在過(guò)去的20年里，車(chē)載電子裝置呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，并將在邁向L5自動(dòng)駕駛中繼續(xù)保持這個(gè)趨勢(shì)。自動(dòng)駕駛汽車(chē)結(jié)合了一系列令人印象深刻的模擬和數(shù)字電路，將不可避免地改變我們通勤的方式。確保司機(jī)、乘客和行人的安全仍然是首要任務(wù)。為了實(shí)現(xiàn)安全的ADAS，我們應(yīng)該考慮環(huán)境的所有方面，包括一個(gè)經(jīng)常被忽視的問(wèn)題：冷凝。

隨著功率密度的增加、圖形處理器的增長(zhǎng)，以及微環(huán)境，車(chē)輛電子設(shè)備上的凝結(jié)是一個(gè)不斷擴(kuò)大的問(wèn)題。當(dāng)溫暖的板級(jí)溫度與冷卻的外殼和液冷系統(tǒng)發(fā)生沖突時(shí)，就會(huì)發(fā)生凝結(jié)。水分并不局限在隔離區(qū)、無(wú)保護(hù)的部件或硬件冗余。當(dāng)積聚在PCBA上時(shí)，凝結(jié)物作為催化劑降低了系統(tǒng)性能，還會(huì)導(dǎo)致短路故障模式。

自動(dòng)駕駛汽車(chē)就是移動(dòng)的服務(wù)器

由于汽車(chē)開(kāi)始變成移動(dòng)的服務(wù)器，沒(méi)有受控環(huán)境條件的保護(hù)，冷凝對(duì)這些系統(tǒng)的長(zhǎng)期可靠性構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。



使冷凝障礙更加復(fù)雜的是許多組件尺寸的增加。設(shè)計(jì)這些錯(cuò)綜復(fù)雜的系統(tǒng)的工程師們正在不斷推動(dòng)系統(tǒng)集成的界限，將攝像機(jī)、遠(yuǎn)距和近距雷達(dá)、LiDAR、接近傳感器等結(jié)合起來(lái)。較大的封裝會(huì)導(dǎo)致微氣候區(qū)的溫度差異加大，給整個(gè)系統(tǒng)增加冷凝的水分。在專(zhuān)注于先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，還要著眼于先進(jìn)的電路保護(hù)策略，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

在確定PCBA保護(hù)策略時(shí)，工程師必須考慮其對(duì)敏感的高速數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)和熱管理性能的影響。增加的成本和制造復(fù)雜性與保護(hù)水平相比，是每個(gè)公司必須權(quán)衡的應(yīng)用設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)?？紤]到自動(dòng)駕駛汽車(chē)的目標(biāo)安全水平，擁有一個(gè)精心設(shè)計(jì)的冷凝保護(hù)策略對(duì)系統(tǒng)性能來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。

好消息是，在PCBA涂層方面已經(jīng)取得了重大進(jìn)展。開(kāi)發(fā)人員現(xiàn)在有能力保護(hù)連接器和天線，以及大型元件的底部，而不會(huì)對(duì)熱度、電氣性能、射頻性能或信號(hào)完整性產(chǎn)生負(fù)面影響。疏水涂層技術(shù)的這一進(jìn)步允許更薄的涂層（約25µm），提供高散熱性和更有效的制造工藝。

PCBA上的冷凝要求對(duì)所有元件和連接進(jìn)行100%的3D保護(hù)。使用粘彈性涂層對(duì)于確保涂層以與基材相同的速度膨脹和收縮至關(guān)重要。當(dāng)使用高粘性材料時(shí)，其熱膨脹特性與PCBA元件材料不同，如陶瓷電容、電阻、IC塑料、FR4、金屬通孔/玻璃等。隨著時(shí)間的推移和溫度的循環(huán)，熱膨脹特性的差異會(huì)導(dǎo)致機(jī)械應(yīng)力，從而使涂層開(kāi)裂或元件移位。使用粘彈性涂層可以消除機(jī)械應(yīng)力的顧慮，使設(shè)計(jì)者能夠保護(hù)PCBA，而不必?fù)?dān)心會(huì)造成更多的故障模式。

不能用昨天的技術(shù)設(shè)計(jì)明天的汽車(chē)

使用昨天的PCBA保護(hù)策略來(lái)設(shè)計(jì)明天的自動(dòng)駕駛汽車(chē)是非常有挑戰(zhàn)性的。隨著我們迅速走向自動(dòng)駕駛的未來(lái)，對(duì)電子器件保護(hù)的信心直接關(guān)系到乘客的安全，這顯然是第一要求。這些復(fù)雜的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的長(zhǎng)期可靠性對(duì)于公司在開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中所花費(fèi)的數(shù)十億美元得到投資回報(bào)是至關(guān)重要的?？紤]到所分配的資源、制定的標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)技術(shù)的混合，考慮到像冷凝這樣簡(jiǎn)單的事情會(huì)迅速引發(fā)系統(tǒng)故障，這是很了不起的。擁有冷凝計(jì)劃的公司將在系統(tǒng)性能和壽命方面擁有戰(zhàn)略市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。



[參考文章]
Condensation: The Hidden Vehicle Failure Mode — Jeremy Garbacik