汽车电子元件/零部件车规验证五大步骤

汽车产业原本为一个非常封闭的环境，国际车厂并不会将产品Cost Down视为重要的任务，因为汽车是与人类生命财产有关的行业，产品设计的不良或可靠性的缺陷将会造成车厂巨大的赔偿，因此车厂不会轻易的去更换供应商。但近年来「AI智慧汽车」与「ADAS」的崛起，汽车电子占车价的比重逐步提升到40-50%，这两个汽车新发展面向，使得车厂必须开始跳脱既有的供应链，开始寻找合适的电子产品供应链。从2017年全球汽车销售量排行榜来看，前七大车厂的销售量已经占了全球60%的比重，这代表市场是非常集中的，如何击退竞争者进入国际车厂的供应链，无非是现今电子厂商所面临的重要课题。

当车厂要开发一个产品与功能时，将会定义系统功能->子系统功能->该采用的电子控制单元(ECU)->需要使用的半导体元件，规格由左至右、由上而下；但在进行验证时则需由下而上，一步一步完成验证需求，正所谓「基础不牢，地动山摇」，从最源头确认质量起，将会是产品达到高可靠性的不二法门。如不遵循V型曲线，当产品发生失效状态下，就无法厘清是上一段产品问题，还是制程问题，或是自己设计不良所导致。

Step 1：Component level – 集成电路IC符合AEC-Q100要求、离散元件符合AEC-Q101需求、LED符合AEC-Q102要求(2017年新版)、多芯片元件MCM符合AEC-Q104要求(2018年新版) 、被动元件符合AEC-Q200要求

Step 2：PCB level -印刷电路板(以下简称PCB)通过IPC-6012DA验证

Step 3：Board level – 考虑元件上板后的焊点可靠性(BLR, Board Level Reliability)

Step 4：Board level – PCBA制程质量验证确认

Step 5：System level -从系统模块到Tier 1 / 品牌车厂的标准规范

Step 1：Component level：AEC-Q系列

对车用ICs可靠性验证而言，美国在1994年即由克莱斯勒(Chrysler)、福特(Ford)以及通用汽车(GM)三大汽车厂发起成立汽车电子委员会(Automotive Electronics Council-简称AEC)。AEC建立车用电子元件的质量控制标准，符合AEC规范的元件均可被Chrysler、Ford与 GM三家车厂同时采用，因而促进了元件制造商交换其产品特性数据的意愿，并推动了汽车电子元件通用性的实施，为汽车电子元件市场的快速成长打下基础。

近年来国际车厂于安全相关的ECU上，将AEC-Q100制定为强制性的主动元件需求，AEC-Q200询问热度逐步提高，未来也会转化为强制性的需求，笔者呼吁厂商须提早因应。对于LEDs Component， AEC也于2017年颁布了AEC-Q102，已成为车用LED的圣经。

Step 2：PCB level -PCB板通过IPC-6012DA验证

印刷电路板(Printed circuit board，简称PCB)是主被动元件的沟通桥梁，当元件故障时可透过Re-work更换，但不可能移除所有元件后再更换PCB，因此不得不说PCB为汽车电子零组件中的关键零件。

车用PCB以往并无特殊的验证手法，多遵照IPC-6012进行验证，由于车用电子市场的崛起，PCB制造业者积极抢食这块大饼，IPC(国际电子工业联接协会，简称IPC)不得不重视此问题，特别于2016年颁布了首份针对车用PCB的验证及允收规范IPC-6012DA，其中包含了温度冲击耐久试验(Thermal shock endurance Testing)、高温耐久试验(High Temperature Endurance Testing)、高温高湿储存试验(High Temperature & Humidity Storage Testing)、阳极细丝导通试验(Conductive Anodic Filament，简称CAF Testing)、表面绝缘电阻试验(Surface Insulation Resistance，简称SIR Testing)…等。这份也成为车厂与Tier 1对于PCB可靠性验证的重要参考法规。

Step 3：Board level – 车用组件上板后的焊点可靠性

板阶可靠性（BLR），是国际间常用来验证IC元件上板至PCB之焊点强度的测试方式，是目前手持式装置常规的测试项目。而随着汽车电子系统的复杂度提升，更多的IC元件被运用在汽车内，BLR遂逐步成为车电重要测试项目之一，不仅Tier 1车厂BOSCH、Continental、TRW对此制定专属验证手法，令人注意的是AEC汽车电子协会近期最新出炉的AEC-Q104，明确定义了车用电子的板阶可靠性试验(Board Level Reliability)项目，虽然项目仅有BLR TCT(温度循环)、Drop(落下)、Low Temperature Storage Life(简称LTSL)、Start Up & Temperature Steps(简称STEP)等，尚未能完全贴近Tier 1的客户规范，但却是车用板阶可靠性通用标准发展的一大步。

Step 4：Board level – PCBA制程质量验证确认

欧盟2006年7月开始实施RoHS，在电子产品上限制使用铅（Pb），含量需小于1000 ppm。在当时电子产品使用锡铅焊锡已经超过50年以上历史，导入无铅制程中，无论设备、测试方法、产品质量与可靠性等议题必须重新进行检视与确认。焊接材料从锡铅转为无铅锡膏后熔点由183℃提升至217℃，温度的提升导致焊点硬度变硬、变脆、耐疲劳性差，焊点缺陷多容易造成锡须等问题，因此掌控制程良率的难度大幅提升。当时因医疗、国防、车用电子的应用上，对于可靠性需求极高，所以导入的脚步较消费性的电子产业慢很多。

在2007年版的AEC-Q100 Version G尚未有无铅(Pb Free)的验证需求，不过AEC在2009年发布了Q005(PB-FREE TEST REQUIREMENTS)，正式面对了无铅制程的转换；且2014年在进行AEC-Q100的改版作业中(Version G->H)，加入了无铅测试的验证要求包含了焊锡性测试(Solderability)、焊锡耐热试验(Solder Heat Resistance)以及锡须试验(Tin Whisker)，从此汽车电子毅然而然跟上环保的脚步。

而厂商在消费性电子产品导入无铅过程中，累积了非常多的经验，克服了各式各样的难关，因此在进入车用的阶段相对有经验。

Step 5：System level -从系统模块到Tier 1 / 品牌车厂的标准规范

系统模块的验证需求大致可区分为三个阶段：

1. 求生存：此时公司正面临生死存亡的关键时刻，能将产品用较低价较快速的方式投入市场才能足以生存，在这个阶段并无质量与可靠性可言。

2. 副厂品牌：公司已有所规模，想要逐步建立品牌价值，这时多参考国际车用规范进行质量验证，而业界普遍且通用性较广的则为ISO 16750(繁体版CNS 15481、简体版GB/T 28046、日文版JASO D014)，内含四大类的验证，电性负载、机械负载、气候负载、耐化学溶剂负载。

3. 车用正厂零组件：此时唯有通过车厂的厂规或是Tier 1厂规，并无其他二路可选。

要在汽车这个产业长久生存，需跳脱既有的消费性电子产业思维，对于质量与可靠性的要求是没有任何妥协的余地，价格是放在较后面的考虑，车厂对于新的产品导入可能有长达3~5年验证期，对于产品的售后维修备料，更可能要求达20年之久，当决定跨入汽车产业之路，经营者必须更有耐心与决心。若您有汽车电子元件AEC-Q验证需求，欢迎联系我们！