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推進ECU板對板連接，提升自動駕駛水平
前言：
作者：Ralph Semmeling，ENNOVI信號互連產品組合總監
隨著完全自動駕駛技術的推進，車輛所需傳感器的數量和種類不斷增加，以便全面、可控地感知車輛周圍環境的動態變化。這些先進傳感器生成的數據量呈指數級增長，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計，其外部尺寸在X軸與Y軸方向上基本固定，如若想要提高其數據處理能力，唯一可行的擴展方向就是在Z軸方向上進行探索。因此，開發人員正在考慮在電子控制單元內使用多塊（兩到三塊）電路板。然而，若要在電路板之間進行通信，就必須采用高速的板對板連接器，否則任何延遲或操作失誤都可能導致生死攸關的危險。
如今，我們的整體自動駕駛水平已達到2級，某些車型甚至達到了2+級和2++級。當自動駕駛水平達到3級時，所有車輛事故的責任將從駕駛員轉移到整車廠商（OEM）。相比之下，當自動駕駛水平為2級時，如果發生車輛碰撞事故，責任通常歸咎于駕駛員可能沒有及時剎車或操控車輛避開障礙物。當自動駕駛水平達到3級時，自動駕駛系統完全掌握車輛控制權。在這種情況下，若自動駕駛系統無法及時剎車或操控車輛，則問題必然出在車輛的電子控制單元。當然，市面上有許多現成的焊接式解決方案可供選擇。不過，采用焊接結構時，焊點一旦承受負載，可能會開裂，從而導致信號連接不穩定。
相較于焊接式板對板連接器，ENNOVI免焊壓接結構具有連接牢固的優點（見圖1）。隨著自動駕駛水平的不斷提升，連接牢固性已經成為車輛設計環節中一項至關重要的考量因素。
圖1：免焊端子壓接技術消除了焊點固有的斷裂和故障風險
通過觀察數據通信行業的發展趨勢，我們發現免焊端子壓接技術正在受到廣泛青睞，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。在設計上，免焊端子壓接連接器能夠適應日益精密小巧的端子，從而實現最佳的高速電氣性能。
隨著高速數據傳輸的需求不斷增加，精度變得愈加重要——即使是微小的形狀偏差也會影響電氣性能。免焊壓接端子的形狀和長度非常精確，這得益于我們嚴格的制造公差控制程序。當這些端子與相應孔徑的印刷電路板匹配時，就能實現高度一致且可靠的連接，幾乎不會出現誤差。相比之下，焊接式連接器可能會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象。基于上述兩個原因，免焊壓接端子可以提高信號完整性。此外，免焊端子壓接策略可以幫助客戶實現對社會負責的生產制造，與組裝過程中產生焊料煙塵的焊接工藝相比，其對環境影響較小。
汽車整車廠商及其一級供應商必須確保車輛電子控制單元內的連接解決方案具有充分的可靠性，以確保其在推動車輛向3級自動駕駛水平過渡時不會面臨任何責任風險。因此，焊接式互連結構（尤其是在電子控制單元中）的主導地位正在迅速消失。市場越來越青睞免焊端子壓接互連結構，如ENNOVI多排板對板連接器平臺（見圖2）。
圖2：多排板對板連接器平臺采用免焊端子壓接結構，配有高正向力的可靠接口，通過了IEC 60352-5和IPC 9797認證。
這種現成的連接器平臺堅固耐用，電路板堆疊高度介于7 mm至30 mm之間，采用1至6排設計，每排配有4～30個符合IEC 60352-5與IPC-9797標準的接觸端子，能夠提供工程師需要的內在靈活性，同時符合定制化設計方案。可選的電鍍技術有助于抑制晶須生長，從而防止短路風險，延長平臺的使用壽命。
平臺的設計優先考慮在有限空間內安置數量充足的高速互連端子，同時避免冗余配置，從而最大限度地降低總體擁有成本。當前的平臺基于0.4mm免焊壓接端子，可以支持高達10Gbps（5GHz）的數據傳輸速率，其耐濕性、溫度循環、振動和機械沖擊等各項指標均符合汽車規格。
產品路線圖計劃將平臺推進到0.2mm級別，從而縮小平臺尺寸并提高其數據處理能力。隨著自動駕駛水平的不斷提升，汽車整車廠商及其一級供應商希望進一步提高數據傳輸速率。在電子控制單元內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的端子數量，才能提高電子控制單元的數據傳輸能力。
結論
想要不斷提升自動駕駛水平，離不開穩健可靠的ECU板對板連接解決方案。傳統的焊接式互連結構正在讓位于免焊端子壓接技術，后者具有卓越的耐用性和信號完整性。
ENNOVI的多排板對板連接器平臺充分順應當前技術轉變趨勢，提供了一種多功能且堅實耐用的解決方案，可以滿足汽車行業的嚴苛要求。免焊端子壓接連接器能夠提升數據速率，確保穩定的電氣性能，因此注定將成為ECU設計的基石，并助力我們邁向3級及更高的自動駕駛水平。未來，汽車互連產品的設計顯然將朝著小型化、高效化的方向發展。這些創新設計在不影響可靠性與安全性的同時，能夠滿足日益增長的數據需求，從而確保未來的汽車更加智能和安全。
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