发布日期:2024/5/10
发布单位:iST宜特
全球汽车电子协会(Automotive Electronics Council,AEC)今年三月宣布推出AEC-Q007规范,这一规范将为整个车用电子设计和验证带来重大进展。AEC-Q007将焦点放在车用板阶可靠性测试(Board Level Reliability,简称BLR),结合了零件与印刷电路板(PCB)的设计,将为车用电子的可靠性提供更全面的保障。
尽管目前电动车市场成长幅度已逐渐放缓,不如前几年增长速度快,但国际能源署(IEA)预测,到2035年,欧美市场的电动车比例将分别达到85%和70%以上。从中长期来看,只要各国持续引入更严格的环保规定,电动车市场就会继续扩大。
AEC零件技术委员会的家族成员,包括AEC-Q100(IC芯片)、AEC-Q101(离散组件)、AEC-Q102(离散光电组件)、AEC-Q103(微机电系统)、AEC-Q104(MCM多芯片模块)以及AEC-Q200(被动组件)。这些规范的主要焦点都是在零件层面进行各种测试,虽然AEC-Q104规范中的Test Group H有稍微提到了BLR板阶可靠性,但只是提供些许参考规范。直到2024年3月推出的AEC-Q007,才真正将零件和印刷电路板(PCB)结合起来,详细说明有关PCB和菊花炼(Daisy Chain)设计方式的内容,而Daisy Chain设计(图一),其实就是业界经常听到的BLR板阶可靠性测试。
图说:BLR Daisy Chain设计概要。(图片来源: 宜特科技)。
身为AEC会员之一的宜特科技,亦在第一时间解读AEC-Q007规范内容。宜特科技可靠性工程处资深经理庄家豪表示,AEC-Q007聚焦的BLR板阶可靠性测试,是透过零件搭配PCB,将锡球与PCB端设计成导通模式,进而形成回路以便观察焊点(Solder Joint)之寿命。并于测试过程中搭配测量仪器,实时获得信息来判断焊点良率。除了将焦点放在BLR测试上,AEC-Q007还提供了对PCB与Daisy Chain设计的详细指南。这些指南分为四个级别,从最简易的Level 3,到最复杂的Level 0,文中也提供建议指南,让设计者可以根据其需求来选择最适合的设计方案。
图说:AEC-Q007规范中最复杂的Daisy Chain设计级别Level 0示意图。
(图片来源: 宜特科技)
此外,AEC-Q007还强调了PCB设计对BLR寿命的重要性。PCB的层数和厚度将直接影响测试结果,因此在设计PCB时,需要考虑与零件的匹配性,以提高整体的可靠性。然而,考虑到零件最终使用的环境非常多元,PCB层数与厚度难以固定规格,因此AEC并没有强制要求PCB规格,仅提出了一组设计建议,其中比较推荐的层数是8铜层,厚度是1.6mm。
宜特科技可靠性工程处资深经理庄家豪也强调,虽然AEC-Q007是针对BLR板阶可靠性产生的规范,但它的测试目的和往常执行的BLR板阶验证条件有些不同。一般BLR板阶测试条件,是以500或1000循环为标准,通过此循环就代表产品「通过验证」。而AEC-Q007的测试目的,不在于是否通过,重点是要了解零件特性,搜集零件上板后,在冷热疲劳寿命下产品的失效数据分布,以作为未来的参考依据。
由于温度对于车用零件来说,是最需要克服的条件。AEC-Q007身为车用BLR规范的先行者,亦提出以「温度循环测试」做为车用BLR的验证方式。不过,宜特科技可靠性工程处资深经理庄家豪预期,接下来AEC-Q007将会持续释出其他验证项目,例如:机械冲击、振动、湿度测试等等,以建置更完整的验证流程。
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