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推進(jìn)ECU板對(duì)板連接，提升自動(dòng)駕駛水平

本文作者：Ralph Semmeling 點(diǎn)擊： 2025-02-06 12:25

前言：

作者：Ralph Semmeling，ENNOVI信號(hào)互連產(chǎn)品組合總監(jiān)

隨著完全自動(dòng)駕駛技術(shù)的推進(jìn)，車輛所需傳感器的數(shù)量和種類不斷增加，以便全面、可控地感知車輛周圍環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化。這些先進(jìn)傳感器生成的數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，并需要以10Gbps的速度連接至電子控制單元（ECU），這為汽車以太網(wǎng)的采用鋪平了道路。

目前，電子控制單元通常采用單一電路板設(shè)計(jì)，其外部尺寸在X軸與Y軸方向上基本固定，如若想要提高其數(shù)據(jù)處理能力，唯一可行的擴(kuò)展方向就是在Z軸方向上進(jìn)行探索。因此，開發(fā)人員正在考慮在電子控制單元內(nèi)使用多塊（兩到三塊）電路板。然而，若要在電路板之間進(jìn)行通信，就必須采用高速的板對(duì)板連接器，否則任何延遲或操作失誤都可能導(dǎo)致生死攸關(guān)的危險(xiǎn)。

如今，我們的整體自動(dòng)駕駛水平已達(dá)到2級(jí)，某些車型甚至達(dá)到了2+級(jí)和2++級(jí)。當(dāng)自動(dòng)駕駛水平達(dá)到3級(jí)時(shí)，所有車輛事故的責(zé)任將從駕駛員轉(zhuǎn)移到整車廠商（OEM）。相比之下，當(dāng)自動(dòng)駕駛水平為2級(jí)時(shí)，如果發(fā)生車輛碰撞事故，責(zé)任通常歸咎于駕駛員可能沒有及時(shí)剎車或操控車輛避開障礙物。當(dāng)自動(dòng)駕駛水平達(dá)到3級(jí)時(shí)，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)完全掌握車輛控制權(quán)。在這種情況下，若自動(dòng)駕駛系統(tǒng)無法及時(shí)剎車或操控車輛，則問題必然出在車輛的電子控制單元。當(dāng)然，市面上有許多現(xiàn)成的焊接式解決方案可供選擇。不過，采用焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，焊點(diǎn)一旦承受負(fù)載，可能會(huì)開裂，從而導(dǎo)致信號(hào)連接不穩(wěn)定。

相較于焊接式板對(duì)板連接器，ENNOVI免焊壓接結(jié)構(gòu)具有連接牢固的優(yōu)點(diǎn)（見圖1）。隨著自動(dòng)駕駛水平的不斷提升，連接牢固性已經(jīng)成為車輛設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中一項(xiàng)至關(guān)重要的考量因素。

圖1：免焊端子壓接技術(shù)消除了焊點(diǎn)固有的斷裂和故障風(fēng)險(xiǎn)

通過觀察數(shù)據(jù)通信行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，我們發(fā)現(xiàn)免焊端子壓接技術(shù)正在受到廣泛青睞，特別是在112Gbps及以上的背板連接器中尤為明顯。市面上很少有焊接式背板連接器，這充分證明了免焊端子壓接連接器的一致性和高效性。在設(shè)計(jì)上，免焊端子壓接連接器能夠適應(yīng)日益精密小巧的端子，從而實(shí)現(xiàn)最佳的高速電氣性能。

隨著高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟛粩嘣黾樱茸兊糜又匾?mdash;—即使是微小的形狀偏差也會(huì)影響電氣性能。免焊壓接端子的形狀和長(zhǎng)度非常精確，這得益于我們嚴(yán)格的制造公差控制程序。當(dāng)這些端子與相應(yīng)孔徑的印刷電路板匹配時(shí)，就能實(shí)現(xiàn)高度一致且可靠的連接，幾乎不會(huì)出現(xiàn)誤差。相比之下，焊接式連接器可能會(huì)因焊料使用量的變化，影響連接的完整性和牢固性。

此外，相較于通板焊接端子，魚眼壓接端子的尺寸小、電容低，可以有效減少諧振現(xiàn)象?；谏鲜鰞蓚€(gè)原因，免焊壓接端子可以提高信號(hào)完整性。此外，免焊端子壓接策略可以幫助客戶實(shí)現(xiàn)對(duì)社會(huì)負(fù)責(zé)的生產(chǎn)制造，與組裝過程中產(chǎn)生焊料煙塵的焊接工藝相比，其對(duì)環(huán)境影響較小。

汽車整車廠商及其一級(jí)供應(yīng)商必須確保車輛電子控制單元內(nèi)的連接解決方案具有充分的可靠性，以確保其在推動(dòng)車輛向3級(jí)自動(dòng)駕駛水平過渡時(shí)不會(huì)面臨任何責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)。因此，焊接式互連結(jié)構(gòu)（尤其是在電子控制單元中）的主導(dǎo)地位正在迅速消失。市場(chǎng)越來越青睞免焊端子壓接互連結(jié)構(gòu)，如ENNOVI多排板對(duì)板連接器平臺(tái)（見圖2）。

圖2：多排板對(duì)板連接器平臺(tái)采用免焊端子壓接結(jié)構(gòu)，配有高正向力的可靠接口，通過了IEC 60352-5和IPC 9797認(rèn)證。

這種現(xiàn)成的連接器平臺(tái)堅(jiān)固耐用，電路板堆疊高度介于7 mm至30 mm之間，采用1至6排設(shè)計(jì)，每排配有4～30個(gè)符合IEC 60352-5與IPC-9797標(biāo)準(zhǔn)的接觸端子，能夠提供工程師需要的內(nèi)在靈活性，同時(shí)符合定制化設(shè)計(jì)方案?？蛇x的電鍍技術(shù)有助于抑制晶須生長(zhǎng)，從而防止短路風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)平臺(tái)的使用壽命。

平臺(tái)的設(shè)計(jì)優(yōu)先考慮在有限空間內(nèi)安置數(shù)量充足的高速互連端子，同時(shí)避免冗余配置，從而最大限度地降低總體擁有成本。當(dāng)前的平臺(tái)基于0.4mm免焊壓接端子，可以支持高達(dá)10Gbps（5GHz）的數(shù)據(jù)傳輸速率，其耐濕性、溫度循環(huán)、振動(dòng)和機(jī)械沖擊等各項(xiàng)指標(biāo)均符合汽車規(guī)格。

產(chǎn)品路線圖計(jì)劃將平臺(tái)推進(jìn)到0.2mm級(jí)別，從而縮小平臺(tái)尺寸并提高其數(shù)據(jù)處理能力。隨著自動(dòng)駕駛水平的不斷提升，汽車整車廠商及其一級(jí)供應(yīng)商希望進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸速率。在電子控制單元內(nèi)部空間保持不變或有所縮小的情況下，只有通過縮小端子尺寸并增加每平方毫米面積內(nèi)的端子數(shù)量，才能提高電子控制單元的數(shù)據(jù)傳輸能力。

結(jié)論

想要不斷提升自動(dòng)駕駛水平，離不開穩(wěn)健可靠的ECU板對(duì)板連接解決方案。傳統(tǒng)的焊接式互連結(jié)構(gòu)正在讓位于免焊端子壓接技術(shù)，后者具有卓越的耐用性和信號(hào)完整性。

ENNOVI的多排板對(duì)板連接器平臺(tái)充分順應(yīng)當(dāng)前技術(shù)轉(zhuǎn)變趨勢(shì)，提供了一種多功能且堅(jiān)實(shí)耐用的解決方案，可以滿足汽車行業(yè)的嚴(yán)苛要求。免焊端子壓接連接器能夠提升數(shù)據(jù)速率，確保穩(wěn)定的電氣性能，因此注定將成為ECU設(shè)計(jì)的基石，并助力我們邁向3級(jí)及更高的自動(dòng)駕駛水平。未來，汽車互連產(chǎn)品的設(shè)計(jì)顯然將朝著小型化、高效化的方向發(fā)展。這些創(chuàng)新設(shè)計(jì)在不影響可靠性與安全性的同時(shí)，能夠滿足日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)需求，從而確保未來的汽車更加智能和安全。

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