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整体解决方案:汽车电子元器件质量管理体系及规范深入解析

时间:2022-08-30 18:08:17 点击次数:0
 

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【电动车资源网EV江湖广电计量魔宫】随着新能源汽车的日益普及,汽车行业对汽车电子的安全性提出了更高的要求。在这个产业链中,汽车生产系统通常质量第一,功能第二。其中,整车零部件与整车控制系统的安全密切相关。每个部件都需要达到最高的质量和可靠性,甚至达到零缺陷的理想状态。

汽车零部件及相关产品的最大驱动力往往不是先进技术,而更多的是质量水平;而质量的提高需要严格的控制程序来实现。目前,汽车行业重要的质量管理体系和相关规范包括汽车电子委员会(AEC)提出的各种规范,以及QS-9000和TS 16949。此外,零部件供应商也会提出自己的规范,如作为 ST 的汽车级认证。

一、AEC 系列规格

克莱斯勒、福特和通用汽车/Delco Electronics 成立了汽车电子委员会 (AEC),以建立一套通用的零件认证和质量体系标准。 AEC 已建立质量控制标准。同时,由于符合AEC规范的零部件可以同时被上述3家车厂采用,促进了零部件生产企业交换产品特性数据的意愿,推动了《AEC规范》的实施。汽车零部件的普遍性。为汽车零部件市场的快速增长奠定基础。

芯片应力测试(Stress Test)的鉴定规范AEC-Q100是AEC的第一个标准。 AEC-Q100于1994年6月首次发布,经过十多年的发展,AEC-Q100已成为汽车电子系统的通用标准。在本文档的编写过程中,重要的芯片供应商有机会提供他们的意见。

该规范使汽车零部件能够更快地满足汽车市场的采购需求。汽车电子元器件只要符合本规范的要求,就被认为是高质量和可靠的,并且可以适用于汽车应用的复杂和恶劣环境,而无需进行重复的循环鉴定测试。

继AEC-Q100之后,AEC先后制定了分立元件AEC-Q101、无源元件AEC-Q200等规范,以及AEC-Q001/Q002/Q003/Q004等指南。下面简单介绍一下:

1.AEC-Q100

AEC-Q100标准主要是为了防止各种可能的产品状况或潜在的失效机会,并指导供应商在开发过程中生产出符合该规范的芯片。 AEC-Q100对每个应用案例都进行严格的质量和可靠性确认,即确认制造商提出的产品数据表、使用目的、功能描述等是否与最初声明的功能一致,以及重复使用后是否总是一样的。

该标准的最大目标是提高产品良率,这对芯片供应商在产品尺寸、良率和成本控制方面都是一个很大的挑战。 AEC-Q100 详细规定了对 IC 芯片的各种要求。另一方面,它也代表了汽车制造商和供应商对产品安全的要求。

本标准规定了一系列测试,并定义了压力测试驱动认证的最低要求和IC认证的参考测试条件。这些测试包括7个测试组:测试组A(加速环境压力测试,Accelerated Environment Stress),测试组B(寿命模拟测试,Accelerated Lifetime Simulation),测试组C(封装组装集成测试,封装组装完整性),测试组D(Chip Wafer Reliability Test,Die Fabrication Reliability),Test Group E(电特性确认测试,Electrical Verification),Test Group F(Defect Screening Monitoring Test,缺陷筛选),Test Group G(Cavity Package Integrity)。

此外,为了满足汽车电子产品的工作温度、耐用性和可靠性的高标准,零部件供应商必须采用更先进的技术和更严格的测试程序来实现优化设计方法。因此,AEC-Q100分为不同的产品等级,其中一级标准的工作温度范围在-40°C至125°C之间;最严格的0级标准工作温度范围可达-40°C至150°C。

2.AEC-Q001

零缺陷是各行各业不断追求的目标。在对安全性要求更高的汽车电子行业,对质量的要求也更加严格。

半导体元件的缺陷率用DPM(Defect Per Million)表示。在一些关键应用组件中,供应商甚至将缺陷率从常用的百万分之一(PPM)单位提高到十亿分之一(十亿分之一,PPB),即每生产十亿个组件,就会出现一个有问题的产品。因此,通过有效控制DPM,可以减少因电子设备故障引起的行车安全问题。

在 AEC-Q001 规范中提出了所谓的参数零件平均测试 (PPAT) 方法。 PPAT是一种统计方法,用于检测半导体元件外缘(Outliers)的异常特性,用于从所有产品中排除异常元件。

PPAT可分为静态PAT(Static PAT)、动态PAT(Dynamic PAT)和区域PAT(Geographic PAT)。所谓区域PAT,就是在晶圆上的所有裸裸片上加上邻近权重(Proximity Weighting),这样一些被坏裸片包围或相邻的好裸片也可能被移除。

一般AEC-Q001只要求通过静态PAT测试。然而,为了达到更高的质量,ST 的汽车级认证需要同时制定静态、动态和区域 PAT 标准。此外,ST 的区域 PAT 使用可重复模式检测和复合分析来提高控制质量。使用 PPAT,即使这些芯片符合特性要求,超出测试限制的芯片也会被移除。这避免了潜在风险,并提高了供应商阶段组件的质量和可靠性。

3.AEC-Q002

AEC-Q002基于统计原理,属于统计良率分析的指导原则。 AEC-Q002的统计产量分析(SYA)分为两种:统计产量限制(SYL)和统计分箱限制(SBL)。在 SBL 的情况下,它在电气晶圆分类 (EWS) 阶段对 BIN 设置了特殊的监控功能,并对每个区域进行采样和分析。这些方法通过测量关键测试参数/BIN建立了生产变量分析和控制系统,可用于检测异常材料区域,确保最终产品的质量和可靠性。

所有新元件或技术的统计分析都可以在制造过程之前和之后的各个阶段进行,也可以用于晶圆测试(Wafer Probe)和最终封装测试期间的电子参数测试。 AEC-Q002 为组件制造商提供了一种使用统计技术检测和去除异常芯片组件的方法,使制造商能够及早发现错误并在晶圆和裸片阶段拒绝它们。

4.AEC-Q003

产品和工艺特性对于开发新芯片或调整现有芯片很重要。在工艺边缘生产的表征零件,或特别选择的极端参数值宁德新能源verify测试,可用于确定敏感工艺范围。

供应商可以更改或严格处理这部分流程,或在测试阶段移除这部分产品。当新组件涉及新的设计技术和工艺时,在晶圆测试或最终测试期间执行表征操作。通过确定电性能和工艺参数和性能限制,可以建立产品的功能和参数性能特征,供应商也可以识别出可以适当控制的工艺区域(Sweet Spot)。

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AEC-Q003是芯片产品电气性能表征的指导原则。它用于生成产品、工艺或包装规格和数据表。目的是收集有关组件和工艺的数据并进行分析,以了解该组件和工艺的特性、性能和局限性,并检查这些组件或设备的温度、电压、频率等参数的性能。

AEC-Q004提出了一系列的工艺步骤,包括零部件的设计、制造、测试和使用,以及在工艺的每个阶段使用了哪些工艺零缺陷工具或方法。这些方法涵盖了上述 AEC 的各种文件标准,以及来自 JEDEC 或 AIAG 等行业的质量控制技术或管理系统的广泛应用。当零件或流程经过优化并随着时间的推移证明其成熟度时,可以使用更少的工具来提高或保持质量和可靠性。

AEC-Q004 本质上是一套零缺陷指南,定义了芯片供应商或用户如何在产品生命周期中使用一些工具和流程来实现零缺陷目标。 AEC-Q004 不是强制性规范,而是提出了减少缺陷的工具和方法。不同的应用模式将需要不同的工具或生产方法,因此本指南中提出了建议的做法。 AEC-Q004仍处于草案阶段,正式版即将发布。

二、QS 9000/TS 16949 规范

QS 9000和TS 16949质量管理体系认证体系是汽车电子供应商除AEC之外需要关注的另一套规范。

QS9000曾经是汽车供应商生产零部件、材料和提供服务的基本质量管理体系,主要以1994年克莱斯勒、福特和百健检测共同开发的ISO 9001:1994体系为基础,现已被取代于2006年12月15日由国际汽车工作组(IATF)制定并实施的ISO/TS 16949汽车行业验证标准。

TS16949标准是在ISO 9001:2000基础上制定的汽车行业质量体系管理标准。目前包括通用、福特、戴姆勒克莱斯勒、标致、雷诺、宝马、日产、菲亚特、大众和其他世界级汽车制造商。其供应商的质量管理体系必须符合TS 16949的要求,并要求扩展到2-3级供应商。

TS16949突出了以客户为中心的主轴,制定了各项性能指标。其系统运作架构能有力促进组织的持续改进,从而保持行业领先的竞争力,使管理者能够有效地发现异常点并做出相应的改进。

PPAP

PPAP代表Production Parts Approval Process(生产零件批准过程)。 PPAP要求汽车供应链中使用的所有零部件都必须有详细完整的数据和文件,PPAP文件列出了芯片制造商需要采取的生产和质量保证程序。这些文件支持客户的生产批准流程和相关的危害评估。

PPAP用于确认供应商在零件实际量产过程中正确理解了客户工程设计记录和规范中的所有要求,并为确保买方的质量风险,评估其是否有能力继续满足这些要求。潜力。

ST的汽车级认证

汽车产品的质量和可靠性远高于其他普通消费品。为了满足这个市场的独特需求,芯片供应商正在积极努力改进量产控制的技术和管理体系,开发更可靠的技术。此外,我们还努力在其他应用中利用这套技术来提高产品质量比如消费主义。

AEC(尤其是AEC-Q100、AEC-Q101、AEC-Q001/Q002/Q003等)和PPAP的要求是汽车产品需要遵循的设计规范。这就形成了车载产品与其他产品的明显区别:它们必须严格遵守规定的产品特性、设计和制造程序等,并为用户提供完整的文档和产品包装。

ST 提出了严格的汽车级认证规范。除了满足上述AEC和质量管理体系规范外,ST还在过程中制定了特殊的筛选和测试方法,以及专门的高可靠性认证流程(HRCF)测试程序。等待一套严格的控制方法。

1.产品筛选

改进的压力测试(Stress Testing)和筛选方法(Screening)是ST汽车级认证规范的重要组成部分。其筛选结果将作为产品改进的方向,目标是实现汽车电子零缺陷。

由于车载系统的特殊性,在标准工艺测试中通常被认为是好的产品,在汽车应用中的某些条件下可能存在潜在的故障危险。通过产品筛选的方法,可用于进一步严格筛选。严格的产品测试通常需要更多的时间和成本才能进入市场。为了在最短的时间内通过这些测试,必须采取一些有效的方法,例如产品族数据的最大化和技术依赖的实践。

AEC-Q100 定义的资格标准是基于产品系列(Product Family)。所谓产品族最大化原则是指在所有使用相同工艺和材料的产品中,只要一个成员通过测试,其他产品族成员就可以通过测试;技术依赖性基于过程标准。采用已经合格的工艺标准生产的新产品具有很高的合格概率。

2.HRCF 测试程序

汽车零部件的温度范围一般为-40℃~125℃,因此EEPROM和闪存等产品往往需要满足极其严格的生产良率和可靠性要求。 ST 为汽车电子应用的 EEPROM 和闪存开发了一种称为高可靠性认证流程 (HRCF) 的测试程序。 HRCF 是一种专有的生产工艺,它在生产、测试​​和质量保证验收过程中加入了额外的模块,以确保产品在汽车应用的温度范围内运行。在量产模块中,EEPROM的裸片必须能够在电源电压上升的环境下进行3000次擦写循环。在裸片测试中,还需要通过250°C高温烘烤24小时,下一秒仍需通过电性测试。最终测试的模块包括在 130°C 和室温下的温度循环和电气测试。

HRCF 测试流程结合统计工具,例如统计框限制 (SBL) 和零件平均测试 (PAT),以筛选出晶圆和芯片上的早期故障和异常值,以实现汽车零缺陷可靠性目标。

结论

当前汽车电子市场发展迅速,产品种类越来越多样化。因此,为了确保汽车零部件和电子产品的多功能性和质量,需要严格的质量控制规范和管理体系来确保这一点。质量规范可以是AEC、TS 16949等公认的一组规范,也可以是供应商提出的类似于ST汽车级认证的定制化管理体系。

合理的管理实践,不仅可以保证产品质量,还可以加速整个汽车产业链的供应。它有助于提高管道可见性、客户跟踪以及汽车制造商和零部件供应商之间的订单状态跟踪也可以变得更容易。此外宁德新能源verify测试,为了获得汽车电子产品供应商更低的制造成本和更灵活的设计能力,除了为小公司开拓供应渠道外,最有效的产能支持和汽车制造商应用需求的快速把握。技术的重要性非常重要,而这些任务也可以通过完善的供应链管理系统来完成。

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