汽车用PCB品质可靠性分析

一、前言：
 　目前国内整车中汽车电子应用比例较低，每辆新车汽车电子支出平均占整车价值4．8％，同期全球平均水平是26．2％，一些豪华高档轿车中电子装置甚至占整车成本50％以上[1]，差距及发展需相当明显。国内汽车电子设备比例低，主要受研发和可靠性保证能力限制。
二、现状：
 　中国汽车电子市场在很大程度上由世界知名汽车零部件厂商德尔福、日本电装、博世三巨头占领；目前国内PCB生产厂家通过这几家公司认证不多，(尤其是通过其高端产品认证，)且通过认证常需2-4年甚至更长时间，品质控制能力尤其是性能品质保证能力不足为主要影响因素。人们对汽车综合性能不断有新要求，汽车行业也迫切需要应用信息技术改善汽车性能与消费环境。基于一种供求互动，在全球汽车行业处于平稳增长态势情况下，全球汽车电子行业却仍以每年高于8％速度增长[2]。我国涉足汽车电子企业多是生产附加值较低产品，如音箱、DVD、倒车雷达、防盗器等，而在高端产品方面国内几乎是空白。技术含量较高的中高端产品基本都是国外品牌。
 　汽车用PCB供给方面，国内不少企业早已看到其中蕴藏无限商机，先后有皆利士、至卓飞高、汕头超声、珠多、生益电子、耀文电子(中国)……等通过QS9000认证，为进军汽车电子行业取得一张入门券，但目前多数企业生产加工基本以中低端产品为主，和少量特种PCB供给，在汽车发动机控制系统如(ECU、EPS、ABS等)基板供给方面相对较少，各厂在该类PCB可靠性保证方面也基本处于一种摸索阶段。
三、性能要求
● 概述：
 　汽车用PCB可靠性作为整车可靠性保证一部分，要求很严格，不仅要求供应厂家通过汽车质量管理体系QS9000认证，还要对其质量控制能力进行极其苛刻评估。汽车用PCB产品多采用特殊性能材料(如高Tg材料、耐CAF材料、厚铜材料以及陶瓷材料等)进行制作，性能测试一般也有专门要求。
 　汽车电子产品首先必须满足汽车作为一个交通工具所必须具备特性，对温度、气候、电压波动、电磁干扰、震动等适应能力要求更高。不同汽车厂商对定制电子产品要求也不一样，需要汽车电子制造商付出相当大投入；如何提升汽车用PCB品质，使同步符合我国汽车发展标准要求，首先必须了解不同汽车产品用途及其功能需求。
● 性能方面：
 　动力控制系统和制动控制系统用汽车PCB，设计和制程要求更高可靠性，如汽车控制系统，部分关键器件要求进行高达500~2000次高低温循环(车载装置要求200循环)和42V高电压测试(常规12V)，对于高压和高温产品，基本都要求使用高铜箔材料和制作工艺，基本铜厚要求在2安士~4安士，  (最高要求铜箔厚度达到16安士，且必须采用专用特种散热器)[4]  ；车载用PCB(用于汽车通讯与娱乐方面产品)，因其所处环境和使用条件，要求有更高可靠性保证，其验收水平要求高于普通消费性电子一个等级以上。
● 材料方面：
 　厚铜材料、陶瓷材料、高TG材料、耐CAF材料作为应用于汽车电子产品主要特种材料成为近两年特种PCB利润亮点，在日本，每年都有不少此类新材料开发见报于其PCB专利摘要，在国内开发相对比较缓慢，也基本无形成规模。且因技术不成熟，达到要求能力不高。在汽车PCB制作方面，材料合适性决定满足要求的程度。
● 过程控制方面：
 　汽车用PCB加工制作要求过程控制能力达到1．67以上，按照传统PCB加工方法(流程复杂且基本是半自动加工生产)，达到该能力水平难度不小。尤其SMT、BGA精度及喷锡质量要求方面。
四、可靠性保证
 　对于高可靠性汽车用PCB，如何确保产品满足要求是众多PCB厂家所追求的目标。我司较早通过QS9000认证，近几年来涉足该领域，生产控制中对一些可靠性问题解决积累一·点经验，现拟从主要可靠性测试方面及容易出现性能不足问题进行分析，抛砖引玉。
A) 高低温循环测试：
 　动力控制系统和制动控制系统用汽车PCB，设计和制程要求更高可靠性，如汽车控制系统，通常要求500次高低温循环，个别关键器件甚至要求高达2000次高低温循环。
B) 高低温循环测试条件及要求：
 　低温：-40℃；高温：125℃，转换时间：10秒，到达最高(低)温度后持续时间：15分钟互连电阻变化率≤10％(部分客户要求为≤5％)
● 改善方向：
 　高低温后切片出现的裂纹，与板材Tg值、钻孔质量、PTH前凹蚀有比较大关系，减少板厚方向z轴膨胀程度须选材方面作好。其他两点从如下方面入手进行分析解决。
1) 钻孔方面：
 　通过使用3种不同类型垫板(酚醛垫板、木质垫板及密胺垫板)进行钻孔实验，钻孔后用SEM观察孔壁污泥情况，结果表明使用酚醛垫板孔壁两边污泥相对较多；而使用木质垫板时孔壁一边污泥较多，另一边污泥就很少；使用密胺垫板时钻孔污泥则均匀分布于孔壁上，污泥量相对较少。
2) 凹蚀：
 　用不同凹蚀方式，孔壁凹蚀量会有些差异，如何有效去除环