Electrónica automotriz
Electrónica automotriz
¿Principales desafíos para los proveedores de servicios de fabricación electrónica automotriz?
Amplio rango de temperatura de trabajo
El entorno de trabajo de la automoción es incluso duro. El rango de temperatura del compartimiento del motor está entre -40°C y 150°C. Por lo tanto, los chips y las placas de circuito para automóviles deben cumplir con este amplio rango de temperatura, mientras que los chips de consumo solo deben cumplir con un entorno de trabajo de 0 ° CC ~ 70 ° C. Además, los vehículos se venden en todo el mundo y las diferentes regiones suelen tener diferentes características ambientales de temperatura y humedad. Por lo tanto, las placas de circuito impreso para automóviles deben poder adaptarse a diferentes entornos, aunque algunos fabricantes fabrican placas de circuito impreso para entornos específicos.
Ciclo de vida prolongado del producto
La vida útil de diseño de un producto de automóvil es más larga. El ciclo de vida de los teléfonos móviles es de 3 años, pero no más de 5 años como máximo. En comparación, la vida útil de diseño de los automóviles es generalmente de alrededor de 15 años o 200,000 15 kilómetros, mucho más que los requisitos de vida útil de los productos electrónicos de consumo. Por lo tanto, el ciclo de vida del producto automotriz debe ser superior a 30 años, mientras que el ciclo de suministro puede ser de hasta XNUMX años.
Alta Confiabilidad
El PCB y los componentes montados en los tableros deben seguir estándares de alta confiabilidad porque está relacionado con la seguridad de operación y vida. Por lo general, los automóviles están hechos de materiales resistentes con un rendimiento estable y pueden funcionar bien en entornos hostiles.
Adaptarse a un entorno hostil
El vehículo encontrará más vibraciones y golpes en la carretera; el sistema electrónico del vehículo debe resistir la amenaza de corrosión química diversa, como ácido corrosivo, solvente orgánico, agua salada, etc. Por lo tanto, los circuitos deben tener una cierta capacidad anticorrosiva; El sistema electrónico asegura que las placas de circuitos automotrices resistan la acumulación de suciedad durante los años de funcionamiento es fundamental. Por lo general, los fabricantes de PCBA para automóviles utilizan laminados especiales para evitar la suciedad en la placa, de modo que podamos usar esta PCBA incluso en entornos polvorientos.
Solicitudes de alta seguridad
Además de brindar comodidad, la automotriz debe garantizar la seguridad de todo el sistema del vehículo e incluso cero defectos. Además, con la popularización de los vehículos eléctricos, la importancia de la seguridad de la información es cada vez más destacada. Como dispositivo en línea en tiempo real, la comunicación entre este y la red, incluida la comunicación con la red del vehículo, requiere el cifrado de datos.
¿Cuáles son los estándares comunes de electrónica automotriz?
Mirando hacia atrás en la historia de la industria automotriz, la electrónica automotriz se ha convertido en la base de apoyo más importante para los sistemas de control automotriz, y la electrificación automotriz se ha convertido en un símbolo de la revolución de la industria automotriz. La industria se desarrollará en la dirección de la inteligencia, las redes y la electrónica profunda. Como producto industrial complejo, el entorno de uso generalmente afecta la durabilidad y el rendimiento operativo de los equipos y unidades electrónicos. Por lo tanto, la confiabilidad ambiental de las secciones electrónicas automotrices se ha convertido en uno de los temas centrales de la confiabilidad automotriz.
Normas ISO
El entorno de aplicación de los productos electrónicos automotrices incluye electromagnéticos, eléctricos, climáticos, mecánicos, químicos, etc. En la actualidad, las condiciones ambientales estándar y los estándares de prueba para la electrónica automotriz formulados por ISO incluyen principalmente los siguientes aspectos:
ISO-16750 1: Vehículos de carretera – Condiciones ambientales y pruebas para productos eléctricos y electrónicos: General
ISO16750-2: Vehículos de carretera – Condiciones ambientales y pruebas para productos eléctricos y electrónicos: entorno de suministro de energía
ISO16750-3: Vehículos de carretera – Condiciones ambientales y pruebas para productos eléctricos y electrónicos: Entorno mecánico
ISO16750-4: Vehículos de carretera – Condiciones ambientales y pruebas para productos eléctricos y electrónicos: Entorno climático
ISO16750-5: Vehículos de carretera – Condiciones ambientales y pruebas para productos eléctricos y electrónicos: Entorno químico
ISO20653 Nivel de protección de equipos electrónicos automotrices contra objetos extraños, agua y contacto
ISO21848 Vehículos de carretera: entorno de alimentación de equipos eléctricos y electrónicos con una tensión de alimentación de 42 V
Estándares de la serie AEC
Estos estándares se enfocan principalmente en los componentes utilizados en el automóvil. En la década de 1990, Chrysler, Ford y General Motors establecieron el Consejo de Electrónica Automotriz (AEC) para establecer un conjunto común de calificaciones de piezas y estándares del sistema de calidad. AEC estableció estándares para el control de calidad. La especificación calificada AEC-Q-100 para pruebas de estrés de chips es el primer estándar de AEC. AEC-Q-100 se publicó en 1994. Dado que los tres fabricantes de automóviles anteriores pueden adoptar las piezas que cumplen con las especificaciones de AEC simultáneamente, ha promovido la voluntad de los fabricantes de piezas de intercambiar los datos característicos de sus productos e implementado la universalidad de las piezas de automóviles. El estándar AEC se ha convertido gradualmente en una especificación de prueba general para componentes electrónicos automotrices. Después de más de 10 años de desarrollo, AEC-Q-100 se ha convertido en un estándar común para los sistemas electrónicos automotrices. Después de AEC-Q-100, se han formulado especificaciones como AEC-Q-101 para componentes discretos y AEC-Q-200 para componentes pasivos, así como principios rectores como AEC-Q001/Q002/Q003/Q004.
TS16949
TS16949 es la especificación técnica de la industria automotriz internacional. Se basa en ISO9001 y agregó la especificación técnica de la industria automotriz. Esta especificación es consistente con ISO9000:2008, pero se enfoca más en la prevención de defectos y en la reducción de las fluctuaciones de calidad y el desperdicio que es probable que ocurra en la cadena de suministro de autopartes. La pertinencia y aplicabilidad de la norma ISO/TS16949 son muy claras. Sólo es aplicable a los fabricantes de automóviles y sus fabricantes directos de repuestos. Es decir, estos fabricantes deben estar directamente relacionados con la producción de automóviles y pueden realizar actividades de procesamiento y manufactura. Esta actividad permite que los productos agreguen valor. Al mismo tiempo, también existen restricciones estrictas sobre las calificaciones de los fabricantes de empresas certificadas. No están certificadas aquellas unidades con funciones únicamente de apoyo, tales como centros de diseño, sedes de empresas y centros de distribución, o aquellas que fabrican equipos y herramientas para fabricantes de vehículos o fabricantes de autopartes. Cinco importantes organismos de supervisión gestionan la certificación ISO/TS16949:2009 en nombre de la IATF, que utilizan el mismo enfoque de procedimiento para supervisar el funcionamiento y la implementación de la especificación ISO/TS16949 para formar un estándar y un funcionamiento completamente uniformes en todo el mundo.
¿Qué tipo de PCB hay en la electrónica automotriz?
Los autos eléctricos tienen requisitos consistentes, indispensables e innovadores. Ahora Tesla lidera la ola de innovación. Pero cualquier innovación en la fabricación y el diseño de los automóviles eléctricos requiere aplicaciones de PCB altamente duraderas, confiables y resistentes. Los requisitos de PCB automotriz de alto rendimiento pueden soportar significativamente las duras condiciones de conducción y pueden convertirse en un catalizador para las innovaciones de los nuevos sistemas de conducción de energía en crecimiento.
La demanda de PCB para vehículos eléctricos proviene principalmente de equipos relacionados con el tren de potencia: a bordo, sistemas de administración de baterías (BMS), sistemas de conversión de voltaje (DC-DC, inversores, etc.) y otros dispositivos de alto y bajo voltaje. Además, el radar de ondas milimétricas es un dispositivo de detección importante para realizar una conducción inteligente e incluso una conducción autónoma, y tiene ventajas obvias en comparación con otros sensores.
Los PCB revestidos de cobre de alta potencia son una de las aplicaciones de PCB más utilizadas en la industria emergente. Los PCB flexibles, los PCB HDI y los PCB LED son aplicaciones importantes que se utilizan en convertidores de potencia de CA/CC, audio y video, pantallas digitales, sistemas de frenado, atenuación automática, control electrónico de espejos, iluminación automotriz, sistema de sincronización del motor y sistema de diagnóstico remoto. Eashub ofrece las siguientes soluciones para el producto automotriz:
| Tipo de PCB | Capas múltiples | LED | Alta frecuencia | Aluminio | Cobre grueso | Tg alta | HDI | Planes de pago | Flex rígido |
| Automotriz | x | x | x | x | x | x | x | x | x |
Nuestro PCB automotriz
Capas: 8 L Grosor: 1.2 mm
Grosor de la capa exterior de cobre: 1 oz.
Espesor de cobre de la capa interna: 1 OZ
Tamaño mínimo del orificio: 0.15 mm Ancho/espacio mínimo de la línea: 3 mil
Acabado superficial: Aplicación ENIG: Navegación GPS
Capas: 8 L Grosor: 1.6 mm
Grosor de la capa exterior de cobre: 1 oz.
Espesor de cobre de la capa interna: 1 OZ
Tamaño mínimo del orificio: 0.25 mm
Ancho/espacio mínimo de línea: 4 mil
Acabado superficial: ENIG
Aplicación: GPS
Capas: 6 L Grosor: 1.6 mm
Grosor de la capa exterior de cobre: 1 oz.
Espesor de cobre de la capa interna: 1 OZ
Tamaño mínimo del orificio: 0.25 mm
Ancho/espacio mínimo de línea: 4 mil
Acabado superficial: ENIG Aplicación: Entretenimiento
Capacidades de Eashub de ensamblaje de electrónica automotriz
Eashub tiene muchos años de experiencia en la industria automotriz. El socio estratégico de EMS de Eashub se encuentra entre los 5 primeros en el proveedor de fabricación por contrato más grande del mundo de productos automotrices. Tiene muchos años de experiencia sirviendo a Volkswagen, BOSHI, SAIC Motor, etc., y Kara Group, nuestras partes interesadas en la fábrica. También es una empresa líder en EMS en Japón, con un historial de servicio automotriz a Denso y Honda.
Calificaciones líderes en la industria:
La fábrica posee certificaciones como TS16949, ISO9001, ISO14001 ANSI/ESD S20.20.
Capacidad de proceso completo:
– Colocación de BGA y Micro BGA
– Ensambles de cables y arneses
– Caja ensamblada
– programación de circuitos integrados
– TIC/FCT
– Inspección por rayos X
– AIO
Proceso específico de automoción
– Sala Limpia Clase 100
– Onda de soldadura selectiva
– Prueba de alto voltaje
- Test de envejecimiento
- Revestimiento de conformación
– Lavado Acuoso
– Pruebas de confiabilidad de terceros
Otros consejos sobre la fabricación de productos de automoción
Los factores que pueden causar fallas en la PCB en la producción de PCB para automóviles, las cargas ambientales comunes y el ensamblaje de PCB y sus posibles modos de falla son los siguientes:
Posibles modos de falla
- Agujeros pasantes enchapados o grietas internas de cobre
- Grietas en la capa exterior de cobre
- Grietas de microvía
- Grietas semicuradas
- Grieta de máscara de soldadura
Migración electroquímica en la superficie de PCB
- Carga ambiental de PCB
- Ciclos de temperatura y almacenamiento
- flexión
- choque
- humedad
- Combinación de varias cargas.
- Tecnología de laminación
Los factores anteriores afectarán la confiabilidad de la fabricación de PCB para automóviles. Para fabricar PCB automotrices de alta calidad, comprendamos los requisitos de rendimiento de los PCB automotrices y cómo probarlos para garantizar una alta calidad.
Tamaño compacto y ligero
Reducir razonablemente el tamaño y el peso del automóvil puede ahorrar más combustible, electricidad, energía y mejorar la protección del medio ambiente. Por lo tanto, el tamaño del automóvil es cada vez más compacto. Debido a la reducción del tamaño general del automóvil, la PCB del automóvil inevitablemente se volverá más compacta y liviana.
Alta fiabilidad
La alta confiabilidad de la PCB automotriz significa que dentro de la vida útil normal de la automotriz, la PCB puede mantener un buen rendimiento estable frente a diferentes entornos complejos. En otras palabras, las PCB para automóviles deben poder soportar una variedad de interfaces ambientales, incluida la resistencia a la humedad, al agua, al calor, a la corrosión, a las vibraciones y a las interferencias electromagnéticas.
La confiabilidad de la PCB automotriz está estrechamente relacionada con nuestra seguridad, por lo que se deben pasar varias pruebas de confiabilidad cuando se fabrican PCB automotrices. Los PCB automotrices en diferentes ubicaciones requieren diferentes pruebas de confiabilidad. Las pruebas comunes incluyen:
1) Prueba de choque térmico
Los PCB automotrices normalmente deben funcionar en un entorno de alta temperatura causado por el calor externo o la alta temperatura del calor autogenerado. Los PCB automotrices deben resistir el impacto de los cambios repentinos de calor, y debemos realizar pruebas de choque térmico en los PCB automotrices.
2) Prueba de ciclo térmico
De acuerdo con las diferentes posiciones del automóvil, la prueba del ciclo térmico de PCB tiene diferentes niveles. Las temperaturas de ciclo térmico de PCB comúnmente utilizadas son las siguientes:
Ubicación | Clase | Baja temperatura | Alta temperatura |
dentro del asiento | a | -40 ℃ | 85 ℃ |
Cubierta de protección del motor | b | -40 ℃ | 125 ℃ |
Motor | c | -40 ℃ | 145 ℃ |
Transmisión | d | -40 ℃ | 155 ℃ |
Compartimiento del motor | e | -40 ℃ | 165 ℃ |
3) Prueba de desviación de temperatura y humedad
Los cambios de temperatura y humedad son uno de los factores esenciales que provocan el fallo de las PCB de automoción, aunque los fabricantes de automóviles han tomado diversas medidas para solucionar este problema; como:
- Materiales optimizados
- Auto-calentamiento
Pero el autocalentamiento a menudo solo se usa cuando el automóvil funciona normalmente, si el automóvil no funciona y estuvo estacionado durante días o semanas en un entorno muy duro, como una marea alta, un entorno altamente corrosivo. Luego, la humedad o el gas corrosivo pueden ingresar al interior de los productos electrónicos a través de componentes de compensación de plástico o atmosféricos. Entonces, la humedad también tendrá un impacto significativo en la superficie y la estructura interna de la placa de circuito impreso, lo que hará que falle. Entonces, comprendamos algunos detalles de la falla de PCB causada por la temperatura, la humedad y el sesgo (THB).
La siguiente imagen muestra el crecimiento de cristales conductores durante la condensación de PCB (condensación de agua)
Incluso si no hay condensación, la alta humedad puede provocar un cortocircuito si no se utilizan materiales estrictos. La resistencia de aislamiento de la superficie (SIR) puede disminuir, lo que podría provocar fallas en los componentes electrónicos. El método de EASHUB es comprender a fondo las condiciones de temperatura y humedad dentro de la cubierta protectora (caja de metal o plástico) a través de simulación y pruebas experimentales.
Por otro lado, EASHUB prueba los materiales utilizados (como PCB, dispositivos, fundentes, materiales de interfaz térmica o recubrimientos de conformación) y diseña elementos en diferentes condiciones de temperatura y humedad de acuerdo con el método de prueba SIR en IPC-9202.
EASHUB utiliza un modelo de simulación eficiente para predecir la condición real de la humedad local en la ECU,
Determinamos el SIR del material y el diseño dentro de un recinto cerrado en las condiciones más duras.
Para garantizar que los elementos y materiales de diseño de PCB sean seguros y confiables, asegurando así la confiabilidad de la PCB automotriz durante el ciclo de vida.
Las pruebas de THB deben tener en cuenta la migración CAF del PCB. CAF suele ocurrir entre líneas adyacentes o capas adyacentes, vías, entre vías y líneas, provocando la degradación del aislamiento o incluso cortocircuitos. La resistencia de aislamiento correspondiente depende de la distancia entre vías, líneas y capas.
Tecnología común de PCB para la fabricación de PCB automotrices
Sustrato de alta frecuencia
El sistema de seguridad de frenado predictivo y el sistema anticolisión del automóvil son la primera línea de defensa para nuestra garantía de seguridad. Su sistema electrónico es como un sistema de monitoreo de radar. El PCB automotriz de esta parte del sistema electrónico se utiliza principalmente para transmitir señales de microondas de alta frecuencia. Por lo tanto, además del material de sustrato PTFE, también es necesario utilizar un sustrato con baja pérdida dieléctrica. A diferencia de los materiales FR4, el PTFE o materiales de matriz de alta frecuencia similares requieren velocidades de perforación y velocidades de avance especiales durante el proceso de perforación.
Tecnología de cobre grueso
A medida que los automóviles se desarrollan hacia un tamaño más pequeño y un mayor rendimiento dinámico, los automóviles necesitan utilizar sistemas de transmisión de energía de alta tecnología y sistemas electrónicos más complejos. Los PCB automotrices tienen un mayor rendimiento térmico y pueden soportar picos de corriente más grandes.
Los PCB de cobre grueso de doble capa son relativamente fáciles de fabricar. Sin embargo, los PCB de cobre grueso multicapa son mucho más difíciles de fabricar debido a la complejidad del grabado de imágenes de cobre grueso y los procesos de relleno de vacantes gruesos.
Las rutas internas de la PCB de cobre grueso multicapa son todas de cobre grueso, por lo que la película foto seca de transferencia de patrón también es relativamente gruesa y requiere una resistencia al grabado muy alta. Debido a que el tiempo de grabado del patrón de cobre grueso se vuelve más largo, el equipo y la tecnología de grabado también son más exigentes para garantizar el cableado completo del cobre grueso.
Cuando hacemos la fabricación de cableado de cobre grueso externo, la combinación entre laminar una hoja de cobre relativamente gruesa y modelar una capa de cobre gruesa se puede hacer primero, seguida por el grabado de vacíos de película. Además, la película seca antirrecubrimiento del recubrimiento patrón también debe ser relativamente gruesa.
Además de las dificultades anteriores, también encontramos los siguientes problemas:
- La diferencia de superficie entre el conductor interno de la PCB de cobre grueso multicapa y el material del sustrato aislante es grande.
- La laminación de tablero multicapa ordinaria no se puede llenar completamente con resina y generará cavidades.
Para resolver este problema, deberíamos usar preimpregnados delgados con un alto contenido de resina tanto como sea posible. Si el grosor del cobre del enrutamiento interno en algunas PCB multicapa no es uniforme, podemos usar diferentes preimpregnados en áreas con grandes o pequeñas diferencias en el grosor del cobre.
Tecnología HDI
La comodidad y la buena experiencia del automóvil también están estrechamente relacionadas con los sistemas de entretenimiento y comunicación integrados en el automóvil. Las microcomputadoras de entretenimiento incorporadas en los automóviles a menudo usan PCB HDI.
La tecnología HDI PCB incluye la perforación y galvanoplastia de microagujeros, el posicionamiento de laminación y otros procesos. Debido al rápido desarrollo de la tecnología automotriz, cada vez más aplicaciones comunes en la vida se integran en los sistemas automotrices. Por lo tanto, con el aumento de los sistemas electrónicos automotrices, es probable que se utilicen más PCB para cumplir mejor con los requisitos de los automóviles de alta calidad.
incrustación de componentes
Para reducir el tamaño de los componentes, se debe aumentar la densidad de ensamblaje de la PCB. Los PCB con componentes integrados se usan ampliamente no solo en teléfonos móviles sino también en electrónica automotriz.
De acuerdo con los diferentes métodos de integración de componentes, los métodos de fabricación de PCB integradas en componentes también son diferentes. Existen principalmente cuatro métodos de fabricación para componentes integrados de PCB utilizados en sistemas electrónicos de automoción:
- Tipo de excavación
- Tipo de laminación
- Tipo de cerámica
- Tipo de módulo
Lo anterior es la tecnología de suministro comúnmente utilizada en la fabricación de PCB para automóviles, así que, ¿cómo elegir un fabricante confiable de PCB para automóviles?
