Sulla base delle statistiche riguardanti i settori e le applicazioni dell’elettronica tradizionale (come computer, comunicazioni, prodotti di consumo), si stanno avvicinando alla saturazione. Perfino gli smartphone, che sono stati considerati in forte crescita, stanno subendo un calo. Tuttavia, l’elettronica automobilistica fa eccezione.
La principale forza trainante dell’impetuosa crescita dell’elettronica automobilistica deriva dalla maggiore domanda di componenti elettronici da applicare ai veicoli, che spazia dal cambio manuale a quello automatico, dalla radio FM al lettore video, climatizzatore, finestrini elettrici, controllo del motore, cruise control, airbag, GPS, illuminazione a LED, controllo automatico di velocità e distanza, registrazione della guida, fino ai veicoli a guida autonoma, ecc.
L’elettronica automobilistica comprende una gamma così ampia di applicazioni che i dispositivi elettronici vengono impiegati in tutte le parti di un veicolo. Oltre alle tradizionali sezioni elettroniche, l’elettronica automobilistica include anche sistemi informatici a controllo digitale, apparecchiature di comunicazione mobile montate sul veicolo, sistemi audio per veicoli, sistemi video e condizionatori d’aria, ecc. Le prestazioni e l’implementazione delle funzioni di tutti questi sistemi dipendono dai PCB (Printed Circuit Boards), la cui affidabilità alla fine contribuisce o addirittura determina le prestazioni dei veicoli automobilistici.
Tendenza di sviluppo dell’elettronica automobilistica
Si stima che la quota di mercato dei sistemi elettronici automobilistici aumenterà del 6,3% nel 2019 e che il CAGR (tasso di crescita annuale composto) raggiungerà il 6,4% nel periodo dal 2017 al 2021, con una velocità superiore rispetto ad altri sistemi elettronici. Inoltre, la quota di mercato dell’elettronica automobilistica sull’intero mercato dell’elettronica è aumentata annualmente e si stima che raggiungerà il 9,9% entro il 2021 rispetto al 9,1% del 2017.
L’elettronica automobilistica globale ha raggiunto 206,33 miliardi di dollari statunitensi nel 2016 e, entro il 2024, si stima che la cifra supererà 395,91 miliardi di dollari statunitensi, con un CAGR di circa il 6,9%.
Requisiti stringenti per i futuri PCB automobilistici
A causa delle particolari funzioni dei veicoli automobilistici e degli ambienti estremi in cui i veicoli opereranno, i PCB automobilistici devono essere conformi ai requisiti dell’industria automobilistica sia in termini di qualità che di affidabilità, svolgendo un ruolo cruciale nel sistema elettronico.
I requisiti speciali che i PCB automobilistici devono soddisfare includono temperatura, umidità, vibrazioni, elevata potenza e corrente, alto calore, alta frequenza, segnali ad alta velocità, alta densità e miniaturizzazione. Pertanto, i rigorosi requisiti dei PCB automobilistici includono i seguenti elementi:
• Alta temperatura
• Elevata umidità
• Alta velocità
• Elevata stabilità
Tuttavia, quando si tratta di veicoli elettrici, il requisito deve essere più elevato. I veicoli elettrici devono essere in grado di sopportare correnti elevate fino a centinaia di ampere in modo costante per circa 1 milione di ore e tensioni elevate fino a 1.000 volt. I PCB automobilistici che operano nei veicoli autonomi devono essere in grado di resistere a tensioni elevate fino a centinaia di volt, in modo da garantirne l’affidabilità.
Per servire meglio i veicoli autonomi, i PCB automobilistici devono soddisfare requisiti più elevati in numerose tecnologie di fabbricazione. Il numero di strati dovrebbe essere aumentato. La larghezza delle linee, la spaziatura e il diametro dei fori passanti dovrebbero essere ridotti per essere compatibili con dimensioni più piccole. L’area occupata dal rame sul circuito stampato dovrebbe essere aumentata per dissipare più calore in tempo. Per soddisfare requisiti più elevati in termini di alta velocità e alta frequenza, il controllo dell’impedenza dovrebbe essere potenziato e dovrebbero essere applicati nuovi materiali, in modo da consentire al PCB di raggiungere un’elevata velocità di funzionamento.
Per completare la trasmissione dei segnali tra le sezioni interne dei veicoli e l’ambiente esterno, i PCB automobilistici richiedono alta velocità e alta frequenza. Ad esempio, l’interconnessione o il riconoscimento delle immagini raggiungeranno in futuro una velocità fino a 10 GHz e i radar ad alta velocità opereranno a una frequenza fino a 77 GHz. Pertanto, i PCB automobilistici devono garantire non solo un’eccellente integrità del segnale e integrità di potenza, ma anche un’EMC (Compatibilità Elettromagnetica) di alta qualità. Inoltre, il materiale deve essere selezionato con estrema attenzione. Oltre alle prestazioni elettriche, è necessario garantire la stabilità del materiale in termini di temperatura, umidità e tensione di polarizzazione.
Per quanto riguarda i dispositivi più vicini alla fonte di calore nei veicoli, è del tutto normale che raggiungano una temperatura di esercizio fino a 120℃. Ad esempio, i LED automobilistici (diodi a emissione luminosa) richiedono un materiale di substrato flessibile con un’elevata capacità di dissipazione del calore. I sistemi avanzati di rilevamento di sicurezza richiedono requisiti sempre più elevati sia per il ciclo termico sia per il trasferimento elettrico tra linee sottili. Man mano che le applicazioni elettroniche automobilistiche avanzate diventano più complesse e miniaturizzate, la densità dei PCB aumenterà mentre le dimensioni dei PCB diminuiranno.
