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汽車技術發(fā)展特征之一就是越來越多的部件采用電子控制。汽車智能化的飛速前進，迫使車用傳感器不斷迭代，不僅要滿足智能化的操作系統(tǒng)，還要求具備高強度的可靠性，智能化是汽車傳感器的發(fā)展趨勢。

汽車電子委員會（AEC）根據(jù)車載MEMS特性制定出最新標準AEC-Q103，由于之前MEMS微機電系統(tǒng)做車規(guī)認證一直是參照AEC-Q100，此次制定的標準無疑是為行業(yè)提供了更具針對性的要求，對于MEMS做車規(guī)級認證也更加合理。AECQ103的制定標準為車規(guī)傳感器行業(yè)提供了更具針對性的要求，完善并且提高了對于車載傳感器的測試標準。下圖是AECQ103驗證流程：

AEC-Q103 是針對汽車傳感器的應力測試標準。

產(chǎn)品范圍：MEMS壓力傳感器、MEMS麥克風、氧傳感器、溫度傳感器、空氣流量傳感器、爆震傳感器、速度傳感器、轉速傳感器、ABS傳感器、觸發(fā)碰撞傳感器、防護碰撞傳感器、轉矩傳感器、液壓傳感器等。

測試要求解讀

1、溫度等級

MEMS供貨商必須先了解終端客戶如何使用MEMS及其在車內的安裝位置，以實際應用的溫度范圍來制定合適的溫度等級，次溫度等級定義會應用在兩個部分。

第一部分為測試計劃展開時各可靠度實驗的條件選擇，如：TCT（Teperature Cycling,溫度循環(huán)實驗），不同等級的溫變范圍及溫差循環(huán)數(shù)會有差異。

第二部分為前述的可靠度實驗前后功能性測試溫度必須依照User所制定的溫度范圍來做功能應用的FT（Final Test）測試，制定溫度等級為Grade1（-40~125），則代表FT時使用低溫-40、常溫25及高溫125，且需要留意其測試溫度有先后順序的制定。如：HTOL（High Temperature Operating Life,高溫工作壽命試驗）實驗在FT測試定義順序為RoomaColdaHot。

2、實驗項目增減

（1）取消：GL（Gate Leakage：高溫閘極漏電測試）及ESD中的MM（Machine Mode）。

GL 的部分主要在仿真車用模塊應用時所可能遭遇高溫及高電場同時發(fā)生的環(huán)境，此環(huán)境會讓 MEMS Package 內的等效電容及電阻產(chǎn)生 Gate Leakage 的失效， 此失效現(xiàn)象可經(jīng)由高溫烘烤的方式恢復，取消的原因規(guī)范中未有說明，但以筆者在華碧實驗室多年所累積的驗證測試經(jīng)驗來看，此失效模式常發(fā)生在 Burn-In 及 Reflow 的過程，雖規(guī)范已取消，在生產(chǎn)過程或實際應用客退若有相同失效發(fā)生，仍可使用此手法進行再現(xiàn)性實驗。

MM 的部分則與 JEDEC 的 JESD47 規(guī)范同步，一是 HBM(Human Body Mode)可以 等效 MM 的實驗結果，二是 CDM(Charged-DevMEMSe Model)的重要性更勝于MM， 因此應多著重在 CDM 的測試。至于文獻中提到的 HBM 與 MM 的關聯(lián)性，以筆者在華碧實驗室檢測 ESD 實驗室的實務經(jīng)驗，仍有部分產(chǎn)品的 ESD 防護電路在 HBM 及 MM 上是有所差異的，規(guī)范雖然取消此項目，但 MEMS 業(yè)者仍需要面對當 ESD 客退發(fā)生時的處理，ESD 定義為設計驗證，所以目前各家廠商仍將其列為標準測 試項目。

(2)新增 : Lead(Pb) Free(無鉛)實驗

車電與醫(yī)療產(chǎn)業(yè)不同于 MEMST 資通產(chǎn)業(yè)，車電與醫(yī)療產(chǎn)業(yè)注重的科技是技術 成熟性、可靠性以及零失效，而非 MEMST 所追求最先進的技術，因此，車用電子 產(chǎn)品在無鉛制程的轉換時程是比消費性產(chǎn)品來的晚，此次正式列入測試項目也代表無鉛制程的轉換已相當成熟，但仍允許部分如引擎室內高溫應用等產(chǎn)品使用有鉛制程。無鉛的驗證項目則包含Solderability、Solder heat resistance 以及 Whisker。

3. 實驗條件

主要實驗條件改變的部分在于 HTOL(High Temperature Operating Life)及

TCT(Temperature Cycling)兩項實驗，其余如 Wire bonding 的相關實驗則是取消 Ppk 的計算使用 Cpk 則可、Solderability 則說明可由烘烤替代蒸氣老化、Group G 部分的實驗樣品數(shù)則略為減少。

1. HTOL:有三個部分，一為實驗時間增長皆為 1,000Hrs，二為清楚定義溫度為 Tj(Junction Temperature)，三為實驗高溫對齊 Grade 的定義。
2. TCT:最低標的低溫溫度由-50 調整為-55，Cycle 數(shù)的部分則有部分提升，仍可參考 JESD22-A104 的規(guī)范進行等效實驗條件的替換。

4. 通用性數(shù)據(jù)

以下圖來說明通用性資料(GenerMEMS Data)的基本含意，兩個產(chǎn)品 A、B，若有使用相同制程或材料，則可初步定義為同一家族系列產(chǎn)品，若對 A 產(chǎn)品進行完整 AEC Q-103 QualifMEMSation，相同制程或材料的部分所產(chǎn)出的測試結果則稱之為 GenerMEMS Data，先不論驗證的數(shù)量與程序，只要 GenerMEMS Data 的定義符合 AEC-Q103 的說明，B 產(chǎn)品進行剩余項目的驗證后再加上 GenerMEMS Data，則可宣告 B 產(chǎn)品也通過 AEC-Q103。

此次新的版本對于 GenerMEMS Data 及 QualifMEMSation Family 的定義及使

用原則有較清晰的說明，并且簡化了其認證程序，同時以情境模擬案例，來說明

那些制程變更時應進行那些實驗項目與 Lot 數(shù)量，都有較明確的定義，因內容過

多，大家若有需要可以再參閱規(guī)范。

5. 擬定測試計劃

本文中最重要、也是此次改版中，華碧實驗室認為變動最大的部分，呼應US 汽車工程師協(xié)會在規(guī)范 SAE-J1879/J1211 中強調的強韌性/穩(wěn)健性驗證(Robustness Validation)，驗證計劃應思考的是，因應該產(chǎn)品在實際應用環(huán)境所面臨的使用條件而擬定的，而非以單一測試標準/條件來適用所有產(chǎn)品，也就是 Test for ApplMEMSation，而非 Test for Standard。

要如何擬定一個合適的驗證計劃呢?第一步為制定該組件被設計/生產(chǎn)的目的，我們稱之為 Mission Profile，除了滿足功能性的任務外，要再加上可靠度的任務，下表為汽車的 Mission Profile 參數(shù)范例。

表: Example of VehMEMSle Mission Profile （數(shù)據(jù)源: SAE-J1879）

MEMS 供貨商須考慮不同應用功能的組件將會對應不同的 Mission Profile，若 MEMS 工作行為是在 Non-Operating Time，如:警報器等的應用，則 Life time條件應滿足 116,400Hrs 在常溫的情況。

若MEMS僅在Engine On時工作，那Mission Profile就必須要滿足12,000Hrs的壽命時間，及其工作位置的使用溫度，假定 Engine On 時該 MEMS 平均的工作溫度 Junction Temperature(Tj)=87，我們使用的 HTOL 測試溫度為 125，活化能設定為 0.7eV，接下來使用 Arrhenius Model 來計算實驗時的溫度加速率，如下公式計算:

即可算出溫度加速率 AFT=8.6232，以上述的設定目標壽命為 12,000Hrs，因此 HTOL 實驗時間應為 12,000Hrs/8.6232 = 1,392Hrs。除了溫度加速的范例，包含溫度循環(huán)/濕度的加速公式已列在新規(guī)范中，各位可在參考規(guī)范內文。上述范例旨在說明如何以終端產(chǎn)品實際應用的 Mission Profile 來設計合適的測試計劃，相信很多從事 MEMS 設計的品管單位都相當熟悉，本文要表達的是規(guī)范將逐漸舍棄以單一標準來訂定，而是交由 End User(終端客戶)與 ComponentManufacturer(零組件制造商)來共同制定合宜的驗證計劃。制定驗證計劃的流程可參閱下圖。

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