汽车电子产品环境可靠性测试标准综述

汽车电子产品环境可靠性测试标准综述颜景莲1，黄英龄（广州广电计量测试技术有限公司，广东广州510651）摘要：汽车电子产品的可靠性，直接关系到整车的安全性和可靠性，因此其测试要求也比较严格。主要介绍了目前汽车电子产品常用的环境可靠性测试标准、测试项目以及相关的企业标准，最后介绍了一些最新的发展趋势。关键词：汽车电子；环境可靠性；测试标准中图分类号：T-65文献标识码：A文章编号：1672-5468（2011）01-0046-04IntroductionofEnvironmentalReliabilityTestingStandardsforAutomotiveElectronicsYANJing-lian，HUANGYing-ling（GuangzhouGRGMetrologyandTestTechnologyCo.Ltd.Guangzhou510610，China）Abstract：Thereliabilityofautomotiveelectronicproductsisdirectlyrelatedtothesafetyandreliabilityofthewholevehicle,sothetestingrequirementsandstandardsaremorestringent.Inthispaper,thegeneralenvironmentalreliabilitytestingstandards,testingitemsandrelatedenterprisestandardscommonlyusedforautomotiveelectronicsareintroduced.Thelatesttrendsfortheautomotivetestingstandardsarepresented.Keywords：automotiveelectronics;environmentalreliability;testingstandards电子产品可靠性与环境试验ELECTRONICPRODUCTRELIABILITYANDENVIRONMENTALTESTING综述与展望收稿日期：2010-09-25作者简介：颜景莲（1978-），女，山东曲阜人，广州广电计量测试技术有限公司环境与可靠性检测中心副主任，主要从事电工电子产品、电子元器件以及高分子材料等环境可靠性研究与测试工作。2011年2月第29卷第1期Vol．29No．1Feb.,20111引言汽车的控制系统是以高端电子设备为基础，因此电子控制设备的可靠性对整车的可靠性起主导作用。一般来说，使用环境会影响电子设备和单元的耐久性以及操作性能。因此，汽车电子元器件的环境可靠性问题就成为汽车可靠性的核心问题之一。在开发设计的过程中，关键的问题就变为如何根据实际的使用条件来设计环境试验项目，以及如何在控制成本的同时维持实用性和性能要求。本文主要介绍了汽车电子元器件常用的环境可靠性测试标准，希望能起到抛砖引玉的作用。2汽车零部件的使用环境汽车的使用环境比一般的消费电子要严酷很多，包括了温度、湿度、振动、雨水、耐老化性能、电压波动以及电压冲击等因素，表1-3给出了不同部位的汽车电子的温度湿度和振动条件。汽车电子的可靠性要求也比普通消费电子的可靠性要求高很多，一般会高出一个甚至两三个数量级。DIANZICHANPINKEKAOXINGYUHUANJINGSHIYAN46DIANZICHANPINKEKAOXINGYUHUANJINGSHIYAN第1期3国际通用的测试标准3.1AEC系列标准AEC系列标准是目前汽车电子零部件的通用测试规范，该系列标准是由美国的汽车电子委员会(AEC：AutomotiveElectronicsCouncil)制定的，该协会在20世纪90年代，由克莱斯勒、福特和通用汽车等公司为建立一套通用的零件资质及质量系统标准而设立的。该系列标准包括：AEC-Q100芯片应力测试的认证规范，AEC-Q-101针对离散组件的认证规范，AEC-Q200针对被动组件的认证规范，AEC-Q001/AEC-Q002/AEC-Q003/AEC-Q004指导性原则等标准。由于符合AEC规范的零部件均可被上述三家车厂同时采用，从而促进了零部件制造商交换其产品特性数据的意愿，并推动了汽车零件通用性的实施，使得AEC标准逐渐成为汽车电子领域的通用标准。AEC-Q-100芯片应力测试的认证规范是AEC的第一个标准。AEC-Q-100于1994年首次发表，该标准详细规定了一系列的测试，同时定义了应力测试驱动型认证的最低要求以及IC认证的参考测试条件。这些测试包括7个测试群组，测试流程见图1：1)测试组A（加速环境应力测试，acceleratedEnvironmentStress）；2)测试组B（加速寿命模拟测试，AcceleratedLifetimeSimulation）；3)测试组C（封装组装整合测试，PackageAssemblyIntegrity）；4)测试组D（芯片晶圆可靠度测试，DieFabricationReliability）；5)测试组E（电气特性确认测试，ElectricalVerification）；6)测试组F（瑕疵筛选监控测试，DefectScreening）；7)测试组G（封装凹陷整合测试，CavityPackageIntegrity）。表1汽车电子温度环境条件[1]部位Location最大温度（t/℃）前仪表板上部Topofthefrontinstru-mentpanel120前仪表板底部Bottomofthefrontin-strumentpanel71客舱地板Passengercabinfloor105后架Reardeck117头枕Headlining83部位Location最大湿度引擎舱（引擎附近）Enginecompartment(aroundengine)38℃，95％引擎舱（轮片）Enginecompartment(dashboard)66℃，80％坐椅Passengerseats66℃，80％侧门周围Aroundbothsidedoors38℃，95％仪表板前部Aroundfrontdashpanel38℃，95％地板Floorsheet66℃，80％后架Reardeck38℃，95％行李箱Trunk38℃，95％振动源频率(f/Hz)发动机转矩波动2～10离合器不正2～10传动轴夹角10～20发动机转矩波动20～50旋转失衡20～50发动机转矩波动50～80传动轴夹角50～80发动机旋转惯性100～200齿轮的啮合力400～2000表2汽车电子湿度环境条件[1]表3汽车电子振动环境条件[1]颜景莲等：汽车电子产品环境可靠性测试标准综述47DIANZICHANPINKEKAOXINGYUHUANJINGSHIYAN电子产品可靠性与环境试验2011年AEC-Q200则针对13类被动组件分别给出了测试方案，这13类元器件包括钽电容和陶瓷电容、铝电解电容器、薄膜电容器、电感/变压器、网络(R-c/C/R)、电阻器、热敏电阻、微调电容/电阻、变阻器、石英晶体、陶瓷谐振器、滤波器以及自恢复熔断器[3]，测试项目也涵盖了大部分的可靠性项目，试验方法则更多地参考了美军标。3.2ISO16750系列标准ISO16750系列标准是国际标准化组织（ISO）最近几年推出的、针对汽车电子的环境与可靠性标准，该标准是欧系车常用的标准，并且逐渐被世界各国转化为国家标准，也逐渐被各企业标准所引用，成为应用比较广泛的汽车电子的环境与可靠性标准。该系列标准包括五个部分：1）ISO16750-1总则；2）ISO16750-2电气负载；3）ISO16750-3机械负载；4）ISO16750-4气候负载；5）ISO16750-5化学负载。其试验项目涵盖了气候环境试验、机械环境试验、EMC试验和电学性能试验等可靠性项目，各试验项目则主要采用了国际电工协会（IEC）的相关环境试验标准，表4列出了ISO16750-4标准的试验项目。表4ISO16750-4试验项目[4]3.3SAE相关标准美国汽车工程师协会（SAE）很早就制定了汽车电子产品的环境可靠性标准，但是比较零散，没有形成完整的体系，目前仍在广泛使用的包括：SAEJ1211汽车电气部件环境试验标准，SAEJ1455汽车电气部件环境试验标准以及针对电动汽车电池的环境可靠性标准，SAEJ2464电动汽车电池滥用试验和SAEJ2380电动汽车电池的振动试验等标准。图2给出了SAEJ2464的试验方法概要[5]。3.4其它相关标准除了上述广泛使用的汽车电子产品的环境可靠性标准以外，还有一些针对电子电气部件的可靠性标准也经常被汽车电子行业采用，这些标准包括：美军标MIL-STD-202，MIL-STD-750，MIL-STD-883，以及IPC、EIA-364等行业或者协会标准。4主流车厂标准各汽车企业对电子零部件的要求都很高，一般都有自己的企业标准，跟国际标准或者协会标准等通用型标准相比，试验项目大同小异，但是严酷等级会比通用型的标准更高一些；另外，企业标准往往也有一些独特的试验项目。表5给出了主流车厂试验项目试验方法试验条件低温贮存IEC60068-2-1-40℃，24h低温工作Tmin，24h高温贮存IEC60068-2-285℃，48h高温工作Tmax，96h温度步进20℃toTmintoTmax(步长：5℃)温度循环IEC60068-2-14:NbNa冰水冲击去离子水盐雾IEC60068-2-52Kb交变湿热IEC60068-2-30Db，+55℃，6个循环或恒定湿热IEC60068-2-78Cab21d混合气体IEC60068-2-60Ke方10d或者21d防尘防水ISO20653最严酷为：IP6K9K汽车厂家相关标准大众（Volkswagen）VW80101电气电子安装部件检测条件VWTL226汽车内饰喷涂件技术要求通用（GeneralMotors）GMW3172电气电子零部件环境可靠性分析设计以及验证程序要求GMN10083塑料喷涂件内饰可靠性马自达（Mazda）MESPW67600电子器件技术要求福特（Ford）FLTMBI系列标准图2SAEJ2464试验项目表5主流车厂环境可靠性测试标准!DIANZICHANPINKEKAOXINGYUHUANJINGSHIYAN第1期随着工业和信息化科技与产品的迅速发展，质量与可靠性的科学技术也渗透到工业和信息化的各个领域。为了扩大可靠性技术的应用范畴，由工业和信息化部主管，工业和信息化部电子第五研究所〈中国赛宝（总部）实验室〉主办，中国电子学会可靠性分会、全国电工电子产品可靠性和维修性标准化委员会协办的国内外公开发行、可靠性行业内具有权威性、影响力的专业科技刊物———《电子产品可靠性与环境试验》杂志于20010年10月以增刊的形式，为我国可靠性学术活动方面有知名度的品牌学术会议———“全国可靠性学术年会”出版一期《2010第十五届全国可靠性学术年会论文集》增刊。增刊专业性强、技术先进、内容丰富、设计精美，精彩不容错过。每本定价100元，欲购者请与本刊发行部联系。《电子产品可靠性与环境试验》编辑部的相关试验标准。5发展动态5.1ASAPSAE最近几年提出了ASAP（AcceleratedStressAssurancePlan）的概念，ASAP是一个高效电子产品设计确认试验计划，着眼于利用失效（Physicsoffailure）来解决前面所提的问题，需要电学、机械学、软件学和可靠性试验专家的共同努力。ASAP是一种更有效的电子产品设计校验试验方案，强调在产品设计开发阶段校验产品强度，重点对产品固有的薄弱环节进行试验；对样品数量、试验周期和试验设备的要求较少，成本较低。ASAP包括三个阶段：分析、设计、校验（认证、耐久性），图3给出了ASAP的流程图。目前，该标准还在研制中。图3ASAP流程图[6]近两年，SAEInternational，JapanSAE以及ZVEI，t