С момента поворота ключа зажигания автомобильные печатные платы незаметно работают в вашем автомобиле — от систем безопасности до принимаемых ими решений за доли секунды. Прогнозируется, что рынок автомобильных печатных плат вырастет с 12.22 млрд долларов США в 2025 году до 16.91 млрд долларов США к 2031 году, при среднегодовом темпе роста 5.56% . В этом руководстве рассматриваются типы автомобильных печатных плат, области их применения, особенности проектирования, а также различия между автомобильными и стандартными печатными платами.
Что такое автомобильная печатная плата?
Автомобильная печатная плата — это печатная плата, специально разработанная для использования в автомобильных электронных системах. От простых систем освещения до сложных информационно-развлекательных и систем безопасности — все они используют автомобильные печатные платы для питания. Автомобильные печатные платы должны выдерживать суровые условия эксплуатации, такие как резкие перепады температур, вибрации и влажность, а также соответствовать высоким стандартам надежности, установленным автомобильной промышленностью.
Автомобильные печатные платы против стандартных печатных плат: в чем разница?
1. Выбор материала
Как правило, стандартные печатные платы изготавливаются из стекловолокна FR-4, которое относительно экономично и может удовлетворить требованиям большинства электронных изделий. Автомобильные печатные платы изготавливаются из более сложных композитных материалов, предназначенных для работы в условиях экстремальных температур, высокой влажности и электрических помех, создаваемых автомобилем.
2. Производственные стандарты
Все автомобильные печатные платы изготавливаются в соответствии с высокими стандартами качества, основанными на стандарте IATF 16949. Процессы пайки, защитного покрытия, огнестойкости и коррозионной стойкости, а также требования к ним, более строгие по сравнению с производством стандартных печатных плат.
3. Толщина доски
Толщина стандартных печатных плат обычно составляет от 0.2 до 3.0 мм, а автомобильные печатные платы, как правило, изготавливаются с толщиной от 0.6 до 3.2 мм. Более толстая конструкция платы может повысить механическую прочность и надежность в экстремальных условиях эксплуатации.
4. Требования к надежности
К надежности автомобильных печатных плат предъявляются более высокие требования, чем к обычным печатным платам. Они должны пройти ряд испытаний, чтобы продемонстрировать свою устойчивость к старению, коррозии и другим проблемам, с которыми они могут столкнуться в экстремальных условиях.
Вот сравнительная таблица их основных технических характеристик:
| Характеристика | Стандартная печатная плата | Печатная плата автомобильного класса |
| Толщина доски | 0.2 - 3.0 мм | 0.6 - 3.2 мм |
| Диапазон температур | −20°С ~ 105°С | −40°С ~ 150°С |
| Допуск к вибрации | 5G | 10G |
| Срок службы | 3–5 года | 15 + годы |
| Устойчивость к дефектам | 500 частей на миллион | <0.1 частей на миллион |
| Коррозионная стойкость | 48-часовой нейтральный солевой туман | 1,000 часов кислотного солевого тумана |
6 типов автомобильных печатных плат и их характеристики
В автомобильной промышленности широко используются 6 типов печатных плат :
1. Керамические печатные платы : Основой печатных плат с керамической подложкой является нитрид алюминия или оксид алюминия. Они обладают высокой теплопроводностью и термостойкостью.
2. HDI-печатные платы: По сравнению с традиционными печатными платами, HDI-печатные платы имеют более высокую плотность проводников. Они содержат скрытые/заглубленные микропереходы, а минимальное пространство, занимаемое HDI-печатными платами, используемыми в автомобилях, составляет около 75 мкм/75 мкм или меньше.
3. Высокочастотные печатные платы: Высокочастотные печатные платы широко используются в системах предотвращения столкновений или системах прогнозирующего экстренного торможения автомобилей, которые полагаются на печатную плату для передачи высокочастотных микроволновых сигналов. Хотя ПТФЭ или гибридная керамика являются идеальным выбором для материалов высокочастотных печатных плат , они обладают низкими диэлектрическими потерями и могут использоваться в качестве передатчиков и приемников высокочастотных волн.
4. Гибкие печатные платы: Этот тип печатных плат обладает преимуществом возможности складывания. По оценкам, в автомобилях используется более 100 типов гибких печатных плат, кроме того, становится все более распространенной тенденцией использование гибких печатных плат для замены жгутов проводов.
5. Жестко-гибкие печатные платы: Жестко-гибкие печатные платы очень популярны в автомобильной промышленности и широко используются в автомобильных светодиодных системах освещения. Они сочетают в себе преимущества жестких и гибких печатных плат, а также уменьшают количество паяных соединений и разъемов.
6. Печатная плата с металлической подложкой: Подложка печатной платы с металлической подложкой обычно изготавливается из алюминия или меди. По сравнению с традиционными печатными платами, такими как печатные платы FR4 , она обладает лучшей теплопроводностью.
Применение автомобильной печатной платы
Автомобильные печатные платы можно найти практически повсюду в автомобиле. Вот некоторые распространенные примеры их применения:
- Системы GPS
Современные автомобили в основном оснащены навигационными системами GPS. Используя их, мы можем свободно путешествовать по улицам и переулкам и точно прибывать в пункт назначения даже в незнакомом городе, и эта очень полезная и широко используемая система управляется автомобильными печатными платами.
- Системы управления и информации
Интеллектуальная система управления и мониторинга автомобиля также использует большое количество сложных печатных плат для передачи информации о запасе топлива, стоп-сигналах и указателях скорости на приборную панель, чтобы водитель мог управлять автомобилем эффективнее и безопаснее.
- Мониторы ближнего поля
Мониторы ближнего поля могут уменьшить слепые зоны для водителей и помочь водителям лучше контролировать свои транспортные средства, они могут легче двигаться задним ходом и парковаться. И все мониторы ближнего поля используют автомобильные печатные платы для передачи сигнала.
- Аудио/видео оборудование
Современные автомобили наделены большим количеством функций, большинство из них оснащены аудио- и видеооборудованием, а основой работы такого оборудования является печатная плата. Аудио- и видеооборудование может обеспечить водителям лучший опыт вождения, например, они могут слушать музыку во время вождения.
- Светодиодная система освещения
Для автомобилей светодиодные фонари могут не только обеспечивать функции освещения, но и создавать различные стили транспортного средства и добавлять индивидуальность. Светодиодные фонари характеризуются более длительным сроком службы и эффективностью освещения, а печатные платы играют важную роль в их работе.
Рекомендации по проектированию автомобильных печатных плат
Ввиду высоких отраслевых стандартов и специфических условий эксплуатации, к проектированию автомобильных печатных плат необходимо подходить серьезно, чтобы обеспечить их надлежащую работу. В этой части мы перечислили несколько факторов, которые следует учитывать при проектировании автомобильных печатных плат:
- Ориентация индуктора
Индуктивность будет генерироваться, когда два индуктора или два провода печатной платы приближаются друг к другу. Разрабатывая компактную схему схемы и уменьшая баланс связи, мы можем добиться оптимального размещения всех индукторов в схеме. И есть 2 основных правила, которым нужно следовать при проектировании автомобильных печатных плат: во-первых, пространства между индукторами должны быть спроектированы как можно большими; во-вторых, нам нужно спроектировать выравнивание индукторов под прямым углом, что может минимизировать перекрестные помехи индукторов.
- Свинцовая муфта
Взаимная индуктивность возникает и влияет на связь, когда выводы расположены близко. В этом случае путь обратного тока должен быть спроектирован как можно ближе к основному пути тока, при этом уменьшая излучаемое поле для уменьшения площади контура тока. Рассмотрение интегрированного заземления под выводами, когда это возможно, в процессе проектирования может улучшить производительность автомобильных печатных плат.
- Заземление через отверстие
Что касается заземления через отверстие, то при проектировании схемы автомобильной печатной платы следует отметить, что более тонкая медь печатной платы уменьшит влияние паразитной индуктивности переходного отверстия, а переходные отверстия в чувствительных областях должны устанавливать модуль индуктивности.
- Заземление и заполнение
Заземление и заполнение являются важными аспектами проектирования автомобильных печатных плат, и правильное проектирование может избежать проблем с импедансом в схеме. В процессе проектирования необходимо учитывать следующие моменты: во-первых, необходимо обеспечить непрерывную область заземления с очень низким импедансом. Во-вторых, клеммы заполняющего провода и массивы переходных отверстий должны быть подключены к земле. Наконец, заземлите медный провод.
- Целостность сигнала
Правильная маршрутизация сигналов на печатной плате имеет решающее значение для целостности сигнала в автомобильных приложениях. Используйте контролируемые импедансные трассы, минимизируя длину трасс, дифференциальную сигнализацию, изолируя аналоговые/цифровые сигналы и правильные плоскости заземления. Это предотвращает отражения, помехи и поддерживает качество сигнала.
- Термическое управление
Эффективное управление температурой имеет решающее значение, поскольку автомобильные печатные платы часто работают с высокими уровнями мощности. Проведите тепловой анализ, чтобы определить горячие точки, и внедрите такие решения, как медные теплоотводящие плоскости, термоклеи, стратегическое размещение компонентов и теплоотводящие отверстия. Это позволяет теплу распространяться и избегать локального накопления, которое ухудшает компоненты.
- Соответствие стандартам автомобильного дизайна
Соблюдение стандартов автомобильного дизайна является обязательным условием для обеспечения безопасности, надежности и соответствия правилам. Ознакомьтесь с соответствующими стандартами, такими как:
ISO 26262: Стандарт функциональной безопасности для электрических и электронных систем.
Стандарты ЭМС: правила, касающиеся электромагнитной совместимости (например, CISPR 25 и ISO 11452).
Экологические стандарты для автомобилей: стандарты, регулирующие факторы окружающей среды, включая температуру, влажность и вибрацию (например, ISO 16750).
- Оптимизировать ВЧ-схему
Беспроводная функциональность автомобиля основана на оптимизации производительности РЧ-платы посредством контролируемых размеров импеданса, коротких длин дорожек, экранирования, соответствующих компонентов и согласованных интерфейсов. Обширное моделирование, прототипирование и настройка позволят настроить РЧ-схемы для удовлетворения требовательных беспроводных потребностей автомобиля.
Работа с Профессиональная автомобильная промышленность Производитель печатных плат
Хотите начать свой проект по разработке автомобильных печатных плат? Если у вас нет профессиональных знаний в области проектирования и производства печатных плат , крайне важно найти профессионального производителя автомобильных печатных плат .
Компания MOKO Technology, один из ведущих производителей печатных плат в Китае, имеет почти 20-летний опыт в производстве и сборке автомобильных печатных плат. Все автомобильные печатные платы, от HDI-плат, гибких и жестких плат до плат с металлическим сердечником, изготавливаются и собираются в соответствии с высочайшими отраслевыми стандартами, что гарантирует их безопасность и надежность. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить бесплатную смету!
Часто задаваемые вопросы о Автомобильные платы
- Что такое автомобильная печатная плата?
Автомобильная печатная плата — это особый тип печатной платы, используемый в автомобилях. Она применяется в блоках управления двигателем (ЭБУ), датчиках систем помощи водителю (ADAS), информационно-развлекательных системах и системах управления батареями электромобилей.
- В чём основные различия между печатными платами автомобильного и бытового класса?
Качество автомобильных печатных плат значительно выше, чем у печатных плат потребительского класса — более широкий температурный диапазон, более высокая виброустойчивость, более длительный срок службы и гораздо более строгие допуски на дефекты.
- Какие сертификаты должен иметь производитель автомобильных печатных плат?
Сертификация IATF 16949 является наиболее важной для автомобильных печатных плат, поскольку она определяет требования к управлению качеством в автомобильной промышленности. К другим важным сертификатам относятся ISO 26262, ISO 9001, соответствие требованиям RoHS и ISO 16750.
- Как проводится тестирование автомобильных печатных плат на надежность?
Обычно проводятся испытания на термическое циклирование, вибрационные механические ударные испытания и испытания в солевом тумане (до 1,000 часов). Контроль качества осуществляется путем комбинирования методов оптического оптического контроля (AOI), осевого оптического контроля (AXI) и контроля с помощью летающего зонда.
