1. 引言

汽車電子（如ADAS、車載中控）需滿足ISO 26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)一體化PCB因“故障連鎖效應(yīng)”，某車企曾因車載中控PCB電源故障，導(dǎo)致儀表盤、倒車影像同步失效，觸發(fā)安全召回，損失超5000萬元。模塊化PCB通過“安全域劃分+故障隔離”，可實(shí)現(xiàn)“單一模塊故障不影響安全功能”，成為車載電子合規(guī)關(guān)鍵。捷配深耕車載模塊化PCB設(shè)計(jì)5年，累計(jì)交付60萬+片符合ISO 26262 ASIL-B/D標(biāo)準(zhǔn)的PCB，本文拆解模塊化PCB的安全域劃分、隔離設(shè)計(jì)及合規(guī)驗(yàn)證，助力車載電子通過功能安全認(rèn)證。

2. 核心技術(shù)解析

3. 實(shí)操方案

3.1 模塊化安全設(shè)計(jì)四步法

1. 安全域劃分：用捷配 “ASIL 模塊劃分工具”（JPE-ASIL 4.0），按功能安全需求拆分 ——① ASIL D 模塊（如 ADAS 攝像頭感知）：PCB 面積≤150mm×100mm，獨(dú)立電源（12V DC±5%），選用 TI TPS7A4700 隔離電源芯片（隔離電壓 3000V DC）；② ASIL B 模塊（如車載娛樂）：PCB 面積≤120mm×80mm，共享電源（5V DC±3%），SPFM≥90%；模塊間距≥10mm，接地平面分割（間距≥2mm）；
2. 隔離設(shè)計(jì)：① 電源隔離：ASIL D 模塊采用 “隔離 DC-DC”，輸出紋波≤50mV，按ISO 26262-6 第 8.3 條款，故障時(shí)切斷自身電源，不影響其他模塊；② 信號(hào)隔離：模塊間通信采用 ADI ADUM1400 數(shù)字隔離器（隔離電壓 2500V AC，傳輸速率 100Mbps），引腳間距≥8mm，避免爬電；③ 防護(hù)設(shè)計(jì)：模塊邊緣預(yù)留 2mm 爬電距離，涂層采用 conformal coating（Dow Corning 1-2577），防護(hù)等級(jí) IPX4，符合IEC 60529 標(biāo)準(zhǔn)；
3. 診斷功能集成：每個(gè)模塊搭載 “安全監(jiān)控單元”（如英飛凌 AURIX MCU），① 電壓診斷：檢測精度 ±1%，超 12V±15% 時(shí)觸發(fā)斷電；② 溫度診斷：NTC 熱敏電阻（精度 ±1℃），超 85℃時(shí)報(bào)警；③ 通信診斷：I2C/SPI 采用 CRC 校驗(yàn)（多項(xiàng)式 0x1021），誤碼率≤10??，按ISO 26262-5 第 9.3 條款；
4. 合規(guī)驗(yàn)證：通過捷配 “ISO 26262 測試平臺(tái)”，完成① 故障注入測試（模擬電源過壓、信號(hào)短路，驗(yàn)證隔離有效性）；② SPFM 計(jì)算（ASIL D 模塊≥99%）；③ 電磁兼容測試（輻射騷擾≤40dBμV/m，符合CISPR 25 標(biāo)準(zhǔn)），測試報(bào)告可直接用于功能安全認(rèn)證。

3.2 量產(chǎn)安全管控

1. 物料安全：選用符合 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)的元器件 —— 如電源芯片 TI TPS7A4700（Grade 1，-40℃~125℃），物料批次追溯率 100%，捷配物料系統(tǒng)可提供 “從晶圓到成品” 的全鏈路溯源；
2. 工藝安全：SMT 焊接采用 “氮?dú)饣亓骱?rdquo;（峰值溫度 245℃±5℃，保溫時(shí)間 10s±2s），焊點(diǎn)空洞率≤5%（符合IPC-A-610G Class 3 標(biāo)準(zhǔn)），每批次抽檢 30 片，X-Ray 檢測合格率≥99.5%；
3. 測試安全：量產(chǎn)階段執(zhí)行 “100% 安全診斷測試”，包括① 隔離電壓測試（3000V DC，漏電流≤10μA）；② 診斷功能測試（觸發(fā)故障，驗(yàn)證報(bào)警響應(yīng)時(shí)間≤100ms）；③ 老化測試（85℃/85% RH，1000h，無性能衰減）。