汽車PCB屏蔽墊片：為什麼汽車需要特殊材料

為什麼汽車電子產品需要特殊的PCB屏蔽墊片？

汽車PCB屏蔽墊片旨在高溫、振動、高濕度和長使用壽命等條件下，保持可靠的電磁幹擾屏蔽和電氣接地。與消費性電子產品不同，汽車系統的工作溫度範圍可能從-40°C到125°C甚至更高，且預期使用壽命長達10-15年。因此，汽車應用通常需要專門的PCB屏蔽墊片、材料、測試和製造控制。

如果您是導電泡沫的新手，請先閱讀我們的指南。什麼是導電泡沫？用途、應用及電磁幹擾屏蔽優勢。

若要更詳細地了解基於SMT的屏蔽技術，請參閱什麼是SMT EMI屏蔽墊片？ 。

關鍵在於：汽車級導電泡棉並非只是價格較高的普通消費級泡棉。二者的差異體現在材料選擇、溫度性能、抗震性能、長期壓縮穩定性、可追溯性以及汽車級品質管理等方面。

汽車級導電泡棉有何不同之處？

最大的差別在於運行環境。

智慧型手機通常可以可靠運行數年。而汽車電子控制單元即使經歷反覆的熱循環、機械振動、潮濕、鹽霧侵蝕和電磁幹擾，也可能在十多年內保持良好的工作狀態。

對於 PCB 屏蔽墊片，這些條件直接影響接觸電阻、壓縮恢復、黏合性和屏蔽連續性。

對於安全至關重要的汽車電子產品，屏蔽材料必須被視為整體可靠性設計的一部分，而不僅僅是配件。

1. 材料選擇：為什麼矽膠在汽車PCB屏蔽中至關重要

首先，差別在於基材。汽車PCB屏蔽墊片通常採用矽膠基芯材，因為矽膠在比傳統PU泡棉更寬的溫度範圍內都能保持彈性和尺寸穩定性。

消費級導電泡棉通常採用聚氨酯（PU）泡棉和導電織物製成。這種材料在溫度適中的電子產品中表現良好，但在汽車環境中可能無法提供足夠的長期穩定性。

汽車應用領域可改用矽泡棉或矽彈性體芯材，結合高溫導電層。

基於矽的結構可以提供更寬的工作溫度範圍。根據配方和結構的不同，康利達的矽芯導電泡棉解決方案可承受高達280°C 的溫度。

熱循環過程中會發生什麼事？

汽車電子設備會重複經歷冷熱環境。屏蔽墊片在這些循環之後必須繼續保持物理接觸。

合適的汽車材料應具備以下特性：

• 導電外層開裂
• 分層
• 黏合失效
• 永久變形
• 接觸電阻增大
• 壓縮恢復損失

對於塗層選擇至關重要的應用，請參閱我們的指南。鍍金、鍍鎳和鍍錫EMC泡沫材料。

因此，應根據電子組件的實際溫度曲線而不是其標稱工作溫度來選擇合適的材料。

2. 抗振性：為什麼SMT EMI 墊片可能更可靠

汽車PCB屏蔽墊片必須在持續振動和機械衝擊下保持電氣接觸。 SMT EMI墊片透過直接貼裝到PCB上而非完全依賴黏合劑固定來應對這項挑戰。

在消費性電子產品中，導電泡棉通常使用壓敏膠黏貼。這種方法方便且成本低廉，但長時間振動會導致導電泡沫逐漸發生位移、蠕變或脫落。

汽車系統會面臨更嚴苛的機械工況，例如：

• 路面震動
• 引擎或馬達振動
• 懸吊影響
• 熱脹冷縮
• 反覆機械衝擊

為什麼要使用SMT EMI墊片？

SMT EMI 墊片可以整合到 PCB 組裝過程中，並透過回流焊接進行安裝。

這具有以下幾個潛在優勢：

1. 自動化安裝－減少人工安裝。
2. 機械固定－降低墊圈移位的風險。
3. 定位一致－提高接觸重複性。
4. 製程整合－使屏蔽組件成為 PCB 組裝工作流程的一部分。
5. 空間利用率高－適用於緊湊型PCB佈局。

如需更深入地比較內部結構和選擇標準，請參閱軟性SMD接點：比較5種用於EMI接地的內部結構。

導電泡沫也能減輕機械應力嗎？

是的。矽基導電泡棉兼具彈性和阻尼特性。在適當的壓縮下，它可以吸收PCB板和外殼之間的一部分機械運動。

這就是為什麼在振動和反覆壓縮是主要設計考慮因素的應用中，柔性屏蔽材料可以成為剛性金屬彈簧觸點的有吸引力的替代品的原因之一。

然而，墊片設計仍需要考慮壓縮比、安裝公差、接觸壓力和外殼幾何。材料本身並不能彌補不合適的機械設計。

3. 長期可靠度：屏蔽墊片能使用 10 年嗎？

汽車PCB屏蔽墊片必須保持多年的穩定電氣接觸和機械恢復性能，而不僅僅是通過初始EMI測試。

如果墊片的導電表面氧化、彈性體永久變形或接觸壓力低於所需水平，則墊片可能會失去屏蔽性能。

關鍵參數包括：

這些數值是設計目標，而非通用的汽車標準。實際規格應根據車輛平台、應用地點、客戶需求和驗證計畫來決定。

如何評估長期可靠性？

汽車屏蔽材料可能需要進行加速老化和環境測試，例如：

• 高溫老化
• 熱循環
• 溫度衝擊
• 振動測試
• 壓縮/恢復測試
• 接觸電阻測量
• 鹽霧試驗
• 濕度暴露

例如，可以在高溫下長時間暴露後對設計進行評估，然後檢查壓縮恢復和電阻的變化。

這一點很重要，因為初始電氣性能並不能證明長期的電磁幹擾可靠性。

4. IATF 16949：品質管理為何重要

IATF 16949 非常重要，因為汽車客戶不僅評估墊片本身，還評估供應商控製材料、製程、變更、缺陷和可追溯性的能力。

對於汽車PCB屏蔽墊片供應商而言，品質管理可能涉及以下方面：

全程可追溯性

在製造系統中，物料批次、生產流程、檢驗記錄和成品出貨情況都應該是可追溯的。

當產品進入汽車供應鏈後才發現品質問題時，這一點就顯得尤為重要。

變更控制

材料、設備、生產流程或主要供應商的變更可能需要正式評估和客戶批准。

這樣可以防止看似微小的材料變化意外地影響接觸電阻或長期屏蔽性能。

過程控制

汽車生產需要穩定的製造參數和持續改進。

對於大批量SMT EMI墊片生產，這可能包括控制以下方面：

• 材料厚度
• 方面
• 壓縮特性
• 導電層完整性
• 接觸電阻
• 可焊性
• 黏附
• 外貌
• 大量一致性

換句話說，汽車級性能取決於產品工程和製造流程。

汽車PCB屏蔽墊片用於哪些領域？

汽車導電泡棉被廣泛應用於許多需要可靠接地和電磁幹擾屏蔽的電子控制系統。

在電動車電力電子領域，PCB屏蔽墊片有助於在PCB和金屬外殼之間建立低阻抗導電路徑，從而減少不必要的電磁洩漏。

有關詳細範例，請參閱我們關於…的文章。電動汽車馬達控制器PCB電磁幹擾屏蔽。

汽車級與消費級：您應該選擇哪一種？

選擇合適的墊片取決於應用風險、環境條件和客戶要求。

一個簡單的選擇規則

如果墊片用於高溫、高振動、長壽命或與安全相關的汽車應用，則應從設計過程一開始就考慮使用汽車級材料。

在專案後期嘗試用更便宜的消費級替代品替換汽車級組件，可能會帶來額外的驗證、重新設計和電磁相容性合規性風險。

FAQ: 汽車PCB屏蔽墊片

汽車用導電泡棉墊片總是比較貴嗎？

通常情況下是的。汽車級產品價格通常更高，因為它們可能使用高性能材料、專用導電塗層、更嚴格的製程控制、額外的可靠性測試以及汽車品質系統。

然而，對於安全至關重要的應用而言，材料成本只是產品總成本的一部分。可靠性和驗證風險的成本可能遠高於墊片本身的成本。

消費級導電泡棉材料能否通過測試達到汽車級標準？

不一定。通過額外的性能測試並不代表產品就一定達到汽車級標準。

汽車產業客戶可能會評估整個供應鏈，包括：

• IATF 16949認證
• 物料控制
• 生產可追溯性
• 變革管理
• 可靠性驗證
• 流程一致性
• 汽車大規模生產經驗

因此，汽車鑑定比單一實驗室的測試範圍更廣。

Konlida擁有哪些認證？

Konlida 已獲得 IATF 16949 汽車品質管理認證，並持有 ISO 13485 醫療器材品質管理認證。

其汽車級 SMT 導電泡棉產品供應給電動車動力總成系統、電池管理系統 (BMS)、車載電腦 (OBC) 和直流/直流轉換器等應用領域。

汽車墊片需要更長的交貨週期嗎？

初始認證通常需要更長時間，因為可能需要額外的材料驗證和可靠性測試。一旦設計獲得批准並進入穩定的批量生產階段，即可按照約定的生產計劃交付。

Konlida 的標準交貨週期約為 4-6 週，合格專案可享有加急生產服務。

什麼是康利達的汽車導電泡沫解決方案？

蘇州康利達精密電子有限公司成立於2006年，是一家獲得IATF 16949認證的EMI屏蔽和精密模切元件供應商。

對於汽車應用，康利達提供採用矽膠芯、高溫導電PI薄膜和特定應用導電塗層（如金）的SMT EMI墊片和其他PCB屏蔽墊片。

根據產品設計，這些材料可以支援-40°C 至 280°C 的工作溫度，壓縮恢復率超過 90%。

康利達的汽車導電泡棉解決方案專為以下應用而設計：

• 電動汽車馬達控制器
• BMS
• OBC
• 直流/直流轉換器
• ADAS控制器
• 汽車通訊模組

該公司提供從材料選擇和墊片設計到原型製作、驗證和批量生產的支持，並將生產可追溯性融入汽車供應鏈流程。

底線

汽車PCB屏蔽墊片的功能不僅限於提供電氣接觸。它們必須在多年的溫度循環、振動、壓縮和環境暴露下，保持屏蔽連續性、機械穩定性和低電阻。

這就是為什麼汽車級導電泡棉與傳統的電磁幹擾屏蔽材料不同的原因。

對於電動車電力電子和其他要求嚴格的汽車PCB應用，矽芯、導電塗層、SMT貼裝、機械設計、可靠性測試和汽車品質控制的正確組合可以提供更強大的EMI屏蔽解決方案。