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自动驾驶车辆的隐藏的杀手：冷凝

2021-07-09 23:04:42·  来源：Astroys  
　
在过去的20年里，车载电子装置呈指数级增长，并将在迈向L5自动驾驶中继续保持这个趋势。自动驾驶汽车结合了一系列令人印象深刻的模拟和数字电路，将不可避免地改
在过去的20年里，车载电子装置呈指数级增长，并将在迈向L5自动驾驶中继续保持这个趋势。自动驾驶汽车结合了一系列令人印象深刻的模拟和数字电路，将不可避免地改变我们通勤的方式。确保司机、乘客和行人的安全仍然是首要任务。为了实现安全的ADAS，我们应该考虑环境的所有方面，包括一个经常被忽视的问题：冷凝。

随着功率密度的增加、图形处理器的增长，以及微环境，车辆电子设备上的凝结是一个不断扩大的问题。当温暖的板级温度与冷却的外壳和液冷系统发生冲突时，就会发生凝结。水分并不局限在隔离区、无保护的部件或硬件冗余。当积聚在PCBA上时，凝结物作为催化剂降低了系统性能，还会导致短路故障模式。

自动驾驶汽车就是移动的服务器

由于汽车开始变成移动的服务器，没有受控环境条件的保护，冷凝对这些系统的长期可靠性构成了严重威胁。

自动驾驶车辆的隐藏的杀手：冷凝

使冷凝障碍更加复杂的是许多组件尺寸的增加。设计这些错综复杂的系统的工程师们正在不断推动系统集成的界限，将摄像机、远距和近距雷达、LiDAR、接近传感器等结合起来。较大的封装会导致微气候区的温度差异加大，给整个系统增加冷凝的水分。在专注于先进技术的同时，还要着眼于先进的电路保护策略，这一点至关重要。

在确定PCBA保护策略时，工程师必须考虑其对敏感的高速数字信号、模拟信号和热管理性能的影响。增加的成本和制造复杂性与保护水平相比，是每个公司必须权衡的应用设计风险。考虑到自动驾驶汽车的目标安全水平，拥有一个精心设计的冷凝保护策略对系统性能来说是至关重要的。

好消息是，在PCBA涂层方面已经取得了重大进展。开发人员现在有能力保护连接器和天线，以及大型元件的底部，而不会对热度、电气性能、射频性能或信号完整性产生负面影响。疏水涂层技术的这一进步允许更薄的涂层（约25µm），提供高散热性和更有效的制造工艺。

PCBA上的冷凝要求对所有元件和连接进行100%的3D保护。使用粘弹性涂层对于确保涂层以与基材相同的速度膨胀和收缩至关重要。当使用高粘性材料时，其热膨胀特性与PCBA元件材料不同，如陶瓷电容、电阻、IC塑料、FR4、金属通孔/玻璃等。随着时间的推移和温度的循环，热膨胀特性的差异会导致机械应力，从而使涂层开裂或元件移位。使用粘弹性涂层可以消除机械应力的顾虑，使设计者能够保护PCBA，而不必担心会造成更多的故障模式。

不能用昨天的技术设计明天的汽车

使用昨天的PCBA保护策略来设计明天的自动驾驶汽车是非常有挑战性的。随着我们迅速走向自动驾驶的未来，对电子器件保护的信心直接关系到乘客的安全，这显然是第一要求。这些复杂的自动驾驶系统的长期可靠性对于公司在开发和生产过程中所花费的数十亿美元得到投资回报是至关重要的。考虑到所分配的资源、制定的标准和先进技术的混合，考虑到像冷凝这样简单的事情会迅速引发系统故障，这是很了不起的。拥有冷凝计划的公司将在系统性能和寿命方面拥有战略市场优势。



[参考文章]
Condensation: The Hidden Vehicle Failure Mode — Jeremy Garbacik
 
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