常见的车规级电子元器件与车规级芯片清洗剂介绍

 一、车规级电子元器件的分类

车规级电子元器件可按照AEC - Q标准进行分类。AEC为美国汽车电子委员会（Automotive Electronics Council），其制定的AEC - Q系列标准是行业公认的车规元器件通用测试标准。AEC - Q标准适用于汽车用芯片、无源器件、分立半导体器件等认证，针对不同的器件分别有不同的测试标准对应，不同的标准也分别对应不同的测试项。具体分类如下：

·         芯片类：AEC - Q100适用于芯片，车规芯片认证标准就是AEC - Q100，其又包含4个温度等级，数字越小，等级越高。芯片在汽车中承担着各种控制、计算和信息处理等功能，例如发动机控制单元（ECU）中的芯片，用于精确控制发动机的喷油、点火等操作，需要在不同的工况和环境下稳定运行，以保证发动机的性能和效率。

·         分立半导体器件类：AEC - Q101适用于分立半导体器件。分立半导体器件在汽车电路中起着至关重要的作用，像二极管用于电路中的整流、稳压等功能，晶体管则可用于放大、开关等电路功能。在汽车的电子控制系统、照明系统等多个子系统中广泛应用，需要满足汽车严苛的环境要求，确保在高温、低温、振动等条件下可靠工作。

·         分立光电子器件类：AEC - Q102适用于分立光电子器件。这包括汽车中的LED（发光二极管）等器件，例如汽车的大灯、尾灯、车内指示灯等。LED相比传统光源具有节能、寿命长等优点，但是在汽车环境中，需要保证其在不同温度、湿度以及长时间使用后的性能稳定性，以提供可靠的照明和信号指示功能。

·         MEMS器件类：AEC - Q103适用于MEMS（微机电系统）器件。MEMS器件在汽车中有多种应用，如汽车的压力传感器（用于测量轮胎压力、油压等）、加速度传感器（用于安全气囊的触发判断、车辆稳定性控制等）等。这些器件需要在汽车复杂的机械和电气环境下准确感知物理量的变化，并将其转换为电信号进行处理。

·         多芯片模组类：AEC - Q104适用于多芯片模组。多芯片模组是将多个芯片集成在一起的模块，能够实现更复杂的功能。在汽车的高级驾驶辅助系统（ADAS）、信息娱乐系统等需要高性能计算和多信号处理的功能模块中可能会用到，其集成度高，需要保证各芯片之间的协同工作以及整个模组的可靠性和稳定性。

·         无源元件类：AEC - Q200适用于无源元件。无源元件包括电阻、电容、电感等。电阻在汽车电路中用于限流、分压等功能；电容用于滤波、储能等；电感用于滤波、电磁兼容等方面。这些无源元件虽然单个看起来功能简单，但在汽车电子电路中大量使用，任何一个出现故障都可能影响整个系统的正常运行，所以也需要满足车规级的可靠性要求。

二、常见的车规级电子元器件

·         车规级芯片

o    MCU（微控制器）：是汽车电子控制系统的核心器件之一。例如在汽车发动机管理系统中，MCU负责监控发动机的各种参数，如水温、油温、进气量等，并根据这些参数控制发动机的喷油、点火时机等。在车身控制系统中，MCU控制着车窗、门锁、后视镜等设备的操作。汽车级的MCU需要具备高可靠性和稳定性，能在恶劣的汽车环境下长时间工作，并且要有足够的运算能力来处理各种复杂的控制任务。

o    功率芯片（如IGBT、MOSFET）：在汽车的电动系统中发挥着关键作用。以新能源汽车为例，IGBT（绝缘栅双极型晶体管）用于控制电池和电机之间的电能转换，它能够承受高电压、大电流，并且具有快速的开关速度，以实现高效的电能转换和电机控制。MOSFET（金属 - 氧化物半导体场效应晶体管）也常用于汽车电源管理、电机驱动等电路中，能够有效地控制电流的通断和大小，确保电子设备的正常运行。

o    传感器芯片：汽车中使用了大量的传感器芯片来监测各种物理量。例如，温度传感器芯片用于测量发动机温度、冷却液温度、车内温度等；压力传感器芯片可用于检测轮胎压力、油压、气压等；加速度传感器芯片能够感知车辆的加速度，用于安全气囊系统、车辆稳定性控制系统等。这些传感器芯片将物理量转换为电信号，然后传输给其他电子控制单元进行处理，以实现相应的控制功能。

·         分立半导体器件

o    二极管：汽车中的二极管应用广泛。例如在汽车的充电系统中，二极管用于整流，将交流发电机产生的交流电转换为直流电，为汽车电池充电并为其他电子设备提供直流电源。在电路保护方面，二极管可以用于防止反向电压对电路元件的损坏，如在一些电子控制单元的输入输出端口使用二极管进行保护。

o    晶体管：包括双极型晶体管和场效应晶体管等。在汽车电子电路中，晶体管可用于信号放大、开关控制等功能。例如在汽车音响系统中，晶体管用于放大音频信号，以驱动扬声器发出声音；在一些电子控制电路中，晶体管作为开关元件，控制电路的通断，从而实现对其他设备的控制。

·         分立光电子器件

o    LED（发光二极管）：是现代汽车照明和信号指示系统的重要组成部分。汽车大灯中的LED能够提供高亮度、低能耗的照明，并且具有较长的使用寿命。车内的指示灯，如仪表盘上的各种警示灯、功能指示灯等也大多采用LED，它们能够快速响应，并且颜色多样，便于驾驶员识别不同的车辆状态信息。

o    激光二极管：在汽车的激光雷达系统中有重要应用。激光雷达是自动驾驶技术中的关键传感器之一，激光二极管发射出的激光束可以扫描车辆周围的环境，通过检测反射光的时间和强度等信息，构建出车辆周围环境的三维图像，为自动驾驶系统提供精确的环境感知信息，帮助车辆进行路径规划、障碍物避让等操作。

·         MEMS器件

o    MEMS加速度传感器：在汽车安全系统中扮演着重要角色。当车辆发生碰撞时，MEMS加速度传感器能够迅速检测到车辆的加速度变化，并将信号传输给安全气囊控制单元。安全气囊控制单元根据加速度传感器传来的信号判断碰撞的严重程度，从而决定是否触发安全气囊以及何时触发，以保护车内乘客的安全。

o    MEMS压力传感器：在汽车中有多种用途。例如，轮胎压力监测系统（TPMS）中的MEMS压力传感器可以实时监测轮胎内部的气压，并将压力信息传输给车内的显示系统，提醒驾驶员轮胎气压是否正常。在发动机管理系统中，MEMS压力传感器可用于测量进气歧管压力、油压等参数，为发动机的控制提供重要依据。

·         无源元件

o    电阻：汽车电路中的电阻用于限流、分压等功能。例如在汽车的灯光电路中，电阻可以与LED串联，用于限制通过LED的电流，防止LED因电流过大而损坏；在电子控制单元的电路中，电阻用于分压，为芯片或其他元件提供合适的工作电压。

o    电容：电容在汽车电子中有滤波、储能等作用。在汽车的电源电路中，电容用于滤波，将电源中的交流成分滤除，使电源输出更加平滑稳定。在一些需要瞬间大电流的电路中，如汽车启动电路，电容可以作为储能元件，在启动瞬间释放电能，辅助汽车启动。

o    电感：电感主要用于滤波、电磁兼容等方面。在汽车的电子电路中，电感与电容配合使用，可以组成滤波电路，有效地滤除电路中的高频干扰信号。同时，电感还可以用于抑制电磁干扰（EMI），减少汽车电子设备之间的相互干扰，确保各电子系统的正常工作。

三、车规级电子元器件品牌

·         国外知名品牌

o    恩智浦（NXP）：恩智浦在汽车电子领域拥有广泛的产品线。其车规级芯片涵盖了MCU、射频芯片、传感器接口芯片等多个品类。例如，恩智浦的MCU在汽车车身控制、信息娱乐系统等方面有着出色的表现。在汽车安全方面，恩智浦提供了一系列的安全芯片，用于保障车辆的信息安全和功能安全。恩智浦的产品凭借其高可靠性、高性能以及先进的技术，在全球汽车电子市场中占据重要地位。

o    德州仪器（TI）：德州仪器提供多种车规级电子元器件。其模拟芯片在汽车电源管理、信号调理等方面应用广泛。例如，TI的电源管理芯片能够为汽车电子设备提供稳定的电源供应，满足不同设备的电压、电流需求。此外，TI的数字信号处理（DSP）芯片也可用于汽车音频处理、雷达信号处理等领域，帮助汽车实现更好的声音效果和环境感知能力。

o    英飞凌（Infineon）：英飞凌在汽车功率半导体领域具有很强的实力。其生产的IGBT和MOSFET等功率芯片广泛应用于汽车的电动驱动系统、混合动力汽车的能量转换系统等。英飞凌的芯片能够满足高电压、大电流的应用需求，并且在散热管理、可靠性等方面表现出色。同时，英飞凌也提供汽车级的传感器、微控制器等其他电子元器件，为汽车电子系统的全面构建提供支持。

o    意法半导体（ST）：意法半导体的产品在汽车电子中有诸多应用。其车规级MCU可用于汽车的各种控制单元，如发动机控制、车身控制等。ST的传感器产品，如加速度传感器、陀螺仪等，在汽车的安全系统、导航系统等方面发挥着作用。此外，意法半导体还在汽车的照明系统、信息娱乐系统等领域提供相关的芯片和电子元器件，以满足汽车不同功能模块的需求。

·         国内崛起的品牌

o    紫光国微：在车规级芯片方面取得了一定的成果。其推出的安全芯片可应用于汽车的信息安全领域，例如保护车辆的电子钥匙系统、车载网络通信的安全等。紫光国微的芯片产品在满足车规级要求的可靠性、安全性方面不断努力，并且在国内汽车厂商中逐渐得到应用，为国内汽车电子产业的自主化发展提供了支持。

o    中颖电子：专注于MCU等芯片的研发和生产。其车规级MCU在国内汽车市场中有一定的份额，可应用于汽车的仪表盘控制、车身控制等相对简单的控制功能模块。中颖电子在提升MCU的性能、降低功耗以及提高可靠性方面不断创新，以适应汽车电子市场的需求，并且在与国内汽车企业的合作中不断发展壮大。

四、最新的车规级电子元器件种类

·         碳化硅（SiC）功率器件：随着汽车电动化的加速发展，碳化硅功率器件在新能源汽车中的应用越来越受到关注。碳化硅具有高禁带宽度、高击穿电场、高热导率等优点，相比传统的硅基功率器件，碳化硅功率器件能够在更高的温度、电压和频率下工作。在新能源汽车的电机驱动系统、车载充电器（OBC）等方面，碳化硅功率器件可以提高电能转换效率、降低功率损耗、减小系统体积和重量。例如，在电机驱动逆变器中使用碳化硅MOSFET，可以提高逆变器的开关频率，从而减小电机的电磁噪声，提高电机的效率和性能。

·         氮化镓（GaN）功率器件：氮化镓功率器件也是近年来新兴的车规级电子元器件。氮化镓具有更高的电子迁移率和击穿电场强度，使得氮化镓功率器件具有更低的导通电阻和更高的开关速度。在汽车的电源管理系统、激光雷达的电源等应用场景中，氮化镓功率器件可以实现更高效的电能转换和更小的电源体积。例如，在汽车的DC - DC转换器中使用氮化镓功率器件，可以提高转换效率，减少散热需求，从而提高整个电源系统的功率密度。

·         智能传感器：随着汽车智能化程度的不断提高，智能传感器的应用越来越广泛。智能传感器是一种将传感器与微处理器、信号调理电路等集成在一起的器件，能够实现信号的采集、处理、分析和传输等功能。在汽车中，智能传感器可用于多种应用场景。例如，智能图像传感器可用于汽车的环视系统、自动驾驶的视觉识别系统等，能够对图像进行实时处理，识别出道路标志、车辆、行人等目标；智能压力传感器不仅可以测量压力，还能够对压力数据进行分析，预测轮胎的磨损情况或发动机的潜在故障等。

·         高带宽通信芯片：为了满足汽车日益增长的高速数据传输需求，如自动驾驶中的大量传感器数据传输、高清地图下载以及车内信息娱乐系统的数据共享等，高带宽通信芯片应运而生。例如，5G通信芯片在汽车中的应用，可以实现车辆与外界（如云端服务器、其他车辆、交通基础设施等）的高速、低延迟通信。汽车内部的以太网通信芯片也在不断发展，以满足车内不同电子控制单元之间的高速数据传输需求，提高汽车电子系统的整体性能。

五、车规级电子元器件在汽车中的应用

·         动力系统中的应用

o    发动机控制：在传统燃油汽车的发动机控制系统中，车规级电子元器件起着关键作用。例如，发动机控制单元（ECU）中的微控制器（MCU）通过接收来自各种传感器（如温度传感器、压力传感器、氧传感器等）的信号，来精确控制发动机的喷油、点火时机、气门开度等参数。这些传感器将发动机的工作状态信息转换为电信号传输给MCU，MCU根据预设的算法进行计算和判断，然后向喷油嘴、点火线圈等执行器发送控制信号，以确保发动机在不同工况下（如怠速、加速、减速等）都能保持最佳的性能和燃油经济性。

o    新能源汽车动力系统：对于新能源汽车（纯电动汽车和混合动力汽车），车规级电子元器件的应用更为关键。在电动汽车的电池管理系统（BMS）中，芯片用于监测电池的电压、电流、温度等参数，以确保电池的安全充电、放电，并延长电池的使用寿命。功率芯片（如IGBT）用于控制电池和电机之间的电能转换，实现电机的高效驱动。在混合动力汽车中，电子元器件还需要协调发动机和电机之间的工作模式切换，例如在起步、低速行驶时使用电机驱动，在高速行驶或需要大功率输出时切换到发动机驱动或者两者协同驱动。

·         车身控制系统中的应用

o    车身电器控制：车规级电子元器件在车身控制系统中广泛应用于各种车身电器设备的控制。例如，MCU用于控制车窗的升降、门锁的开关、后视镜的调整等功能。通过车内的开关操作，信号被传输到相应的MCU，MCU根据信号指令控制电机或继电器等执行器来实现车身电器设备的动作。同时，车身控制系统中的电子元器件还可以实现一些智能化的功能，如车窗的防夹功能，当检测到有物体阻碍车窗上升时，MCU会控制车窗停止上升并自动下降，以避免夹伤乘客。

o    车内照明控制：车内的照明系统（如顶灯、氛围灯等）也由车规级电子元器件进行控制。通过使用调光芯片、LED驱动器等电子元器件，可以实现对车内照明的亮度调节、颜色变化等功能。例如，根据车内的光照传感器检测到的外界光线强度，自动调节顶灯的亮度，或者根据驾驶员的个性化设置，改变氛围灯的颜色和亮度，营造出不同的车内氛围。

·         安全系统中的应用

o    安全气囊系统：在汽车的安全气囊系统中，MEMS加速度传感器是关键的电子元器件之一。当车辆发生碰撞时，加速度传感器能够迅速检测到车辆的加速度变化，并将这个信号传输给安全气囊控制单元。安全气囊控制单元根据加速度传感器传来的信号强度和变化率等信息，判断碰撞的严重程度。如果碰撞达到触发安全气囊的阈值，安全气囊控制单元会立即触发气体发生器，使安全气囊迅速充气弹出，保护车内乘客免受严重伤害。

o    防抱死制动系统（ABS）和电子稳定程序（ESP）：在ABS和ESP系统中，轮速传感器是重要的电子元器件。轮速传感器实时监测车辆各个车轮的转速，并将轮速信号传输给电子控制单元。电子控制单元根据轮速信号计算车辆的行驶状态，如是否出现车轮抱死、车辆是否侧滑等情况。如果检测到车轮抱死，ABS系统会通过控制制动压力来防止车轮抱死，保持车辆的制动稳定性；ESP系统则在车辆出现侧滑趋势时，通过对个别车轮进行制动或调整发动机输出扭矩等方式，使车辆保持稳定行驶。

·         信息娱乐系统中的应用

o    音频和视频处理：在汽车的信息娱乐系统中，车规级芯片用于音频和视频的处理。例如，数字信号处理（DSP）芯片可以对音频信号进行处理，实现音效增强（如环绕声效果）、噪音消除等功能，提高车内音响系统的音质。对于视频播放，芯片用于解码高清视频信号，驱动车内的显示屏显示导航地图、视频娱乐节目等内容。

o    车联网通信：随着车联网技术的发展，车规级通信芯片在汽车信息娱乐系统中的应用越来越重要。例如，蓝牙芯片用于实现手机与汽车信息娱乐系统的无线连接，方便驾驶员进行免提通话、音乐播放等操作。Wi - Fi芯片则可以使汽车连接到外部网络，实现车辆软件的在线更新、在线音乐和视频播放等功能。同时，一些高级的车联网应用，如车辆与车辆（V2V）、车辆与基础设施（V2I）通信等，也需要专门的车规级通信芯片来实现高速、可靠的数据传输。

·         芯片封装清洗剂选择：

·         水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

·         污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

·         这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

·         研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

·         运用自身原创的产品技术，满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求，打破国外厂商在行业中的垄断地位，为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

·         推荐使用 水基清洗剂产品。

·