汽車已經(jīng)從純粹的機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)展到電子零件的參與。早在20世紀(jì)70年代，汽車含電子零件的平均值約為$ 100，而在2000年這個(gè)數(shù)值已經(jīng)達(dá)到$ 1500和它已經(jīng)攀升到 $ 2013年，全球汽車電子市場已突破1500十億美元到2020年，這一數(shù)字預(yù)計(jì)將超過2400億美元。

此外，據(jù)估計(jì)，到2020年，市值為1910億美元的汽車電子系統(tǒng)將猛增至3144億美元的市場，平均復(fù)合增長率為7.3％。頂級汽車可能包含150個(gè)電子控制單元，其中大部分是駕駛艙內(nèi)的傳感器和處理器。根據(jù)一些報(bào)告，電子產(chǎn)品的實(shí)際價(jià)值的65％在于動(dòng)力系統(tǒng)，汽車車身和底盤，并且大多數(shù)與數(shù)字電源有關(guān)。電動(dòng)汽車的電子價(jià)值將超過70％。

裝有電子設(shè)備的汽車中一定要使用電路板。2014年，全球汽車PCB占46億美元，到2020年，這一數(shù)字估計(jì)將超過70億美元。

汽車系統(tǒng)中的應(yīng)用是提高汽車性能，為現(xiàn)在顯示在三個(gè)方面了：

a.改善環(huán)境是指節(jié)省燃料和減少排放，即從汽油，天然氣和生物燃料到混合動(dòng)力和純電力的過程。電動(dòng)汽車已成為主要的發(fā)展趨勢。

b.安全性提高指的是交通事故的減少，范圍從安全氣囊到雷達(dá)監(jiān)控，立體攝像機(jī)，夜間紅外監(jiān)控，自動(dòng)避撞和自動(dòng)駕駛。據(jù)估計(jì)，自動(dòng)駕駛汽車將在三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

c.方便舒適從專用于汽車的音頻，視頻和空調(diào)到計(jì)算機(jī)，移動(dòng)通信，互聯(lián)網(wǎng)，導(dǎo)航和電子收費(fèi)的范圍，所有這些都必須更加方便和用戶友好。

汽車PCB的基本要求

?質(zhì)量保障要求

汽車PCB制造商應(yīng)遵守ISO9001的規(guī)定。PCB制造商完全符合ISO9001：2008質(zhì)量管理體系，并致力于在制造和組裝方面遵守最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。

汽車產(chǎn)品有其特殊性。1994年，福特，通用汽車和克萊斯勒一起，在汽車行業(yè)建立了質(zhì)量控制體系QS9000。在早期的21日世紀(jì)，隨著ISO9001標(biāo)準(zhǔn)兼容，在汽車行業(yè)的新的質(zhì)量控制體系發(fā)表，也就是ISO / IATF16949。

ISO / IATF16949是全球汽車行業(yè)的一組技術(shù)法規(guī)?；贗SO9001，加上汽車行業(yè)的特殊要求，它更側(cè)重于缺陷預(yù)防，減少質(zhì)量波動(dòng)和在汽車零部件供應(yīng)鏈中容易產(chǎn)生的浪費(fèi)。在實(shí)施ISO / IATF16949時(shí)，必須特別注意以下5個(gè)主要工具：

PPAP（生產(chǎn)零件批準(zhǔn)流程），規(guī)定產(chǎn)品在批量生產(chǎn)之前或修改后應(yīng)獲得客戶的認(rèn)可；APQP（高級產(chǎn)品質(zhì)量計(jì)劃），規(guī)定在生產(chǎn)之前應(yīng)先進(jìn)行質(zhì)量計(jì)劃和先前的質(zhì)量分析，然后進(jìn)行FMEA（故障模式和影響分析）分析并提出防止產(chǎn)品潛在故障的措施，MSA（測量系統(tǒng)分析）必須分析測量結(jié)果的變化以確認(rèn)測量可靠性，SPC（統(tǒng)計(jì)過程控制）掌握生產(chǎn)規(guī)程并使用統(tǒng)計(jì)技術(shù)來改變產(chǎn)品質(zhì)量。因此，PCB制造商進(jìn)入汽車電子市場的第一步在于獲得IATF16949證書。

?性能的基本要求

a.高可靠性

汽車可靠性主要來自兩個(gè)方面：壽命和耐環(huán)境性。前者是指可以在使用壽命內(nèi)保證正常運(yùn)行的事實(shí)，而后者是指當(dāng)環(huán)境變化時(shí)PCB功能保持不變的事實(shí)。

1990年代汽車的平均壽命為8-10年，目前為10-12年，這意味著汽車電子系統(tǒng)和PCB都應(yīng)在此范圍內(nèi)。

在應(yīng)用過程中，汽車應(yīng)承受氣候變化的影響，從極冷的冬天到炎熱的夏天，從陽光到雨，以及由于自身行駛導(dǎo)致的溫度上升所引起的環(huán)境變化。換句話說，汽車電子系統(tǒng)和PCB必須承受多種環(huán)境挑戰(zhàn)，包括溫度，濕度，雨水，酸霧，振動(dòng)，電磁干擾和電流浪涌。另外，由于PCB是組裝在汽車內(nèi)部的，因此主要受溫度和濕度的影響。

b.重量輕，體積小

輕巧，微型的汽車有利于節(jié)能。輕質(zhì)源自減輕每種成分的重量。例如，某些金屬零件被工程塑料零件代替。此外，汽車電子設(shè)備和PCB都應(yīng)微型化。例如，ECU的體積（電子控制單元）中的汽車應(yīng)用是大約1200厘米3在2000年開始，而小于300厘米3，通過四次下降。另外，起點(diǎn)槍械已經(jīng)從通過導(dǎo)線連接的機(jī)械槍械轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^柔性導(dǎo)線連接且內(nèi)部帶有PCB的電子槍械，體積和重量減少了10倍以上。

PCB的輕量化和小型化源自密度的增加，面積的縮小，厚度的減小和多層化。

汽車PCB的性能屬性

?多種汽車PCB

汽車將機(jī)械和電子設(shè)備結(jié)合在一起?，F(xiàn)代汽車技術(shù)融合了傳統(tǒng)技術(shù)和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，例如手動(dòng)內(nèi)部裝飾部件和先進(jìn)的GPS。在現(xiàn)代汽車中，存在著在不同位置具有不同功能并且不同類型的PCB衍生出不同功能的電子設(shè)備。

根據(jù)基板材料，汽車PCB可以分為兩大類：無機(jī)陶瓷基PCB和有機(jī)樹脂基PCB.陶瓷基PCB具有耐高溫性和出色的尺寸穩(wěn)定性，使其可以直接應(yīng)用于高溫電機(jī)系統(tǒng)。但是，它具有陶瓷制造性差和成本高的特點(diǎn)。目前，隨著樹脂基板材料在耐熱性方面的發(fā)展，基于樹脂的PCB已被廣泛應(yīng)用于具有不同性能應(yīng)用于不同位置的基板材料的汽車中。

一般而言，柔性PCB和剛性PCB用于通常的儀表中，以指示車速和行駛里程以及空調(diào)設(shè)備。雙層或多層PCB和Flex PCB用于汽車內(nèi)的音頻和視頻娛樂設(shè)備。對于通信和無線定位設(shè)備以及安全控制設(shè)備，應(yīng)用了多層PCB，HDI印制電路板和Flex PCB.對于汽車電機(jī)控制系統(tǒng)和動(dòng)力傳動(dòng)控制系統(tǒng)，應(yīng)使用特殊的板。

例如金屬基板和剛?cè)嵝訮CB.對于微型汽車，應(yīng)用組件嵌入式PCB.例如，微處理器芯片應(yīng)用于電源控制器中，直接嵌入電源控制器PCB中。再例如，嵌入元件的PCB也被用于自動(dòng)支持系統(tǒng)的導(dǎo)航設(shè)備和立體成像設(shè)備中。

?不同位置的PCB的不同可靠性要求

就公共安全而言，汽車屬于高可靠性產(chǎn)品類別，因此，汽車PCB必須通過一些可靠性測試，而尺寸，尺寸，機(jī)械和電氣性能等一般要求除外。

a.熱循環(huán)測試（TCT）

根據(jù)根據(jù)汽車的不同位置分類的五個(gè)等級，PCB熱循環(huán)溫度總結(jié)在下表1中。

b.熱沖擊試驗(yàn)

汽車PCB越來越多地應(yīng)用于高溫環(huán)境中，這對于必須處理外部熱量和自發(fā)熱的厚銅PCB尤其如此。結(jié)果，汽車PCB對耐熱性有更高的要求。

c.溫濕度偏差（THB）測試

由于汽車PCB處于多種環(huán)境中，包括雨天或潮濕的環(huán)境，因此有必要對其進(jìn)行THB測試。測試條件包括以下要素：溫度（85℃），濕度（85％RH）和偏置（DC 24V，50V，250V或500V）。

THB測試必須考慮PCB的CAF遷移。CAF通常發(fā)生在相鄰的過孔，過孔和線，相鄰的線或相鄰層之間，從而導(dǎo)致絕緣降低甚至短路。相應(yīng)的絕緣電阻取決于通孔，線和層之間的距離。

汽車PCB的制造特征

?高頻基板

汽車防撞/預(yù)測制動(dòng)安全系統(tǒng)起著軍事雷達(dá)設(shè)備的作用。由于汽車PCB負(fù)責(zé)傳輸微波高頻信號，因此需要將介電損耗低的基板與普通基板材料PTFE一起使用。與FR4材料不同，PTFE或類似的高頻基體材料在鉆孔過程中需要特殊的鉆孔速度和進(jìn)給速度。

?厚銅PCB

由于高密度和高功率以及混合動(dòng)力，汽車電子產(chǎn)品帶來了更多的熱能，而電動(dòng)汽車往往需要更先進(jìn)的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)和更多的電子功能，從而對散熱和大電流提出了更高的要求。

制作厚的銅雙層PCB相對容易，而制作厚的銅多層PCB則困難得多。關(guān)鍵在于厚銅圖像蝕刻和厚度空位填充。

厚銅多層PCB的內(nèi)部路徑都是厚銅，因此圖形轉(zhuǎn)印光致干膜也相對較厚，需要極高的抗蝕刻性。厚銅的圖形蝕刻時(shí)間會(huì)很長，并且蝕刻設(shè)備和技術(shù)條件處于最佳狀態(tài)，以確保厚銅的完整布線。當(dāng)進(jìn)行外部厚銅布線制造時(shí)，可以先在層壓相對較厚的銅箔與圖形化厚銅層之間進(jìn)行組合，然后進(jìn)行膜空隙蝕刻。圖形電鍍的抗電鍍干膜也相對較厚。

厚銅多層PCB的內(nèi)部導(dǎo)體與絕緣基板材料之間的表面差異較大，普通的多層板層壓無法完全填充樹脂，并產(chǎn)生空腔。為了解決該問題，應(yīng)盡可能地使用樹脂含量高的薄的預(yù)浸料。某些多層PCB上內(nèi)部布線的銅厚度不均勻，并且可以在銅厚差較大或差異較小的區(qū)域中使用不同的預(yù)浸料。

?組件嵌入

為了增加組裝密度和減小元件尺寸，嵌入式元件的PCB被大量應(yīng)用于移動(dòng)電話中，這也是其他電子設(shè)備所需要的。因此，組件嵌入式PCB也被應(yīng)用在汽車電子設(shè)備中。

根據(jù)不同的元件嵌入方法，有許多用于元件嵌入式PCB的制造方法。用于汽車電子產(chǎn)品的元件嵌入式PCB主要有4種制造方法，如下圖1所示。

在這些制造類型中，開挖類型（圖1中的a型）遵循以下過程：開挖，然后通過回流或?qū)щ娔z進(jìn)行SMD組裝。疊層類型（圖1中的b型）是通過內(nèi)部電路上的薄SMD組件通過回流實(shí)現(xiàn)的，或者是指薄部件制造。陶瓷類型（圖1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：通過回流和樹脂封裝進(jìn)行SMD組裝。模塊型元件嵌入式PCB具有相對較高的可靠性，更適合汽車對耐熱性，耐濕性和抗振性的要求。

?HDI技術(shù)

汽車電子的關(guān)鍵功能之一在于娛樂和通信，其中智能手機(jī)和平板電腦需要HDI PCB.因此，HDI PCB中包含的技術(shù)（例如微孔鉆孔和電鍍以及層壓定位）被應(yīng)用在汽車PCB制造中。

到目前為止，隨著汽車技術(shù)的迅速變化和汽車電子功能的不斷升級，PCB的應(yīng)用將成倍增加。對于工程師和PCB制造商，必須將注意力集中在新技術(shù)和新內(nèi)容上，以便他們能夠滿足更高的汽車要求。

編輯：jq