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通過車用被動元件AEC-Q200規範的測試要點
 

【作者: 吳欣怡】   2023年12月25日 星期一

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電動車及自駕車逐漸普及的同時,車用被動元件亦正在大量應用。本文介紹最新AEC-Q200規範的改版重點。在這次改版中,汽車電子協會(AEC)將被動元件的種類由14項擴增至16項,包括保險絲和超級電容等。想知道最新AEC-Q200改版,到底改了什麼嗎? 又該如何測試才能通過AEC-Q200驗證,打入大廠車用供應鏈呢?


在多數電路設計中,電容器等被動元件(Passive electrical components)並不會引起太多注目。然而,被動元件在整個物料清單(Bill Of Material;BOM)中,卻是IC數量的5倍或更甚。因有著耐高熱、高電壓、工作溫度規格界限大等物理特性,不只傳統電子產品需要,汽車電子產業也非常需要被動元件。


為了因應車用市場日新又新的發展,全球汽車電子最高殿堂-汽車電子協會(Automotive Electronics Council;AEC)近期也改版了車用被動元件規範AEC-Q200,將元件種類由14項擴增至16項(例如保險絲、超級電容)、測試條件也列的更加清晰明確。但已超過10年未變動的AEC-Q200,2023年推出的最新版本Rev E與之前的Rev D究竟有什麼差別?相關產品在執行驗證上又該如何因應,才能符合AEC-Q200的最新規格呢? 本文整理出五大改版重點,帶您快速洞悉AEC-Q200。


首先,再次複習AEC-Q系列的六大家族成員,分別是AEC-Q100、AEC-Q101、AEC-Q102、AEC-Q103、AEC-Q104,以及此次改版的車用被動元件可靠度測試AEC-Q200。


一、最新AEC-Q200如何定義被動元件?又包含哪些產品呢?

常常看到新聞報導各大被動元件廠搶進車用產業,但被動元件該如何定義?又包含哪些產品?以下就AEC-Q200針對被動元件的最新分類,加以彙整介紹。


電子元件分為兩大類別,主動與被動。兩者差異在於是否需要電源驅動。被動元件利用儲存、消耗、調節電壓/電流、過濾雜訊等方式,來達到保護主動元件的功能。常見三大被動元件為「電容、電感、電阻」,除此之外,亦包括濾波器、震盪器與保險絲(圖一)等。



圖一 : AEC-Q200針對被動元件的最新分類
圖一 : AEC-Q200針對被動元件的最新分類

二、以終為始,更有彈性的定義測試溫度

AEC-Q200於D版對不同被動元件的耐溫等級有明確定義,但在E版規範中改變了壁壘分明的等級,雖仍要求最低溫度範圍為-40°C至85°C,但製造商可依據各被動元件指定的工作溫度下進行試驗。如此一來,更貼切產品規格,也更符合終端應用。另外,文中同時說明溫度循環(Temperature Cycling;TC)測試所產生的熱應力足以滿足測試應力需求,故將熱應力測試(Thermal Shock;TS) 自E版移除。


三、最新AEC-Q200定義的測試流程

D版中針對驗證流程僅有文字描述,此次改版為了確認待測元件在可靠度測試前後符合產品規格,用圖表明確說明了驗證流程(圖二)。



圖二 : AEC-Q200最新版本以圖表明確說明了被動元件的驗證流程(圖片來源:AEC-Q200規範)
圖二 : AEC-Q200最新版本以圖表明確說明了被動元件的驗證流程(圖片來源:AEC-Q200規範)

四、無鉛SMD(表面黏著元件)須先完成Reflow,才能進行後續測試

AEC自2009年發布AEC-Q005,開啟了車用元件轉換至無鉛製程的驗證後,這次AEC-Q200改版規範中也說明,為確保車用無鉛被動元件不會因為經過無鉛迴焊(Reflow)後失效異常,因此定義部分可靠度測試項目需先完成Reflow之後,才可進行下一步驟,如圖二。除此之外,對於尺寸不同的元件也規範了不同的測試次數。



圖三 : 部分可靠度測試項目需先完成Reflow之後,才可進行下一步驟。(圖片來源:AEC-Q200規範)
圖三 : 部分可靠度測試項目需先完成Reflow之後,才可進行下一步驟。(圖片來源:AEC-Q200規範)

五、新版下修了實驗樣品的數量

AEC-Q200總共有28項測試,原版本中依據測項不同,定義待測樣品數量為15~77顆* 1 lot不等,但新版考量不同元件類型、尺寸及製造成本差異,將實驗樣品數量下修為3~77顆* 1 lot。


AEC-Q200與AEC其他系列規範在測試項目、數量等相形之下似乎較不嚴苛,實則不然。除了既有溫度、濕度、機械應力與各自產品特性驗證之外,在被動元件小型化、高性能發展(耐高電壓、高熱)下,亦包含元件上板至PCB之焊點強度與耐燃等測試方式。


就宜特可靠度驗證實驗室的長期觀察與實測歸納,針對車用被動元件驗證需求,AEC-Q200已具體定義了不同類別被動元件的測試項目。不過需要留意的是,對於有意跨入車用領域的「類被動元件」產品,例如:連接器(Connector)、天線(Antenna)等,AEC-Q200改版中並未納入這類產品,也未有明確說明。因此,宜特也特別提醒,若類被動元件產品欲攻入車用供應鏈,建議仍須符合各車廠的客製規範,才是上上之策。


2023年改版的AEC規範,除了本文所述的AEC-Q200規範之外,為滿足未來汽車智能化和電動化,高階車用晶片市場迅速成長的需求,AEC-Q100(IC晶片車規驗證標準)亦於同年推出改版。


(本文作者吳欣怡為iST宜特科技可靠度工程處技術經理)


[延伸閱讀]


速讀AEC-Q系列家族成員

車用電子主要依據國際汽車電子協會(Automotive Electronics Council;AEC)作為車規驗證標準,包括AEC-Q100(IC晶片)、AEC-Q103(微機電系統MEMS)、AEC-Q104(多晶片模組)。而AEC-Q101(離散元件)、AEC-Q102(離散光電LED)、AEC-Q200(被動元件)為近期較新的汽車電子規範。


AEC測試條件雖然比消費型IC規範嚴苛,但測試條件仍以JEDEC或MIL-STD為主,另外加入特殊規格,例如電磁相容性(EMC)驗證。



圖四 :  AEC-Q系列家族成員
圖四 : AEC-Q系列家族成員
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