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通过车用被动元件AEC-Q200规范的测试要点
 

【作者: 吳欣怡】2023年12月25日 星期一

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电动车及自驾车逐渐普及的同时,车用被动元件亦正在大量应用。本文介绍最新AEC-Q200规范的改版重点。在这次改版中,汽车电子协会(AEC)将被动元件的种类由14项扩增至16项,包括保险丝和超级电容等。想知道最新AEC-Q200改版,到底改了什麽吗? 又该如何测试才能通过AEC-Q200验证,打入大厂车用供应链呢?


在多数电路设计中,电容器等被动元件(Passive electrical components)并不会引起太多注目。然而,被动元件在整个物料清单(Bill Of Material;BOM)中,却是IC数量的5倍或更甚。因有着耐高热、高电压、工作温度规格界限大等物理特性,不只传统电子产品需要,汽车电子产业也非常需要被动元件。


为了因应车用市场日新又新的发展,全球汽车电子最高殿堂-汽车电子协会(Automotive Electronics Council;AEC)近期也改版了车用被动元件规范AEC-Q200,将元件种类由14项扩增至16项(例如保险丝、超级电容)、测试条件也列的更加清晰明确。但已超过10年未变动的AEC-Q200,2023年推出的最新版本Rev E与之前的Rev D究竟有什麽差别?相关产品在执行验证上又该如何因应,才能符合AEC-Q200的最新规格呢? 本文整理出五大改版重点,带您快速洞悉AEC-Q200。


首先,再次复习AEC-Q系列的六大家族成员,分别是AEC-Q100、AEC-Q101、AEC-Q102、AEC-Q103、AEC-Q104,以及此次改版的车用被动元件可靠度测试AEC-Q200。


一、最新AEC-Q200如何定义被动元件?又包含哪些产品呢?

常常看到新闻报导各大被动元件厂抢进车用产业,但被动元件该如何定义?又包含哪些产品?以下就AEC-Q200针对被动元件的最新分类,加以汇整介绍。


电子元件分为两大类别,主动与被动。两者差异在於是否需要电源驱动。被动元件利用储存、消耗、调节电压/电流、过滤杂讯等方式,来达到保护主动元件的功能。常见三大被动元件为「电容、电感、电阻」,除此之外,亦包括滤波器、震荡器与保险丝(图一)等。



图一 : AEC-Q200针对被动元件的最新分类
图一 : AEC-Q200针对被动元件的最新分类

二、以终为始,更有弹性的定义测试温度

AEC-Q200於D版对不同被动元件的耐温等级有明确定义,但在E版规范中改变了壁垒分明的等级,虽仍要求最低温度范围为-40。C至85。C,但制造商可依据各被动元件指定的工作温度下进行试验。如此一来,更贴切产品规格,也更符合终端应用。另外,文中同时说明温度循环(Temperature Cycling;TC)测试所产生的热应力足以满足测试应力需求,故将热应力测试(Thermal Shock;TS) 自E版移除。


三、最新AEC-Q200定义的测试流程

D版中针对验证流程仅有文字描述,此次改版为了确认待测元件在可靠度测试前後符合产品规格,用图表明确说明了验证流程(图二)。



图二 : AEC-Q200最新版本以图表明确说明了被动元件的验证流程
图二 : AEC-Q200最新版本以图表明确说明了被动元件的验证流程

(图片来源:AEC-Q200规范)


四、无铅SMD(表面黏着元件)须先完成Reflow,才能进行後续测试

AEC自2009年发布AEC-Q005,开启了车用元件转换至无铅制程的验证後,这次AEC-Q200改版规范中也说明,为确保车用无铅被动元件不会因为经过无铅??焊(Reflow)後失效异常,因此定义部分可靠度测试项目需先完成Reflow之後,才可进行下一步骤,如图二。除此之外,对於尺寸不同的元件也规范了不同的测试次数。



图三 : 部分可靠度测试项目需先完成Reflow之後,才可进行下一步骤
图三 : 部分可靠度测试项目需先完成Reflow之後,才可进行下一步骤

(图片来源:AEC-Q200规范)


五、新版下修了实验样品的数量

AEC-Q200总共有28项测试,原版本中依据测项不同,定义待测样品数量为15~77颗* 1 lot不等,但新版考量不同元件类型、尺寸及制造成本差异,将实验样品数量下修为3~77颗* 1 lot。


AEC-Q200与AEC其他系列规范在测试项目、数量等相形之下似??较不严苛,实则不然。除了既有温度、湿度、机械应力与各自产品特性验证之外,在被动元件小型化、高性能发展(耐高电压、高热)下,亦包含元件上板至PCB之焊点强度与耐燃等测试方式。


就宜特可靠度验证实验室的长期观察与实测归纳,针对车用被动元件验证需求,AEC-Q200已具体定义了不同类别被动元件的测试项目。不过需要留意的是,对於有意跨入车用领域的「类被动元件」产品,例如:连接器(Connector)、天线(Antenna)等,AEC-Q200改版中并未纳入这类产品,也未有明确说明。因此,宜特也特别提醒,若类被动元件产品欲攻入车用供应链,建议仍须符合各车厂的客制规范,才是上上之策。


2023年改版的AEC规范,除了本文所述的AEC-Q200规范之外,为满足未来汽车智能化和电动化,高阶车用晶片市场迅速成长的需求,AEC-Q100(IC晶片车规验证标准)亦於同年推出改版。


(本文作者吴欣怡为iST宜特科技可靠度工程处技术经理)


[延伸阅读]


速读AEC-Q系列家族成员

车用电子主要依据国际汽车电子协会(Automotive Electronics Council;AEC)作为车规验证标准,包括AEC-Q100(IC晶片)、AEC-Q103(微机电系统MEMS)、AEC-Q104(多晶片模组)。而AEC-Q101(离散元件)、AEC-Q102(离散光电LED)、AEC-Q200(被动元件)为近期较新的汽车电子规范。


AEC测试条件虽然比消费型IC规范严苛,但测试条件仍以JEDEC或MIL-STD为主,另外加入特殊规格,例如电磁相容性(EMC)验证。



图四
图四
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