Lo sviluppo accelerato dell’industria elettronica spinge numerosi settori a un rapido progresso. Negli ultimi anni si è assistito a un’applicazione sempre più ampia dei prodotti elettronici nell’industria automobilistica. L’industria automobilistica tradizionale puntava maggiormente su meccanica, potenza, sistemi idraulici e trasmissione. L’industria automobilistica moderna, invece, dipende maggiormente dalle applicazioni elettroniche, che stanno assumendo un ruolo sempre più significativo e potenziale nei veicoli. L’elettrificazione automatica è interamente utilizzata nella gestione, nel rilevamento, nella trasmissione e nella registrazione delle informazioni, funzioni che non potrebbero mai essere realizzate senza i circuiti stampati (PCB). A causa delle esigenze di modernizzazione e digitalizzazione dei veicoli, insieme alle richieste delle persone in termini di sicurezza, comfort, semplicità d’uso e digitalizzazione delle automobili, i PCB sono stati ampiamente applicati nell’industria automobilistica, spaziando dai comuni PCB monostrato, ai PCB a doppio strato, fino ai complessi PCB multistrato o aiPCB ad alta densità di interconnessione (HDI)che potrebbero eventualmente includere vias ciechi interstrato o doppi strati di build-up.
Per ottenere un’elevata affidabilità e sicurezza dei PCB HDI per l’automotive, il produttore di PCB HDI deve attenersi a strategie e misure rigorose, che costituiscono il punto principale su cui si concentrerà questo articolo.
Tipo di PCB automobilistico
Tra le schede a circuito stampato per l’automotive, sono disponibili PCB tradizionali monostrato, PCB a doppio strato e PCB multistrato, mentre negli ultimi anni si è assistito a un’ampia applicazione dei PCB HDI, che sono diventati la prima scelta per i prodotti di elettronica automobilistica. Esiste una differenza sostanziale tra i PCB HDI comuni e i PCB HDI per l’automotive: i primi enfatizzano la praticità e le funzioni multiple, al servizio dell’elettronica di consumo, mentre i secondi puntano su affidabilità, sicurezza e alta qualità.
È necessario chiarire che, poiché il settore automobilistico copre un’ampia gamma di veicoli come auto, camion o autocarri, che richiedono requisiti diversi in base alle differenti aspettative di prestazione e funzioni, le normative e le misure che verranno discusse in questo articolo sono soltanto alcune regole di applicazione universale, escludendo i casi speciali.
Classificazione e applicazioni dei PCB HDI per l’automotive
I PCB HDI possono essere classificati in PCB HDI monostrato, PCB a doppio strato di build-up e PCB a triplo strato di build-up. Qui, strato si riferisce allo strato di pre-preg.
I prodotti elettronici automobilistici sono solitamente applicati in due categorie:
a. Dispositivi di controllo elettronico automobilistico che non funzionano efficacemente finché non cooperano con i sistemi meccanici dei veicolicome il controllo digitale del motore, del telaio e del veicolo, in particolare il sistema di iniezione elettronica del carburante, il sistema antibloccaggio dei freni (ABS), il controllo antislittamento (ASC), il controllo di trazione, le sospensioni a controllo elettronico (ECS), il cambio automatico elettronico (EAT) e il servosterzo elettronico (EPS).
b. Dispositivi automobilistici di bordo che possono essere utilizzati in modo indipendente nell’ambiente automobilistico e che non hanno nulla a che fare con le prestazioni dell’automobileinclusi il sistema di informazione automobilistica o computer di bordo, il sistema GPS, il sistema video per autoveicoli, il sistema di comunicazione di bordo e le apparecchiature Internet, le cui funzioni sono implementate da dispositivi supportati da PCB HDI responsabili della trasmissione dei segnali e di numerosi controlli.
Requisiti per i produttori di PCB HDI per l’automotive
Grazie all’elevata affidabilità e sicurezza dei PCB HDI per uso automobilistico,produttori di PCB HDI per il settore automobilisticodevono essere conformi ai requisiti di alto livello:
a. I produttori di PCB HDI per il settore automobilistico devono attenersi a un sistema di gestione integrato e a un sistema di gestione della qualitàche svolgono un ruolo chiave nel valutare o sostenere il livello dirigenziale diProduttori di PCB. Alcuni sistemi non possono essere gestiti dai produttori di PCB finché non vengono identificati tramite autenticazione di terze parti. Ad esempio, i produttori di PCB per l’industria automobilistica devono essere certificati secondo ISO9001 e ISO/TS16949.
b. I produttori di PCB HDI devono essere dotati di tecnologie solide e di un'elevata capacità di fabbricazione HDIIn particolare, i produttori specializzati nella fabbricazione di circuiti stampati per l’automotive devono realizzare schede con larghezza/spacing delle linee di almeno 75 μm/75 μm e con struttura a due strati di build-up. È riconosciuto che un produttore di PCB HDI deve presentare un indice di capacità di processo (CPK) di almeno 1,33 e una capacità di produzione delle apparecchiature (CMK) di almeno 1,67. Non è consentita alcuna modifica nelle fasi successive di produzione se non previa approvazione e conferma da parte dei clienti.
c. I produttori di PCB HDI per il settore automobilistico devono seguire le norme più rigorose nella selezioneMaterie prime per PCBpoiché svolgono un ruolo chiave nel determinare l’affidabilità e le prestazioni dei PCB finali.
Requisiti sui materiali per PCB HDI automobilistici
• Scheda centrale e preimpregnato. Sono l’elemento più fondamentale e critico nella fabbricazione di PCB HDI per l’automotive. Quando si tratta della materia prima dei PCB HDI,scheda centrale e preimpregnatosono considerazioni principali. In generale, sia il core HDI sia lo strato dielettrico sono relativamente sottili. Pertanto, uno strato di pre-preg è sufficiente per essere utilizzato nei circuiti HDI per l’elettronica di consumo. I PCB HDI per il settore automobilistico, invece, devono basarsi sulla laminazione di almeno due strati di pre-preg, poiché un singolo strato di pre-preg può portare a una riduzione della resistenza d’isolamento se si verificano cavità o adesivo insufficiente. Di conseguenza, il risultato finale può essere il guasto dell’intera scheda o del prodotto.
• Solder maskCome strato protettivo che ricopre direttamente la superficie dei circuiti stampati, la solder mask svolge anche un ruolo importante, di pari significato rispetto al core board e al prepreg. Oltre a proteggere i circuiti esterni, la solder mask ha anche una funzione essenziale nell’aspetto, nella qualità e nell’affidabilità dei prodotti. Di conseguenza, la solder mask sui circuiti stampati per il settore automobilistico deve soddisfare i requisiti più severi. La solder mask deve superare molteplici test relativi all’affidabilità, tra cui il test di immagazzinamento termico e il test di resistenza al distacco.
Test relativi all’affidabilità del materiale PCB HDI automobilistico
I produttori qualificati di PCB HDI non danno mai per scontata la selezione dei materiali. Al contrario, devono eseguire alcuni test sull’affidabilità dei circuiti stampati. I principali test relativi all’affidabilità dei materiali per PCB HDI automobilistici includono il test CAF (Conduttive Anodic Filament), il test di shock termico ad alta e bassa temperatura, il test di ciclaggio di temperatura ambientale e il test di stoccaggio termico.
• Test CAF. È implementato per misurare la resistenza di isolamento tra due conduttori. Questo test copre molti valori di prova come la resistenza di isolamento minima tra gli strati, la resistenza di isolamento minima tra i fori passanti, la resistenza di isolamento minima tra i vias sepolti, la resistenza di isolamento minima tra i vias ciechi e la resistenza di isolamento minima tra i circuiti paralleli.
• Prova di shock termico ad alta e bassa temperatura. Questo test ha lo scopo di verificare che il tasso di variazione della resistenza sia inferiore a una determinata percentuale. In particolare, i parametri menzionati in questo test includono il tasso di variazione della resistenza tra fori passanti, il tasso di variazione della resistenza tra vias interrati e il tasso di variazione della resistenza tra vias ciechi.
• Test di ciclaggio della temperatura atmosfericaLe schede da testare devono essere sottoposte a pretrattamento prima della saldatura a rifusione. All’interno dell’intervallo di temperatura da -40°C±3°C a 140°C±2°C, le schede devono essere mantenute alla temperatura più bassa e a quella più alta per 15 minuti. Di conseguenza, non si verificheranno delaminazioni, macchie bianche o esplosioni sulle schede a circuito stampato qualificate.
• Test di accumulo termicoQuesto test riguarda principalmente l’affidabilità della solder mask, in particolare la sua resistenza al distacco. Questo test può essere considerato il più rigoroso in termini di valutazione della solder mask.
Sulla base dei requisiti dei test introdotti sopra, potrebbero insorgere alcuni potenziali rischi se il materiale del substrato o la materia prima non soddisfano le esigenze dei clienti. Pertanto, la decisione se eseguire o meno test sui materiali può essere un elemento cruciale per determinare un produttore qualificato di PCB HDI.
Sono disponibili numerose strategie e misure per valutare un produttore di PCB HDI per il settore automobilistico, che spaziano dall’autenticazione dei fornitori di materiali, alle condizioni tecniche e alla determinazione dei parametri in fase di lavorazione, fino all’applicazione degli accessori, ecc. Nella ricerca di un produttore affidabile di PCB HDI, questi elementi possono costituire fattori importanti per determinarne e valutarne l’affidabilità come riferimento.
Da oltre due decenni PCBCart produce PCB HDI per numerose aziende. Siamo in grado di realizzare circuiti stampati HDI fino a 24 strati in varie strutture. I nostri circuiti stampati sono ampiamente utilizzati in applicazioni avanzate, tra cui telefoni cellulari, dispositivi touch-screen, computer portatili, fotocamere digitali, dispositivi medici, ecc. Puoi consultare i seguenti articoli per saperne di più sui PCB HDI e sui nostri servizi di produzione di PCB HDI.
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