Прокладки для экранирования печатных плат в автомобилях: почему автомобилям нужны специальные материалы.

Зачем автомобильной электронике нужны специальные экранирующие прокладки для печатных плат?

Защитные прокладки для автомобильных печатных плат предназначены для обеспечения надежного экранирования от электромагнитных помех и электрического заземления в условиях высоких температур, вибрации, влажности и длительного срока службы. В отличие от бытовой электроники, автомобильные системы могут работать при температурах от -40°C до 125°C и выше и, как ожидается, будут оставаться надежными в течение 10–15 лет. По этой причине автомобильные приложения часто требуют специализированных защитных прокладок для печатных плат , материалов, тестирования и контроля качества производства.

Если вы новичок в использовании токопроводящей пены, начните с нашего руководства по... Что такое проводящая пена? Применение, области использования и преимущества экранирования от электромагнитных помех. .

Для более подробного ознакомления с экранированием на основе SMT см. Что такое экранирующая прокладка для поверхностного монтажа (SMT) от электромагнитных помех? .

Главное просто: автомобильная токопроводящая пена — это не просто пена потребительского класса с более высокой ценой. Разница заключается в выборе материала, температурных характеристиках, виброустойчивости, долговременной стабильности при сжатии, отслеживаемости и управлении качеством в автомобильной промышленности.

Чем отличается автомобильная токопроводящая пена?

Главное отличие заключается в условиях эксплуатации.

Смартфон, как правило, работает без сбоев в течение нескольких лет. Электронный блок управления автомобиля может оставаться в эксплуатации более десяти лет, подвергаясь многократным термическим циклам, механической вибрации, воздействию влажности, соли и электрическим помехам.

В случае экранирующих прокладок для печатных плат эти условия напрямую влияют на контактное сопротивление, восстановление после сжатия, адгезию и целостность экранирования.

В случае критически важной для безопасности автомобильной электроники экранирующий материал должен рассматриваться как часть общей конструкции, обеспечивающей надежность, а не просто как дополнительный элемент.

1. Выбор материала: почему силикон важен для экранирования печатных плат в автомобилях

Первое отличие заключается в основном материале. В автомобильных защитных прокладках для печатных плат часто используются силиконовые сердечники, поскольку силикон сохраняет эластичность и стабильность размеров в гораздо более широком диапазоне температур, чем обычная полиуретановая пена.

В потребительских электроизоляционных материалах обычно используется полиуретановая (ПУ) пена в сочетании с электропроводящей тканью. Это может хорошо работать в электронике при умеренных температурах, но может не обеспечивать достаточной долговременной стабильности в автомобильной среде.

В автомобильной промышленности вместо этого можно использовать сердцевину из силиконовой пены или силиконового эластомера в сочетании с высокотемпературным проводящим слоем.

Структура на основе силикона обеспечивает гораздо более широкий диапазон рабочих температур. В зависимости от состава и конструкции, решения Konlida на основе проводящей пены с силиконовым сердечником могут выдерживать температуру до 280 °C .

Что происходит во время термоциклирования?

Автомобильная электроника постоянно переходит из холодных условий в горячие. Защитная прокладка должна сохранять физический контакт после этих циклов.

Подходящий автомобильный материал должен обладать следующими свойствами:

• Растрескивание проводящего внешнего слоя
• Разделение
• Отслоение клея
• Постоянная деформация
• Повышенное контактное сопротивление
• Потеря восстановления компрессии

Для тех случаев, когда выбор покрытия имеет решающее значение, ознакомьтесь с нашим руководством. Позолоченная, никелированная и луженая пена для электромагнитной совместимости .

Поэтому правильный материал следует выбирать в соответствии с фактическим температурным режимом электронного узла, а не просто исходя из его номинальной рабочей температуры.

2. Виброустойчивость: почему? SMT EMI-прокладки Может быть более надежным

Защитные прокладки для автомобильных печатных плат должны обеспечивать электрический контакт, несмотря на постоянную вибрацию и механические удары. Прокладки для поверхностного монтажа, предотвращающие электромагнитные помехи, решают эту задачу, поскольку крепятся непосредственно к печатной плате, а не исключительно с помощью клея.

В бытовой электронике токопроводящая пена часто крепится с помощью самоклеящегося материала. Это удобно и экономично, но длительная вибрация может постепенно привести к смещению, ползучести или отслоению.

Автомобильные системы подвергаются гораздо более жестким механическим воздействиям, в том числе:

• Вибрация дороги
• Вибрация двигателя или мотора
• Удары подвески
• Тепловое расширение и сжатие
• Повторяющийся механический удар

Зачем использовать SMT EMI прокладка ?

Защитная прокладка от электромагнитных помех для поверхностного монтажа может быть интегрирована в процесс сборки печатной платы и установлена ​​методом пайки оплавлением.

Это дает ряд потенциальных преимуществ:

1. Автоматизированная установка — сокращает объем ручной работы по размещению.
2. Механическая фиксация — снижает риск смещения прокладки.
3. Стабильное позиционирование — повышает повторяемость контакта.
4. Интеграция процессов позволяет интегрировать экранирующие компоненты в рабочий процесс сборки печатных плат.
5. Экономия места — подходит для компактных печатных плат.

Для более подробного сравнения внутренних структур и критериев отбора см. Мягкие SMD-контакты: сравнение 5 внутренних структур для заземления от электромагнитных помех. .

Может ли проводящая пена также снизить механическое напряжение?

Да. Проводящая пена на основе силикона обладает как эластичностью, так и демпфирующими свойствами. При соответствующем сжатии она может поглощать часть механических движений между печатной платой и корпусом.

Это одна из причин, почему гибкие экранирующие материалы могут быть привлекательной альтернативой жестким металлическим пружинным контактам в тех областях применения, где вибрация и многократное сжатие являются серьезными проблемами проектирования.

Однако при проектировании прокладки по-прежнему необходимо учитывать степень сжатия, допуск при монтаже, контактное давление и геометрию корпуса. Материал не может компенсировать неподходящую механическую конструкцию.

3. Долгосрочная надежность: Может ли защитная прокладка прослужить 10 лет?

Прокладки для экранирования печатных плат в автомобилях должны обеспечивать стабильный электрический контакт и механическое восстановление в течение многих лет, а не просто проходить первоначальные испытания на электромагнитную совместимость.

Прокладка может потерять свои экранирующие свойства, если ее проводящая поверхность окисляется, эластомер необратимо деформируется или контактное давление падает ниже требуемого уровня.

Ключевые параметры включают:

Эти значения являются скорее проектными целями, чем универсальными автомобильными стандартами . Фактические технические характеристики должны устанавливаться в соответствии с платформой автомобиля, местом применения, требованиями заказчика и планом валидации.

Как оценивается долгосрочная надежность?

Автомобильные экранирующие материалы могут подвергаться ускоренному старению и испытаниям на воздействие окружающей среды, например:

• Высокотемпературное старение
• Термоциклирование
• Температурный шок
• Вибрационные испытания
• Испытание на сжатие/восстановление
• Измерение контактного сопротивления
• Испытание солевым туманом
• Воздействие влажности

Например, конструкцию можно оценить после длительного воздействия повышенной температуры, а затем проверить изменения в восстановлении после сжатия и электрическом сопротивлении.

Это важно, поскольку первоначальные электрические характеристики не доказывают долговременную надежность в отношении электромагнитной совместимости .

4. IATF 16949: Почему управление качеством имеет значение

Стандарт IATF 16949 важен, поскольку клиенты автомобильной отрасли оценивают не только саму прокладку, но и способность поставщика контролировать материалы, процессы, изменения, дефекты и отслеживаемость.

Для поставщика прокладок для экранирования печатных плат в автомобильной промышленности управление качеством может включать в себя:

Полная отслеживаемость

Партии материалов, производственные процессы, протоколы контроля качества и отгрузки готовой продукции должны быть отслеживаемыми в рамках производственной системы.

Это становится особенно важным, когда проблема с качеством обнаруживается после того, как продукция попала в цепочку поставок автомобилей.

Управление изменениями

Изменения в материалах, оборудовании, производственных процессах или ключевых поставщиках могут потребовать официальной оценки и одобрения заказчика.

Это предотвращает неожиданное влияние, казалось бы, незначительного изменения материала на контактное сопротивление или долговременную эффективность экранирования.

Управление технологическими процессами

Автомобильное производство требует стабильных параметров изготовления и постоянного совершенствования.

При крупномасштабном производстве SMT-прокладок с защитой от электромагнитных помех это может включать в себя контроль следующих параметров:

• Толщина материала
• Размеры
• Характеристики сжатия
• Целостность проводящего слоя
• Контактное сопротивление
• Паяемость
• Адгезия
• Появление
• Стабильность партии

Иными словами, характеристики, соответствующие автомобильным стандартам, зависят как от проектирования изделия, так и от качества производства.

Где используются прокладки для защиты печатных плат в автомобилях?

Автомобильная токопроводящая пена используется во многих электронных системах управления, где требуется надежное заземление и экранирование от электромагнитных помех.

В силовой электронике электромобилей экранирующие прокладки на печатных платах помогают создать низкоимпедансный проводящий путь между печатной платой и металлическим корпусом, уменьшая нежелательные электромагнитные утечки.

Подробный пример смотрите в нашей статье. Экранирование от электромагнитных помех печатной платы контроллера электродвигателя .

Автомобильные или потребительские: что выбрать?

Выбор подходящей прокладки зависит от рисков, связанных с применением, условий окружающей среды и требований заказчика.

Простое правило выбора

Если прокладка используется в автомобилях, работающих при высоких температурах, сильной вибрации, имеющих длительный срок службы или связанных с обеспечением безопасности , то с самого начала проектирования следует учитывать использование материалов автомобильного класса.

Попытка заменить компонент автомобильного класса более дешевой альтернативой потребительского класса на позднем этапе проекта может создать дополнительные риски, связанные с проверкой, перепроектированием и соответствием требованиям электромагнитной совместимости.

FAQ: Прокладки для экранирования автомобильных печатных плат

Всегда ли автомобильные токопроводящие поролоновые прокладки дороже?

Обычно да. Продукция автомобильного класса, как правило, стоит дороже, поскольку в ней могут использоваться более высокоэффективные материалы, специальные токопроводящие покрытия, более строгий контроль технологического процесса, дополнительные испытания на надежность и системы контроля качества, применяемые в автомобильной промышленности.

Однако для критически важных с точки зрения безопасности применений стоимость материалов составляет лишь часть общей стоимости продукта. Риски, связанные с надежностью и проверкой, могут обойтись гораздо дороже, чем сама прокладка.

Можно ли провести испытания бытового токопроводящего пеноматериала на соответствие автомобильным стандартам?

Не обязательно. Прохождение дополнительных испытаний на соответствие эксплуатационным характеристикам не означает автоматически, что продукт соответствует автомобильным стандартам.

Автомобильные клиенты могут оценить всю цепочку поставок, включая:

• сертификация IATF 16949
• Контроль материалов
• отслеживаемость производства
• Управление изменениями
• Проверка надежности
• Стабильность процесса
• Опыт в автомобильном серийном производстве

Таким образом, квалификация в автомобильной отрасли представляет собой нечто большее, чем простое лабораторное испытание.

Какие сертификаты есть у компании Konlida?

Компания Konlida имеет сертификат IATF 16949 в области управления качеством в автомобильной промышленности, а также сертификат ISO 13485 в области управления качеством медицинских изделий.

Ее продукция из токопроводящей пены для поверхностного монтажа, предназначенная для автомобильной промышленности, поставляется для таких применений, как силовые установки электромобилей, системы управления батареями (BMS), бортовые зарядные устройства (OBC) и преобразователи постоянного тока.

Требуется ли более длительный срок поставки автомобильной прокладки?

Первоначальная квалификация обычно занимает больше времени, поскольку может потребоваться дополнительная проверка материалов и испытания на надежность. После утверждения конструкции и начала стабильного серийного производства поставки могут осуществляться в соответствии с согласованным графиком.

Компания Konlida гарантирует стандартные сроки выполнения заказов около 4–6 недель, а для соответствующих проектов возможно ускоренное производство.

Что такое Konlida? Автомобильная проводящая пена Решение?

Компания Suzhou Konlida Precision Electronics Co., Ltd. была основана в 2006 году и является сертифицированным поставщиком экранирующих элементов от электромагнитных помех и компонентов, изготовленных методом прецизионной штамповки, в соответствии со стандартом IATF 16949.

Для автомобильной промышленности компания Konlida предлагает прокладки для защиты от электромагнитных помех при поверхностном монтаже (SMT EMI) и другие экранирующие прокладки для печатных плат, использующие силиконовые сердечники, высокотемпературные проводящие полиимидные пленки и специальные проводящие покрытия, такие как золото.

В зависимости от конструкции изделия, материалы могут выдерживать рабочие температуры от -40°C до 280°C , при этом степень восстановления после сжатия превышает 90%.

Разработанные компанией Konlida решения на основе токопроводящей пены для автомобильной промышленности предназначены для следующих применений:

• Контроллеры электродвигателей
• BMS
• OBC
• DC/DC преобразователи
• Контроллеры ADAS
• Модули автомобильной связи

Компания оказывает поддержку на всех этапах — от выбора материалов и проектирования прокладок до прототипирования, проверки и серийного производства , обеспечивая отслеживаемость продукции в рамках процесса поставок для автомобильной промышленности.

Итог

Защитные прокладки для автомобильных печатных плат должны не только обеспечивать электрический контакт. Они должны сохранять непрерывность экранирования, механическую стабильность и низкое электрическое сопротивление на протяжении многих лет при воздействии температурных циклов, вибрации, сжатия и воздействия окружающей среды.

Именно поэтому автомобильная проводящая пена отличается от обычных материалов для экранирования электромагнитных помех.

Для силовой электроники электромобилей и других сложных автомобильных печатных плат правильное сочетание кремниевого сердечника, токопроводящего покрытия, поверхностного монтажа, механической конструкции, испытаний на надежность и автомобильного контроля качества может обеспечить более надежное решение для экранирования от электромагнитных помех.