咨询热线
021-3126 6656随着汽车的智能化、自动化以及汽车不断普及,PCB作为汽车电子系统的核心部件也就显得尤为重要。位于汽车不同部位的PCB所处环境不同,对PCB的要求也就不同,比如发动机等高热部位需要使用特殊材料(如陶瓷基、金属基、高Tg),而由于空间范围以及信号传输的要求,PCB的导线宽度以及导线间距也越来越小,层数也越来越密集,逐渐向高密度化的方向发展。而从汽车的种类来看,电动汽车用的部分PCB则需要承载更高电压和电流来实现驱动以及灵敏度的要求。同时考虑到汽车的使用环境和使用者的安全保障,车用PCB的长期可靠性要求更高。如果在产品寿命期内出现PCB可靠性失效会引起巨大损失,包括修理更换费用、汽车电路短路引起自燃、汽车行驶中电子元器件故障导致车辆失控造成人身伤害、批量召回、延长保修期,以及企业品牌形象受损等。
那么到底要如何提升车用PCB的性能?业内一般会做一些PCB检测项目,然后再根据检测结果进一步改善PCB的生产工艺,并进而提高汽车电子产品的性能,其中相关的检测项目主要有以下类型:
◆1.外观检查 ◆5.材料性能
◆2.尺寸测量 ◆6.电气性能
◆3.内部结构 ◆7.化学特性
◆4.最终表面处理 ◆8.可靠性测试
使用相关的测试技术可有效降低PCB给汽车电子带来的故障风险,而在这些测试项目中,可靠性测试显得尤为重要。可靠性测试[2]就是为了评估产品在规定的寿命期间内,在预期的使用、运输或储存等所有环境下,保持功能可靠性而进行的活动。是将产品暴露在自然的或人工的环境条件下经受其作用,以评价产品在实际使用、运输和储存的环境条件下的性能,并分析研究环境因素的影响程度及其作用机理。通过使用各种环境试验设备模拟气候环境中的高温、低温、高温高湿以及温度变化等情况,加速反应产品在使用环境中的状况,来验证其是否达到在研发、设计、制造中预期的质量目标,从而对产品整体进行评估,以确定产品可靠性寿命。在可靠性测试中,其中较常见的就是高温高湿测试,这种测试模拟了车用PCB在日常生活中所会涉及到的各种日晒雨淋等自然气候变换,为将来汽车在工作中能更加稳定提供了有效的保障。
那么这个高温高湿试验具体到底是怎么测试的呢?首先IPC标准中有明确要求,具体的测试条款为IPC-TM-650 2.6.25 《Conductive Anodic Filament (CAF) Resistance》。另外各大知名汽车零部件厂商如德尔福、博世、大陆等也有其专门的企业测试标准,主要测试内容就是将考试板放置在85℃,85%RH的环境中处理1000小时,并在考试板的孔与孔之间、线与线之间,或者是孔与内层之间、层与层之间施加一定的电压,然后持续监控其绝缘阻值变化,通过绝缘阻值变化了解其内部可能存在的一系列问题,而这种测试较常见的缺陷就是板材内部出现了CAF现象。
所谓CAF现象,其实就是PCB内部正电位的导体金属失去电子,发生电化学溶解,铜离子在电场作用下,从阳极(高电压)沿着玻纤丝和树脂间的缝隙或其它通道向阴极(低电压)迁移, 从阴极向阳极方向形成细丝。CAF的形成有以下必不可少的条件:
1. 一定的温度湿度(高温高湿);
2. CAF生长通道中应有阴离子存在,较普遍的阴离子是氯离子,也可能是溴离子或其他阴离子;
3. CAF通道两端的电极间需要偏置电压;
4. CAF生长的通道(纤维与树脂界面缝隙、树脂空洞、纤维空洞、压合界面缝隙、异物等);
5. 经过一定长的时间。
如果没有上述条件,那么是没办法形成CAF现象的,相邻导体间的缝隙给CAF的形成提供了通道,电压与阴离子的存在导致铜离子在电场作用下从阳极向阴极迁移,并在阴极进行沉积生长,而这个生长不是一蹴而就的,需要一定的时间,具体形成过程见图1所示:
通过图1可以看出CAF的生长是如何产生的,并且通过一系列的观察与分析便可以基本了解具体是在哪个工艺环节可能产生了问题,从而进一步工艺改善。具体包括指导PCB设计人员选用合适的孔间距和线间距;指导PCB制造商选用优良的耐CAF材料组合;指导PCB制造商改进生产工艺;指导CCL供应商改进材料配方和加工工艺。