AEC(Automotive Electronics Council)最開始是一個地區性的企業協會性質的組織,源于1993年,主要由來自美國的汽車制造商和電子組件供應商組成。該委員會的目標是制定和推廣汽車電子組件的質量標準,以確保這些組件在汽車應用中的可靠性和安全性,后來隨著加入的成員越來越多,逐漸成為一個國際性組織。
AEC - Q是由汽車電子協會(AEC)制定的一系列針對汽車電子元器件的可靠性測試標準。汽車行業對電子元器件的可靠性要求極高,因為汽車的工作環境復雜,包括溫度變化大、振動頻繁、電磁干擾強等因素。為了確保汽車電子系統的安全性和穩定性,車規級電子標準AEC - Q標準應運而生。它分為六個主要家族,涵蓋集成電路、分離元件、光電元件、微機電系統、多晶片模組和被動元件,每個類別都有特定的測試條件,通常參考JEDEC或MIL-STD標準,并著重于電磁兼容性。供應商一般需同時滿足AEC-Q標準和ISO16949質量管理系統要求,才能得以進入汽車一級供應商的供應鏈。
文末有一段來自AEC委員會成員的視頻供大家進一步了解AEC-Q標準體系:
AEC - Q100
主要針對集成電路(IC)。它包括了一系列嚴格的測試項目,例如加速環境應力測試(Accelerated Environmental Stress Testing),像高溫存儲(High - Temperature Storage)、溫度循環(Temperature Cycling)等,用于模擬汽車在極端溫度環境下的使用情況;還有加速生命周期模擬測試(Accelerated Life - Cycle Modeling Testing),用于評估芯片在長期使用過程中的性能變化;封裝組裝完整性測試(Package Assembly Integrity Testing)確保芯片封裝的質量,防止外界因素如濕氣、灰塵等的侵入;電性驗證測試(Electrical Verification Testing)檢查芯片的電氣性能參數是否符合要求等。
AEC - Q101
是針對分立半導體器件的標準。分立半導體器件在汽車電子系統中起著關鍵作用,如功率晶體管(Power Transistors)、二極管(Diodes)等。該標準的測試項目包括高溫儲存測試(High - Temperature Storage),驗證器件在高溫環境下的穩定性;熱循環測試(Thermal Cycling),模擬器件在溫度變化頻繁的環境中的性能;電氣應力測試(Electrical Stress),確保器件在不同的電氣條件下能夠正常工作;機械應力測試(Mechanical Stress),考查器件在機械振動等情況下的可靠性。
AEC - Q102
適用于光電器件。汽車照明系統、傳感器等設備中廣泛使用光電器件,如LED(發光二極管)。該標準的測試內容有高溫高濕試驗(High - Temperature and High - Humidity Testing),用于檢驗光電器件在潮濕高溫環境下的光學和電氣性能;溫度循環試驗(Temperature Cycling),評估光電器件在溫度變化下的穩定性;低溫試驗(Low - Temperature Testing),保證光電器件在寒冷環境下能夠正常工作。
AEC - Q103
用于汽車傳感器。汽車傳感器需要精確地感知各種物理量,如溫度、壓力、速度等,并將其轉換為電信號。該標準的測試包括溫濕度循環試驗(Temperature - Humidity Cycling),模擬傳感器在不同溫濕度環境下的工作情況;低溫試驗(Low - Temperature Testing),確保傳感器在低溫環境下的準確性;耐久性試驗(Durability Testing),考查傳感器在長期使用過程中的性能穩定性。
AEC - Q104
針對車用多芯片模塊。隨著汽車電子技術的發展,多芯片模塊在汽車中的應用越來越廣泛。該標準的測試涉及加速環境應力測試(Accelerated Environmental Stress Testing)和加速壽命應力測試(Accelerated Life - Cycle Stress Testing),以確保多芯片模塊在復雜的汽車環境中的可靠性和信號傳輸的穩定性。
AEC - Q200
主要涵蓋無源器件,如電容(Capacitors)、電阻(Resistors)、電感(Inductors)等。這些無源器件雖然不具備信號放大和處理功能,但對于汽車電子系統的正常運行同樣至關重要。測試項目包括振動測試(Vibration Testing)、冷熱沖擊試驗(Thermal Shock Testing)、溫度試驗(Temperature Testing)等,用于驗證無源器件在汽車環境中的穩定性。
AEC - Q測試項目保障可靠性,以AEC - Q100(集成電路)為例
溫度循環測試:
測試內容:將集成電路在規定的高低溫之間進行多次循環。例如,讓芯片在- 40℃和125℃之間循環數百次,每次循環包括低溫保持、升溫、高溫保持、降溫的過程。
保障原理:汽車在不同的地理環境和季節使用時,會經歷巨大的溫度變化。在寒冷的冬季早晨啟動汽車,發動機艙內的電子控制單元(ECU)溫度可能迅速從低溫上升;而在炎熱的沙漠地區行駛,ECU又要承受長時間的高溫。通過溫度循環測試,可以模擬這種溫度變化對集成電路的影響,檢驗芯片在不同溫度下的性能穩定性,避免因溫度變化導致的芯片內部材料膨脹和收縮而產生的物理損壞或電氣性能下降,如芯片內部的導線斷裂、焊點松動或晶體管性能變化等問題。
加速壽命測試:
測試內容:在高于正常工作電壓和溫度的條件下對集成電路進行長時間的測試。比如,在1.3倍的額定工作電壓和125℃的高溫環境下,讓芯片持續工作數千小時。
保障原理:汽車電子設備在長期使用過程中,會面臨各種復雜的工況和電氣應力。加速壽命測試可以在較短的時間內模擬芯片在長期使用后的老化情況。通過這種測試,可以發現芯片在長期高電壓、高溫環境下可能出現的性能衰退,如閾值電壓漂移、漏電流增大等問題,從而確保芯片在汽車的正常使用壽命內能夠可靠地工作。
那么,與其它汽車電子標準相比,AEC-Q系列標準具有哪些優勢或不同?
針對性強:AEC-Q系列標準是專門針對汽車電子元器件制定的,涵蓋了集成電路、分立器件、光電器件、傳感器、多芯片模塊、無源器件等各類汽車電子常用元器件,而像ISO 16750等標準則更側重于汽車電子部件的環境試驗,AEC-Q系列標準在元器件層面的針對性更強,能夠更精準地滿足汽車電子系統對不同類型元器件的可靠性要求。
嚴格且全面的測試項目:
環境適應性測試:包含了高溫存儲、溫度循環、熱沖擊、濕度試驗等,確保元器件在汽車可能面臨的各種惡劣氣候條件下仍能正常工作,如在炎熱的沙漠地區或寒冷的極地環境下,經過AEC-Q認證的元器件都能保持性能穩定。
電氣性能測試:有加速壽命測試、靜電放電測試、電氣特性驗證等,保證元器件在長期使用以及復雜的電氣環境中不會出現性能下降或失效的情況,像汽車發動機控制單元中的芯片,需通過嚴格的電氣性能測試,以確保在發動機的頻繁啟停和高電磁干擾環境下穩定運行。
機械可靠性測試:包括振動測試、機械沖擊測試等,模擬汽車行駛過程中的振動和碰撞,檢驗元器件的機械結構是否牢固,引腳是否松動等,對于安裝在車底盤或發動機附近的電子元器件,這種機械可靠性測試尤為重要
行業認可度高:AEC-Q系列標準由汽車電子領域的主要廠商共同制定和推動,得到了全球汽車行業的廣泛認可,包括汽車制造商、零部件供應商、半導體廠商等,已成為車規級元器件的通用測試標準。這意味著通過AEC-Q認證的元器件更容易被汽車企業所接受,進入汽車供應鏈體系,從而促進了汽車電子元器件的標準化和通用化。
與汽車生產流程緊密結合:AEC-Q認證的流程和要求與汽車零部件的生產制造過程緊密結合,從樣品申請、樣品評估、初步評估報告到樣品驗證報告等多個階段,確保了元器件在批量生產時能夠持續穩定地符合標準要求,有助于提高汽車電子系統的整體質量和可靠性,減少因元器件質量問題導致的汽車召回和故障維修。
適應汽車技術發展:隨著汽車電動化、智能化、網聯化的發展,汽車電子系統對元器件的要求越來越高,AEC-Q系列標準也在不斷更新和完善,能夠及時跟上汽車技術的發展趨勢,為新型汽車電子元器件的研發和應用提供可靠的質量保障,例如在新能源汽車中使用的大容量鋰離子電池組,AEC-Q100中關于充放電循環壽命以及過充過放保護等要求,能夠確保電池在汽車中的安全可靠使用。
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原文標題:了解AEC-Q車規級汽車電子的質量標準與測試
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