1. 引言
车载HUD安装于仪表盘上方,长期承受60℃~85℃高温(夏季暴晒可达90℃),高温导致的PCB故障占HUD总故障的48%——某车企夏季售后数据显示,HUD“高温黑屏”投诉量环比增加3倍,背后是PCB基材软化(Tg<85℃)或焊点开裂。车载HUD PCB需符合**ISO 15008第5.4条款**,85℃高温下连续工作1000小时,功能无异常。捷配累计交付的60万+片车载HUD PCB,高温故障率≤0.3%,本文拆解高温可靠性核心影响因素、管控措施及验证方案,解决HUD高温故障难题。
车载 HUD PCB 高温可靠性的核心是 “基材热稳定性与焊点耐高温能力”,需聚焦两大关键要素,且需符合IPC-2221 车载高温附录要求:一是基材玻璃化转变温度(Tg),高温下基材需保持刚性,Tg 需≥150℃——生益 S1130(Tg=170℃,热膨胀系数 13ppm/℃)在 85℃下弹性模量保持 20GPa 以上,而普通 FR-4(Tg=130℃)在 85℃下弹性模量降至 12GPa,易出现基材变形导致的线路短路;二是焊点耐高温性能,采用SnAg3.0Cu0.5 焊料(熔点 217℃,高温强度 18MPa@85℃),替代普通 SnPb 焊料(熔点 183℃,高温强度 12MPa@85℃),可避免高温焊点蠕变开裂,符合IPC-J-STD-001 车载级条款。此外,高温下 PCB 铜箔与基材的结合力会下降,需控制铜箔剥离强度≥1.5N/mm(85℃测试),按IPC-TM-650 2.4.8 标准,剥离强度<1.2N/mm 会导致铜箔起翘,引发线路断路。
- 基材选型:优先选用生益 S1130(Tg=170℃),提供IPC-4101(基材标准)高温认证;每批次基材抽检 10 片,用差示扫描量热仪(JPE-DSC-100)测试 Tg,需≥165℃(留 5℃余量);
- 焊料与工艺:采用 SnAg3.0Cu0.5 焊料(熔点 217℃),回流焊峰值温度 245℃±5℃,保温时间 60s±5s,避免焊料高温老化;焊点做 “热风整平 + 助焊剂残留清洗”(清洗剂用 IPC-J-STD-004 认证产品),提升耐高温能力;
- 铜箔结合力保障:选用高附着力电解铜箔(剥离强度 1.8N/mm@25℃),压合温度 170℃±5℃,压力 25kg/cm²,保温时间 90min,每批次 PCB 抽检 5 片,85℃下测试剥离强度,需≥1.5N/mm;
- 散热设计:在高功耗芯片(如 AR 处理器,功耗 5W)下方设计铜皮散热区(面积 15mm×15mm,铜厚 2oz),散热区与 PCB 边缘距离≤20mm,加速热量传导,用热成像仪(JPE-Thermo-300)监测,85℃下芯片区域温度≤95℃。
- 高温寿命测试:每批次首件送捷配高温实验室,按ISO 15008 要求,85℃下连续通电 1000 小时,测试后 PCB 无基材变形(翘曲度≤0.5%)、焊点开裂(X-Ray 检测空洞率≤5%);
- 温度循环测试:-40℃~85℃循环 100 次(升温速率 5℃/min),测试后信号衰减增量≤2%,用示波器(JPE-Osc-500)测量光学驱动信号;
- 量产监控:生产线配备环境温控系统,PCB 存储温度 23℃±2℃,湿度 45%±5%;每 500 片抽检 10 片,85℃下测试 2 小时,检查焊点外观(无氧化、开裂)。
车载 HUD PCB 高温可靠性管控需以 “高 Tg 基材 + 耐高温焊料 + 散热设计” 为核心,全流程规避高温失效风险。捷配可提供 “车载 HUD 高温 PCB 服务”:生益 S1130 基材专项供应、高温寿命测试、回流焊参数优化,确保座舱高温下稳定运行。