¿Qué es la electrónica de vehículos PCB?

Empecemos explicando el significado de PCB.

La placa de circuito impreso es una placa no conductora que contiene todos los componentes electrónicos y eléctricos. Los componentes eléctricos se conectan a la placa a través de un soporte físico.

Una placa de circuito impreso de automoción es un complejo sistema de circuitos que controla la mayoría de las operaciones electrónicas de un coche.

El ensamblaje de circuitos impresos es un componente crucial de la electrónica de los vehículos. Sirve de base para los circuitos electrónicos que controlan diversos aspectos del funcionamiento del vehículo. Estas son algunas cosas clave que hay que saber sobre PCBA para la electrónica del vehículo:

Como fabricante líder de PCB para automoción con 15 años de experiencia y conforme a la norma IATF16949, apoyamos desde la creación de prototipos de PCB y el ensamblaje de PCB hasta la producción en serie de todos sus proyectos de PCB para automoción, proporcionando PCB rígidas-flexibles estándar, placas de circuitos flexibles y soluciones rígidas-flexibles a los fabricantes de automoción y sus proveedores.

A la hora de diseñar PCBA para componentes electrónicos de vehículos, hay que tener en cuenta varios factores, entre ellos:

Tamaño y forma: La PCBA debe diseñarse para que quepa en el espacio disponible en el vehículo y cumpla cualquier restricción dimensional.

Colocación y enrutamiento de los componentes: La colocación de los componentes en PCBA y el trazado de las líneas deben optimizarse para un funcionamiento eficaz y para minimizar el ruido eléctrico.

Requisitos eléctricos y térmicos: PCBA debe diseñarse para cumplir los requisitos eléctricos y térmicos específicos de la aplicación.

Pruebas y validación: El diseño de la PCBA debe permitir probar y validar fácilmente la funcionalidad de la placa.

El ensamblaje de placas de circuito impreso es un componente esencial de la electrónica del vehículo que proporciona una plataforma estable para que los componentes electrónicos interactúen entre sí. Existen diferentes tipos de PCBA utilizados en la electrónica de los vehículos, y su diseño debe tener en cuenta diversos factores como el tamaño, la colocación de los componentes y los requisitos eléctricos/térmicos. Como la tecnología sigue evolucionando, podemos esperar ver PCBA aún más sofisticados en los futuros vehículos.

¿Cuáles son las aplicaciones de PCB para automóviles?

Diferentes aplicaciones de los vehículos están utilizando en PCB de automoción. Se puede afirmar que cuando se trata de aplicaciones, los PCB podrían considerarse como la columna vertebral del sistema eléctrico.

A continuación se enumeran las principales aplicaciones de los PCB para automoción.

1.Kit GPS y módulos ECU.

2.Pantallas (digitales)&Sensores de transmisión.

3.Sistema de radar&Componentes de audio y estéreo.

4.Convertidores AC/DC y controles de motor.

5.Sistema de sincronización del motor&Sistema LED.

6.Detectores de ocupantes&Tablero de distribución de energía. fabricación.

Exigencia de calidad

Desde una perspectiva internacional, la demanda de productos de calidad por parte de fabricantes y distribuidores depende de la normativa ISO9001.

Para ser más específicos, el sistema de administración de calidad que rige la industria del automóvil es el ISO90001/TS16949.

Integra requisitos especiales y se centra en la prevención de defectos, la reducción de residuos y la fluctuación de la calidad en la cadena de suministro de la industria del automóvil.

Como fabricante de automóviles, debe obtener la ISO/TS16949 antes de introducirse realmente en el mercado.

Para definir un producto bajo la clase 3, debe construirlo bajo la totalidad de los criterios IPC.  La norma IPC clase III dicta las normas de calidad para:

Selección de laminados

Espesor del laminado

Procesos de fabricación

Disposición de las instalaciones, como los componentes en la placa de circuito impreso

Criterios de inspección

Cualificación de los materiales

Prototipos de PCB para automoción

Necesitará tener un prototipo de placa de circuito impreso de automoción antes de tener la placa de circuito impreso de automoción real.

El prototipo le guiará en la fabricación de una placa de circuito impreso de automoción buena y completa.

También le ayudará a saber si el diseño de PCB para automoción que necesita funcionará.

PCB para ensamblaje en automoción

Con el prototipo de PCB en la mano, puede pasar al proceso de ensamblaje.

Antes de continuar, debe asegurarse de que el prototipo de PCB funciona perfectamente.

Veamos algunos de los procesos de ensamblaje que debe conocer.

Ventaja del ensamblaje de PCB automotriz de Hitechpcba：

En la actualidad, impulsado por tecnologías avanzadas como la inteligencia artificial, la comunicación 5G y la creación de redes de vehículos, el vehículo inteligente se ha convertido en otra salida después del vehículo eléctrico. Con respecto al ensamblaje de PCB para automóviles, la compra y producción de placas de circuito impreso y componentes también son muy estrictas. Hitechpcba tiene una experiencia muy rica en PCBA para automóviles, como Harley-Davidson, Denso, y otras fábricas de automóviles son nuestros clientes.

Aunque la producción de placas de circuito PCBA para automóviles es madura, todavía requiere un alto nivel de gestión, lo que plantea retos para la fiabilidad del ensamblaje de componentes y parches de PCB. Hitechpcba se centra en la fabricación de calidad de placas PCBA y se convierte en su proveedor preferido. Al mismo tiempo, hemos ampliado nuestra certificación a la exitosa certificación de automoción IATF 16949 y tiene una gran ventaja en la fabricación de PCBA electrónica de automoción.

IATF 16949 describe los requisitos del sistema de gestión de calidad para el diseño/desarrollo, producción, instalación y servicio de productos relacionados con la automoción. La norma exige que exista un centro, que es la línea de producción donde tiene lugar el proceso de fabricación de valor añadido. Por fabricación se entienden todos los procesos de fabricación o ensamblaje de los siguientes elementos, incluidas piezas o materiales, piezas con tratamiento térmico, pintadas, galvanizadas u otros servicios de procesamiento final, así como otros productos especificados por el cliente.

En otras palabras, IATF 16949:2016 se aplica a la organización de la fabricación de automóviles, la producción de automóviles y la fabricación de piezas de reparación, específicamente los fabricantes de automóviles, la producción de materiales relacionados con la automoción, piezas de ensamblaje de automóviles o tratamiento térmico, soldadura, Organización de chapado, pintura o servicios relacionados. IATF 16949:2016 enumera las normas del sistema de calidad para el diseño/desarrollo, producción, instalación y servicio de productos relacionados con la automoción.

Tendencias de la electrónica del automóvil en 2023 y qué esperar en el futuro

El CES 2022 nos trajo un sinfín de gadgets futuristas para vehículos e interesantes vehículos conceptuales, y es probable que el próximo CES 2023 no nos decepcione. Los componentes electrónicos de estos vehículos reflejan tendencias más amplias de la electrónica del automóvil que no pueden ignorar los fabricantes de automóviles, los fabricantes de equipos originales, los diseñadores de componentes electrónicos posventa y los consumidores. Las placas de circuito impreso son la espina dorsal de la electrónica del automóvil, y la proporción de los costes de la electrónica ocupa actualmente ~40% del coste de un coche nuevo. Se espera que alcance el 50% en 2030, justo en el momento en que se prevé que los nuevos automóviles de consumo sean parcial o totalmente autónomos. Si miráramos bajo el capó de un Chevy de los años 50, nos costaría imaginar que la industria del automóvil ha llegado tan lejos.

No es sólo el número de componentes electrónicos lo que se espera que siga aumentando, sino también la complejidad de estos sistemas, tanto en términos de hardware como de software integrado. Bajo estas estadísticas se esconden varias tendencias de la electrónica del automóvil que impulsarán las necesidades de componentes de los fabricantes de equipos originales y los diseñadores de piezas de recambio. Veamos cómo influyen estas tendencias en el panorama de los sistemas electrónicos de los automóviles nuevos y futuros.

Principales tendencias en electrónica del automóvil

La tendencia más destacada y conocida por todos es la actual escasez de chips para automoción, que desgraciadamente se ha extendido a casi todos los demás sectores de la industria electrónica. La electrónica del automóvil abarca múltiples áreas de aplicación, desde la alimentación hasta la detección y las comunicaciones inalámbricas.

Gestión de energía para vehículos eléctricos

A medida que cambien las infraestructuras de los países económicamente avanzados y se desarrollen nuevos sistemas de baterías, seguiremos esperando vehículos eléctricos con mayor autonomía y tiempos de carga más rápidos. Todo ello depende de sistemas de gestión de la energía más avanzados, que dependen de una serie de componentes fundamentales. Estos componentes no están necesariamente muy integrados como SoC simplemente porque tienen que gestionar tanta potencia, pero los sistemas de alta potencia pueden seguir necesitando funcionar con componentes discretos en módulos dedicados.

Algunos de los principales sistemas de alimentación que aparecen en los vehículos eléctricos son:

BMS inalámbricos para gestionar la distribución de la carga en los paquetes de baterías de los vehículos eléctricos, así como para supervisar las baterías y comunicar los datos a las unidades de control.

Aparición de tecnologías V2G y carga bidireccional en vehículos eléctricos en estaciones de carga.

Uso de semiconductores más avanzados con alta temperatura de funcionamiento y alta conductividad térmica para los MOSFET de potencia.

Algunos componentes típicos que tendrán que utilizarse en estos sistemas de gestión de potencia incluyen una serie de componentes para los bucles de detección y control, como los amplificadores de detección de corriente. Como los vehículos eléctricos funcionan con baterías de alto voltaje, los componentes de protección ESD también son esenciales para proteger los circuitos. Para controlar estos sistemas se utilizan circuitos integrados de gestión de potencia con múltiples reguladores (véase el MC33PF8200A0ES de NXP más abajo), así como procesadores calificados para automoción y un conjunto de ASIC.

En cuanto a los FET de potencia que necesitan funcionar a alta potencia para la gestión de la carga y descarga, el SiC y el GaN-SiC son plataformas de materiales ideales para estos componentes de conmutación. En concreto, el SiC es un semiconductor de banda prohibida indirecta ancha (banda prohibida de 3,3 eV) que ofrece bajas pérdidas durante la conversión de potencia a una frecuencia de conmutación relativamente baja. También tiene una alta conductividad térmica en comparación con el Si, lo que lo convierte en un material ideal para tareas de conversión de alta potencia en vehículos eléctricos. Aunque estos componentes se desarrollaron originalmente para aplicaciones de potencia de RF, como en las nuevas infraestructuras móviles, son igual de útiles en aplicaciones de potencia para vehículos eléctricos. De hecho, el año pasado se anunció el primer FET de GaN cualificado para automoción con un excitador integrado, y otras empresas han seguido el ejemplo con sus propios componentes. 

Redes en vehículos e infraestructuras inteligentes

Los coches nuevos procesan más datos que nunca, y la cantidad de datos que utilizan no hará sino aumentar. Las redes a bordo de los vehículos de consumo están actualmente por debajo de 1 Gbps a través de Ethernet, pero Gigabit Ethernet a bordo y los dispositivos conectados inalámbricamente dentro del vehículo cambiarán la forma en que los vehículos recogen y gestionan los datos, así como la experiencia del conductor. Tanto las redes a bordo de los vehículos como las redes de infraestructuras inteligentes son enormes oportunidades para los nuevos automóviles y la industria automovilística las considera un nuevo mercado en crecimiento. Se prevé que sólo las redes a bordo de vehículos se conviertan en un mercado de 1.500 millones de dólares en 2026, lo que se verá facilitado por una serie de procesadores y SoC integrados.

Sensores para ADAS inteligentes

Algunos expertos afirman que pasará aproximadamente una década antes de que los consumidores puedan comprar un coche autoconducido. Hay muchas razones para ello, que en gran medida giran en torno al desarrollo de un conjunto de algoritmos avanzados para gobernar el control y la toma de decisiones. Sin embargo, hay otros retos que deben resolverse a nivel de hardware. También están los retos normativos y la infraestructura necesaria para dar soporte a los vehículos autónomos. Estos retos existen tanto dentro del vehículo como fuera de él y en relación con otros coches conducidos por humanos.

El panorama actual de sensores para ADAS incluye una combinación de ultrasonidos, radares y cámaras, todos ellos conectados a una ECU. Es posible que el Lidar también se generalice en las redes de sensores ADAS, ya que permite elaborar mapas de profundidad que no son posibles con las imágenes de las cámaras. Lidar es interesante porque no se limita a su uso en automóviles, sino que es una tecnología útil para la detección y la generación de imágenes en ciudades inteligentes en general. Aunque el lidar no fue el tema principal de conversación en años pasados, las empresas siguen impulsándolo como parte de una solución avanzada para sistemas ADAS inteligentes, ya que proporciona imágenes y cartografía de mayor resolución para apoyar los sistemas de radar y visión de los nuevos vehículos. 

Los componentes necesarios para los sensores ADAS van más allá de los propios sensores e incluyen lo siguiente:

Transceptores de radar y SoC (24 GHz y 77 GHz)

Componentes de sistemas Lidar, incluidos diodos láser pulsados

ADC multicanal y procesadores integrados para la fusión de sensores

Componentes para cámaras personalizadas, incluidos módulos de sensores CCD/CMOS

Algunos sensores y sus componentes de apoyo pueden necesitar comunicarse entre sí a través de interfaces digitales estándar (I2C, SPI, CANBus, etc.), mientras que los sensores analógicos pueden utilizar una interfaz estándar de 0/5 V/4-20 mA (por ejemplo, sensores ambientales).

Potencia de procesamiento

Los coches actuales contienen más de 100 unidades de control electrónico (ECU), y se espera que su número aumente. A medida que aumente la cantidad de datos recogidos y procesados en los automóviles, las ECU y otros módulos del sistema necesitarán más potencia de procesamiento en forma de MCU y FPGA de calidad automovilística. El tamaño exacto, la velocidad y la ubicación de estos componentes sigue siendo una incógnita. Dada la tendencia a la integración que se observa en el mercado de circuitos integrados especializados, yo esperaría que muchos fabricantes empezaran a ofrecer y/o comercializar SoC específicos para automoción que integren una MCU.

 La gama de servicios inalámbricos, sistemas de gestión de energía y potencia de procesamiento que requieren los nuevos vehículos debería revelar el complicado panorama de la electrónica en los vehículos nuevos. Es imposible estar al día de todas las tendencias en electrónica del automóvil, pero los diseñadores que necesitan seleccionar componentes para estos sistemas pueden obtener una visión completa de la cadena de suministro con un potente motor de búsqueda de electrónica. Es probable que los fabricantes de chips respondan con SoC especializados, similares a los de IoT y productos móviles, y se pueden encontrar estos y otros componentes especializados para vehículos nuevos con el motor de búsqueda adecuado.

¿Cómo obtener un presupuesto?

Puede realizar fácilmente pedidos de pequeños lotes en la clandestinidad y obtener presupuestos de ensamblaje de placas de circuito impreso. Sólo tiene que enviarnos sus requisitos e información de contacto a sales@hitechpcb.com . Le responderemos lo antes posible.