AECQ101中文标准规范.docx

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AECQ101中文标准规范

基于离散半导体元件应力测试认证的失效机理

内容列表

AEC-Q101基于离散半导体元件应力测试认证的失效机理

附录1:

认证家族的定义

附录2:

Q101设计、构架及认证的证明

附录3:

认证计划

附录4:

数据表示格式

附录5:

最小参数测试要求

附录6:

邦线测试的塑封开启

附录7:

AEC-Q101与健壮性验证关系指南

附件

AEC-Q101-001:

人体模式静电放电测试

AEC-Q101-002:

人体模式静电放电测试（废止）

AEC-Q101-003:

邦线切应力测试

AEC-Q101-004:

同步性测试方法

AEC-Q101-005:

静电放电试验–带电器件模型

AEC-Q101-006:

12V系统灵敏功率设备的短路可靠性描述

感谢

任何涉及到复杂的技术文件都来自于各个方面的经验和技能。

为此汽车电子委员会由衷承认并感谢以下对该版文件有重大贡献的人：

固定会员:

RickForsterContinentalCorporation

MarkA.KellyDelphiCorporation

DrewHoffmanGentexCorporation

SteveSibrelHarman

GaryFisherJohnsonControls

EricHonosowetzLearCorporation

技术成员:

JamesMolyneauxAnalogDevices

JoeFazioFairchildSemiconductor

NickLycoudesFreescale

WernerKanertInfineon

ScottDanielsInternationalRectifier

MikeBuzinskiMicrochip

BobKnoellNXPSemiconductors

ZhongningLiangNXPSemiconductors

MarkGabrielleONSemiconductor

TomSiegelRenesasTechnology

TonyWalshRenesasTechnology

BasselAtallahSTMicroelectronics

ArthurChiangVishay

TedKrueger[Q101TeamLeader]Vishay

其他支持者:

JohnSchlaisContinentalCorporation

JohnTimmsContinentalCorporation

DennisL.CerneyInternationalRectifier

ReneRongenNXPSemiconductors

ThomasHoughRenesasTechnology

ThomasStichRenesasTechnology

本文件是专门的纪念：

TedKrueger（1955-2013）

MarkGabrielle（1957-2013）

注意事项

AEC文件中的材料都是经过AEC技术委员会准备、评估和批准的。

AEC文件是为了服务于汽车电子工业，无论其标准是用在国内还是国际上，都可排除器件制造商和采购商之间方面的不一致性，推动产品的提高和可交换性，还能帮助采购商在最小的时间耽搁内选择和获得那些非AEC成员的合适的产品。

AEC文件并不关注其采纳的内容是否涉及到专利、文章、材料或工艺。

AEC没有认为对专利拥有者承担责任，也没有认为要对任何采用AEC文件者承担义务。

汽车电子系统制造商的观点主要是AEC文件里的信息能为产品的说明和应用提供一种很完美的方法。

如果所陈述的要求在本文件中不存在，就不能声称与本文件具有一致性。

与AEC相关文件的疑问、评论和建议请登录链接AEC技术委员会网站。

本文件由汽车电子委员会出版。

此文件可以免费下载，但是AEC拥有版权。

由于该下载方式，个人需同意不会对该文件索价或转售。

在美国印制

所有權限保留

版权©2013属于汽车电子协会。

本文件可自由转载,但未经AEC技术委员许可，本文件禁止任何修改。

基于离散半导体元件应力测试认证的失效机理

下列划线部分标示了与上版文件的增加内容和区别，几个图表也作了相应的修正，但是这几处的更改并没有加下划线强调。

除非这里另有说明，无论新认证或重认证，此标准的生效日期同上面的发布日期。

1.范围

本文件包含了离散半导体元件（如晶体管，二极管等）最低应力测试要求的定义和参考测试条件.使用本文件并不是要解除供应商对自己内部认证项目的责任性，此外此文件并不解除供应商满足本文件范围外的任何文件需求。

其中的使用者被定义为所有按照规格书使用其认证器件的客户，客户有责任去证实确认所有的认证数据与本文件相一致。

1.1目的

此規範的目的是要确定一种器件在应用中能够通过应力测试以及被认为能够提供某种级别的品质和可靠性。

1.2参考文件

目前参考文件的修订将随认证计划协议的日期而受到影响，后续认证计划将会自动采用这些参考文件的更新修订版。

1.2.1军用级

MIL-STD-750半导体元件测试方式

1.2.2工业级

UL-STD-94器件和器具中塑料材质零件的易燃性测试

JEDECJESD-22封装器件可靠性测试

J-STD-002元件引线、端子、挂耳、电线可焊性测试

J-STD-020塑性材料集成电路表面贴封器件的湿度/回流焊敏感性分类等级

JESD22-A113密封表面贴装器件在可靠性实验前预处理

J-STD-035密封表面贴装器件声显微镜

1.2.3汽车业

AEC-Q001零件平均测试指南

AEC-Q005无铅测试要求

AEC-Q101-001 ESD（人体模型）

AEC-Q101-003邦线切应力测试

AEC-Q101-004同步性测试方法

•钳位感应开关

•電介质完整性

•破坏性物理分析

AEC-Q101-005 ESD（带电器件模型）

AEC-Q101-00612V系统灵敏功率设备的短路可靠性描述

1.2.4其他

QS-9000ISO-TS-16949

1.2.5废止

AEC-Q101-002:

人体模式静电放电测试（廢止）

•由于过时从JEDEC中删除。

HBM和CDM涵盖几乎所有已知的ESD失效机理。

1.3定义

1.3.1 AEC Q101认证

如果成功完成根据本文件各要点需要的测试结果，那么将允许供应商声称他们的零件通过了AECQ101认证。

供应商可以与客户协商，可以在样品量和条件的认证上比文件要求的要放宽些，但是只有完成所有要求时候才能认为該器件通过了AEC-Q101认证。

如静电放电,承受电压在任何一个供應商的帶Pin元件数据表中都要註明，該要求被高度推薦.但允许供应商作出聲明，例如，“AEC-Q101qualifiedtoESDH1B”，这意味着除AECESD外，供应商通过了所有的测试。

请注意，即使合格的器件AEC也不会颁发證書.

根據本規範,离散半导体的最低温度的范围应为-40℃~+125℃，所有LED的最小的范围应为40℃到85℃。

（注：

某些器件最高溫度可能降到零）

1.3.2应用承认

承认被定义为客户同意在他们的应用中使用某零件，但客户承认的方式已经超出了本文件的范围

1.3.3术语

在本文中，“器件”是指“設備”或“组件”，如，單個二极管，晶体管，电阻等芯片封裝在塑膠模中並有連接到板端的引線.

2通用要求

2.1优先要求

当该标准中的要求与其他文件相冲突时，可采用以下优先顺序：

。

a、采购订单

b、個人同意的器件規範

c、本文件标准

d、本文件的1.2节中的参考文件

e、供应商的数据规格

本規範認為合格的器件,其採購訂單或特殊器件規格不能免除和偏離本文件的要求.

2.2满足认证和重新认证要求的通用数据的使用

使用通用数据来简化认证过程非常值得提倡，需要考虑到的是，通用数据必须基于一系列特殊要求:

a.表2中器件认证要求.

b.表3与每个零件的特性相关的具体要求矩阵和制造工艺

c.附录1中的认证家族定义.

d.有代表性的随机样本

附录1定义了标准，通过它各个成员可以组成这个认证家族，为的是所有家族成员的数据对于质疑的器件认证都能是均等的和普遍接受的。

当关注这些认证家族的指导原则，就能够积累起适用于该家族其他器件的信息。

这些信息能够用来证实一个器件家族的通用可靠性并使特殊器件认证测试项目的需要减少到最低，这可以通过以下途径可以实现：

认证和监测认证家族中最复杂的器件（例如高/低电压、极大/极小晶片），对后来加入此认证家族不太复杂的器件应用这些信息数据。

通用数据的来源应该是供应商经过鉴定的测试实验室，它包括内部供应商认证，客戶特殊认证，以及供应商过程监控。

提交的通用数据必须达到或超过表2中列出的测试条件。

表1提供的指南,表明部分合适的测试数据可用于减少很多认证要求.特殊用户器件必须完成电气特性测试，通用性能数据在认证呈报时是不允许的。

使用者有最终权接受通用数据来代替测试数据。

表1零件认证和重新认证的批次要求

零件信息

批次认证要求

新器件,未使用通用数据

表2要求的批次和样品量

某认证家族的零件需要经过认证的，要认证的零件不能过复杂，能符合附录1中认证家族的定义

仅要求4.2节中定义的器件特殊测试，批次和样品量须根据表2中测试要求

具有可通用数据的新零件

参考附录1来决定表2中要求的相应测试，批次和样品量须根据表2中的测试要求

零件加工工艺改变

参考表3来决定需要表2中何种测试，批次和样品量须根据表2中测试要求

表2定义了一组认证测试,须考虑新器件认证和设计或过程变化的重认证

表3描述了一组必须考虑到器件有任何改变的认证测试，其中的矩阵图也同样描述了与制程改变相关的新工艺制程和重新认证。

该表是一个测试总括，使用者应将其作一个基本准则来讨论那些存在疑问需要认证的测试。

供应商有责任介绍为什么某些被推荐的测试不须要进行的基本原理。

2.4測試樣品

2.4.1.批次要求

批次要求在表2中有定義

2.4.2生产要求

所有认证器件都应在制造场所加工处理，有助于量产时零件的传输

2.4.3测试样品的再利用性

已被用于非破坏性测试的器件还可用来进行其它认证测试。

已被用于破坏性认证的器件，除工程分析外,不得再作他用。

2.4.4样品量要求

样本用于测试和/或通用数据的提交必须符合指定的最小样品量和表2中的验收标准。

如果供应商选择使用通用数据来认证,则特殊的测试条件和结果必须记录.现有适用的通用数据应该首先被用来满足表2中的每个测试要求和2.3节中这些要求。

如果通用数据不能满足这些要求,应进行器件特定的认证测试.

供应商必须执行待认证的特定器件或可接受的通用器件的任何组合，数量不少于3批次x77片/批次.

2.4.5通用数据接受的时间限制

只要从初始认证的所有可靠性数据被呈交给客户评估起，通用数据的可接受性就不存在时间上的限制，以下图表可作为可靠性数据的合适来源,此数据必须取自按照附录1定义的特殊器件或同样认证家族中的器件，包括任何客户的特殊数据（如果客户非AEC，保留客户的名字）,制程认证改变，周期可靠性监控数据（见图1）

注：

一些制程改变（如元件缩小化）将会影响通用数据的使用，以至于这些改变之前得到的数据就不能作为通用数据接受使用。

图1通用数据时间进程

注：

一些制程改变（如元件缩小化）将会影响通用数据的使用，以至于这些改变之前得到的数据就不能作为通用数据接受使用。

2.4.6预前应力测试和应力后测试要求

所有的预前应力测试和应力后测试都必须在室温条件下,根据用户器件详细规范定义的电气特性来进行。

2.5应力测试失效后的定义

有以下任一表现的器件即定义为测试失效:

a.器件不符合用户的元件规范定义的电气测试限制或合适的供应商通用规范。

最小测试参数要求在附录5中有规定。

b.器件測試數據在完成環境測試後不能保持在初始讀數±20%偏差內（超出漏電極限的數值在濕度測試時不超過出初始讀數的10倍,其它測試不超過初始讀數的5倍）.器件超出規範必須修改並得到客戶核準.如漏電低于100nA,測試機精度可能阻止後應力測試。

c.任何由于环境测试导致的外部物理破坏

2.6通过重新认证的标准

通过所有表1中所指定适当的认证测试，或执行特殊器件测试（接受使用指定的最小样本的零缺陷）或可接受的通用数据（采用附录1中认证家族定义的数据、批次和样本尺寸需求量）来进行认证.

若器件沒有通過本文件要求的認證測試,供應商必須找出失效原因並採取糾正措施,以確保客戶端的用户的失效机理都能預見並包含其中.在失效根源找到和矯正預防措施取得成效之前,不能認為該器件通過應力測試認證.要求用新樣品或數據來驗證矯正措施.如果通用數據包含所有失效,該數據就不能稱之為通用數據,除非供應商形成文件的糾正措施或失效條件集.

客戶要求的和在本文件中沒規定的任何獨立的可靠性測試或條件,都應在供應商和客戶要求的測試中達成共識,且不影響器件通過本文件定義的內應力測試.

2.7替代性測試要求

與表2中列出的測試要求和條件的任何偏差都超出了本文件的範圍.偏差（如加速測試方法）應陳述給AEC審議並納入本文件的後續版本.

3.认证和重新认证

3.1新器件认证 

表2描述了新器件认证的应力测试要求和相关条件。

对于每个认证，无论是特殊器件的应力测试结果还是可接受的通用数据，供应商都必须有这些所有的数据。

复审也应由同类家族的器件构成，以确保在这个家族中没有存在普遍的失效机理。

无论何时认为通用数据的可用性，都要得到供应商的论证和使用者的核准。

对每个器件的认证，供应商须出示设计、生产、认证的证书给有需求的用户。

3.2器件變更后的重新认证 

当供应商对产品或（和）制程作出了改变，从而影响了（或潜在影响）器件的外形、安装、功能、质量和（或）可靠性时（见表3的指导原则），该器件就需要重新认证。

3.2.1制程改变须知

供应商将会满足双方商定对产品/制程改变的要求。

3.2.2需要重新认证的變更 

根据附录1描述的，产品任何最小的變更，都要用表3来决定重新认证的测试计划，需要进行表2中列出的可适用的测试。

表3应该作为一种指导，用以决定哪种测试可以用来作为特殊器件改变的认证，或者对于那些测试，是否相当于通用数据来提交。

3.2.3通过重新认证的标准 

所有重新认证都应分析根本原因，根据需要确定纠正的和预防性的行动。

如果最低程度的适当的遏止方式得到了使用者的论证和承认，器件和（或）认证家族可以暂被承认为“认证状态”，一直到有适当纠正的和预防性的行动为止。

3.2.4 使用者承认 

一种變更可能不会影响器件的工作温度等级，但是会影响其应用时的性能。

制程改变更独的授权许可应基于供应商和用户的相互沟通，而许可方式则超出了本文件的范围。

3.3认证测试计划

在作出新器件供应商选择后，供应商要求启动与每个用户的讨论（如需要），尽快完成签署认证測試方案协议,该通知时间（章节3.2.2）应早于制程变化。

附录3中规定的认证测试计划，应当提供文件支持的一致方法，表2和表3将展示测试要求.

4.认证测试 

4.1通用测试

测试细节如表2所示，并不是所有测试都适用于一切器件，例如某些测试只适用于密封封装件，其他测试只适用于MOS电场效应晶体管等等。

表2的注释栏中指定了适用于特殊器件类型的测试。

表2的“附加要求”栏中也提供了重点测试要求，取代了参考测试的那些要求。

4.2 器件特殊测试 

对于所特殊器件，必须进行以下测试（通用数据不允许用在这些测试上）：

静电放电特性（表2,測試項目#11）

参数验证（表2,測試項目#4）供应商必须证明器件能够满足特定用户零件规格定义的参数限制

4.3数据提交类型

提交给用户的数据可分为3类（表2中的数据类型列）

4.3.1一类数据

这些测试数据（通用或特殊）应以章节4.4中定义的格式，且包含在認證呈報中。

4.3.2二类数据

封装具体数据不应在认证呈報中（除非是新封装）。

为替代这部分数据，供应商可以参考先前成功执行的、没明显改变的特定测试，提交一份“竣工文件”。

如测试# 14（物理尺寸），竣工文件应参考适当的用户封装规范来完成。

4.3.3三類數據

如表3要求,重認證的數據應包含在認證呈報中，為新器件認證（包括新封裝）和（或）製成改變提供理論支持,在重認證計劃開發階段,供應商就應考慮這些測試.為什麼要進行這些測試,供應商應負責提供理論依據.

4.4數據提交格式

附錄4中規定了應提交的數據概要

4.4数据提交格式

如附录4中规定，应提交数据汇总,原始数据和直方图的提交根据个人用户的要求。

所有的数据和文件（包括无过失的不完美实验）供应商应加以维护,以保持符合QS-9000和/或TS16949的要求。

4.5无铅测试的要求

供应商应遵循AEC-Q005无铅测试要求,所有元件引线和端子的镀层的含铅量应小于1000ppm.

表2-認證測試方法

#

應力方式

簡稱

數據

類型

備註

樣品數/批

批數

接受

標准

參考文件

附加要求

1

應力測試

前後功能/參數

TEST

1

NG

所有認證器件的測試依適用的器件規範要求

0缺陷

客戶規範或供應商標準規範

此測試依據適用的應力參考並在室溫下進行

2

預處理

PC

1

GS

帖片元件在進行#7,8,9,10測試前要進行預處理

0缺陷

JESD22

A-113

僅適用表面貼片元件,在進行#7,8,9,10測試前進行,且在預處理前後都要進行應力測試,任何替代元件都要做報備

3

目檢

EV

1

NG

所有認證器件都要進行外觀檢驗

0缺陷

JESD22

B-101

檢檢器件結構、標識、工藝

4

參數驗證

PV

1

NG

25

3

備註A

0缺陷

個別AEC客戶規範

在器件溫度範圍內根據客戶規範測試所有參數,以確保符合規範

5

高溫反向偏壓

HTRB

1

CDGK

UVPX

77

3

備註B

0缺陷

MIL-STD-750-1

M1038方法A

1000小時,最高直流反向額定電壓,溫度接點參考客戶/供應商規範.周圍環境溫度TA要根據漏電損耗做調整.在HTRB前後都要進行應力測試.（參考備註XHTRB）.

將在2014.04.01或之前執行

5a

交流阻斷電壓

ACBV

1

CDGU

PY

77

3

備註B

0缺陷

MIL-STD-750-1

M1040測試條件A

1000小時,最高交流阻斷電壓,溫度接點參考客戶/供應商規範.周圍環境溫度TA要根據漏電損耗做調整.在ACBV前後都要進行應力測試.（參考備註XHTRB）.

5b

高溫正向偏壓

HTFB

1

DGUZ

77

3

備註B

0缺陷

JESD22

A-108

1000小時,最高正向額定電壓.在HTFB前後都要進行應力測試

5c

穩態操作

SSOP

1

CDGU

O

77

3

備註B

0缺陷

MIL-STD-750-1

M1038條件

B（齊納二極管）

1000小時,最高額定IZ.TA設定同額定的TJ,在穩態操作前後都要進行應力測試

表2-認證測試方法（續）

#

應力方式

簡稱

數據

類型

備註

樣品數/批

批數

接受

標准

參考文件

附加要求

6

高溫柵偏壓

HTGB

1

CDG

MUP

77

3

備註B

0缺陷

JESD22

A-108

在指定的TJ下1000小時,柵極偏置在元件關閉時最大額定電壓的100%,TJ增加25°C時,循環次數可以減至500小時,HTGB前後都要測試應力

7

溫度循環

TC

1

DGU

77

3

備註B

0缺陷

JESD22

A-104

附錄6

1000次（-55°C至最高額定溫度,不超過150°C）,如果Ta（最大）=最高額定溫度+25°C時（或當最高額定溫度>150°C時,使用175°C）,循環次數可以減少至400次.TC前後都要測試應力

7a

溫度循環熱實驗

TCHT

1

DGU1

77

3

備註B

0缺陷

JESD22

A-104

附錄6

在TC後125°C測試應力,然後decap、檢驗、線拉力（根據附錄6,內部焊線直徑小於或等於5mil同時拉5個元件的所有線）,樣品可以是#7測試樣品的子集

將在2014.04.01或之前執行

7a

alt

溫度循環分層測試

TCDT

1

DGU1

77

3

備註B

0缺陷

JESD22

A-104

附錄6

J-STD-035

TC後100%C-SAM檢驗,然後decap、線拉力（根據附錄6,同時拉5個高分層元件的所有線）,如果C-SAM無分層,無開蓋/溶膠,則檢驗和線拉力是必須要求做的.

將在2014.04.01或之前執行

7b

邦線牢固性

WBI

3

DGUF

5

3

備註B

0缺陷

MIL-STD-750

方法2037

500小時,Ta=不同焊接金屬最高額定Tj（如Au/Al）,然後decap、線拉力（最多5個元件的所有線）.

將在2014.04.01或之前執行

8

無偏高加速度應力

UHAST

1

CDG

U

77

3

備註B

0缺陷

JESD22

A-118

96小時,TA=130°C/85%RH.前後都要測應力

8

alt

高壓

AC

1

CDG

U

77

3

備註B

0缺陷

JESD22

A-108

96小時,TA=121°C,RH=100%,15psig.前後都測應力

表2-認證測試方法（續）

#

應力方式

簡稱

數據

類型

備註

樣品數/批

批數

接受

標准

參考文件

附加要求

9

高加速度應力測試

HAST

1

CDG

UV

77

3

備註B

0缺陷

JESD22

A-110

96小時TA=130°C/85%RH或264小時TA=110°C/85%RH且反向偏壓=80%額定電壓（達到室內放電電壓,典型的42V）,HAST前後測應力

9

alt

高溫高濕反向偏壓

H3TRB

1

DGU

V

77

3

備註B

0缺陷

JESD22

A-101

1000小時TA=85°C/85%RH,反向偏壓=80%額擊穿定電壓（達到極限100V或室內限定）,H3TRB前後測應力

9a

高溫高濕正向偏壓

HTHHB

1

DGUZ

77

3

備註B

0缺陷

JESD22

A-101

1000小時TA=85°C/85%RH,正向偏壓,HTHHB前後測應力

10

間歇運行壽命

IOL

1

DGTU

WP

77

3

備註B

0缺陷

MIL-STD-750

方法1037

測試持續時