Basierend auf den Statistiken zu traditionellen Elektronikbereichen und -anwendungen (wie Computer, Kommunikation, Unterhaltungselektronik) nähern sie sich der Sättigung. Selbst Smartphones, die als stark wachsend galten, verzeichnen einen Rückgang. Die Automobilelektronik bildet jedoch eine Ausnahme.
Der Hauptantrieb für den rasanten Anstieg der Automobilelektronik ergibt sich aus der höheren Nachfrage nach Elektronik, die in Fahrzeugen eingesetzt werden muss, angefangen bei der Umstellung von manueller auf automatische Schaltung, von UKW-Radio auf Videoplayer, Klimaanlage, elektrischen Fensterhebern, Motorsteuerung, Tempomat, Airbag, GPS, LED-Beleuchtung, automatischer Geschwindigkeits- und Abstandsregelung, Fahrtenaufzeichnung bis hin zu sogar selbstfahrenden Fahrzeugen usw.
Die Automobilelektronik umfasst ein so breites Spektrum an Anwendungen, dass elektronische Geräte in allen Teilen eines Fahrzeugs eingesetzt werden. Neben den herkömmlichen elektronischen Bereichen umfasst die Automobilelektronik auch digital gesteuerte Computersysteme, fahrzeugmontierte mobile Kommunikationsgeräte, Fahrzeugaudiosysteme, Videosysteme und Klimaanlagen usw. Die Leistungsfähigkeit und Funktionsrealisierung all dieser Systeme hängen von Leiterplatten (Printed Circuit Boards, PCBs) ab, deren Zuverlässigkeit letztlich zur Leistung von Kraftfahrzeugen beiträgt oder diese sogar bestimmt.
Entwicklungstrend der Automobilelektronik
Schätzungen zufolge wird der Marktanteil von elektronischen Fahrzeugsystemen im Jahr 2019 um 6,3 % steigen, und die CAGR (Compound Annual Growth Rate, jährliche Wachstumsrate) wird im Zeitraum von 2017 bis 2021 6,4 % erreichen, womit sie schneller wächst als andere elektronische Systeme. Darüber hinaus nimmt der Marktanteil der Automobilelektronik am gesamten Elektronikmarkt jährlich zu, und es wird geschätzt, dass er bis 2021 von 9,1 % im Jahr 2017 auf 9,9 % ansteigen wird.
Die weltweite Automobilelektronik erreichte im Jahr 2016 ein Volumen von 206,33 Milliarden US‑Dollar, und bis zum Jahr 2024 wird geschätzt, dass dieser Wert 395,91 Milliarden US‑Dollar übersteigen wird, bei einer jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von etwa 6,9 %.
Hohe Anforderungen an zukünftige Automotive-Leiterplatten
Aufgrund der besonderen Funktionen von Kraftfahrzeugen und der extremen Umgebungen, in denen sie eingesetzt werden, müssen Automobil-Leiterplatten sowohl den Qualitäts- als auch den Zuverlässigkeitsanforderungen der Automobilindustrie entsprechen und spielen eine entscheidende Rolle im elektronischen System.
Die besonderen Anforderungen, die Leiterplatten im Automobilbereich erfüllen müssen, umfassen Temperatur, Feuchtigkeit, Vibration, hohe Leistung und Stromstärke, hohe Wärmeentwicklung, hohe Frequenz, Hochgeschwindigkeitssignale, hohe Dichte und Miniaturisierung. Daher umfassen die anspruchsvollen Anforderungen an Leiterplatten im Automobilbereich die folgenden Punkte:
• Hohe Temperatur
• Hohe Luftfeuchtigkeit
• Hohe Geschwindigkeit
• Hohe Stabilität
Wenn es jedoch um Elektrofahrzeuge geht, müssen die Anforderungen höher sein. Elektrofahrzeuge müssen in der Lage sein, dauerhaft Ströme von bis zu mehreren Hundert über etwa 1 Million Stunden sowie Spannungen von bis zu 1.000 Volt auszuhalten. Leiterplatten für autonome Fahrzeuge müssen Spannungen von bis zu mehreren Hundert standhalten können, um ihre Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
Um autonome Fahrzeuge besser zu unterstützen, müssen Automobil-Leiterplatten in zahlreichen Fertigungstechnologien höhere Anforderungen erfüllen. Die Lagenanzahl sollte erhöht werden. Leiterbahnbreite, -abstand und Durchkontaktierungsbohrungen sollten verkleinert werden, um mit kleineren Abmessungen kompatibel zu sein. Die Kupferfläche auf der Leiterplatte sollte vergrößert werden, um mehr Wärme rechtzeitig abzuleiten. Um höhere Anforderungen in Bezug auf Hochgeschwindigkeit und Hochfrequenz zu erfüllen, sollte die Impedanzkontrolle verstärkt und neues Material eingesetzt werden, damit die Leiterplatte eine hohe Betriebsgeschwindigkeit ermöglicht.
Hohe Geschwindigkeit und hohe Frequenz werden von automobilen Leiterplatten benötigt, um die Signalübertragung zwischen den Innenbereichen der Fahrzeuge und der äußeren Umgebung zu ermöglichen. Beispielsweise werden zukünftige Anwendungen wie Interkonnektivität oder Bilderkennung mit Geschwindigkeiten von bis zu 10 GHz arbeiten, und Hochgeschwindigkeitsradar wird Frequenzen von bis zu 77 GHz aufweisen. Daher sollten automobile Leiterplatten nicht nur eine hervorragende Signalintegrität und Leistungsintegrität besitzen, sondern auch eine hochwertige EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit). Darüber hinaus muss das Material streng ausgewählt werden. Neben der elektrischen Leistung muss die Stabilität des Materials in Bezug auf Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Vorspannung gewährleistet sein.
Was die Geräte betrifft, die sich in Fahrzeugen am nächsten an der Wärmequelle befinden, ist es völlig normal, dass sie eine Betriebstemperatur von bis zu 120 °C erreichen. Beispielsweise erfordern Automotive-LEDs (Light Emitting Diodes) ein flexibles Substratmaterial mit hoher Wärmeableitungsfähigkeit. Fortschrittliche Sicherheitsdetektionssysteme stellen zunehmend höhere Anforderungen sowohl an den thermischen Zyklus als auch an die elektrische Übertragung zwischen feinen Leiterbahnen. Da die Anwendungen der fortschrittlichen Automobilelektronik immer komplexer und miniaturisierter werden, wird die Leiterplattendichte steigen, während die Leiterplattengröße abnimmt.
