AEC-Q007-2024車用板階可靠度測試規範簡介

作者:江志宏

說明：隨著電動車與 AI伺服器技術進步，車用電子與AI都有很多繁複的數據管理控制系統，並透過許多各自獨立的電路，來傳遞每個模組間所需要的訊號，而為了確保這些電子零組件符合耐高溫高發熱環境的最高標準，美國汽車電子協會(AEC，Automotive Electronics Council )係以主動零件[微控制器與積體電路..等]為標的所設計出的一套標準 [AEC-Q100]、針對被動元件設計為[[AEC-Q200]，其規範了被動零件所必須達成的產品品質與可靠度，AEC在2024年3月宣佈推出AEC-Q007規範，這是將零件和PCB結合起來制定的[車用板階可靠度測試規範](Board Level Reliability、簡稱BLR)AEC-Q007詳細說明有關車用PCB和菊花鍊(Daisy Chain)試驗手法。

以往AEC僅針對零件進行認證，AEC-Q007首次將PCB納入考量，AEC-Q007的BLR測試是透過零件搭配PCB，將錫球與PCB端設計成導通模式，進而形成迴路已觀察焊點(Solder Joint)壽命，測試過程中搭配儀器，進行動態量測高速即時判斷焊點良率(導通電阻<20% ) ，AEC-Q007試驗目的，不在乎是[通過]還是[失效]，重要的是要了解零件特性，蒐集零件上板後，在溫度循環試驗下[PCB與錫球的失效分佈]，以作為後續設計改善參考。

試驗過程需進行動態監控，試驗與判定方式參考IPC-9701規範，溫度循環高低溫駐留時間建議10~15min，規範中也強調使用設備不可以選擇[冷熱衝擊]，需使用[溫度循環](Ramp<20℃/min)AEC-Q007針對車用PCB提出了設計建議，推薦車用PCB層數是8層(銅)、厚度1.6mm

AEC-Q007溫度範圍選擇不是[零件可靠度]而是[實際使用]的溫度範圍：

溫度循環條件詮釋

1. 溫度循環的溫變是採用[待測品不動]的單槽、而不是[待測品移動]的雙槽
2. 溫度須滿足或超過預期的應用環境工作範圍是測試[BLR、車用板階可靠度]的壽命，不是[半導體]
3. 溫度控制是使用空氣溫度
4. 待測品駐留溫度的容差:首選[熱(5/-0℃)、冷(-5/+0℃)]、容差2[熱(+10/-0℃)、冷(-10/+0℃)]
5. 溫變率不是待測品升溫速率而是上限[常見溫變率10℃/min、低於5℃/min在實驗中被證明不切實際]
6. 溫變率是量測待測品下方或附近(常見10℃/min、不低於5℃/min)
7. 駐留時間10~15min可提供大致相等的損壞與裂紋擴展
8. 駐留時間過長會導致壽命縮短
9. 每一次實驗的樣本量為1批50個(接近即可、IPC9701樣本量為32)
10. 一旦失效率高於63.2%即終止實驗
11. 量測報告須紀錄空氣溫度與待測品溫度

IPC9701 應用範圍：

應用範圍：此規範建立專用測試方法，評估電子組件SMD焊接件的性能及可靠度，對應於PCB結構、FPC結構，SMD焊接件的性能和可靠度被進一步劃為不同等級，還提供一種類似方法，可以在電子組件的使用環境與條件下將這些性能測試結果與焊接件可靠性關連起來。

目的:

1. 確保設計、製造合組裝的產品滿足預定要求
   [熱漲冷縮、運輸振動、SMT焊接過程、惡劣使用環境造成瞬間翹曲差、誤操作造成的大加速度機械震動]
2. 提供標準化的測試方法和報告程序

IPC9701-2006對待測品溫度循環試驗的要求：

對PCB的要求：溫度循環的最高溫度應比PCB板材的玻璃轉移點溫度(Tg)值低25℃對PCBA的要求：推薦G、I、J、K、L試驗條件，溫變率要求15℃/min
對銲錫要求：

1. 當溫度循環溫度在-20℃以下、110℃以上，或同時包含上述兩種情況時，對錫鉛焊接連接可能產生不止一種損傷機理。這些機理傾向於彼此相互加速促進，從而導致早期失效。
2. 在溫度緩變過程中，試樣溫度與測試區空氣溫度差應該在幾度範圍內
   對車規要求：依據AECQ-104使用TC3(40℃←→+125℃)或TC4(-55℃←→+125℃)符合汽車引擎室的使用環境

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