推进ECU板对板连接，提升自动驾驶水平

作者: Ralph Semmeling，ENNOVI信号互连产品组合总监

随着完全自动驾驶技术的推进，车辆所需传感器的数量和种类不断增加，以便全面、可控地感知车辆周围环境的动态变化。这些先进传感器生成的数据量呈指数级增长，并需要以10Gbps的速度连接至电子控制单元（ECU），这为汽车以太网的采用铺平了道路。

目前，电子控制单元通常采用单一电路板设计，其外部尺寸在X轴与Y轴方向上基本固定，如若想要提高其数据处理能力，唯一可行的扩展方向就是在Z轴方向上进行探索。因此，开发人员正在考虑在电子控制单元内使用多块（两到三块）电路板。然而，若要在电路板之间进行通信，就必须采用高速的板对板连接器，否则任何延迟或操作失误都可能导致生死攸关的危险。

如今，我们的整体自动驾驶水平已达到2级，某些车型甚至达到了2+级和2++级。当自动驾驶水平达到3级时，所有车辆事故的责任将从驾驶员转移到整车厂商（OEM）。相比之下，当自动驾驶水平为2级时，如果发生车辆碰撞事故，责任通常归咎于驾驶员可能没有及时刹车或操控车辆避开障碍物。当自动驾驶水平达到3级时，自动驾驶系统完全掌握车辆控制权。在这种情况下，若自动驾驶系统无法及时刹车或操控车辆，则问题必然出在车辆的电子控制单元。当然，市面上有许多现成的焊接式解决方案可供选择。不过，采用焊接结构时，焊点一旦承受负载，可能会开裂，从而导致信号连接不稳定。

相较于焊接式板对板连接器，ENNOVI免焊压接结构具有连接牢固的优点（见图1）。随着自动驾驶水平的不断提升，连接牢固性已经成为车辆设计环节中一项至关重要的考量因素。

图1：免焊端子压接技术消除了焊点固有的断裂和故障风险

通过观察数据通信行业的发展趋势，我们发现免焊端子压接技术正在受到广泛青睐，特别是在112Gbps及以上的背板连接器中尤为明显。市面上很少有焊接式背板连接器，这充分证明了免焊端子压接连接器的一致性和高效性。在设计上，免焊端子压接连接器能够适应日益精密小巧的端子，从而实现最佳的高速电气性能。

随着高速数据传输的需求不断增加，精度变得愈加重要——即使是微小的形状偏差也会影响电气性能。免焊压接端子的形状和长度非常精确，这得益于我们严格的制造公差控制程序。当这些端子与相应孔径的印刷电路板匹配时，就能实现高度一致且可靠的连接，几乎不会出现误差。相比之下，焊接式连接器可能会因焊料使用量的变化，影响连接的完整性和牢固性。

此外，相较于通板焊接端子，鱼眼压接端子的尺寸小、电容低，可以有效减少谐振现象。基于上述两个原因，免焊压接端子可以提高信号完整性。此外，免焊端子压接策略可以帮助客户实现对社会负责的生产制造，与组装过程中产生焊料烟尘的焊接工艺相比，其对环境影响较小。

汽车整车厂商及其一级供应商必须确保车辆电子控制单元内的连接解决方案具有充分的可靠性，以确保其在推动车辆向3级自动驾驶水平过渡时不会面临任何责任风险。因此，焊接式互连结构（尤其是在电子控制单元中）的主导地位正在迅速消失。市场越来越青睐免焊端子压接互连结构，如ENNOVI多排板对板连接器平台（见图2）。

图2：多排板对板连接器平台采用免焊端子压接结构，配有高正向力的可靠接口，通过了IEC 60352-5和IPC 9797认证。

这种现成的连接器平台坚固耐用，电路板堆叠高度介于7 mm至30 mm之间，采用1至6排设计，每排配有4～30个符合IEC 60352-5与IPC-9797标准的接触端子，能够提供工程师需要的内在灵活性，同时符合定制化设计方案。可选的电镀技术有助于抑制晶须生长，从而防止短路风险，延长平台的使用寿命。

平台的设计优先考虑在有限空间内安置数量充足的高速互连端子，同时避免冗余配置，从而最大限度地降低总体拥有成本。当前的平台基于0.4mm免焊压接端子，可以支持高达10Gbps（5GHz）的数据传输速率，其耐湿性、温度循环、振动和机械冲击等各项指标均符合汽车规格。

产品路线图计划将平台推进到0.2mm级别，从而缩小平台尺寸并提高其数据处理能力。随着自动驾驶水平的不断提升，汽车整车厂商及其一级供应商希望进一步提高数据传输速率。在电子控制单元内部空间保持不变或有所缩小的情况下，只有通过缩小端子尺寸并增加每平方毫米面积内的端子数量，才能提高电子控制单元的数据传输能力。

结论

想要不断提升自动驾驶水平，离不开稳健可靠的ECU板对板连接解决方案。传统的焊接式互连结构正在让位于免焊端子压接技术，后者具有卓越的耐用性和信号完整性。

ENNOVI的多排板对板连接器平台充分顺应当前技术转变趋势，提供了一种多功能且坚实耐用的解决方案，可以满足汽车行业的严苛要求。免焊端子压接连接器能够提升数据速率，确保稳定的电气性能，因此注定将成为ECU设计的基石，并助力我们迈向3级及更高的自动驾驶水平。未来，汽车互连产品的设计显然将朝着小型化、高效化的方向发展。这些创新设计在不影响可靠性与安全性的同时，能够满足日益增长的数据需求，从而确保未来的汽车更加智能和安全。