AEC-Q100 标准解读

转自知乎
AEC-Q100标准
Q100是最早的一个标准,初版是1994 年 6 月提交给了所有的 IC 供应商,现在的Rev H版本是2014.09.11发布的,至今没有再更新了。我们先来看一下标准的全称: Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Integrated Circuits,基于集成电路应力测试认证的失效机理,名字有点长,所以一般就叫“集成电路的应力测试标准”。集成电路应该算是用得最多的,大家也最关注的,所以我们就把Q100讲得详细一点。Q100除主标准(base document)外,还有12个分标准,从001到012,分别如下:

AEC-Q100 Rev-H: Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Integrated Circuits(base document),主标准。
AEC-Q100-001 Rev-C: Wire Bond Shear Test,邦线切应力测试。
AEC-Q100-002 Rev-E: Human Body Model (HBM) Electrostatic Discharge Test人体模式静电放电测试。
AEC-Q100-003 Rev-E: Machine Model (MM) Electrostatic Discharge Test,[Decommissioned] 机械模式静电放电测试,已废止,因为JEDEC里面也给淘汰了。
AEC-Q100-004 Rev-D: IC Latch-Up Test集成电路闩锁效应测试。
AEC-Q100-005 Rev-D1: Non-Volatile Memory Program/Erase Endurance, Data Retention, and Operational Life Test 非易失性存储程序/擦除耐久性、数据保持及工作寿命的测试。
AEC-Q100-006 Rev-D: Electro-Thermally Induced Parasitic Gate Leakage Test (GL) [Decommissioned] 热电效应引起的寄生门极漏电流测试,已废止,因为认证测试不需要了(lack of need)。
AEC-Q100-007 Rev-B: Fault Simulation and Test Grading,故障仿真和测试等级。
AEC-Q100-008 Rev-A: Early Life Failure Rate (ELFR) 早期寿命失效率。
AEC-Q100-009 Rev-B: Electrical Distribution Assessment电分配的评估。
AEC-Q100-010 Rev-A: Solder Ball Shear Test锡球剪切测试。
AEC-Q100-011 Rev-D: Charged Device Model (CDM) Electrostatic Discharge Test带电器件模式的静电放电测试。
AEC - Q100-012 - Rev-: Short Circuit Reliability Characterization of Smart Power Devices for 12V Systems 12V 系统灵敏功率设备的短路可靠性描述。
13个文档中,2个已经是废止状态,012适用于我们之前电气架构里面讲过的HSD和LSD等智能芯片。

举个例子,从下面这个英飞凌的HSD芯片手册里面我们就能看到,ESD测试依据了AEC-Q100-002和011,短路测试用到了012。

温度范围
做过汽车电子设计的小伙伴们应该都了解,温度在汽车电子设计中非常关键,所以选芯片时,温度范围这个参数就非常关键。

AEC-Q100从REV G升级到H版后,删掉了Grade 4,也就是不能用于车载应用的0度~+70度温度范围。

器件认证测试
AEC-Q100的测试项目非常多,一共分成了7个测试组群,我们大概了解一下就可以了。

测试群组A:环境压力加速测试,如室温、高温,湿度,温湿度循环等;
测试群组B:使用寿命模拟测试,室温、高低温寿命测试;
测试群组C:封装组装整合测试 ,主要是邦线相关的测试;
测试群组D:芯片晶圆可靠度测试,如电迁移,热载流子等;
测试群组E:电气特性确认测试;如ESD,EMC,短路闩锁等;
测试群组F:瑕疵筛选监控测试,过程平均测试及良率分析;
测试群组G:封装凹陷整合测试,包括机械冲击、震动、跌落等测试。
我把标准里面的整个测试流程贴出来了,大家可以感受一下这个复杂度,体会一下这个认证的难度。整个认证的测试项目涵盖了温度、湿度、机械冲击、振动、EMC,ESD,电迁移、应力迁移、热载流子注入、闩锁效应、芯片剪切等方面的试验,涉及的芯片阶段从设计(变更、晶圆尺寸)、晶圆制造(光刻、离子注入、制造场所转移),到封装(引线材质、芯片清洁、塑封、制造场所转移)等。

再看下具体的要求,比如Grade 0温度循环是在-55度~+150度进行2000个循环,所有等级(Grade0~3)的高温工作要求都是1000个小时,也就是42天,大家感受一下,光温度箱的电费都不少钱。总结一下AEC-Q100测试:

测试分成了7个测试组群;
循环类多数都是1000个循环;
耐久类多数都是1000小时;
共计45种各类试验项目;

AEC-Q101标准
Q101标准是用于分立半导体器件的,标准全称:Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Discrete Semiconductors,基于分立半导体应力测试认证的失效机理,名字有点长,所以一般就叫“分立半导体的应力测试标准”。现在的Rev E版本是2021.03.01刚发布的最新版。 Q101除主标准外,还有6个标准,从001到006,分别如下:
AEC-Q101-001 Rev-A: HBM ESD,人体模型静电测试。
AEC-Q101-002 Rev-A: MM ESD,机械模式静电测试,和Q100一样,已废止。
AEC-Q101-003 Rev-A: 邦线切应力测试。
AEC-Q101-004 Rev-:多种测试。
AEC-Q101-005 Rev-: 带电器件模式的静电测试。
AEC-Q101-006 Rev-: 12V系统灵敏功率设备的短路可靠性描述。
6个文档中,1个已经是废止状态,006适用于我们之前电气架构里面讲过的一些不在Q100范围内的HSD或LSD智能器件。
标准范围
集成电路大家听得比较多,也容易理解,但是分立半导体器件估计非业内人士都是第一次听到,我就大概解释下哪些算是分立半导体器件。先放张标准原图,大家感受一下:

AEC-Q101按Wafer Fab晶圆制造技术,分为以下几种,主要是MOS、IGBT、二极管、三极管、稳压管、TVS、可控硅等。
温度范围
关于温度范围这块儿,比起Q100针对芯片区分了4档温度范围、最高才150度,Q101标准简单粗暴,规定最低温度范围就是-40度~+125度,你可以高,但不能低。
AEC-Q200标准
Q200标准是用于被动器件的,标准全称:Stress Test Qualification For Passive Components,被动器件应力测试认证,这个名字比Q100和101短多了。现在的Rev D版本是2010年的,距今已经十几年了。 Q200除主标准外,还有7个标准,从001到007,分别如下:

AEC-Q200-001 Rev-B: 阻燃性能测试
AEC-Q200-002 Rev-B: HBM ESD,人体模型静电测试
AEC-Q200-003 Rev-B: 断裂强度测试
AEC-Q200-004 Rev-A: 可恢复保险丝测试。
AEC-Q200-005 Rev-A: 板弯曲/端子邦线应力测试。
AEC-Q200-006 Rev-A: 端子应力(SMD贴片元件)/切应力测试。
AEC-Q200-007 Rev-A: 浪涌电压测试。
4.3.1 标准范围
非业内人士,估计第一次听到被动器件这个词,我就大概解释下,哪些算是被动器件。先放张标准原图,大家感受一下:

AEC-Q200涵盖的范围包括:电阻、电容、电感、变压器、压敏电阻、热敏电阻、聚合物可恢复保险丝、晶体等,这些基本上大家都很熟悉。
温度范围
关于温度范围这块儿,因为Q200中包含了电容等对温度很敏感的器件,区分了5档温度范围,最高到150度。你过了哪一档,可以向下覆盖,比如你过了Grade 1,你可以声称满足Grade 2,但是不能向上。
不同温度等级的电容,材质和工艺都是不同的,价格当然也不一样,应用也不一样,所以按温度进行分级是必要的。这个从标准里也能看出来,Grade 0是哪儿都能用,Grade 1可以用于发动机舱多数应用,Grade2和3用于乘客舱,而4级就不能用于车载应用了。

贞光科技深耕汽车电子、工业及轨道交通领域十余年,为客户提供车规电容、车规电阻、车规晶振、车规电感、车规连接器等车规级产品和汽车电子行业解决方案,成立于2008年的贞光科技是三星、国巨、爱普生、AVX、奇力新、风华高科、京瓷、泰科等国内外40余家原厂的授权代理商。

AECQ100 标准文档,需要的下载 AEC-Q100 首先定义了用来规范给定器件环境工作温度范围的五个不同温度等级。例如,1 级是车载应用非常普遍的标准,规定器件可以在 -40°C 至 +125°C (零下 -40°F 至 +257°F)的环境温度下工作。此外,器件电气规范通常可在该工作范围内确保。但对于一些非汽车器件来说则不是这样,因为它们的规范只需在室内温度下即可确保。查看一下 DRV8801-Q1 有刷 DC 电机驱动器产品说明书,就会发现电气特性表的顶部有一条注释说明了该规范可在整个 1 级工作范围内确保。   另一个重要的是,AEC-Q100 合规性要求与器件的生产验证有关。任何IC在进入生产阶段之前,都必须通过一系列电气、使用寿命以及可靠性应力测试。对于汽车级 IC 而言,产品测试比工业或商业 IC 要严格得多。这里又会涉及温度级,因为不同温度级具有不同质量要求,其中0 级(-40°C 至 +150°C)最为严格并适用于传动系统或引擎盖下的应用。这些严格的认证测试可确保在恶劣汽车环境中设备工作的高可靠性与长时间的使用寿命。Q100 应用已不仅仅局限于汽车市场,因为由于测试更加严格,越来越多的工业客户放弃标准工业级产品,转而选用Q100 认证部件。   ACE-Q100对汽车零件工作温度等级定义如下:   0等级:环境工作温度范围-40℃-150℃   1等级:环境工作温度范围-40℃-125℃   2等级:环境工作温度范围-40℃-105℃   3等级:环境工作温度范围-40℃-85℃   4等级:环境工作温度范围0℃-70℃   AEC-Q100是由美国汽车电子协会AEC所制定的规范,主要是针对车载应用的集成电路产品所设计出的一套应力测试标准,此规范对于提升产品信赖性品质保证相当重要。   此外,器件制造与设计变更通知的处理方法也存在不同。对于汽车级器件而言,重新认证与变更通知要求比工业或商业器件要严格得多。例如,在工业器件上执行很多微小的工艺变化都不需要通知客户或对器件进行重新认证,但对于汽车器件来说需要这样做。   有时AEC-Q100 规范会有一些可以接受的例外情况,这取决于客户或应用。这些例外情况以及在器件上执行的全部验证测试列表可在生产部件批准流程 (PPAP) 文档中找到。例如,较为常见的一种例外情况是 ESD 性能。AEC-Q100 要求器件能够承受 2000V 人体放电模式 (HBM),在边角引脚上能承受 750V 的带电器件模式 (CDM),而在所有其它引脚上则能承受500V 的电压。在器件产品说明书中可以找到 ESD 规范。例如,1A 有刷 DC 电机驱动器 DRV8832-Q1 的产品说明书在第一页列出了ESD 规范。ESD 规范根据AEC-Q100 分类码列出。 注意:AEC-Q100 最低规范要求为 H1A (HBM) 和 C4B (CDM)。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值