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ADAS HDI PCB 低温开裂问题:基材韧性不足拆解,材料工艺升级路径

来源:捷配 时间: 2025/11/05 09:24:09 阅读: 61

1. 引言

汽车ADAS(高级驾驶辅助系统)需在-40℃~125℃高低温循环、10~2000Hz振动环境下长期工作,其HDI PCB(集成摄像头、雷达、毫米波模块)的可靠性直接决定行车安全——行业数据显示,未强化的ADAS HDI在3000次高低温循环后,开裂率超25%,某车企曾因ADAS HDI低温开裂,导致车道保持功能失效,召回车辆1.2万辆。捷配深耕汽车ADAS HDI领域6年,交付的HDI PCB全部通过AEC-Q200认证,高低温循环寿命达5000次,本文拆解ADAS HDI可靠性核心风险、强化措施及验证标准,助力车企规避安全隐患。

 

2. 核心技术解析

汽车 ADAS HDI PCB 可靠性需符合AEC-Q200(汽车电子元件可靠性标准)第 4 章,核心应对三大风险:一是高低温循环风险,ADAS HDI 需承受 - 40℃~125℃循环(温度变化率 10℃/min),普通 HDI 基材(Tg=150℃)在 3000 次循环后,层间剥离强度会从 1.8N/mm 降至 0.8N/mm(低于 AEC-Q200 要求的 1.0N/mm),需选用 Tg≥170℃、韧性系数≥3.5 的基材;二是振动风险,ADAS 安装区域振动加速度达 10g(10~2000Hz),HDI 的盲埋孔与线路连接点易断裂,需控制盲埋孔铜厚≥20μm、线路拐角半径≥0.1mm,符合IPC-6012 汽车级附录;三是湿热风险,在 85℃/85% RH 湿热环境下,HDI 的介电性能需稳定(介电常数波动≤±0.2),否则雷达信号衰减会超 15%,按AEC-Q200 Clause 4.7要求。主流 ADAS HDI 基材选用生益 S2116(Tg=165℃,韧性系数 3.8,层间剥离强度 1.9N/mm)或罗杰斯 RO4835(Tg=280℃,湿热环境介电常数波动 ±0.05),焊料采用SnAg3.0Cu0.5(熔点 217℃,低温韧性优),均通过捷配 “汽车级材料认证”。

 

 

3. 实操方案

3.1 可靠性强化三步设计(操作要点 + 数据标准 + 工具 / 材料)

  1. 材料升级:① 基材选用生益 S2116(Tg=165℃),若用于发动机舱附近 ADAS(温度≤150℃),升级为罗杰斯 RO4835(Tg=280℃),基材厚度公差 ±0.03mm,按AEC-Q200 Clause 4.2测试;② 焊料采用 SnAg3.0Cu0.5,焊盘铜厚 2oz,IMC 层(金属间化合物层)厚度控制在 0.8μm~1.2μm(过薄易开裂,过厚易脆化),用金相显微镜(JPE-Metal-700)观察;③ 阻焊剂选用耐高温型(耐温 150℃/1000h 无变色),符合IPC-SM-840E Class 3
  2. 结构优化:① 盲埋孔设计:直径 0.2mm,孔壁铜厚≥20μm,填胶饱满度≥99%(无空洞),按IPC-A-600G Class 3,用 X-Ray 检测;② 线路设计:线宽≥0.15mm,线距≥0.15mm,拐角半径≥0.1mm(避免应力集中),电源线路宽≥0.3mm,铜厚 2oz;③ 边缘补强:PCB 边缘易振动区域加装 FR-4 补强板(厚度 0.5mm),用环氧树脂粘接(固化温度 80℃,时间 60min),补强后弯曲强度提升 40%(捷配测试数据);
  3. 工艺管控:① 压合参数:生益 S2116 压合温度 160℃±5℃,压力 25kg/cm²,保温时间 80min,避免基材脆化;② 电镀参数:盲埋孔电镀电流密度 1.6A/dm²,时间 30min,确保孔壁铜厚≥20μm,均匀性误差 ±1μm;③ 清洗工艺:采用 “超声波清洗 + 离子残留检测”,离子残留量≤1.5μg/inch²,符合IPC-TM-650 2.3.28 标准

3.2 可靠性验证(操作要点 + 数据标准 + 工具 / 材料)

  1. 高低温循环测试:按 AEC-Q200 Clause 4.3,-40℃(30min)~125℃(30min)循环 5000 次,测试后检查:① 层间剥离强度≥1.0N/mm;② 导通电阻变化率≤10%;③ 无开裂、分层,用捷配高低温箱(JPE-TH-500)测试;
  2. 振动测试:按 AEC-Q200 Clause 4.4,10~2000Hz 扫频,加速度 10g,XYZ 三向各测试 2h,测试后盲埋孔无断裂、线路无脱落,用捷配振动台(JPE-VIB-400)测试;
  3. 湿热测试:按 AEC-Q200 Clause 4.7,85℃/85% RH 环境放置 1000h,测试后介电常数波动≤±0.2,绝缘电阻≥10¹?Ω,用捷配湿热箱(JPE-HH-300)测试。

 

汽车 ADAS HDI PCB 可靠性强化需以 AEC-Q200 为基准,从 “材料升级 - 结构优化 - 工艺管控 - 全项验证” 形成闭环,核心是提升抗高低温、抗振动能力。捷配可提供 “汽车 ADAS HDI 专属服务”:汽车级材料溯源(每批次提供 AEC-Q200 合规报告)、可靠性预测试(高低温 / 振动 / 湿热)、量产工艺锁定(参数偏差≤±2%),确保产品符合车规要求。

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