SAE J3168标准将如何改善汽车电子硬件

全自动驾驶汽车的竞赛已经开始。特斯拉、谷歌、优步等行业巨头以及几乎所有主要汽车公司都在竞相推出最先进的自动驾驶汽车。

然而，随着技术能力达到新的高度，汽车制造商必须实施类似的可靠性、可修复性和保修标准，以开发新的尖端技术。

电子可靠性标准的新时代

汽车电子设备通常至少占现代汽车的35%。

Michael Schuldenfrei在最近的一份报告中写道:“电子产品将很快占到汽车成本的35%……随着2030年自动驾驶的到来，普华永道认为电子产品将很快占到汽车成本的50%。半导体工程篇文章。Schuldenfrei是Optimal Plus公司的企业技术研究员。“如果你想想今天的汽车和明天的汽车，就会发现这是个问题。”

如果汽车的电子设备反复出现故障，消费者就不太可能从制造商那里购买汽车，一些原始设备制造商(oem)甚至呼吁使用寿命长达20年的汽车电子设备。为了满足这一需求，汽车制造商将需要实施新的标准和工作流程，以生产可靠、可维修、保修期更长的电子硬件。

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SAE J3168标准是什么?

SAE J3168是第一个专为航空航天、汽车、国防和其他高性能(AADHP)行业开发的可靠性物理分析(RPA)标准。

2020年，SAE汽车电子系统可靠性标准委员会和SAE航空电子过程管理委员会通过了SAE J3168标准电气、电子、机电设备、模块和部件的可靠性物理分析。它是第一个专门用于航空航天、汽车、国防和其他高性能(AADHP)行业的可靠性物理分析(RPA)标准。

在过去的二十年中，RPA的使用激增，但其实施方式存在很大差异。随着技术的进步，不一致和误解的可能性也在增加，这导致了SAE J3168的发展，以规范用户之间的共识，并记录将RPA应用于电气、电子和机电(EEE)设备、模块和组件的标准方法。

RPA是使用科学推导的算法和强大的模拟技术来预测物理、化学、机械、热或电机制的演变如何导致退化并最终导致故障的过程。所有参与设计和验证的工程师都可以在硬件原型制作之前利用RPA来识别和减轻潜在的风险，从而节省组织的资源、时间和不可预见的成本。

SAE J3168提高汽车电子可靠性

SAE J3168描述了评估板级可靠性和耐用性的基线过程，涉及五种主要的潜在故障机制:

1. 热循环引起的焊点疲劳
2. 焊接附件因振动而疲劳
3. 由于机械冲击导致焊点失效
4. 印刷电路板(PCB)通过孔疲劳由于热循环
5. 微电路因电迁移、氧化物击穿、偏置温度不稳定和热载子注入而产生的老化和磨损。

例如，评估由于热循环引起的焊料疲劳风险的第一步需要对潜在环境有深刻的了解。最低和最高温度，斜坡速率和停留时间都必须考虑在内。由于功率耗散引起的局部温度升高也必须被捕获。这需要您的RPA工具和热分析结果之间的无缝集成。这是Ansys实现的确切工作流程，其中万博万博Ansys夏洛克(战)和万博Ansys Icepak(热分析)具有独特的双向信息交换。这为最终客户提供了信心，即焊料疲劳的所有重要参数都已纳入RPA活动。

集成电子可靠性工作流程，包括Ansys HFSS、Icepak、Mechanical、Sherlock和万博SIwave

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结合详细的设计信息也很重要。在验证测试期间，对零件和PCB几何形状的假设可能导致预测和实际性能之间的显著偏差。Sherlock通过两种方式支持这一需求。

首先是通过其全面的零件和封装库，其中包含有关外部尺寸以及模具，复模，铅和锡球几何形状的详细信息。这个库不是静态的，可以根据特定的客户请求进行定制和增强。

Sherlock支持详细设计信息的第二种方式是通过其解析电子计算机辅助工程(ECAD)文件的能力，并为用户提供各种几何形状和元素类型，为有限元分析(FEA)做好准备。这些包括具有有效属性的层，跟踪网格，跟踪建模和增强。在CAE工具中，这种独一无二的功能为Sherlock用户提供了对PCB特性的关键洞察，例如键合垫尺寸和通孔堆栈，这些在PCB中发挥着越来越重要的作用焊点失效。

测试和分析是开发可靠电子产品的关键组成部分。万博网设计工程师和电子制造商有必要使用仿真工具来模拟使用环境和潜在的故障机制，并确定产品是否符合SAE J3168规定的标准。随着技术的进步，仿真工具将成为在产品设计阶段早期解决可靠性和故障风险的主要解决方案，而不必依赖于物理测试。