apenas em telefones celulares, mas também em eletrônica automotiva.
De acordo com os diferentes métodos de incorporação de componentes, os métodos de fabricação de PCBs incorporados a componentes também são diferentes. Existem basicamente quatro métodos de fabricação para PCBs embarcados em componentes usados em sistemas eletrônicos automotivos:
- Tipo de escavação
- Tipo de laminação
- Tipo cerâmico
- Tipo de módulo
O acima é a tecnologia de fornecimento comumente usada na fabricação de PCBs automotivos, então como escolher um fabricante confiável de PCBs automotivos.
