帝斯曼在汽车电子行业的材料解决方案

一、汽车零部件行业市场趋向

1.电池电压发展趋势

新能源电动车在汽车行业里有着快速发展的趋势,要符合现今使用者习惯,呼应到内燃机引擎的汽车使用,充电时间是关键,要达成这个关键提升充电电压是一个有效的方式,例如特斯拉现在的电动车充电电压为410V未来的豪华新款跑车或将超过800V,从这也可以看出电动车逐渐趋向更高的充电电压,电压提升将会缩短充电时间更有益于电动车在市场的推广。

图片无替代文字

2.电子控制单元高密度集成化或将成为趋势

传统的ECU电子控制单元,汽车电子的大脑,目前随着新能源车注入电动车以及自动驾驶各种各样的新趋势发展,汽车电子零部件的使用在汽车上越来越多。从图中可以看见应用部位很多比如动力总成、车身以及自动驾驶的应用,电子控制单元ECU多达120个,可见电子控制单元的整合、高度集成化是未来的推动趋势。较传统电路板设计新的设计将迈向微型化,PC板集板密度提升,从而促使电子零部件的焊接工艺由传统的窗口式焊接向回流焊焊接转变,回流焊焊接的变化是一个明显的差别点。

图片无替代文字

3.自动驾驶提升了电路板集板密度也创造出更多回流焊部件需求

自动驾驶的层级从L2到RoboTaxi,高速连接器使用回流焊的部件变得越来越多,从L2上搭配的2颗HSD connector到RoboTaxi多达12颗的HSD/Fakra connector,这6倍之差的差别指出了随着自动驾驶的层级越来越高,使用的回流焊焊接部件越来越多,所以回流焊将是汽车电子在焊接工艺上的一个主要角色。

图片无替代文字

4.汽车电子新市场趋势的材料需求

回流焊或PIP制程,在这种制程下所需要关心的是材料耐热性,耐热性包含传统的汽车电子汽车工业上长时间的老化、温度循环、机械重启、热重启,这些都会呼应到材料的强度包含的熔接线尺寸安定性。除了机械强度外电器安全性也是一个关注的重点,这部分就是随着充电电压的提升,电器安全性要求会比以前更为严苛。色码演色性即配色性,现在越来越多电子器部件应用在汽车电子上,不同的工况不同的讯号不同的需求使用颜色来予以编码是非常容易管控的体系,所以不同的颜色需求会越来越多元,同时搭配在回流焊制程材料如何达到配色需求如何变色也是一个关注的重点。

图片无替代文字

二、材料需求后市场趋势

对于上述三个趋势所引发出来的材料需求主要有以下3点:

1.高压系统(相对漏电起痕指数所起关键作用)

高压应用的起火隐患,产品设计的爬电距离,材料的绝缘,材料的相对漏电起痕指数

帝斯曼For Tii®相对漏电起痕指数可达800V以上,帝斯曼Akulon PA66相对漏电起痕指数可达700V。

图片无替代文字

不同材料相对漏电起痕指数表现

图片无替代文字

不同材料绝缘性能对比

在吸湿后PA4T/PPS与PA6T/66材料相比较,绝缘性能较为稳定。

2.微型化新系统整合带来的影响

随着高度集成化,PCB footprint也变成是关键话题,以泰科所开发的Nano MQS平台为例,其连接器的尺寸与PCB footprint均大幅度减少,同时对材料的要求以不仅止于一般回流焊的要求,而是要更多关注于尺寸变小后,材料机械强度变化与耐候性。ECU进行集成化后,电子器部件在尺寸上会迈向微型化,微型化带来的最大差异是壁厚的变化,在壁厚上变得更薄的挑战,最直接的就是熔接线强度。现在连接器由于微型化的需求,在结构设计上很难简化,所以厂商为了达到目的,几何结构设计复杂,越复杂的结构出现熔接线的几率越高。熔接线加上高温以及振动测试显而易见的风险是开裂,避免开裂问题、保证材料有高的熔接线强度是所必须考量的问题,尤其是在产品的设计前端。帝斯曼的材料具有高熔接线强度能有效改善产品开裂问题,测试图如下:

图片无替代文字

相对于样品,帝斯曼的For Tii材料高出20%的焊接线强度并有效降低产品开裂

3.回流焊新PIP焊接对材料的要求新关注点

回流焊焊接起泡问题,材料湿敏等级一级材料是最理想的材料,这种材料不管在何时何地进行回流焊焊接都不会起泡,也不需要特殊的防水包装确保材料不吸湿,较高湿敏等级的材料能降低(包装)成本。一般PPA材料绝大部分在湿敏等级属于二级。

帝斯曼针对这样的需求开发了一款For Tii Ace材料,这款产品即使在回流焊过程中把峰温提高到270度,不管产品厚度从0.4mm到3.2mm还是在更严苛的条件(加50%回料)下,帝斯曼的For Tii Ace JTX8牌号材料仍可保持湿敏等级一级的性能。

图片无替代文字

帝斯曼JTX8材料即使在回流焊后,即使在空气条件下,不需要氮气保护,仍然有极佳的色彩稳定性。

图片无替代文字

如图,相较于氮气的回流焊以及未过回流焊之前色差都极为小。

4.帝斯曼针对回流焊制程的材料方案

图片无替代文字

帝斯曼For Tii材料基本上都是湿敏等级二级以上,传统的尼龙46 Stanyl具有极佳韧性、高流动、高速结晶的材料特性在肉厚<0.8mm时也可用于回流焊制程不会发生起泡。

三、激光蚀刻成型材料在汽车电子上的应用

激光蚀刻成型材料方案可以广泛的发现于消费电子品上,比如手机天线。在汽车行业,目前越来越多的Tier 1 终端客户希望有这样的材料方案或是工艺来达到所谓的系统整合同时可带来系统的轻量化以及更高的设计自由度,比如压力传感器、汽车天线、方向盘控制器、雷达以及照明这些都可看到激光蚀刻成型的广泛应用。

图片无替代文字

针对激光蚀刻成型帝斯曼简单的分为两大块:

  • 可使用于回流焊制程,包括帝斯曼的For Tii LDS材料和Xytron PPS材料。
  • 不可用于回流焊制程,开发出柔性高韧性For Tii Eco LDS材料。
图片无替代文字

帝斯曼激光刻蚀成型材料方案关注的重点,在汽车行业,可以很容易的做一个软盘性的取代,比如典型的电路板取代同时呼应到电子元件高密度这种趋势下配合到回流焊的需要,帝斯曼的For Tii PPA材料可以提供一个高机械强度高电镀率材料解决方案。

图片无替代文字

激光刻蚀成型最常见的材料也包括液晶高分子,在回流焊的应用上PPA与 LCP都是常见的高温材料,对比LCP液晶高分子材料,LCP熔接性问题永远存在于各种不同工况下的应用,简单来讲,LDS材料最不乐见的是导通电路在基材下产生的熔接线,这种状况经过长时间的老化或振动处理可能会开裂造成导通电路的断路。

图片无替代文字

另外一个关注点,在LDS材料上,材料的电镀指数,材料的电镀指数可以通过提升功率瓦数来达到优化但同时也必须考虑到材料的基础特性。

为促进汽车用塑料轻量化,环保,安全,舒适性和个性化发展,

诚邀您关注公众号智能汽车俱乐部(ID:smartautoclub),公众号对话框内回复关键词 “HUD加入“,申请加入。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注