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Automotive PCB: Der ultimative FAQ-Leitfaden

Dieser Leitfaden beantwortet alle Ihre Fragen zu Leiterplatten für die Automobilindustrie.

Egal, ob Sie sich über Spezifikationen, Merkmale, Klassifizierung oder Designkriterien informieren möchten, hier finden Sie alle Informationen, die Sie benötigen.

Lesen Sie also weiter, um mehr zu erfahren.

Was ist eine Automotive-Leiterplatte?

Eine Leiterplatte dient in jedem Gerät einer elektrischen und mechanischen Funktion.

Es stützt Bauteile mechanisch und verbindet sie elektrisch über Leiterbahnen.

Eine Automobil-Leiterplatte bezieht sich im Allgemeinen auf jede Leiterplatte in einem Fahrzeug, die eine elektronische Funktion steuert.

In einem Fahrzeug finden Sie viele elektronische Funktionen wie das Kraftstoffmanagementsystem und das Antiblockiersystem.

Ein Fahrzeug kann über hundert elektronische Steuereinheiten haben, wodurch mehrere Automobil-Leiterplatten verwendet werden.

Die Automotive-Leiterplatte dient der Verbesserung der Sicherheit und Effizienz moderner Fahrzeuge.

automatische Leiterplatte

Kfz-Leiterplatte

Warum setzen Sie Automotive PCB ein?

Sie halten den Einsatz von Automotive-Leiterplatten in Ihren Fahrzeugen aus folgenden Gründen für unerlässlich:

  1. Leiterplatten für die Automobilindustrie verstärken Bemühungen, die auf Umweltverbesserungen wie Kraftstoffeinsparung, Reduzierung von Abgasen und effiziente Nutzung von Benzin ausgerichtet sind.

Folglich haben diese Bemühungen zur Entwicklung von Elektrofahrzeugen in der Automobilindustrie geführt.

  1. Automobil-Leiterplatten, die in Airbags, Dashboard-Kameras, Radar- und Infrarotüberwachung und sogar autonomem Fahren verwendet werden, haben die Unfallraten gesenkt.
  • Sie stellen fest, dass die Realisierung von großem Komfort und Komfort in modernen Fahrzeugen den Automotive-Leiterplatten zu verdanken ist.

Sie können in Ihren Fahrzeugen Audio und Video abspielen sowie navigieren, Klimaanlagen nutzen und mobil kommunizieren.

Was sind Arten von Automobil-Leiterplatten?

Abhängig von verschiedenen Faktoren wie dem Anwendungsbereich und den Leistungsanforderungen gibt es verschiedene Arten von Automobil-Leiterplatten.

Sie finden die folgenden gängigen Typen:

Starre Automotive-Leiterplatten

Sie finden diese Boards eingerichtet von FR4 sodass sie nicht verbogen oder verdreht werden können.

Starr Automobilplatinen sind ein fester Bestandteil von Bildschirmanzeigen auf dem Armaturenbrett, wie z. B. der Rückfahrkamera.

starre Automotive-Leiterplatte

starre Automotive-Leiterplatte

Flex Automotive-Leiterplatten

Flex Automobil-Leiterplatten verwenden Kunststoffsubstrate, die sich biegen oder verdrehen können, wobei Materialien wie Polyamid- oder Polyesterfolien verwendet werden.

Diese Platten sind an gekrümmte Geräte anpassbar, was ihre Verwendung in Ecken und um Biegungen ermöglicht.

Flex-Leiterplatte für die Automobilindustrie

Flex-Leiterplatte für die Automobilindustrie

Starrflexible Leiterplatten für die Automobilindustrie

A Rigid-Flex Automotive PCB kombiniert Aspekte sowohl der starren als auch der flexiblen Platine.

Ein Teil der Platine ist starr, ein anderer Teil flexibel, was den Einsatz in Bereichen wie den Beleuchtungssystemen eines Fahrzeugs ermöglicht.

Flex-Leiterplatte für die Automobilindustrie

flexible starre Leiterplatte

HDI Automotive-Leiterplatten

Die Art der Automobil-Leiterplatte hat feinere Linien und Lücken und eine höhere Drahtdichte pro Flächeneinheit und Verbindungsdichte.

Sie können weitere Komponenten auf einer bestücken HDI Automotive-PCB, sodass Sie sie effektiv in miniaturisierten Geräten einsetzen können.

HDI Automotive Boards finden Sie in den Infotainmentsystemen von Fahrzeugen wie Mediaplayern.

LED-Leiterplatten für die Automobilindustrie

Diese Plattentypen bestehen aus einem Aluminiumsubstrat, das für die Wärmeableitung nützlich ist.

Sie finden ihre Anwendung in Autoscheinwerfern, Blinkern und Bremslichtern.

Wo verwenden Sie Automotive-Leiterplatten?

Ein Automobil enthält verschiedene elektronische Steuereinheiten, die Automobil-PCBs verwenden.

Häufige Anwendungsbereiche der Automobil-Leiterplatte sind:

  • Klimaanlagensystemplatine: Ermöglicht es Ihnen, die Temperatur in Ihrem Auto zu regulieren, wenn es zu heiß oder zu kalt ist.
  • Airbag-Leiterplatte: Löst Airbags als Sicherheitsmaßnahme über einen Sensor aus, der bei einem Unfall statische Energie freisetzt.
  • Anti-Diebstahl-Leiterplatte: Verwendet eine einzigartige Schaltung, um einen Alarm auszulösen, der das Auto vor Diebstahl schützt.
  • Antiblockiersystem-PCB: Nützlich in Notsituationen beim Lenken, indem das Blockieren der Räder verhindert wird.
  • PCB des Audio-Video-Systems: Auto-Audio- und Video-Anzeigeeinheiten verwenden diese Leiterplatte zum Verbinden von Komponenten.
  • Leiterplatte des Batteriesteuerungssystems: Ermöglicht die Überwachung des Batteriezustands im Fahrzeug und bietet gleichzeitig Batterieschutz.
  • Leiterplatten für DC/AC-Leistungswandler: Wandeln Sie Hochspannung von der Batterie in Spannungen mit niedrigem Wert für verschiedene Funktionen um, einschließlich Scheinwerfer und Scheibenwischer.
  • Digitale Anzeigeplatine: bietet Ihnen verschiedene Visualisierungen von Fahrzeugparametern, einschließlich Motortemperatur, Geschwindigkeit und Öldruck.
  • Platine des Motorsteuergeräts (ECU): Bestimmt die internen Mechanismen des Motors und reguliert gleichzeitig die Kraftstoffeinspritzung und den Zündfunken.
  • Elektronische Spiegelsteuerungsplatine: Umfasst ein Paar Gleichstrommotoren, die die Bewegung der Fahrzeugspiegel steuern.
  • PCB des Motorsteuerungssystems: Harmonisiert die Kurbelwellen- und Nockenwellenbewegungen in einem Fahrzeug und sorgt so für eine effiziente Motorleistung.
  • Global Positioning System PCB: Bestimmt den geografischen Standort des Fahrzeugs genau und ermöglicht so die Verfolgung und Kartierung.
  • Zündsystemplatine: Ermöglicht Funkenzündung durch Erzeugen eines Funkens durch Elektrodenheizung, der ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft entzündet.
  • LED-Beleuchtungssystemplatine: Besteht aus Mikrochips, durch die Strom fließt, um die LED zum Leuchten zu bringen, z. B. in Scheinwerfern.
  • Kfz-Leistungsrelais-Leiterplatte: Automatisiert die Stromversorgung, sodass Sie Stromkreise in bestimmten Intervallen wechseln können.
  • Kfz-Radarplatine: Ergänzt visionsbasierte Sensorsysteme bei der Vermeidung von Kollisionen und Hindernissen, wodurch die Unfallraten gesenkt werden.
  • Signale und Lampensteuerungsplatine: Steuert alle Beleuchtungs- und Signalsysteme eines Fahrzeugs, sorgt für Sichtbarkeit und informiert andere Verkehrsteilnehmer.
  • Steuerplatine: Unterstützung bei der Kraftumwandlung der Lenkradbewegung, um die Räder auf der Straße zu führen.
  • Getriebedrehzahlsensor PCB: Bestimmt das Übersetzungsverhältnis des Getriebes durch den Einsatz eines Sensorpaars in Verbindung mit der Antriebsstrangsteuerung.

Welche Substratoptionen haben Sie für Ihre Automobil-Leiterplatte?

Bei der Herstellung einer Leiterplatte für die Automobilindustrie können Sie die folgenden Substratoptionen verwenden:

Keramische Substratplatte

Das Keramiksubstrat umfasst bei hohen Temperaturen gemeinsam gebranntes Aluminiumoxid und Aluminiumnitrid.

Sie setzen diese Platinen im Motorbereich ein, weil sie extreme Temperaturen vertragen.

Schwere Kupferplatine

Sie statten die Außen- und Innenlagen von Automobil-Leiterplatten mit Dickkupfer aus, das in Sicherheits- und Signalsystemen Verwendung findet.

Schwere Kupferplatinen weisen eine große Beständigkeit gegen extreme Temperaturen, Frequenzen und Ströme auf.

Typische Platinen haben eine Kupferdicke im Bereich zwischen 25 und 50 Mikrometer.

Alternativ haben schwere Kupferleiterplatten einen Dickenbereich zwischen 150 und 200 Mikrometer.

Abbildung 5 schwere Kupferplatine

 Schweres Kupfer PCB

Metallkern-Leiterplatten

Metallkern-Leiterplatten verwenden eine Aluminium-Basisschicht, über der Sie die Platine aufbauen.

Die Basisschicht dient als Kühlkörper und ist daher ideal für Anwendungen, die eine Wärmeübertragung erfordern.

Sie stellen die Verbesserung der elektrischen Isolierung und der Wärmeleitfähigkeit der Platte fest, wenn Sie die Metallkernplatten verwenden.

Abbildung 6 Metallkern PCB

Leiterplatte mit Metallkern

Diese Platinen sind für das Antiblockiersystem (ABS) geeignet.

PTFE-Leiterplatten

Sie beschäftigen Polytetrafluorethylen (PTFE)-Leiterplatten in Sicherheitssystemen und Radaranwendungen aufgrund ihrer beeindruckenden Hochfrequenzleistung.

PTFE-Leiterplatte

PTFE-Leiterplatte

Was sind die grundlegenden Anforderungen an Leiterplatten für die Automobilindustrie?

Bei der Bestückung von Automotive-Leiterplatten identifizieren Sie folgende grundlegende Anforderungen:

Hohe Zuverlässigkeit

Sie betrachten automobile Zuverlässigkeit aus zwei Blickwinkeln.

Da ist zunächst die Lebensdauer, die sich darauf bezieht, wie lange Sie die Leistung der Steuergeräte und elektronischen Komponenten erwarten.

Zweitens ist die Umgebungsbeständigkeit, die sich darauf bezieht, wie gut Fahrzeugsteuergeräte und elektronische Komponenten sich in rauen Umgebungen verhalten.

Automobil-Leiterplatten haben eine durchschnittliche Lebensdauer von etwa 12 Jahren, während dieser Zeit können Sie nicht zum Kerngeschäft gehörende Teile und Komponenten ersetzen.

Sie stellen fest, dass Klima- und Umweltbedingungen während des Bewerbungsprozesses Einfluss auf die Fahrzeuge haben.

Dazu gehören Faktoren wie extreme Kälte und Hitze sowie längere Sonneneinstrahlung und Regen.

Darüber hinaus müssen Automobil-Leiterplatten mit Umgebungsänderungen fertig werden, die sich aus Wärmeableitung durch den Betrieb elektrischer Komponenten ergeben.

Diese Leiterplatten müssen auch elektromagnetischen Störungen, Feuchtigkeit, Säuredämpfen, Vibrationen und Stößen sowie Stromstößen standhalten.

Geringes Gewicht und Miniaturisierung

Leichtgewichtige und miniaturisierte Automobil-Leiterplatten und ihre Komponenten führen zu Kraftstoffeinsparungen.

So ist die Größe elektronischer Steuergeräte seit der Jahrhundertwende mindestens um das Vierfache geschrumpft.

Die Aspekte, die Sie bei der Festlegung der Anforderungen an geringes Gewicht und Miniaturisierung identifizieren, sind: Flächenreduzierung, Dünnheit, Anzahl der Schichten und Verbesserung der Dichte.

Was sind die Leistungseigenschaften von Leiterplatten für die Automobilindustrie?

Moderne Autotechnologien kombinieren herkömmliche Ansätze mit modernsten wissenschaftlichen Technologien für ihre mechanische und elektronische Ausrüstung.

Mehrere Teile sind auf elektronische Geräte angewiesen, die unterschiedliche Aufgaben erfüllen, was zur Verwendung von Leiterplatten für die Automobilindustrie führt.

Sie können Leiterplatten für die Automobilindustrie basierend auf dem Substratmaterial in zwei Kategorien einteilen: Leiterplatten auf organischer Harzbasis und auf anorganischer Keramik basierende Leiterplatten.

Auf Keramik basierende Leiterplatten haben eine große Hitzebeständigkeit mit außergewöhnlicher Dimensionsstabilität, was sie ideal für Motorsysteme in Umgebungen mit hohen Temperaturen macht.

Diese auf Keramik basierenden PCBs weisen jedoch eine schlechte Herstellbarkeit auf, was zu einer teuren Leiterplattenherstellung führt.

Harzbasierte Leiterplatten finden dank neu verbesserter Harzsubstrate mit verbesserter Hitzebeständigkeit Verwendung in modernen Automobilen.

Automobil-Leiterplatten, die unterschiedliche Substratmaterialien verwenden, finden Verwendung in getrennten Bereichen eines Fahrzeugs.

Jede Leiterplatte ist für die Implementierung unterschiedlicher Funktionalitäten verantwortlich.

Welche Tests können Sie auf Automobil-Leiterplatten durchführen?

Um sicherzustellen, dass Ihre Automotive-Leiterplatte hochgradig zuverlässig ist, müssen Sie die Platine daher Tests unterziehen.

Einige der Tests, die Sie auf einer Automobil-Leiterplatte durchführen können, sind:

Temperaturwechseltest (TCT)

Ein Temperaturwechseltest versucht, die Widerstandsfähigkeit einer Automobil-Leiterplatte zu ermitteln, wenn sie wechselnden Temperaturextremen ausgesetzt wird.

Sie verwenden fünf Ebenen, die mit A bis E bezeichnet sind, um den Fahrzeugabschnitt mit den niedrigen und hohen Temperaturwerten wie folgt zu identifizieren.

  • A – Innerhalb der Automobilkarosserie (-40 oC 85 oC)
  • B – Fahrzeugchassis (-40 oC 125 oC)
  • C – Über dem Motor (-40 oC 145 oC)
  • D – Teile entlang des Getriebes (-40 oC 155 oC)
  • E – Im Motor (-40 oC 165 oC)

Thermoschocktest (TST)

Automobil-Leiterplatten finden Verwendung in Umgebungen mit hohen Temperaturen, was schwere Kupfer-Leiterplatten aufgrund von externer und interner Hitze zusätzlich belastet.

Sie müssen daher die Hitzebeständigkeit Ihrer Automobil-Leiterplatten verbessern.

Bei einem Thermoschocktest müssen Sie Automobil-Leiterplatten bei hohen Temperaturen von etwa 260 °C oder 288 °C in Lötpaste eintauchen.

Sie tun dies dreimal, was jeweils etwa zehn Sekunden dauert, und stellen Sie danach sicher, dass die Platte frei von Unebenheiten, Laminierungen und Rissen ist.

Der Thermoschocktest ist jetzt besonders wichtig, da Sie bleifreies Löten verwenden, das eine hohe Löttemperatur erfordert.

Test auf Temperatur-Feuchtigkeits-Bias (THB).

Leiterplatten für die Automobilindustrie müssen einer Vielzahl anspruchsvoller Bedingungen standhalten, einschließlich feuchter Umgebungen und nasser Bedingungen.

Folglich benötigen Sie einen THB-Test, der auch die Mobilität von PCB Conductive Anodic Filament (CAF) bewerten kann.

CAF tritt nur zwischen benachbarten Durchkontaktierungen und Drähten, zwischen benachbarten Durchkontaktierungen und zwischen benachbarten Drähten und Schichten auf.

Die Isolationspegel verringern sich und können in solchen Fällen zu Kurzschlüssen führen. Der Abstand zwischen Durchkontaktierungen, Drähten und Schichten kann Ihnen bei der Bewertung des Isolationswiderstands helfen.

Welche Merkmale zeichnen Automobil-Leiterplatten aus?

Sie identifizieren die folgenden Merkmale für Automotive-Leiterplatten:

Hochfrequenz-Leiterplatten

Vorausschauende Notbremssysteme oder Antikollisionssysteme für Kraftfahrzeuge verlassen sich auf Leiterplatten, um hochfrequente Mikrowellensignale zu senden.

Daher ist es besser, Substratmaterialien mit geringen dielektrischen Verlusten wie PTFE (Polytetrafluorethylen) zu verwenden.

Im Gegensatz zu normalem FR-4 als Substratmaterial verwendet PTFE einzigartige Herstellungsverfahren.

Hochfrequenz-Leiterplatte

Hochfrequenz-Leiterplatte

Beim Via-Bohren benötigen Sie beispielsweise eine bestimmte Bohrgeschwindigkeit.

Schwere Kupferleiterplatten

Fahrzeuge erzeugen aufgrund ihrer Leistung und hohen Elektronikdichte mehr Wärme.

Das Wachstum von Hybrid- und Vollelektrofahrzeugen hat zu einer Nachfrage nach fortschrittlicheren Kraftübertragungssystemen geführt.

Folglich besteht die Notwendigkeit, Systeme mit größerer Strombelastbarkeit und höherer Wärmeabgabe bereitzustellen.

schwere Kupferplatine

Schweres Kupfer PCB

Sie ermöglichen dies, indem Sie die Kupferdicke oder die Anschlüsse für die Automobil-Leiterplatten erhöhen und die Platinen in Multilayer-Konfiguration integrieren.

Komponenteneinbettung

Automobil-PCBs mit eingebetteten Komponenten erhöhen die Bestückungsdichte und verringern die Gesamtgröße des Geräts.

Es gibt zahlreiche Fertigungsmöglichkeiten für eingebettete Leiterplatten für die Automobilindustrie, die auf Komponenteneinbettungsprozessen wie folgt basieren:

  • Sie verwenden Wellenlöten oder Leitpaste, um SMDs beim Fräsen der Nut zu befestigen.
  • Sie beginnen mit Dünnschicht-SMDs, die Sie zuerst an internen Schaltkreisen anbringen.
  • Die Dickschichtbauteile befestigen Sie auf einer Keramikbasis.
  • Verpackungen verwenden Harz.

HDI-Technologie

Fahrzeuge benötigen HDI-Automotive-Leiterplatten ebenso wie Smartphones in Bezug auf Unterhaltung und Kommunikation.

Die Verwendung der HDI-Technologie erfordert daher den Einsatz von Micro-Via-Bohrungen, Galvanisierung und komplizierten Verbindungsmethoden.

Was sind einige der Herausforderungen beim Design von Leiterplatten für die Automobilindustrie?

Das wichtigste Anliegen beim Design von Leiterplatten für die Automobilindustrie ist die Sicherheit. Beim Design von Automotive-Leiterplatten finden Sie die folgenden Herausforderungen:

Hohe Spannungen und Ströme

Der Fahrzeugbetrieb muss Platinen enthalten, die in der Lage sind, elektrische Parameter auf vielen Ebenen zu verarbeiten, umzuwandeln und zu verteilen.

Sie stellen fest, dass dies auf die Verwendung von Hochspannung und/oder Strom zum Speichern und Laden zurückzuführen ist.

Lichtbogenbildung kann auf Automobil-PCBs mit Hochspannung zu Problemen mit der Oberflächenverfolgung führen.

Kriech- und Luftstrecken, die bestimmte Kriterien nicht erfüllen, können zur Lichtbogenbildung auf Hochstromplatinen beitragen.

Wärmewiderstand

Automobil-PCBs, die Hochspannung und/oder Strom leiten, verwenden häufig Hochleistungskomponenten, die übermäßige Wärme erzeugen.

Sie benötigen daher ein gutes Thermomanagement für Ihr Leiterplattendesign.

Welche Designrichtlinien befolgen Sie beim Design von Leiterplatten für die Automobilindustrie?

Ein gutes Automotive-PCB-Design umfasst geeignetes Material, Konformität mit festgelegten Standards und Leistungszuverlässigkeit.

Die folgenden Richtlinien ermöglichen es Ihnen, ein gutes PCB-Design für die Automobilindustrie zu entwickeln.

Komponentenplatzierung und -orientierung

Das Platzieren und Ausrichten von Komponenten ist entscheidend für die Definition der Leistung, Zuverlässigkeit und Herstellbarkeit einer Platine.

Sie müssen identische Komponenten in derselben Ausrichtung auf der Automobil-Leiterplatte anordnen, um das Routing und Löten während der Montage zu vereinfachen.

Sie optimieren den Bestückungsvorgang, indem Sie alle SMD-Bauteile auf einer Platinenseite positionieren. Alternativ müssen Sie alle Durchgangslochkomponenten oben positionieren.

Signal-Routing

Sie benötigen ein thermisches Management für Komponenten, die mehr als 10 mW absorbieren oder mehr als 10 mA leiten.

Dies gilt auch für Power-Management-Komponenten, die Ground- oder Power-Planes für die Wärmebewegung verwenden.

Sie müssen die Stromversorgungs- und Erdungsebenen auf die internen Schichten beschränken, um sicherzustellen, dass sie symmetrisch sind, um ein Verbiegen zu vermeiden.

Sie sollten auch empfindliche Signale von Rauschquellen abschirmen und die Impedanz kontrollieren.

Verwenden Sie zwei bis vier Vias pro Schicht für Interlayer-Verbindungen, die hohen Strom transportieren.

Mehrere Durchkontaktierungen erhöhen die Zuverlässigkeit, während sie ohmsche und induktive Verluste reduzieren und somit die Wärmeleitfähigkeit erhöhen.

Denken Sie daran, immer so kurze und gerade Spuren wie möglich zu verwenden.

Bestellung und separate Komponenten

Sie positionieren zuerst größere Komponenten, die normalerweise die wichtigsten sind, bevor Sie mit kleineren fortfahren.

Es ist ratsam, auch analoge von digitalen Komponenten zu trennen, indem verschiedene Abschnitte der Automobil-Leiterplatte verwendet werden.

Die Höhe der Komponenten ist ebenfalls erheblich, sodass Sie vermeiden müssen, hohe Komponenten neben kurzen zu platzieren.

Dies hilft, schlechte Lötverbindungen zu vermeiden.

Wärmemanagement

Zuerst müssen Sie die Komponenten lokalisieren, die die meiste Wärme verteilen.

Zu den Faktoren, die die Betriebstemperatur einer Komponente beeinflussen, gehören die Leiterbahndicke, die Anzahl der Schichten, die Kontinuität der thermischen Wege und die Platinenoberfläche.

Thermische Durchkontaktierungen und Kupferflächen helfen Ihnen, die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern.

Sie können die Betriebstemperatur senken, indem Sie zahlreiche Erdungs- und Stromversorgungsebenen mit direkten Via-Verbindungen zu den Wärmequellen verwenden.

Wenn mehrere Komponenten viel Wärme erzeugen, verteilen Sie sie gleichmäßig über die Platine, um die Bildung von Hotspots zu vermeiden.

Wenn nur wenige Komponenten dafür verantwortlich sind, platzieren Sie sie alternativ in der Mitte der Platine, um eine gleichmäßige Wärmeableitung in alle Richtungen zu erleichtern.

Design Rule Check (DRC) anwenden

Durch die Durchführung eines DRC können Sie alle Fehler entdecken, die möglicherweise nicht den Herstellungsstandards oder anderen anwendungsspezifischen Anforderungen entsprechen.

Die kontinuierliche Durchführung von DRC während des Designprozesses ist ratsam, da dies hilft, Fehler frühzeitig zu erkennen.

Befolgen Sie die Automobildesignstandards

Die Kenntnis und Befolgung der anwendbaren Leiterplattenstandards für die Automobilindustrie stellt sicher, dass Sie eine Qualitätsplatine für eine bestimmte Funktion erhalten.

Befolgen Sie gute Erdungsregeln

Die Erdung ist ein weiterer Schlüsselfaktor bei der Entwicklung von Leiterplatten für Automobile.

Sie müssen die elektrischen Systeme von Fahrzeugen so bauen, dass sie die Chassis-Erdung verwenden, da sie nicht mit der Erde in Berührung kommen.

Wie richten Sie Induktivitäten in Ihrer Automobil-Leiterplatte aus?

Induktivität manifestiert sich, wenn ein Paar Induktoren oder sogar Leiterplattendrähte nahe beieinander liegen.

Strom in einem Stromkreis (A) erzeugt ein Magnetfeld, das Strom (B) in den anderen Stromkreis treibt.

Die Induktivitätsausrichtung ist eng mit der gegenseitigen Induktivitätsverteilung verbunden.

Somit führt eine Änderung der Richtung von Stromkreis B zu einer Stromschleife parallel zu den Magnetlinien von Stromkreis A.

Dazu sollten Sie die Induktivitäten vertikal ausrichten, da dies die Gegeninduktivität verringert.

Bei der Auslegung von Induktivitäten für Automobil-Leiterplatten sind die folgenden Richtlinien wichtig:

  • Sie müssen ausreichend Platz für Induktivitäten vorsehen.
  • Stellen Sie die Ausrichtung des Induktors rechtwinklig ein, um das Übersprechen zwischen ihnen zu reduzieren.

Wie führen Sie die Lead-Kopplung in Ihrer Automotive-Leiterplatte durch?

Wenn Sie die Leitungen dicht packen, verändert dies die Kopplung und schafft die Möglichkeit einer gegenseitigen Induktivität.

Die Antennenanpassungsnetzwerke des Eingangs und des Senders sowie der Resonanzkanal des Empfängers sind die empfindlichsten Komponenten einer HF-Schaltung.

Sie müssen den Rückstrompfad sehr nahe am Hauptstrompfad haben.

Außerdem trägt ein reduziertes Strahlungsfeld dazu bei, die Stromschleifenfläche zu minimieren.

Wenn Sie den Bereich unter den Leitungen erden, erzielen Sie den besten Pfad mit niedriger Impedanz.

Dies schränkt die Schleifenfläche ein, indem die Dicke des Dielektrikums mal die Länge der Zuleitung faktorisiert wird.

Was ist die Durchgangslochkapazität in Automobil-Leiterplatten?

Das Hauptproblem, das Sie mit einer HF-Schaltung lösen müssen, ist die charakteristische Impedanz der Schaltung, die elektronische Komponenten und Konnektivität umfasst.

Ein sehr dünner Kupferfilm ist gleichbedeutend mit einem Induktivitätsdraht.

Darüber hinaus kann die Kombination aus einer Kupferschicht und benachbarten Leitungen eine verteilte Kapazität erzeugen.

Darüber hinaus werden Sie Induktivitäts- und Kapazitätseigenschaften erfahren, wenn die Leitungen durch Durchgangslöcher geführt werden.

Die Kapazität zwischen dem unteren Kupfer und dem Kupfer an der Kante des Durchgangsloch-Pads macht den größten Teil der Durchgangslochkapazität aus.

Der Zylinder aus metallisierten Durchgangslöchern ist auch ein weiterer Faktor, der die Durchgangslochkapazität beeinflusst.

Da die parasitäre Kapazität in der digitalen Hochgeschwindigkeitskommunikation normalerweise nur zu einer niedrigen Signalflanke beiträgt, hat sie wenig Einfluss.

Der bedeutendste Effekt von Durchgangslöchern ist die durch die Konnektivität induzierte parasitäre Induktivität.

Ist die Erdung bei Automobil-PCBs wichtig?

Erdung ist eine öffentliche Referenzspannung, die alle Systemkomponenten über einen niederohmigen Kanal mit Strom versorgt.

Sie können alle elektrischen Felder durch Erdung ausgleichen, die ein außergewöhnliches Abschirmungsschema entwickelt.

Gleichstrom fließt zu jeder Zeit durch einen Pfad mit niedriger Impedanz. Ebenso fließt hochfrequenter Strom in der ersten Minute durch die niedrigste Impedanz.

Rückstromversuche fließen in den Erdungsbereich unterhalb der Anschlussdrähte für herkömmliche PCB mit Anschlussdrähten oberhalb der Masseebene.

Anschließend verursacht der geteilte Erdungsbereich eine Reihe von Störungen, die das Übersprechen durch Stromakkumulation oder Magnetfeldkopplung verstärken.

Folglich müssen Sie die Erdungsintegrität so weit wie möglich aufrechterhalten, oder der Rückstrom verursacht ein Übersprechen.

Darüber hinaus ist Schutzdraht in Schaltkreisen üblich, bei denen es schwierig ist, eine durchgehende Erdung herzustellen, oder bei empfindlichen Schaltkreisen, die eine Abschirmung erfordern.

Sie können die Abschirmwirkung maximieren, indem Sie Erdungsdurchgangslöcher an Kabelanschlüssen oder entlang der Kabel anbringen.

Kombinieren Sie keine Schutzdrähte mit Leitungen für den Rückstrompfad, da dies zu einem Übersprechen in Vorwärtsrichtung führt.

Sie müssen den Erdungsbereich in der Nähe der Antenne berücksichtigen und sicherstellen, dass er nicht genau unter der Monopolantenne liegt.

Zusammenfassend müssen Sie die unten genannten Erdungs- und Fülldesignprinzipien befolgen:

  • Sorgen Sie für einen durchgehenden Erdungsbereich mit niedriger Impedanz.
  • Verbinden Sie ein Paar Füllanschlüsse mit dem Boden, indem Sie ein Durchgangsloch-Array anwenden.
  • Verbinden Sie kupferbeschichtete Leitungen in unmittelbarer Nähe von Stromkreisen mit der Erde, wo Kupferbeschichtungen überflüssig sind.

Verwenden Sie Erdungsdurchgangslöcher für mehrschichtige Platinenkonfigurationen.

Können Sie 3D-CAD-Modellierung für Automobil-Leiterplatten einsetzen?

Ja, du kannst.

Die Erstellung eines präzisen 3D-Modells einer Automobil-Leiterplatte ist eine entscheidende Voraussetzung für die genaue Vorhersage der Konstruktionsmechanik.

Die 3D-CAD-Modellierung von PCBs, die alle Platinenschichten, Komponenten, Leiterbahnen und Durchkontaktierungen erfasst, ist jedoch teuer und zeitaufwändig.

Sie können jedoch stattdessen einfache 3D-Modelle verwenden, die vorläufige Simulationen des Luftstroms und der thermischen Leistung umfassen.

Sie müssen die definierten Luftströme, Temperaturen und mechanischen Belastungen der Automobil-PCB verstehen, um Ausfällen vorzubeugen.

Derzeit können Sie mithilfe von Designautomatisierungssoftware detaillierte 3D-CAD-Modelle für Ihre PCB-Layouts für die Automobilindustrie generieren.

Die automatische Erstellung des CAD-Modells rationalisiert und beschleunigt den Konstruktionsprozess und verkürzt die Wartezeit von Tagen auf Stunden.

Warum ist die thermische Analyse für Ihre Automobil-Leiterplatte wichtig?

Um Funktionalität und Sicherheit zu gewährleisten, müssen Automotive-PCBs die höchstmögliche Design-Robustheit aufweisen.

Ein wichtiger Aspekt dabei ist sicherzustellen, dass Hitze nicht zum Versagen der Leiterplatte beiträgt.

Die thermische Analyse ist besonders nützlich, wenn es darum geht, Kühlkonzepte für eine effiziente Leistung Ihrer Automobil-Leiterplatte zu analysieren.

Sie identifizieren zwei Schlüsselelemente, die die thermische Leistung Ihrer Automobil-Leiterplatte beeinflussen:

Komponentenleistung

Sie finden einige Komponenten, an denen kontinuierlich konstante Spannung und Strom anliegen, und andere, deren Betrieb intermittierend ist.

Diese Arbeitszyklen sind spezifisch für die Automobil-PCB und haben einen großen Einfluss auf die thermische Effizienz.

Elektronische Modulumgebung

Bis vor kurzem fanden Sie Automobil-Leiterplatten in ziemlich stabilen thermischen Bedingungen, wie z. B. im Armaturenbrett. Nichtsdestotrotz haben Faktoren wie Platzprobleme, Länge und Position der Kabelbäume dazu geführt, dass Automobil-PCBs an ungünstigen Stellen platziert wurden.

Es kann unklar sein, ob ein Ort unwirtlich ist, z. B. der Auspuffkrümmer, aber Sie müssen das Anwendungsszenario berücksichtigen.

Sie müssen Automobil-Leiterplatten mit einem höheren Maß an Robustheit und Zuverlässigkeit ausstatten, um den sich ändernden Fahrzeugtechnologien standzuhalten.

Wie führen Sie Strukturanalysen Ihrer Automobil-PCB durch?

Sie identifizieren Temperaturschwankungen und Vibrationen als Hauptursachen für Stress in elektronischen Systemen wie Automobil-Leiterplatten.

Stress wirkt sich auf die Struktur einer Automobil-Leiterplatte aus und erfordert daher eine Berücksichtigung während des Designs.

Wärmebelastung

Temperaturschwankungen und Unterschiede in der thermischen Materialentwicklung verursachen strukturelle Spannungen.

Ein Mikrocontroller erwärmt sich beim Einschalten und verursacht eine Chip-Ausdehnung, wobei sich die Automobil-Leiterplatte langsamer erwärmt.

Dadurch, dass sich Chip und Leiterplatte durch Temperatureinwirkung unterschiedlich stark ausdehnen, entstehen thermische Spannungen.

Aufgrund dieser zunehmenden Differenz werden die Lötstellen der Platine belastet und können bei Wiederholung des Zyklus zu Rissbildung führen.

Vibrationsbelastung

Vibrationsprüfungen wurden früher unter Verwendung von Harmonic-Sine-Sweep-Ansätzen durchgeführt.

Sie haben die Leiterplatte auf einem Vibrationstisch positioniert, bevor Sie das Schütteln eingeleitet haben, das Sie allmählich mit einer einzelnen Sinusfrequenz erhöht oder verringert haben.

Derzeit testen Sie dies mit der Stress-Fatigue-Simulation.

Sie ahmen reale Vibrationen nach, indem Sie zahlreiche Frequenzen verwenden, die gleichzeitig in einem eher zufälligen Muster wirken.

Welche Standards wenden Sie für Automobil-Leiterplatten an?

Es gibt viele Standards, die von verschiedenen Leitungsgremien vorgeschlagen wurden und auf Automobil-Leiterplatten anwendbar sind. Einige gängige Standards sind wie folgt:

  1. Standards des Automotive Electronics Council, die sich auf die Komponentenfunktionalität und Zuverlässigkeit von Automobil-PCBs konzentrieren, einschließlich:
  • AEC-Q100 die Fehlertestqualifikationen für IC-Chips auf Automobil-Leiterplatten bereitstellt.
  • AEC-Q101 schreibt Fehlertest-Qualifikationen für diskrete Halbleiter auf Automobil-Leiterplatten vor.
  • AEC-Q102 legt Fehlerprüfungsqualifikationen für diskrete optoelektronische Halbleiter fest, die in Fahrzeug-PCBs verwendet werden.
  • AEC-Q104 leitet die Testqualifikationen für den Ausfall von Multichip-Modulen auf Automobil-Leiterplatten.
  • AEC-Q200 bietet Qualifizierungstests für den Ausfall passiver Komponenten auf Automobilplatinen.
  1. Standards der Association Connecting Electronics Industries (IPC), die sich auf das Design, die Herstellung und das Testen von Leiterplatten für die Automobilindustrie konzentrieren, wie folgt:
  • IPC-6011 definiert die allgemeine Leistungsspezifikation für eine Automobil-Leiterplatte.
  • IPC-6012DA beschreibt die Testprozesse und Toleranzen für starre Leiterplatten im Automobilbereich.
  • IPC-6013D beschreibt die Leistungsspezifikationen von Flex- und Starrflex-Leiterplatten für die Automobilindustrie.

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