AECQ103認(rèn)證解讀

貞光科技深耕汽車電子、工業(yè)及軌道交通領(lǐng)域十余年，為客戶提供車規(guī)MCU、車規(guī)電容、車規(guī)電阻、車規(guī)晶振、車規(guī)電感、車規(guī)連接器等車規(guī)級(jí)產(chǎn)品和汽車電子行業(yè)解決方案，成立于2008年的貞光科技是三星、VIKING、紫光芯能、基美、國(guó)巨、泰科、3PEAK思瑞浦等國(guó)內(nèi)外40余家原廠的授權(quán)代理商。獲取更多方案或產(chǎn)品信息可聯(lián)系我們。

汽車技術(shù)發(fā)展特征之一就是越來(lái)越多的部件采用電子控制。汽車智能化的飛速前進(jìn)，迫使車用傳感器不斷迭代，不僅要滿足智能化的操作系統(tǒng)，還要求具備高強(qiáng)度的可靠性，智能化是汽車傳感器的發(fā)展趨勢(shì)。

汽車電子委員會(huì)（AEC）根據(jù)車載MEMS特性制定出最新標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q103，由于之前MEMS微機(jī)電系統(tǒng)做車規(guī)認(rèn)證一直是參照AEC-Q100，此次制定的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)疑是為行業(yè)提供了更具針對(duì)性的要求，對(duì)于MEMS做車規(guī)級(jí)認(rèn)證也更加合理。AECQ103的制定標(biāo)準(zhǔn)為車規(guī)傳感器行業(yè)提供了更具針對(duì)性的要求，完善并且提高了對(duì)于車載傳感器的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。下圖是AECQ103驗(yàn)證流程：

AEC-Q103 是針對(duì)汽車傳感器的應(yīng)力測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

產(chǎn)品范圍：MEMS壓力傳感器、MEMS麥克風(fēng)、氧傳感器、溫度傳感器、空氣流量傳感器、爆震傳感器、速度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、ABS傳感器、觸發(fā)碰撞傳感器、防護(hù)碰撞傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、液壓傳感器等。

測(cè)試要求解讀

1、溫度等級(jí)

MEMS供貨商必須先了解終端客戶如何使用MEMS及其在車內(nèi)的安裝位置，以實(shí)際應(yīng)用的溫度范圍來(lái)制定合適的溫度等級(jí)，次溫度等級(jí)定義會(huì)應(yīng)用在兩個(gè)部分。

第一部分為測(cè)試計(jì)劃展開(kāi)時(shí)各可靠度實(shí)驗(yàn)的條件選擇，如：TCT（Teperature Cycling,溫度循環(huán)實(shí)驗(yàn)），不同等級(jí)的溫變范圍及溫差循環(huán)數(shù)會(huì)有差異。

第二部分為前述的可靠度實(shí)驗(yàn)前后功能性測(cè)試溫度必須依照User所制定的溫度范圍來(lái)做功能應(yīng)用的FT（Final Test）測(cè)試，制定溫度等級(jí)為Grade1（-40~125），則代表FT時(shí)使用低溫-40、常溫25及高溫125，且需要留意其測(cè)試溫度有先后順序的制定。如：HTOL（High Temperature Operating Life,高溫工作壽命試驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)在FT測(cè)試定義順序?yàn)镽oomaColdaHot。

2、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目增減

（1）取消：GL（Gate Leakage：高溫閘極漏電測(cè)試）及ESD中的MM（Machine Mode）。

GL 的部分主要在仿真車用模塊應(yīng)用時(shí)所可能遭遇高溫及高電場(chǎng)同時(shí)發(fā)生的環(huán)境，此環(huán)境會(huì)讓 MEMS Package 內(nèi)的等效電容及電阻產(chǎn)生 Gate Leakage 的失效， 此失效現(xiàn)象可經(jīng)由高溫烘烤的方式恢復(fù)，取消的原因規(guī)范中未有說(shuō)明，但以筆者在華碧實(shí)驗(yàn)室多年所累積的驗(yàn)證測(cè)試經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，此失效模式常發(fā)生在 Burn-In 及 Reflow 的過(guò)程，雖規(guī)范已取消，在生產(chǎn)過(guò)程或?qū)嶋H應(yīng)用客退若有相同失效發(fā)生，仍可使用此手法進(jìn)行再現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)。

MM 的部分則與 JEDEC 的 JESD47 規(guī)范同步，一是 HBM(Human Body Mode)可以 等效 MM 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，二是 CDM(Charged-DevMEMSe Model)的重要性更勝于MM， 因此應(yīng)多著重在 CDM 的測(cè)試。至于文獻(xiàn)中提到的 HBM 與 MM 的關(guān)聯(lián)性，以筆者在華碧實(shí)驗(yàn)室檢測(cè) ESD 實(shí)驗(yàn)室的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)，仍有部分產(chǎn)品的 ESD 防護(hù)電路在 HBM 及 MM 上是有所差異的，規(guī)范雖然取消此項(xiàng)目，但 MEMS 業(yè)者仍需要面對(duì)當(dāng) ESD 客退發(fā)生時(shí)的處理，ESD 定義為設(shè)計(jì)驗(yàn)證，所以目前各家廠商仍將其列為標(biāo)準(zhǔn)測(cè) 試項(xiàng)目。

(2)新增 : Lead(Pb) Free(無(wú)鉛)實(shí)驗(yàn)

車電與醫(yī)療產(chǎn)業(yè)不同于 MEMST 資通產(chǎn)業(yè)，車電與醫(yī)療產(chǎn)業(yè)注重的科技是技術(shù) 成熟性、可靠性以及零失效，而非 MEMST 所追求最先進(jìn)的技術(shù)，因此，車用電子 產(chǎn)品在無(wú)鉛制程的轉(zhuǎn)換時(shí)程是比消費(fèi)性產(chǎn)品來(lái)的晚，此次正式列入測(cè)試項(xiàng)目也代表無(wú)鉛制程的轉(zhuǎn)換已相當(dāng)成熟，但仍允許部分如引擎室內(nèi)高溫應(yīng)用等產(chǎn)品使用有鉛制程。無(wú)鉛的驗(yàn)證項(xiàng)目則包含Solderability、Solder heat resistance 以及 Whisker。

3. 實(shí)驗(yàn)條件

主要實(shí)驗(yàn)條件改變的部分在于 HTOL(High Temperature Operating Life)及

TCT(Temperature Cycling)兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，其余如 Wire bonding 的相關(guān)實(shí)驗(yàn)則是取消 Ppk 的計(jì)算使用 Cpk 則可、Solderability 則說(shuō)明可由烘烤替代蒸氣老化、Group G 部分的實(shí)驗(yàn)樣品數(shù)則略為減少。

1. HTOL:有三個(gè)部分，一為實(shí)驗(yàn)時(shí)間增長(zhǎng)皆為 1,000Hrs，二為清楚定義溫度為 Tj(Junction Temperature)，三為實(shí)驗(yàn)高溫對(duì)齊 Grade 的定義。
2. TCT:最低標(biāo)的低溫溫度由-50 調(diào)整為-55，Cycle 數(shù)的部分則有部分提升，仍可參考 JESD22-A104 的規(guī)范進(jìn)行等效實(shí)驗(yàn)條件的替換。

4. 通用性數(shù)據(jù)

以下圖來(lái)說(shuō)明通用性資料(GenerMEMS Data)的基本含意，兩個(gè)產(chǎn)品 A、B，若有使用相同制程或材料，則可初步定義為同一家族系列產(chǎn)品，若對(duì) A 產(chǎn)品進(jìn)行完整 AEC Q-103 QualifMEMSation，相同制程或材料的部分所產(chǎn)出的測(cè)試結(jié)果則稱之為 GenerMEMS Data，先不論驗(yàn)證的數(shù)量與程序，只要 GenerMEMS Data 的定義符合 AEC-Q103 的說(shuō)明，B 產(chǎn)品進(jìn)行剩余項(xiàng)目的驗(yàn)證后再加上 GenerMEMS Data，則可宣告 B 產(chǎn)品也通過(guò) AEC-Q103。

此次新的版本對(duì)于 GenerMEMS Data 及 QualifMEMSation Family 的定義及使

用原則有較清晰的說(shuō)明，并且簡(jiǎn)化了其認(rèn)證程序，同時(shí)以情境模擬案例，來(lái)說(shuō)明

那些制程變更時(shí)應(yīng)進(jìn)行那些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與 Lot 數(shù)量，都有較明確的定義，因內(nèi)容過(guò)

多，大家若有需要可以再參閱規(guī)范。

5. 擬定測(cè)試計(jì)劃

本文中最重要、也是此次改版中，華碧實(shí)驗(yàn)室認(rèn)為變動(dòng)最大的部分，呼應(yīng)US 汽車工程師協(xié)會(huì)在規(guī)范 SAE-J1879/J1211 中強(qiáng)調(diào)的強(qiáng)韌性/穩(wěn)健性驗(yàn)證(Robustness Validation)，驗(yàn)證計(jì)劃應(yīng)思考的是，因應(yīng)該產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境所面臨的使用條件而擬定的，而非以單一測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)/條件來(lái)適用所有產(chǎn)品，也就是 Test for ApplMEMSation，而非 Test for Standard。

要如何擬定一個(gè)合適的驗(yàn)證計(jì)劃呢?第一步為制定該組件被設(shè)計(jì)/生產(chǎn)的目的，我們稱之為 Mission Profile，除了滿足功能性的任務(wù)外，要再加上可靠度的任務(wù)，下表為汽車的 Mission Profile 參數(shù)范例。

表: Example of VehMEMSle Mission Profile （數(shù)據(jù)源: SAE-J1879）

MEMS 供貨商須考慮不同應(yīng)用功能的組件將會(huì)對(duì)應(yīng)不同的 Mission Profile，若 MEMS 工作行為是在 Non-Operating Time，如:警報(bào)器等的應(yīng)用，則 Life time條件應(yīng)滿足 116,400Hrs 在常溫的情況。

若MEMS僅在Engine On時(shí)工作，那Mission Profile就必須要滿足12,000Hrs的壽命時(shí)間，及其工作位置的使用溫度，假定 Engine On 時(shí)該 MEMS 平均的工作溫度 Junction Temperature(Tj)=87，我們使用的 HTOL 測(cè)試溫度為 125，活化能設(shè)定為 0.7eV，接下來(lái)使用 Arrhenius Model 來(lái)計(jì)算實(shí)驗(yàn)時(shí)的溫度加速率，如下公式計(jì)算:

即可算出溫度加速率 AFT=8.6232，以上述的設(shè)定目標(biāo)壽命為 12,000Hrs，因此 HTOL 實(shí)驗(yàn)時(shí)間應(yīng)為 12,000Hrs/8.6232 = 1,392Hrs。除了溫度加速的范例，包含溫度循環(huán)/濕度的加速公式已列在新規(guī)范中，各位可在參考規(guī)范內(nèi)文。上述范例旨在說(shuō)明如何以終端產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用的 Mission Profile 來(lái)設(shè)計(jì)合適的測(cè)試計(jì)劃，相信很多從事 MEMS 設(shè)計(jì)的品管單位都相當(dāng)熟悉，本文要表達(dá)的是規(guī)范將逐漸舍棄以單一標(biāo)準(zhǔn)來(lái)訂定，而是交由 End User(終端客戶)與 ComponentManufacturer(零組件制造商)來(lái)共同制定合宜的驗(yàn)證計(jì)劃。制定驗(yàn)證計(jì)劃的流程可參閱下圖。

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