2024年世界碳化硅大会在武汉举办获得圆满成功,在大会上,诸多碳化硅产业的专业人员也给我们分享了这个行业目前的进展以及相关产业的研究进度,那么本文将带来SGS 半导体关于车规可靠性认证的讲解分享。
SGS 半导体作为第三方实验室,可帮助客户通过这个产品实现车规应用的可靠性。
相对于传统的消费级和工业级,车规级器件的DPPM要求更高,寿命也更长。一般来说,消费级可能是3到5年,工业级为10年,而车规级的验证按照15年的寿命进行。但需要注意的是,虽然寿命是15年,但产品并非一直24小时应用,而是根据环境应用,通常按照假动力15%来计算,比如家用可能每天只有2到3个小时的使用时间。标准方面,消费级主要是JESD47,工业级是JESD47,而车规级主要是AEC_Q系列的规范。
另外,这些级别在温度要求上也有差异。消费级主要在负20到70度,工业级是负40到85度,而车规级可能在最严酷的条件下,比如发动机区域,温度范围可能是负40到150度,因为温度直接影响产品的可靠性寿命。
如果要在车机里使用的产品,需要符合一定的质量门槛。首先,在做MCU这一领域时,可能会涉及到功能安全,例如ISO,以及目前可能还涉及到一些网络安全方面的考量。对于电子元器件,主要通过AEC Q相应的认证来确保其质量。
此外,AEC Q系列下面有六大规范,包括AEC Q100、AEC Q101、AEC Q200、AEC Q103、AEC Q103等,它们分别针对不同类型的器件进行可靠性认证。对于模组和整车,还有一些来自整车车厂的规范,涉及到环境气候等方面的验证,以及绿色车店方面的验证,比如EOVOC等。
目前,像AEC Q100主要针对集成芯片,国内也主要沿用这一标准。不过,未来可能会针对国产车进行一些标准的开发,以验证车规级芯片的可靠性。
AEC Q101主要是针对汽车分立功率器件,而AEC Q200主要是针对被动元器件,比如电容、电感、电阻和晶振等。AEC Q102则主要是针对光电器件,比如车辆上使用的各种灯源,包括激光大灯、氛围灯和转向灯等。而AEC Q103则主要是针对传感器的可靠性验证。最后,AEC Q104主要是针对模组,例如车辆上使用的通用模组,其可靠性认证按照AEC Q104执行。
这个标准是 1994 年由Chrysler/Ford/GM三家公司制定的,针对它们旗下的供应商提出的质量要求。标准包括质量管理委员会和可合性规范两个委员会。质量管理委员会主要针对生产型企业,对车辆的生命周期、寿命、环境要求以及可靠性提出要求。
该组织的成员都是各自行业的佼佼者,这些企业利用多年的产品积累,提供规范,并根据产品每年进行迭代,在不同时段发布新的要求。
在汽车领域使用的产品,从最初的元器件开始,就要求符合AEC Q标准,再到PCB(印刷电路板)的要求也非常高。以往PCB可能只需经受500小时到1000小时的测试,电压可能是100V或50V,但现在可能需要耐受高达2000V或1000多V的电压,这是根据应用环境来定的。
在汽车规范中,元器件通过贴片或插件的方式组装成电子PCB。PCB有自己的PV、DV(Production Verification and Diagnostics Vehicle)验证要求,主要涉及环境适应性、应用性能、寿命等方面。
最终,可以看到,汽车电子产品从最初的元器件到最终的PCB组装,都遵循一系列严格的标准和验证流程,确保产品的可靠性和性能。
这个 AEC Q100 标准在认证过程中非常重要。首先,需要确认芯片的 Group 等级,这取决于其在车辆应用环境中的要求,因为不同的应用环境需要不同的温度等级,这将影响测试条件和耐受性的选择。然后,根据 SAE J1211规范提供了如何确定器件属于哪个等级的参考。最严格的等级是 Grade 0。
针对 AEC Q100 的测试流程包括七到八组测试,涵盖了封装、环境加速试验、运行寿命加速试验、封装可信性、晶圆可行性、电气性能、过程管控、特殊封装机械测试等。测试前后需要验证参数,例如高温或低温条件下的参数,以确保符合要求。
在进行车规认证时,会根据车厂的应用要求和采购要求来确定优先级。例如,如果产品定制化,要求可能会高于行业标准,但可以通过车厂授权的声明来实现。
综合考虑后,测试样品的选择是关键。不是简单地抽取一批样品,而是需要连续抽取三个不连续批次的芯片和封装来进行测试。这样做既可以验证产品的可靠性,也可以评估产品的一致性。在测试前后,主要以参数测试为主,其中包括三温参数,以确定是否符合标准。此外,外观也是最基本的判定要求之一。
由于芯片的迭代要求较高,当产品在迭代之后进行了改变时,需要重新评估。这可能涉及到重做所有项目或者补充内部部分的实验。根据规范,需要针对设计、制造和测试等方面的因素变化,进行相应的补充实验,以证明产品的可靠性。
在测试过程中,可能需要进行一些驱动和前期准备工作,以确保测试的顺利进行。
AEC-Q100标准将测试项目分为A至G组,其中A组为环境生命加速测试,B组为加速寿命模拟测试,C组主要是封装的可靠性测试,D组是晶圆可靠性测试,E组进行电气特性验证测试,F 组为瑕疵筛选监控测试,主要是在晶圆厂中进行把控,最后则是G组主要针对特殊的空腔体封装进行机械类测试,这些测试项目共同确保了汽车电子系统中使用的芯片能够在各种环境和工作条件下保持性能稳定和高度可靠。
此外,半导体过程中的质量管控也涉及到 DPA(Dynamic Physical Analysis),通过外观、内部结构、晶圆尺寸等一系列验证来满足采购要求。
SGS 在检测行业中排名全球第一,拥有九万多名员工和 2600 多个分支机构,涉及七大领域。
在半导体领域,提供一站式服务,包括功能安全和网络安全认证、晶圆厂化学检测、封测可靠性和失效分析、材料分析等。如在 PCB 制造过程中,进行 PCB 和 PCBA 的 PV、DV 验证。
半导体实验室主要分布在德国微电子研究中心、韩国、台湾、深圳、苏州和上海张江,负责不同的可靠性验证和化学验证实验。
物理测试分析主要包括可靠性分析(RA)、失效分析(FA)和材料分析(MA)。
涉及到非破坏性和破坏性测试,以及热点定位。
化学实验室涵盖洁净度实验室、化学气体检测、空调系统和存水系统检测、无尘室认证等服务。
以上是SGS做的一些测试案例。
总的来说,SGS拥有获得全球认可的供应链网络,具有着非常专业的团队,秉承着客户至上的服务理念,具有跨工业、跨领域的能力以及全球性的专业技术及经验。
充电头网总结
随着车规级半导体器件的可靠性和性能要求日益严苛。SGS作为全球领先的第三方实验室,可为客户提供了从原材料到最终产品的全方位测试与认证服务。通过SGS的一站式解决方案,客户能够确保其产品满足当前的行业标准。
SGS的全球认可度和专业技术团队,使得其在半导体领域能够提供从功能安全、网络安全认证到晶圆厂化学检测、封测可靠性和失效分析、材料分析等一系列服务。这不仅帮助客户缩短产品上市时间,还确保了产品在严苛的车规环境中的长期可靠性。
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