導電材料在智能座艙的應用

智能座艙組成和導電油墨解決方案

一 智能座艙簡介：

現(xiàn)在市面上只要在賣的車，在推銷出售的時候，如果不說這車有智能座艙，你都不好意思給別人推銷，哪怕僅僅只有一個純液晶顯示的中控大屏，到底什么樣的座艙才算是智能座艙？座艙一詞由飛機和船舶行業(yè)引進而來，“艙”是指飛機或船的內(nèi)部空間。艙體可分為駕駛艙、客艙、貨艙等智能座艙的發(fā)展歷程有點像手機的發(fā)展歷程，就好比手機最開始的核心作用就是用來打電話溝通使用，后來才慢慢有短信、微信、微博、抖音等各種各樣的APP功能，而且后面越來越離不開這些附屬功能，智能座艙最開始就是一個乘坐的空間，只要能指示對應的行車狀況就行，有一個收音機可以聽聽廣播，機械按鍵控制空調(diào)、后來才逐漸有了藍牙、觸摸大屏、手機互聯(lián)等等。現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)越來越多的ADAS智能汽車，智能汽車通過搭載先進傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，運用信息通信、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新技術(shù)，具有部分或完全自動駕駛功能，由單純交通工具逐步向智能移動空間轉(zhuǎn)變的新一代汽車。智能汽車由車聯(lián)網(wǎng)、智能座艙、自動駕駛?cè)糠纸M成，汽車座艙即車內(nèi)駕駛和乘坐空間。智能座艙是指配備了智能化和網(wǎng)聯(lián)化的車載產(chǎn)品，從而可以與人、路、車本身進行智能交互的座艙，是人車關(guān)系從工具向伙伴演進的重要紐帶和關(guān)鍵節(jié)點。

從汽車座艙升級路徑情況來看，座艙產(chǎn)品正處于智能時代初級階段。60-90?年代為 機械時代，座艙產(chǎn)品主要包括機械式儀表盤及簡單的音頻播放設(shè)備，功能結(jié)構(gòu)單一，基本都是物理按鍵形式，可提供的信息僅有車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、水溫、油耗等基本信息；2000-2015?年為電子化時代，隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，座艙產(chǎn)品進入電子時代，裝置 仍以機械儀表為主，但少數(shù)小尺寸中控液晶顯示開始使用，此外也增加了導航系統(tǒng)、影 音等功能，為駕駛員提供較多信息，整體單車配套價值在 2000?元以內(nèi)。2015 年進入智能時代初級階段，以大尺寸中控液晶屏為代表率先替代傳統(tǒng)中控，全液晶儀表開始逐步 替代傳統(tǒng)儀表，中控屏與儀表盤一體化設(shè)計的方案開始出現(xiàn)，少數(shù)車型新增 HUD?抬頭顯示、流媒體后視鏡等，人機交互方式多樣化，智能化程度明顯提升，整體單車配套價 值約為 4500?元。但現(xiàn)階段大部分座艙產(chǎn)品仍是分布式離散控制，即操作系統(tǒng)互相獨立，核心技術(shù)體現(xiàn)為模塊化、集成化設(shè)計。未來，隨著高級別自動駕駛逐步應用，芯片和算法等性能增加，座艙產(chǎn)品將進一步升級，一芯多屏、多屏互融、立體式虛擬呈現(xiàn)等技術(shù)普及，核心技術(shù)體現(xiàn)為進一步集成智能駕駛的能力，整體單車配套價值超過 8000?元。

當前智能座艙仍處于發(fā)展初期，即電子座艙階段，更多的是電子信息系統(tǒng)整合成“電子座艙域”；從第二階段開始，軟件真正體現(xiàn)智能座艙的功能，更多助理式功能不斷添加；第三、第四階段主要是自動駕駛普及后，智能座艙開始演變成個人的第三生活空間。

可以看到，真正的智能座艙不是單體智能，某個零部件達到電氣化和智能化，而且乘坐倉里面的電氣聯(lián)動化，智能化。

一）主機廠、互聯(lián)網(wǎng)、用戶三個臭皮匠一起推動座艙發(fā)展

主機廠尋求品牌差異化：傳統(tǒng)主機廠之間競爭越來越同質(zhì)化，除了少數(shù)車型外，各品牌無均無法在技術(shù)上取得較大優(yōu)勢，智能座艙有機會使主機廠突破現(xiàn)有局限性，形成產(chǎn)品差異化，同時拓展新業(yè)務模式開發(fā)增量市場，當然主機廠是甲方爸爸，必然逼著零部件產(chǎn)品進行智能化設(shè)計。互聯(lián)網(wǎng)科技企業(yè)發(fā)掘增量市場：傳統(tǒng)的芯片、操作系統(tǒng)提供商如蘋果、谷歌、微軟等，在現(xiàn)有移動終端 市場已經(jīng)趨于飽和，急需發(fā)掘規(guī)模龐大的增量市場，繼PC、手機、平板電腦后，汽車將成為 下一個合適的智能終端載體。所以看到華為、大疆、滴滴、蘋果、小米、百度、阿里等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)這么著急下場造車。汽車出現(xiàn)市場用于海量的數(shù)據(jù)，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)用好這個數(shù)據(jù)，可以增加營收的同時可以完善自己的生態(tài)閉環(huán)。消費者希望提升體驗：在手機不斷普及的背景下，消費者對于汽車智能化的需求不斷提升，從消費者的主觀角度看，汽車在維持駕駛屬性之外還要加入更多智能移動空間屬性。

中國汽車座艙行業(yè)的競爭主體包括國際汽車品牌、中國智能汽車新勢力、中國新能源汽車自主品牌以及中國傳統(tǒng)汽車企業(yè)。

國際汽車品牌：奧迪、特斯拉等國際主流整車廠商憑借其品牌及用戶優(yōu)勢布局中國汽車智能座艙行業(yè)，該類型競爭者運用先進的座艙電子技術(shù)為消費者提供高效便捷信息操作和交互方式，建立品牌的差異化優(yōu)勢，配置智能座艙的車型多為高端豪華車型，汽車智能座艙在中端車型的滲透率較低。中國智能汽車新勢力：蔚來、小鵬、哪吒等中國智能汽車新勢力憑借其技術(shù)優(yōu)勢布局中國汽車智能座艙行業(yè)，該類型競爭者較重視車型的外觀造型及內(nèi)飾設(shè)計。
中國新能源汽車自主品牌：以比亞迪、吉利為代表的中國新能源汽車自主品牌重視座艙的外觀，該類型企業(yè)在發(fā)布的新車型中采用先進的汽車智能座艙，提升產(chǎn)品性價比。在軟件方面，吉利、比亞迪等新能源汽車自主品牌采取基于Android系統(tǒng)深度開發(fā)模式，通過集成第三方的技術(shù)及應用構(gòu)建其智能座艙場景。
中國傳統(tǒng)汽車企業(yè)：以北汽、上汽為代表的中國傳統(tǒng)汽車企業(yè)通過與互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)建立合作關(guān)系，利用互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的優(yōu)勢資源，快速構(gòu)建車載智能互聯(lián)生態(tài)場景和體系，打造品牌專屬汽車智能座艙。

二）車聯(lián)網(wǎng)與家庭物聯(lián)網(wǎng)將逐漸融合

出行場景和生活場景連接將提升用戶的消費體驗：在智能互聯(lián)時代，人車關(guān)系的建立依賴基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取，車輛通過智能獲取用戶生活數(shù)據(jù)、出行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對用戶的洞察，從單純的出行工具向在線生活工具進化，通過場景化的服務準確預判用戶需求，滿足用戶個性化需求。車廠與家居自動化方案商合作勢不可擋：目前，部分國際汽車廠商與居家自動化解決方案服務商建立合作關(guān)系，在車內(nèi)空間和家庭場景同時布置智慧裝置，如溫濕度、門窗感測裝置，由智慧裝置發(fā)出的通知可直接顯示在汽車儀表板上。三星、華為案例：寶馬與三星旗下智慧家庭裝置整合服務商SmartThings進行合作；HUAWEI HiCar?提供人-車-家全場景智慧互聯(lián)解決方案。

智能座艙成為智能網(wǎng)聯(lián)汽車核心價值載體之一，成為各大汽車廠商進行差異化競爭的核心領(lǐng)域。目前智能座艙主要由硬件（儀表盤、中控導航、HUD、流媒體后視鏡、智能空調(diào)控制等其他系統(tǒng)）軟件（操作系統(tǒng)、虛擬層、中間件、應用軟件）、人機交互（語音識別、人臉識別、觸摸識別、手勢識別、虹膜識別、生物識別）三大邏輯部分構(gòu)成。

二 智能座艙導電油墨解決方案

在硬件部分，車載中控屏、液晶儀表盤、抬頭顯示器是智能座艙產(chǎn)品的重要組成部分

善仁新材可以為智能座艙提供整體的導電材料解決方案：產(chǎn)品包括燒結(jié)銀，低溫導電膠，導電銀漿，可拉伸導電銀漿，透明導電油墨等系列導電材料。

一） 低溫無壓燒結(jié)銀用在三代半導體封裝：

隨著model3和比亞迪漢在在鋁散熱器表面鍍銀，用于IGBT銀燒結(jié)（特斯拉Model 3?使用的STPAK封裝IGBT）。

中高端的MOSFET（絕緣柵型場效應管）及IGBT主流器件市場基本被歐美、日本企業(yè)壟斷。我國IGBT產(chǎn)品對外依賴度達到90%。國外IGBT主要制造商包括英飛凌（Infineon）、ABB、三菱、西門子、東芝和富士。而豐田汽車是目前全球唯一能夠自產(chǎn)IGBT的整車廠。

國內(nèi)新能源車領(lǐng)域低溫銀燒結(jié)技術(shù)量產(chǎn)IGBT的供應商為中車株洲時代和比亞迪。新能源汽車IGBT的電壓一般為650V（乘用車）和1200V（商用車）級別。以上應用推薦善仁新材的無壓燒結(jié)銀AS9375和加壓燒結(jié)銀AS9385。

二)?低溫導電銀膠用于新能源車用各種芯片封裝：

芯片在汽車領(lǐng)域的用途非常廣泛，除了常見的多媒體娛樂系統(tǒng)、智能鑰匙和自動泊車系統(tǒng)外，芯片還廣泛應用在汽車發(fā)動機和變速箱控制系統(tǒng)、安全氣囊、駕駛輔助系統(tǒng)、電動助力轉(zhuǎn)向、ABS、電子穩(wěn)定性系統(tǒng)（ESP）、行人保護、胎壓控制、電動車窗、燈光控制、空調(diào)系統(tǒng)、座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，堪稱汽車的神經(jīng)。腿甲善仁新材的芯片封裝導電膠AS6500；低溫芯片封裝導電膠AS6200；超低溫芯片封裝得到銀膠AS6080。

一般而言，汽車包括動力傳動、底盤、安全、信息娛樂、車身、網(wǎng)絡通訊等子系統(tǒng)。隨著智能化、網(wǎng)聯(lián)化、電動化的發(fā)展，汽車各子系統(tǒng)中越來越多地應用了大量半導體元器件，如模擬器件、MCU、存儲器、功率器件、傳感器等。

從應用領(lǐng)域來看，目前傳統(tǒng)汽車上半導體芯片主要集中應用于動力傳動系統(tǒng)、車身、底盤&安全及影音娛樂系統(tǒng)，四者占比超過90%，其中動力傳統(tǒng)系統(tǒng)占比達到46%。

在純電動汽車中，功率芯片占55%，推薦善仁新材的低溫無壓燒結(jié)銀AS9375和AS9330；MCU占為11%，推薦善仁新材的導電膠AS6500；傳感器占7%，推薦善仁新材的AS6089；其他芯片占27%，推薦善仁新材的低溫導電銀膠AS6200。

三)低溫導電銀漿用于新能源汽車中的柔性電子：

1?電動汽車動力系統(tǒng)

電動汽車電池監(jiān)測/加熱。在設(shè)計給定的電池重量和成本預算下，盡可能提供最大的續(xù)航里程，是電動汽車制造商的關(guān)鍵訴求。這需要動力電池盡可能保持在高效的工作狀態(tài)，其中很重要的影響因素便是溫度。此外，溫度（和壓力）升高還可能意味著故障和可能的安全問題。因此，印刷的溫度傳感器陣列或能提供電池溫度監(jiān)測，同時，還可以在同一功能膜中印刷加熱器，幫助電池維持在最優(yōu)的工作溫度。推薦善仁新材的AS6080和AS6310

2?電動汽車智能座艙

1）人機界面（HMI）。座艙人機界面（HMI）是印刷/柔性電子在汽車應用中的一個主要機遇。印刷壓力傳感器已經(jīng)廣泛應用于座椅占用監(jiān)測，或?qū)⒑芸爝M入車輛控制面板，提供比純電容式觸摸傳感器更大的輸入范圍，從而取消機械開關(guān)。此外，占用傳感器可能會演變成分布在整個座椅結(jié)構(gòu)上的多點傳感器，以監(jiān)測乘客的舒適性。推薦善仁新材的AS8506

2）印刷/柔性車內(nèi)供暖?，F(xiàn)有的車內(nèi)供暖主要依賴制熱空調(diào)，這是非常低效的，且很不適于電動汽車。利用印刷/柔性電子技術(shù)，可以將加熱器件嵌入人體接觸位置，供暖更有效，這種方式可以擴展到座椅和方向盤以外，例如扶手和中控臺等。此外，印刷電子的保形性使加熱元件能夠放置在離表面更近的地方，從而使加熱更加高效和靈敏。透明導熱材料可以更進一步，它們可以直接應用于皮革等材料的表面。推薦善仁新材的AS8009和透明導電油墨AS9600

3）集成電子的新興制造。模內(nèi)電子是汽車制造業(yè)的重要趨勢之一。通過電子元件和熱成型塑料的結(jié)合，可以使中央控制臺和頂置控制面板等集成系統(tǒng)變得更輕、更簡單、更易于制造。善仁新材預測，模內(nèi)電子市場規(guī)模到2031年將增長至約13億美元。另一種新興的制造方法是直接在3D表面上印刷電子器件和電介質(zhì)油墨。這樣可以取代各種線束，減輕系統(tǒng)重量和復雜性。推薦善仁新材的可拉伸導電銀漿AS7120和可拉伸保護油墨CC7170

4）智能座艙艙中控屏，儀表盤和照明。汽車制造商越來越喜歡在他們的車輛中增加各種顯示屏，以實現(xiàn)差異化。為了滿足消費者對顯示分辨率和色域的高要求，使用善仁新材的納米銀漿AS9120的OLED顯示屏的應用可能會越來越多。另外，一體化設(shè)計也會帶來更廣泛的集成機會，例如可以提高安全性的透明A柱等；炫酷的氛圍燈也可以提供差異化，例如將LED嵌入柔性基板，提供輕量化且共形的新方案。推薦善仁新材的透明導電油墨AS9600和高導熱低溫燒結(jié)銀AS9330。

5）智能座艙智能空調(diào)。智能空調(diào)系統(tǒng)能根據(jù)外界氣候條件，按照預先設(shè)定的指標對安裝在車內(nèi)的溫度、濕度、空氣清潔度傳感器所傳來的信號進行分析、判斷、及時自動打開制冷、加熱、去濕及空氣凈化等功能。在先進的安全汽車中，其空調(diào)系統(tǒng)還與其他系統(tǒng)(如駕駛員打瞌睡警報系統(tǒng))相結(jié)合，當發(fā)現(xiàn)司機精神不集中、有打瞌睡跡象時，空調(diào)能自動散發(fā)出使人清醒的香氣。推薦善仁新材的AS7120可拉伸導電油墨，AS9605透明導電油墨，AS6087低溫固化導電銀漿等。

6）智能座艙HUD抬頭顯示器。第一類被稱為CHUD，工作時不是在擋風玻璃上投影信息，而是在車內(nèi)的儀表上重新安裝單獨的透明樹脂玻璃，實現(xiàn)投影的目的，但是，由于光學結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小，制造成本也相對較低，這也是目前大部分車型采用的頭頂顯示結(jié)構(gòu)。第二類稱為WHUD，將行駛信息直接投影到擋風玻璃上，顯示效果也更好，但結(jié)構(gòu)復雜，制造成本也高。第三類稱為AR-HUD，是目前頭頂顯示的發(fā)展方向，也是智能駕駛對AR技術(shù)的完美融合，不僅可以顯示更多信息，還可以顯示電話、導航、多媒體、人機交互、多屏交互、障礙物警示、道路融合、可實現(xiàn)方向轉(zhuǎn)換指示等功能，顯示尺寸也提高。推薦善仁新材的AS9121納米銀漿，AS7120可拉伸導電銀漿，AS6087低溫導電銀漿，AS6080導電膠等導電材料。

7)智能座艙流媒體后視鏡。流媒體后視鏡就是車后的攝像頭，實時捕捉車后的圖像，并在中央后視鏡的顯示屏上無丟失、無延遲地顯示出來。也就是從攝像頭的角度觀察車輛后方的真實情況。推薦善仁新材的AS9120納米銀漿，AS6087低溫導電銀漿，AS6080導電膠，AS6310電阻漿料等導電材料。

3?車輛外部的印刷/柔性電子

1）集成天線。車輛互聯(lián)趨勢不斷增長，需要多個天線來覆蓋多個頻段。這需要將天線集成到車身覆蓋件中，為模內(nèi)電子和3D表面印刷電子提供了市場機遇。未來，透明天線還可以嵌入車窗。推薦善仁新材的印刷天線銀漿AS6088，AS6089和AS6081以及透明導電油墨AS9600系列

2）外部照明。隨著車輛自動駕駛水平的提高，車輛需要與行人互動。低成本的印刷/柔性顯示非常適合這種應用，因為低重量、耐久性和保形性（包括在事故中）都比分辨率更重要。可能的方案包括印刷LED，以及在柔性基板上安裝LED。推薦善仁新材的高導熱銀漿AS9331和低溫導電膠AS6080P

3）外部透明加熱器。自動駕駛車輛或ADAS系統(tǒng)中的攝像頭和激光雷達需要保持持續(xù)清晰的視場。這意味著必須確保傳感器上的透明視窗沒有雨雪、霧氣或霜的遮擋。推薦采用銀納米線或碳納米管等透明導體開發(fā)新型透明加熱器。隨著時間的推移，這些技術(shù)的成本肯定會持續(xù)下降，從而還可以將它們應用于車窗。推薦善仁新材的低溫導電膠AS6200和AS6080L以及透明導電油墨AS9600系列

4?）印刷/柔性光伏。雖然利用光伏發(fā)電支持電動汽車長途續(xù)航還不現(xiàn)實，但它們確實能夠每天為車輛增加大約30公里的續(xù)航。目前，傳統(tǒng)太陽能電池板采用的是硅光伏電池，而新型薄膜光伏電池憑借其重量輕、整體性好等優(yōu)勢，會成為一種很有前途的替代品。推薦善仁新材的納米銀漿AS9110納米銀漿和低溫固化可焊接銀漿AS9326

5）IME膜內(nèi)電子。1. AS9120是專為適用于In Mold Electronic應用而開發(fā)的低溫焊接導電銀漿，能夠承受熱成型和超模壓溫度，并且可以低溫焊接元器件在此銀線路上。

2. AS7120是低溫固化可拉伸導電銀漿，能夠承受熱成型和超模壓溫度，具有很好的熱拉伸性。冷拉伸性也可達100%，阻值變化小于50%。

3. AS7110是導電碳漿，可以防止銀遷移，并且具有很好的耐磨效果，能夠承受熱成型和超模壓溫度。

AS7111是導電碳漿，具有很好的導電性能，能夠承受熱成型和超模壓溫度。

4. AS5700是一種可拉伸的銀漿，能夠承受熱成型和過模塑溫度，可以直接制作RFID和NFC，也可以制作天線，可實現(xiàn)完全集成的三維功能電子器件。

5. AS5701是一種可拉伸的銀導體，能夠承受熱成型和過模塑溫度，適用于電容式開關(guān)應用和互連電路，可實現(xiàn)完全集成的三維功能電子器件。同樣，對于In Mold Electronics來說，優(yōu)點是導電性更高的銀，圖形層上的銀顯示量較少，直接粘附在聚碳酸酯和圖形油墨上，以及熱成型和注塑成型后的性能。

6. AS6080是一種點膠型導電銀膠，90度快速固化，能夠承受熱成型和超模壓溫度。該導電膠可用于連接各種元器件在涂有圖形的導電油墨和/或上釉的聚碳酸酯基底上。

7. AS6080P是一種印刷型導電銀膠，90度快速固化，能夠承受熱成型和超模壓溫度。該導電膠可用于連接各種元器件在涂有圖形的導電油墨和/或上釉的聚碳酸酯基底上。

8. AS9600，AS9601?用于制作IME模內(nèi)電子透明電極，為透明導電油墨產(chǎn)品，阻值從50-2000歐姆之間?？梢杂糜诩訜岢F，按鍵觸摸，制作透明線路等。

9. AS8005，可以直接制作RFID天線。

10. CC7170，透明保護油墨，保護銀線路氧化，能承受熱成型和過模塑料溫度，有很好的拉伸性，也可以起到銀線路過橋作用。

11. CC6070，低溫快速固化膠水，可以粘結(jié)各種塑料和難粘金屬。

12. AS7128，可拉伸導電銀漿可用于可拉伸柔性天幕。

13. AS6310，電阻漿料，用于輕量化汽車后擋風玻璃，攝像頭，流媒體后視鏡，雷達，加熱除霜除霧。

6）電致變色玻璃。電致變色玻璃是在兩層玻璃基層中間加上導電介質(zhì)，通過外加電場或電流來改變中間介質(zhì)的顏色和透明度，從而改變玻璃的顏色狀態(tài)。玻璃包括透明導電層——是一層導電薄膜，具有很高的光通過率和電導率。普通玻璃本身是不能導電，加上兩層透明導電層之后，便可以形成導電玻璃，透明導電層的好壞直接影響著電致變色玻璃的性能。推薦善仁新材的透明導電油墨AS9600；電致變色層——是電子和離子的混合導體，是電致變色玻璃的核心部分，在電場作用下可以發(fā)生顏色改變。需要有較大的色光調(diào)節(jié)范圍、較好的循環(huán)穩(wěn)定性和較短的響應時間。推薦善仁新材的AS9100系列；電解質(zhì)層——用于傳導變色反應過程中所需的離子。需要有高的離子透過率、低的電子透過率，目的是盡可能的只讓離子通過，而阻攔電子通過。離子存儲層——也是電子和離子的混合導體，用于提供和儲存變色所需要的離子，一般使用可逆的氧化還原物質(zhì)。此玻璃的電極需要焊接引線出來，推薦善仁新材的低溫可焊接導電銀漿AS9326，也可以使用SMT的工藝，推薦善仁新材的低溫導電銀漿AS6080P，可以極大的提高生產(chǎn)效率。

7）豪華車星空頂制作。以星空全景玻璃為例，在全景玻璃天窗上印刷很多小圖形，推薦善仁新材的低溫導電銀漿AS6087；小圖形要和透明覆蓋層上的線路粘結(jié)導通，推薦善仁新材的低溫固化導電銀膠AS6080H。

　　審核編輯：湯梓紅