Проводящая пена для поверхностного монтажа в автомобильной промышленности: руководство AEC-Q200

Для автомобильных SMT-компонентов первым препятствием на пути к выходу на рынок автомобильных поставок зачастую является не цена или сроки поставки, а соответствие требованиям автомобильной промышленности и проверка надежности .

Продукт может обладать превосходными характеристиками экранирования от электромагнитных помех, но без необходимых квалификационных данных и документации поставщика он может даже не дойти до стадии коммерческого предложения.

Недавно мы работали с крупным автомобильным заказчиком, чей проект по созданию системы управления батареями (BMS) был возвращен на этапе квалификации поставщика. Проблема заключалась не в производительности продукта. У поставщика отсутствовал полный пакет испытаний на надежность, требуемый заказчиком, что задержало проект как минимум на три месяца.

Компания Konlida поставляла проводящую пену для поверхностного монтажа автомобильного класса в рамках проектов серийного производства систем электропривода электромобилей, систем управления батареями (BMS), бортовых компьютеров (OBC) и другой автомобильной электроники. В рамках этих проектов мы разработали полный процесс квалификации и утверждения поставщиков, охватывающий выбор материалов, тестирование, документацию, проверку образцов и отслеживаемость производства.

В этом руководстве объясняется практический путь квалификации автомобильных SMT-прокладок , от выбора материала до испытаний на надежность и утверждения поставщиком. Если вы новичок в использовании токопроводящей пены для SMT, начните со сравнения ее внутренней структуры, включая силиконовые сердечники, пенопласт с открытыми порами и экструдированные токопроводящие эластомеры. Понимание этих структур значительно упростит выбор материалов для автомобильной промышленности.

1. Что такое AEC-Q200?

AEC расшифровывается как Automotive Electronics Council (Совет по автомобильной электронике) — отраслевая организация, разрабатывающая квалификационные требования к автомобильным электронным компонентам.

AEC-Q200 — это квалификационная спецификация AEC для стресс-тестов пассивных компонентов . AEC указывает, что применимые квалификационные требования зависят от типа компонента и требований заказчика к квалификации и утверждению. Поэтому для экранирующей прокладки для поверхностного монтажа или другого пассивного компонента, снижающего электромагнитную совместимость, точный план испытаний AEC-Q200 следует согласовать с заказчиком, а не предполагать, что все испытания Q200 применяются автоматически.

На практике автомобильные заказчики могут потребовать пакет испытаний на надежность на основе стандарта AEC-Q200 в сочетании с дополнительными испытаниями, разработанными специально для данного заказчика.

При выборе автомобильной защитной прокладки типичные требования к квалификации включают в себя:

Точные условия, количество образцов, критерии приемки и применимые испытания всегда должны быть определены в плане квалификации заказчика.

2. Выбор материалов: Какая конфигурация способствует квалификации для использования в автомобильной промышленности?

Не все токопроводящие пеноматериалы для поверхностного монтажа подходят для применения в автомобильной промышленности.

Структура материала оказывает прямое влияние на термическую стабильность, способность к восстановлению после сжатия, коррозионную стойкость и электрическую надежность.

Силиконовый сердечник: почему он предпочтительнее полиуретана

Для применения в автомобильной промышленности при высоких температурах обычно выбирают силикон из-за его широкого диапазона рабочих температур и долговременной эластичности.

Пенополиуретан может размягчаться или необратимо деформироваться при длительном воздействии высоких температур. Силикон обеспечивает гораздо лучшую термическую стабильность и сохраняет упругое восстановление после многократных температурных циклов.

В автомобильной SMT-проводящей пене Konlida в качестве основного материала используется силикон, типичный диапазон рабочих температур которой составляет от -40°C до 280°C . После 1000 температурных циклов степень восстановления может оставаться выше 90% согласно данным испытаний продукта.

Выбор подходящего материала по-прежнему должен основываться на фактической рабочей температуре, степени сжатия, конструкции установки и технических характеристиках заказчика.

Проводящая полиимидная пленка: более стабильный вариант для применения в поверхностном монтаже.

Внешний проводящий слой — ещё один важный фактор.

Традиционная проводящая ткань может подходить для многих задач экранирования электромагнитных помех общего назначения, но в автомобильной промышленности при поверхностном монтаже предъявляются более высокие требования к термической стабильности, точности размеров и совместимости с пайкой оплавлением.

Проводящая полиимидная пленка сочетает в себе термостойкую полиимидную подложку и проводящую гальванизированную поверхность. В зависимости от конструкции, в качестве покрытия могут использоваться золото, никель или олово.

В случае использования в качестве уплотнительной прокладки для поверхностного монтажа автомобильных печатных плат, такая конструкция может обеспечить более контролируемый интерфейс для автоматизированной установки и пайки оплавлением.

Для более подробного сравнения структур прокладок SMT см. статью «Мягкие SMD-контакты: сравнение 5 внутренних структур для заземления от электромагнитных помех» .

Покрытие: почему золото часто предпочтительнее

Гальваническое покрытие напрямую влияет на контактное сопротивление и коррозионную стойкость.

Никель и олово могут подходить для определенных применений, но золото химически стабильно и обеспечивает превосходную надежность контакта, что делает его распространенным выбором в тех случаях, когда требования к условиям эксплуатации высоки.

Для проектов, требующих высокой надежности в условиях солевого тумана и высокой влажности, золочение может обеспечить более высокий запас прочности.

Компромисс заключается в стоимости: позолоченная токопроводящая пена, как правило, дороже, чем аналоги с никелевым или оловянным покрытием.

Для подробного сравнения золотого, никелевого и оловянного покрытия см. статью «Позолоченная, никелированная и оловянная пена EMC: какое покрытие лучше?»

Клей: важны характеристики при высоких температурах

В некоторых конструкциях автомобильной экранировки до сих пор используется проводящая пена с клеевой основой.

В таких случаях адгезив необходимо оценивать отдельно.

Стандартные акриловые клеи могут размягчаться или терять адгезию при повышенных температурах. В зависимости от области применения может потребоваться высокотемпературный силиконовый клей или специально разработанный акриловый клей. Поэтому клеевую систему следует включать в план квалификации, а не рассматривать как вторичный материал.

3. Контрольный список испытаний для проверки соответствия требованиям к токопроводящей пене для поверхностного монтажа в автомобильной промышленности

Типичная программа квалификации для автомобильной промышленности должна оценивать как механическую, так и электрическую стабильность.

Приведенные ниже данные являются примерами из испытаний позолоченной SMT-пленки, проводимых компанией Konlida, и должны рассматриваться как справочные данные, специфичные для данного продукта, а не как универсальные пределы допустимых значений AEC-Q200.

Почему важны оригинальные протоколы испытаний

Технический паспорт — это не то же самое, что квалификационный отчет.

При проведении аудита поставщика автомобильный заказчик может запросить оригинальные лабораторные отчеты, условия испытаний, информацию об образцах, записи об оборудовании и окончательные результаты.

Следовательно, поставщики автомобильной токопроводящей пены должны быть готовы предоставить полную квалификационную документацию, а не только сводную таблицу результатов испытаний.

Это особенно важно, когда продукт оценивается поставщиком первого уровня или командой по закупкам и контролю качества OEM-производителя.

4. Утверждение поставщика: от документации до серийного производства.

Прохождение испытаний на надежность — это лишь одна из составляющих квалификации поставщиков автомобильной промышленности.

Типичный процесс утверждения поставщика включает пять этапов.

Шаг 1: Предоставьте квалификационные документы.

Поставщик может быть обязан предоставить:

• Сертификация системы управления качеством ISO 9001
• Сертификация IATF 16949 по управлению качеством в автомобильной промышленности
• Протоколы испытаний на основе стандарта AEC-Q200, где это применимо.
• Отчеты о соответствии требованиям RoHS/REACH
• Протоколы испытаний на отсутствие галогенов
• Документация по материалам и паспорта безопасности материалов (MSDS/SDS)
• Технические характеристики и чертежи изделия
• Технологическая и контрольная документация

Шаг 2: Анкетирование поставщиков и аудит.

Заказчику может потребоваться подробная анкета поставщика с последующим аудитом на месте.

К типичным областям аудита относятся:

• Производственное оборудование
• Лабораторные и инспекционные возможности
• Контроль поступающих материалов
• Управление процессом
• Отслеживаемость партий
• Управление изменениями
• Контроль несоответствующей продукции
• Производственные мощности и возможности доставки

Для автомобильных проектов одного сертификата недостаточно. Поставщик должен продемонстрировать, что производственный процесс позволяет стабильно воспроизводить продукцию, соответствующую требованиям.

Шаг 3: Проверка образцов продукции заказчика

Заказчик проводит независимую проверку с использованием образцов поставщика.

Типичные области проверки включают:

• совместимость при размещении на SMT
• Характеристики пайки оплавлением
• Контактное сопротивление
• характеристики экранирования электромагнитных помех
• Компрессия и восстановление
• Термическое старение
• Экологическая надежность

Период проверки может занять от 4 до 8 недель , в зависимости от заказчика и объема тестирования.

Некоторые клиенты из автомобильной отрасли также требуют проведения мелкосерийного пробного производства перед официальным утверждением поставщика.

Шаг 4: Пилотное производство

Затем образцы тестируются на реальной производственной линии заказчика.

Цель состоит в том, чтобы убедиться в правильной работе прокладки SMT в реальных производственных условиях.

Ключевые контрольные точки включают в себя:

• Совместимость с автоматизированными системами захвата и перемещения.
• Точность размещения
• Совместимость с пайкой оплавлением
• Целостность паяного соединения
• Сопротивление контакта после оплавления
• Механическая стабильность
• Выход продукции

Только после успешного прохождения пилотного испытания продукт сможет претендовать на статус утвержденного поставщика.

Шаг 5: Массовое производство и отслеживаемость.

После утверждения поставщик должен обеспечить следующее:

• соглашения о поставках
• Соглашения о качестве
• Отслеживаемость на уровне партии
• Производственные записи
• Учет поступающих материалов
• Протоколы проверок
• Документация по управлению изменениями

В автомобильной промышленности отслеживаемость должна распространяться от партий сырья до отгрузки готовой продукции.

5. Практика квалификации специалистов автомобильной отрасли компании Konlida

Компания Konlida получила сертификат IATF 16949 по системе управления качеством в автомобильной промышленности и поставляет токопроводящую пену для поверхностного монтажа в автомобильную промышленность для массового производства.

Типичные конструкции проводящей пены Konlida для автомобильного поверхностного монтажа включают в себя:

• Основа: силикон, твердый экструдированный или вспененный.
• Проводящий слой: проводящая полиимидная пленка
• Покрытие: золотое — стандартный вариант; олово доступно для некоторых применений.
• Рабочая температура: от -40°C до 280°C
• Степень восстановления: >90% после 1000 температурных циклов.

Типичные области применения в автомобильной промышленности включают:

• системы электропривода для электромобилей
• BMS
• OBC
• Автомобильные печатные платы
• Автомобильные дисплеи
• Контроллеры домена
• Другие высоконадежные электронные модули

При выборе материалов для автомобильных печатных плат необходимо также учитывать конкретную структуру заземления, зазор при монтаже, усилие сжатия и требования окружающей среды. Подробнее см. раздел «Прокладки для экранирования автомобильных печатных плат: почему автомобилям нужны специальные материалы» .

Документация по квалификации Konlida Automotive

Типичный пакет документации может включать в себя:

• Сертификат IATF 16949
• При необходимости, имеются отчеты о результатах испытаний на надежность, связанных с AEC-Q200.
• Данные высокотемпературных испытаний
• Данные испытаний температурного цикла
• Данные испытаний на влажность
• данные испытаний на солевой туман
• Данные вибрационных испытаний
• Отчеты RoHS/REACH
• Отчеты, не содержащие галогенов
• Материальная документация
• Технические характеристики изделия
• Информация о заявке

Полная отслеживаемость продукции

Компания Konlida обеспечивает отслеживаемость продукции от номеров партий сырья до партий отгрузки готовой продукции.

Это позволяет группам контроля качества отслеживать историю производства конкретной партии и оказывать поддержку при проведении аудитов клиентов, анализе отказов и управлении изменениями.

6. Часто задаваемые вопросы: Проводящая пена для поверхностного монтажа в автомобильной промышленности и AEC-Q200

В1: Должна ли автомобильная SMT-проводящая пена соответствовать стандарту AEC-Q200?

Не обязательно во всех случаях.

AEC-Q200 — это квалификационная спецификация AEC для пассивных компонентов, и ее применимость зависит от типа продукта и плана квалификации заказчика. Автомобильные заказчики могут также предъявлять дополнительные требования к надежности и валидации.

Поэтому поставщики должны подтвердить с заказчиком требуемый стандарт квалификации и матрицу испытаний до начала тестирования.

В2: Как долго действует протокол испытаний AEC-Q200?

Сам по себе сертификат AEC-Q200 не функционирует просто как универсальный сертификат с ограниченным сроком действия.

Однако изменения в материалах, производственных процессах, производственных площадках или конструкции изделия могут потребовать повторной квалификации или дополнительных испытаний. Требования заказчика также могут определять, насколько актуальными должны быть данные о квалификации.

Например, стандарт AEC-Q200 требует учета требований к квалификации и повторной квалификации при изменениях в продукции и процессах, при этом применимые требования определяются семейством квалификаций и характером изменений.

В3: Требуется ли повторная квалификация при изменении конструкции?

Вполне возможно, да.

Изменения в материалах, покрытии, клее, оснастке, производственном оборудовании, параметрах процесса или местах производства должны оцениваться в рамках официального управления изменениями.

Если изменение может повлиять на электрические, механические, тепловые или экологические характеристики, может потребоваться дополнительное тестирование.

Это также соответствует требованиям к управлению изменениями, предъявляемым к системам качества в автомобильной промышленности.

Вопрос 4: Может ли компания Konlida предоставить протоколы испытаний, соответствующие стандарту AEC-Q200?

Да.

Компания Konlida может предоставить соответствующую документацию по квалификации и надежности своей продукции из токопроводящей пены для поверхностного монтажа в автомобильной промышленности, включая данные испытаний при высоких температурах, температурных циклах, влажности, солевом тумане, вибрации и других применимых условиях.

Клиенты, готовящиеся к квалификации поставщика автомобильной промышленности, могут запросить соответствующий пакет документации для ознакомления.

Q5: Наш автомобильный проект имеет небольшой объем. Сможет ли Konlida его обработать?

Да.

Компания Konlida оказывает поддержку автомобильным проектам, начиная с изготовления первоначальных образцов и заканчивая серийным производством.

Поскольку циклы разработки автомобильных компонентов могут быть длительными, раннее привлечение технических специалистов помогает инженерам подтвердить конструкцию материалов, размеры, требования к сжатию, покрытие, совместимость с оплавлением припоя и квалификационные требования до начала серийного производства.

Для отдельных проектов компания Konlida может предоставить образцы в течение 4 часов , что помогает сократить цикл начальной проверки.

7. Контрольный список квалификации проводящей пены для поверхностного монтажа в автомобильной промышленности

Перед тем как подать заявку на утверждение поставщика токопроводящей пены для поверхностного монтажа в автомобильную промышленность, инженеры и отделы закупок могут использовать этот контрольный список:

Заключение

В случае с токопроводящей пеной для поверхностного монтажа в автомобильной промышленности квалификация — это не просто получение отчета AEC-Q200.

Для успешной реализации автомобильной программы необходима полная цепочка, охватывающая выбор материалов, изготовление продукции, испытания на надежность, документацию, аудит поставщиков, проверку образцов, пилотное производство, отслеживаемость и управление изменениями .

Практическая отправная точка — подтверждение плана квалификации заказчика. Затем следует выбрать структуру и материалы проводящей пены в соответствии с фактическими требованиями к температуре, сжатию, условиям окружающей среды, электрическим характеристикам и сборке.

Для высоконадежных автомобильных применений типичным решением является силиконовый сердечник + проводящая полиимидная пленка + соответствующее покрытие , подкрепленное полными данными о надежности и контролем качества в автомобильной промышленности.

Компания Konlida Precision Electronics, основанная в 2006 году, предлагает решения для автомобильной электроники на основе токопроводящей пены, начиная от выбора материалов и подготовки квалификационной документации и заканчивая проверкой образцов и массовым производством. Наша продукция автомобильного класса используется в системах электропривода электромобилей, системах управления батареями (BMS), бортовых компьютерах (OBC) и других областях автомобильной электроники.

Если вы готовите проект по квалификации поставщиков автомобильной промышленности и вам необходимы данные испытаний, соответствующие стандарту AEC-Q200, документация IATF 16949, образцы прокладок для поверхностного монтажа или поддержка в квалификации автомобильных токопроводящих пеноматериалов , компания Konlida может предоставить соответствующую техническую документацию и поддержку проекта.