汽车电子产品可靠性测试开始和结束任务轮廓

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介绍

汽车制造商必须设计车辆在广泛的环境中茁壮成长,从白雪皑皑的冻土带灼热的沙漠。与大多数使用者应用程序,预期寿命可以几个月188比分直播吧,汽车电子通常预计将持续15年或更多。当指定车辆组件,它是常见的oem和供应商开发一个汽车任务轮廓,它本质上是一个总结的所有预期的环境条件和功能组件将面临在其使用寿命。

同时,集成电路(ic)用于车辆组件通常是合格的基于汽车电子委员会AEC-Q100标准。产品设计时考虑到这些规范,如议员的MPQ8875A-AEC1,一个40 w数字buck-boost转换器可以提供30 w在小4 mmx5mm QFN包,非常适合ADAS传感器融合和数字驾驶舱系统。

这篇文章将帮助读者更好地了解他们的任务配置文件连接到各种电子产品可靠性测试应用于每个汽车组件在其资格。本文将探讨一些常见问题:

  • 什么类型的压力电子组件可能会看到在它的生命周期?
  • 谁负责决定选择集成电路的可靠性功能在一个给定的设计?
  • 我怎么能应用可靠性测试“加速度模型”确认一个给定的IC测试了,超出我的任务配置文件?

在大多数行业中,通常评估应用程序的电子产品可靠性和它的目标。换句话说,应用程序将能够承受整个一生的压力?做出合理的判断,有必要了解各种压力应用程序将受到在其领域的生活。随后,这个预期的领域相比,生活压力必须强调,所有的电子组件在应用程序最初是合格的。从那里,你可以确定预期的野外生活压力会过分强调任何设备在应用程序中,可能导致过早失效。这为汽车应用尤为重要,由于该行业的严格的安全措施。188比分直播吧

任务概要文件被设计用来模拟一个特定类型的字段的压力,以及与其相关的严重性。最常引用的压力与温度/电压和热机的压力。温度/电压应力是主要的老化效应中所使用的硅集成电路。这种老化效应影响材料性质的IC会看到性能下降。热机的压力指的是机械力而发生部分扩张和收缩温度变化。

指定的目标是了解组件的性能可以保证应用程序的目标生活的结束。换句话说,应用程序的目标生命会把手伸进磨损时期典型的半导体可靠性的浴缸曲线?由于半导体固有的生活时间,由于穿失败率开始迅速增加。越压力是随着时间的推移,越早达到内在生命时间,和磨损故障变得更加可能(见图1)

图1:浴缸曲线

半导体制造商必须符合新产品发布到生产和市场。这个资格的过程期间,ICs遭受许多压力测试引发某些失败的机制。在考虑上述压力时,有两个特别有用的测试。

第一个是高温使用寿命(HTOL)测试,模拟操作条件引发温度和voltage-related失败机制在测试室(见图2)。第二个是温度循环(TC)测试,这对机械失败机制,强调了集成电路的集成电路是由不同的材料,每个有不同的温度系数。

这些只是两个强调IC必须通过资格才能被释放。整个的资格测试汽车ICs AEC-Q100定义的标准,和许多这些测试也电平中指定的标准。一些应用程188比分直播吧序甚至更高的电子产品可靠性要求,如卡车和加固的车辆系统,它必须能够处理双重资格压力HTOL和TC测试以满足目标任务概要需求。议员的MPQ4572-AEC165 v巴克转换器,能满足严格的可靠性要求同时提供2输出。

图2:议员HTOL室

理解加速度的因素

HTOL测试由电平标准,定义JESD22-A108。一组231个单位进行1000小时的操作时间为125°C。这个测试使用阿仑尼乌斯模型来确定加速度因子(Af),它提供了所需的测试时间(tt)模拟的等效时间实际操作。表1显示了一个示例的任务剖面12000个小时的手术平均结温度(TJ)的87°C。TJ硅的温度,应该特别考虑功耗和ICs重要,环境温度(T)一个)将远低于TJ

表1:AEC-Q100牧师H;表A7.1——基本计算AEC-Q100压力测试条件和持续时间

加载 操作 热机的
任务配置文件输入

tU= 12000小时(平均操作使用时间超过15年)

$ $ A_f = exp \左\压裂{E_a} {K_B} \[* \离开(\压裂{1}{T_u} - \压裂{1}{T_t} \) \右]$ $

TU= 87°C(结平均温度在使用环境)

nU= 54750 cls(引擎开/关的循环次数超过15年的使用)

∆TU= 76°C(平均热循环温度变化在使用环境)

压力测试 高温使用寿命(HTOL) 温度循环(TC)
压力条件 Tt= 125°C(结温测试环境) ∆Tt= 205°C(热循环测试环境温度变化:-55°C + 150°C)
加速度模型(所有的气温度K)

阿伦尼乌斯

也适用于高温存储生活(高速逻辑),NVM耐力、数据保留烤,操作的生活(EDR)

棺材曼森

$ $ A_f = \离开(\压裂{\δT_t}{\δT_u} \右)^ $ $

也适用于电源温度循环(PTC)

模型参数

E一个= 0.7 ev(活化能;0.7电动汽车是一个典型的价值,实际值取决于失效机理和范围从-0.2 ev - 1.4 ev)

kB= 8.61733 x 105电动汽车/ K(玻耳兹曼常数)

m = 4(棺材曼森指数;4在坚硬的金属合金,用于裂缝实际值取决于失败机制和韧性的范围从1到9脆性材料)
计算测试时间

tt= 1393小时(测试时间)

$ $ t_t = \压裂{t_u} {A_f} $ $

nt= 1034 cls(测试的周期数)

$ $ n_t = \压裂{n_u} {A_f} $ $
Q100测试时间 1000年人力资源 1000年cls

对于这个示例,需要1393小时125°C TJ在87°C T模拟12000个小时J

HTOL资格要求1000小时。表1中使用方程,加速因子在上面的场景中计算为8615,等于只在125°C T 8615小时J。考虑到这一点,任务配置文件将超过资格压力约40%。

任务剖面的计算

表2显示了一个任务轮廓,它通常是如何定义的。

配置文件
活跃的 被动
TJ(°C) 时间(小时) TJ(°C) 时间(小时)
-40年 45 -40年 346年
-20年 45 15 21168年
40 855年 25 42336年
50 3150年 35 21168年
60 4950年 40 1382年
70年 9000年 86400年
80年 11250年
90年 6750年
One hundred. 4950年
110年 2700年
120年 1170年
125年 135年
45000年
131400年 (15年寿命)

表2:典型任务剖面

在这个例子中,有主动和被动模式定义,所有的温度被定义为结温度。因此,主动和被动模式不需要差异化。当然有老化效应相关的电流密度集成电路时操作,但这些影响是小相比老化效应的温度。

使用阿仑尼乌斯方程从表1,输入第一个数据点(-40°C)的任务概要表2中。试验温度为125°C,加速因子(Af)可以计算出方程(1):

$ $ Af = exp⁡\ Biggl \[左(\压裂{Ea} {kb} \) \ \倍左(\压裂{1}{273 k-40k} - \压裂{1}{273 k + 125 k} \) \ Biggl] $ $ $ $ Af = 4184927.76 $ $

利用表1的第二个方程,加速因子,第二个数据点(45 h)的任务轮廓在表2中,所需的测试时间(tt)可以计算出方程(2):

$ $ Af = \压裂{你}{tt} $ $ $ $ tt = \压裂{你}{Af} $ $ $ $ tt = \压裂{45 h} {4184927.76} $ $ $ $ $ $ tt = 0.000107 h

这意味着现实生活中的压力由-40°C / 45 h等于一个HTOL测试只有一个小时的一小部分在125°C(见表2)。为了计算总的任务剖面压力、任务配置文件的所有数据点都必须计算同样,和相关的等效测试时间总和必须共有约5888 h。这意味着,在现实世界中,该设备将得到强调,6倍的压力测试条件下它收到了。

通过1000 h HTOL测试意味着设备可以承受至少1000小时的压力。然而,这并不能保证多久过去1000 h设备能承受压力。鉴于资格等效应力是6倍的压力,当然有一些担心过早失败可能发生。

这就是为什么汽车电子产品可靠性测试是至关重要的和设备必须能够承受高的压力。图3显示整体电力系统(MPS)设备接受一个HTOL测试。

图3:议员设备下HTOL测试负载条件下操作

不能放松,以防任务配置文件(如相关的压力不能减少降低结温通过散热片措施),资格应该调整。

使用这个例子中,在增加HTOL资格TJ150°C。测试时间需要覆盖任务轮廓应力在这个场景中减少到约1767 h。注意,更高结温度是不可能的,150°C通常是绝对最高温度,硅可以接受而不受伤害。那就是说,这个示例的测试时间需要延长到。2000小时是非常安全的一面。然而,即使是1500小时的资格测试时间可以提供一个公平的自信程度,并且可以合理权衡相对于测试成本和时间。

任务概要文件定义

最后,他实际上是需要做这些计算,哪一方负责?汽车应用,AEC-Q100标准188比分直播吧提供了清晰。在附录7启H是一个流程图,为现有的和合格的组件适用于评价(见图4)

图4:流程图的A7.2 AEC-Q100启H标准

首先,任务轮廓的电子控制单元(ECU)是由一级,必须翻译成组件的任务轮廓将遭受。如果组件存在并且已经合格,基本的计算已经完成的组件制造商。

图1显示了HTOL资格代表本文前面列出的基本任务概要。这个数据和阿伦尼乌斯模型,一级可以确定是否真实应用程序任务概要文件与测试条件。这同样适用于任务配置文件引用参数温度和电压应力。

结论

188比分直播吧应用程序被设计为多个压力条件下的可靠性要求。这主要是由于汽车行业和工业应用的要求。接收任务配置文件增加了关注,并被要求与目标应用程序的真实压力尽可能密切。IC制造商必须设计设备,可以维持他们指定的性能压力,预期寿命,等MPQ8875A-AEC1MPQ4572-AEC1从议员。它总是一个好主意对一级设计师和IC创作者合作早在这个过程中,可以设计和评估应用程序最好满足现实需求相对于ECU可靠性成本效益最大化。

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