1. 引言
車載PCB需長期耐受-40℃(寒冷地區(qū))~125℃(發(fā)動(dòng)機(jī)艙)的極端溫度,溫度每變化10℃,阻抗若漂移2%以上,會(huì)導(dǎo)致車載雷達(dá)、ECU(電子控制單元)信號(hào)失真——某車企曾因發(fā)動(dòng)機(jī)艙P(yáng)CB在120℃時(shí)阻抗漂移達(dá)8%,導(dǎo)致定速巡航功能失效,召回車輛5000臺(tái),損失超1.2億元。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求,車載PCB經(jīng)-40℃~125℃溫循測試(500次循環(huán))后,阻抗波動(dòng)需≤4%(符合**AEC-Q200(汽車電子元件可靠性標(biāo)準(zhǔn))Clause 4.3**)。捷配擁有6套車載PCB高低溫測試系統(tǒng)(配備高低溫箱+阻抗測試儀),累計(jì)完成150萬+次車載PCB溫循阻抗測試,本文拆解溫循參數(shù)、阻抗漂移機(jī)制及測試驗(yàn)證流程,助力車企解決高低溫阻抗問題。
車載 PCB 高低溫阻抗漂移源于兩大物理機(jī)制,需結(jié)合IPC-TM-650 2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)(溫度循環(huán)測試)解析:一是基材介電常數(shù)(εr)溫度敏感性,車載常用基材中,普通 FR-4 的 εr 溫度系數(shù)為 0.002/℃(即溫度每升 10℃,εr 上升 0.02),導(dǎo)致阻抗下降 1%-1.5%;而專用車載基材(如生益 S1000-2)的 εr 溫度系數(shù)為 0.0008/℃,10℃溫差下阻抗波動(dòng)僅 0.4%-0.6%—— 捷配測試顯示,125℃時(shí)普通 FR-4 εr 從 4.5 升至 4.77,阻抗從 50Ω 降至 47.2Ω(波動(dòng) 5.6%),而 S1000-2 εr 僅升至 4.59,阻抗降至 48.8Ω(波動(dòng) 2.4%);二是線路熱膨脹,銅的熱膨脹系數(shù)(16.5ppm/℃)遠(yuǎn)高于基材(FR-4 為 13ppm/℃),溫度變化 100℃時(shí),線路長度伸長 0.165%,導(dǎo)致阻抗輕微上升(約 0.5%),按GB/T 4677 第 6.3 條款,車載 PCB 線路需做防膨脹設(shè)計(jì)(如增加錨點(diǎn))。此外,溫循測試的升溫 / 降溫速率需控制在 5℃/min±1℃(AEC-Q200 要求),速率過快會(huì)導(dǎo)致基材分層,間接影響阻抗穩(wěn)定性。
- 測試樣品準(zhǔn)備:
- 選取 10 片車載 PCB(發(fā)動(dòng)機(jī)艙 ECU 用,50Ω 阻抗線,基材為生益 S1000-2,銅厚 2oz),按AEC-Q200設(shè)計(jì)測試點(diǎn)(兩端鍍金,避免氧化影響接觸);
- 設(shè)備搭建:
- 采用捷配車載測試系統(tǒng):① 高低溫箱(JPE-TH-500,溫度范圍 - 60℃~150℃,控溫精度 ±0.5℃);② Keithley 2450 阻抗測試儀(10Ω-100MΩ,誤差≤0.01%);③ 高溫導(dǎo)線(耐 150℃,阻抗穩(wěn)定性≤0.1%/100℃);
- 溫循參數(shù)設(shè)置:
- 按 AEC-Q200 Clause 4.3 設(shè)定:① 溫度范圍:-40℃~125℃;② 循環(huán)次數(shù):500 次;③ 溫段停留時(shí)間:-40℃/125℃各停留 30min,常溫(25℃)停留 10min;④ 升降溫速率:5℃/min;⑤ 測試間隔:每 50 次循環(huán)在 - 40℃、25℃、125℃三點(diǎn)測阻抗,記錄波動(dòng)值;
- 測試執(zhí)行:
- 啟動(dòng)系統(tǒng)后,監(jiān)控:① 溫箱溫度均勻性(≤±2℃,避免局部過熱);② 導(dǎo)線連接(高溫下無松動(dòng));③ 阻抗數(shù)據(jù)異常(如波動(dòng)超 5% 立即暫停,檢查樣品是否分層);
- 數(shù)據(jù)解析:
- 測試完成后,生成三大報(bào)告:① 阻抗波動(dòng)曲線(每 50 次循環(huán)的三點(diǎn)阻抗值);② 最大波動(dòng)值統(tǒng)計(jì)(需≤4%);③ 失效分析(若波動(dòng)超標(biāo),用 X-Ray 檢查基材是否分層,金相鏡看線路是否斷裂)。
- 按車載場景分類選型:
- 座艙電子(溫度 - 40℃~85℃):選用生益 S1000-2(εr 溫度系數(shù) 0.0008/℃,Tg=175℃);
- 發(fā)動(dòng)機(jī)艙(溫度 - 40℃~125℃):選用羅杰斯 RO4350B(εr 溫度系數(shù) 0.0005/℃,Tg=280℃);
- 充電樁(溫度 - 30℃~105℃):選用臺(tái)光 TG170(εr 溫度系數(shù) 0.0007/℃,Tg=170℃);
- 基材驗(yàn)證:每批次基材需送捷配實(shí)驗(yàn)室測試 εr 溫度特性(-40℃~125℃),確保溫度系數(shù)≤0.001/℃,不符合則拒收。
車載 PCB 高低溫阻抗測試需 “場景化參數(shù)設(shè)置 + 基材性能匹配”,核心是模擬車載極端溫度環(huán)境,驗(yàn)證阻抗長期穩(wěn)定性。捷配可提供 “車載 PCB 設(shè)計(jì)優(yōu)化 + 高低溫測試 + AEC-Q200 認(rèn)證” 一體化服務(wù):免費(fèi)提供基材選型建議,測試報(bào)告符合車規(guī)認(rèn)證要求,助力車企縮短產(chǎn)品認(rèn)證周期。