焊锡球(AEC-Q100-H中文版及内容解读（正文部分）)

Posted 2023-06-02

篇首语：敢说敢作敢为，无怨无恨无悔。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了焊锡球(AEC-Q100-H中文版及内容解读（正文部分）)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

焊锡球(AEC-Q100-H中文版及内容解读（正文部分）)

AEC-Q100文件名称是

FAILURE MECHANISM BASED STRESS TEST QUALIFICATION FOR PACKAGED INTEGRATED CIRCUITS

翻译过来是

基于失效机制对集成电路芯片及封装的应力测试认证

AEC-Q100最新的版本是Rev_H，发布于2014年，当前网上很难找到公开的中文翻译版文档。此篇翻译和解读，就是基于官方公开的英文版本为基础。

AEC Q100 REV-H封面

文件的内容

包含AEC-Q100文件正文内容

正文后有7个附录
Appendix 1: Definition of a Qualification Family - 附录1: 产品认证家族的定义

Appendix 2: Q100 Certification of Design, Construction and Qualification - 附录2:Q100设计、建立和资质认证

Appendix 3: Plastic Package Opening for Wire Bond Testing - 附录3:用于邦线测试的塑料封装开盖流程

Appendix 4: Minimum Requirements for Qualification Plans and Results - 附录4:认证计划和结果的最低要求

Appendix 5: Part Design Criteria to Determine Need for EMC Testing - 附录5: 确定需要EMC测试的部件设计标准

Appendix 6: Part Design Criteria to Determine Need for SER Testing - 附录6:确定SER测试需求的零件设计标准

Appendix 7 AEC-Q100 and the Use of Mission Profiles - 附录7 AEC-Q100和任务剖面的使用

同时Q100还有12个附加文件，这12个文件是独立文件，需要单独下载。

Attachments附件

AEC-Q100-001: WIRE BOND SHEAR TEST - 邦线剪切试验

AEC-Q100-002: HUMAN BODY MODEL (HBM) ELECTROSTATIC DISCHARGE (ESD) TEST - 人体模型(HBM)静电放电试验

AEC-Q100-003: MACHINE MODEL (MM) ELECTROSTATIC DISCHARGE (ESD) TEST

(DECOMMISSIONED) 机器模型静电放电试验（已取消）

AEC-Q100-004: IC LATCH-UP TEST - 集成电路闩锁试验

AEC-Q100-005: NONVOLATILE MEMORY WRITE/ERASE ENDURANCE, DATA RETENTION, AND OPERATIONAL LIFE TEST - 非易失性存储器写/擦除持久性、数据保留和运行寿命测试

AEC-Q100-006: ELECTRO-THERMALLY INDUCED PARASITIC GATE LEAKAGE (GL) TEST (DECOMMISSIONED) - 电热寄生栅泄漏(gl)试验(已取消)

AEC-Q100-007: FAULT SIMULATION AND TEST GRADING - 故障模拟和测试分级

AEC-Q100-008: EARLY LIFE FAILURE RATE (ELFR) - 早期寿命失效率

AEC-Q100-009: ELECTRICAL DISTRIBUTION ASSESSMENT - 电气分布评估

AEC-Q100-010: SOLDER BALL SHEAR TEST - 焊锡球剪切试验

AEC-Q100-011: CHARGED DEVICE MODEL (CDM) ELECTROSTATIC DISCHARGE (ESD) TEST - 带电器件模型(cdm)静电放电(esd)试验

AEC-Q100-012: SHORT CIRCUIT RELIABILITY CHARACTERIZATION OF SMART POWER DEVICES FOR 12V SYSTEMS - 12v系统智能电源器件的短路可靠性表征

注意声明

AEC文件包含通过AEC技术委员会准备、审查和批准的材料。

AEC文件旨在通过消除制造商和购买者之间的误解，促进产品的互换性和改进，并帮助购买者选择和获得适合AEC成员以外的组织使用的适当产品，无论该标准是在国内还是国际上使用，均为汽车电子行业服务。

AEC文件的使用不考虑其使用是否涉及专利或物品、材料或工艺。通过这种行为，AEC不对任何专利所有人承担任何责任，也不对使用AEC文件的各方承担任何义务。主要从汽车电子系统制造商的角度来看，包括在AEC文件中的信息代表了产品规范和应用的一个完善的方法。除非满足文件中规定的所有要求，否则不得提出与本文件相符的索赔。

有关本AEC文件内容的查询、评论和建议应通过链接http://www.aecouncil.com发送给AEC技术委员会。

本文件由汽车电子委员会出版。

本文件可免费下载，但AEC保留该材料的版权。通过下载此文件，个人同意不收费或转售产生的材料。

基于失效机制对集成电路芯片及封装的应力测试认证 - 正文部分

本文档对上次修订版本以来的文本修正和差异标记为下划线。还修订了若干数字和表格，但没有强调这些位置的变化点。

除本标准另有规定外，本标准新资格认证和重复资格认证的实施日期为上述发布日。

1 AEC-Q100的适用范围：

AEC-Q100文件包含了一系列基于应力测试的失效机制，定义了最低应力测试认证的要求，定义了集成电路(IC)认证的参考测试条件。这些检测项目能够发现和识别集成电路芯片和其封装的故障及问题。目的是对比正常使用的条件，以加速的方式让故障更快地发生。不应盲目地使用这套测试方法。每个验证项目都应该按照如下思路去评估：

a. 任何潜在的、新的和独特的失效机制

b. 任何在实际应用中无法看到但在测试条件下可能会导致失效的情况

c. 任何极端的使用条件或应用，可能影响加速失效的验证结果

使用本文件并不免除IC供应商对其公司内部质量认证的责任性，在本文档中，“用户”定义为所有使用符合本规范认证集成电路芯片的客户。用户有责任确认和验证所有认证数据符合本文件的要求。强烈建议供应商在其规格书中使用本规范中规定的各项温度等级。

1.1 AEC-Q100的目标

本规范的目的是确定一种芯片产品能够通过规定的各项验证测试，因而可以预测该产品在实际应用中可以达到一定水平的质量及可靠性。

1.2 AEC-Q100的参考文件

各个参考文件的更新和修订也将自动生效，后续的验证计划将会自动使用这些参考文件的更新版本。

1.2.1 汽车等级标准

AEC-Q001 零件平均测试指导原则

AEC-Q002 良品率统计分析的指导原则

AEC-Q003 芯片产品的电性能表现特性的指导原则

AEC-Q004 零缺陷指导原则（草稿）

AEC-Q005 无铅需求

SAE J1752/3 集成电路辐射测量流程

编者注：上面5个AEC-Q文件，并非Q100的附件，而是AEC认证的附件，需要单独在官网下载。

1.2.2 军工等级标准

MIL-STD-883 微电子测试方法和流程

1.2.3 工业等级规范

JESD-22 封装器件可靠性试验方法

UL-STD-94 器件用塑料材料可燃性试验

IPC/JEDEC J-STD-020 塑料材料集成电路表面贴装器件的湿度/回流焊灵敏度分类

JESD89 Alpha粒子和宇宙射线引起的半导体器件软误差测量和报告

JESD89-1 系统软误差率(SSER)的测试方法

JESD89-2 Alpha源加速的软误差率测试方法

JESD89-3 光束加速的软误差率试验方法

1.2.4 已取消的试验内容

AEC Q100-003 ESD Machine Model

由于文件过时，从JEDEC标准中移除。HBM和CDM几乎涵盖了所有已知的与esd相关的故障机制。

AEC Q100-006 Electrothermally-Induced Gate Leakage

由于不需要将其作为资格试验项目而取消。

1.3 定义

1.3.1 AEC-Q100认证

如果根据本文件中列出的要求，并且成功完成各项测试内容，则允许供应商声称该芯片通过了“AEC Q100认证”。对于ESD，强烈建议在供应商规格书中指定通过电压，并需要在任何异常引脚上做脚注。然后将允许供应商进行声明，例如，“AEC-Q100符合ESD分类2的要求”。

1.3.2 AEC资质证明

请注意AEC- Q100资质没有官方“认证”，也没有由AEC运行的认证委员会对产品进行认证。每个供应商可以按照AEC标准进行验证，并且根据客户的要求并向客户提交足够的数据和证明，以方便客户验证产品AEC-Q100的符合性。

1.3.3 产品应用的认可性

产品应用的认可被定义为客户同意在他们的应用中使用某芯片产品，但客户承认产品应用的方式并不在AEC-Q100文档的范围。

1.3.4 芯片工作温度等级的定义

器件工作温度等级的定义见下表1:

Table 1: Part Operating Temperature Grades

关于高低温测试的端点测试温度，如果需要进行对应的测试，则必须与特定等级指定的温度相等。如果考虑到上电测试过程中的结加热，高温测试端点的测试温度可以比规定更高。

对于B组测试-加速寿命模拟测试：高温工作寿命(HTOL)、早期寿命故障率(ELFR)和NVM耐久性、数据保留和工作寿命(EDR)，在施加应力时，芯片的结温应等于或大于该级别对应的最高温温度。

1.3.5 性能测量Cpk

需要参考附件AEC-Q003《特征特性》去了解Cpk测量方法在AEC-Q100标准中如何使用。

2 一般通用要求

2.1 目标

该规范的目标是建立一个标准，定义一套集成电路芯片的工作温度及条件等级以满足车规等级认证的最低要求。

2.1.1 零缺陷

认证过程和本文件的其他内容都是为了达到零缺陷的质量目标，需要实现零缺陷目标的基本内容都可以在AEC-Q004 零缺陷指导原则文件中获取。

2.2 文件优先级

当本标准中的要求与其他文件相冲突时，可采用以下优先顺序进行采用和接纳：

采购订单中明确规定的要求
双方达成共识的特定芯片要求
本文档
本文档在1.2章节中列出的参考文件
供应商的规格书

有一点需要注意：如果一颗产品被声明是符合AEC-Q100的合格芯片，则上述1、2点中的采购订单和特定芯片规范也不能违背或降低本规范的要求。

2.3 满足认证和再认证要求的通用验证数据的使用

2.3.1 通用验证数据的定义

使用通用验证数据来简化认证过程非常值得提倡，通用数据可以提供给使用者用于其它项目测试需求。需要考虑到的是，通用数据必须基于一系列特殊要求，这些要求与表3和附录1所示的器件和制造工艺的所有特性是相关联的。

如果通用数据包含任何失效结果，这个数据就不能作为通用数据使用，除非供应商可以证明针对客户接受的失效条件完成了纠正措施。

AEC-Q100文档中附录1中定义了一个标准，通过它多个元器件可以组成这个认证产品的家族系列，目的是确保所有同系列/家族芯片的通用验证数据，对于其他待验证器件同样认证都是相同的和普遍接受的。对于应力测试，如果在技术上论证是合理的，那么两个或更多的芯片系列/家族将可以组合起来进行测试认证（例如数据上的支持）。

而在AEC-Q100文档中的表3描述了一组必须考虑到元器组件有任何改变的认证测试项目，其中的矩阵图也同样描述了与制程变更相关的新工艺制程和重新认证。该表是一个测试项目总括，使用者应将其作一个基本准线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项目不需要进行的原因和理由。

2.3.2 通用数据可接受的时间限制

通用数据的可接受性没有时间限制，使用下面的图表可以使用其中适当的可靠来源数据。这些数据必须来自于附录1中定义的特定产品或相同系列中的某个产品。潜在的通用数据来源可以包括任何该客户的特殊认证数据(保留客户名称)、工艺过程变更认证和周期可靠性监视数据(参见下图1)。

图1 通用数据的时间流程和可接受的标准

需要注意的是：一些工艺制程改变（如Die减小）将会影响通用数据的使用，以至于这些改变之前得到的认证数据就不能作为通用数据接受使用。

2.4 验证需要的样品

2.4.1 批次要求

测试样品应该由认证过的系列芯片中有代表性的产品构成，由于缺少通用数据就需要进行多批次的测试，表2中列出的测试样品必须是由非连续生产晶圆批次中的数量组成，并在非连续生成批次中进行封装。即提供的样品批次在晶圆厂里必须是分散的，或封装厂至少有一个非认证的批次。与上述任何偏差都需要供应商给出技术解释。

2.4.2 生产要求

所有认证样品都需要在工厂里面，在以后大批量生产的相同产线设备和夹具上进行加工处理，其他的性能测试设备可以在其电测试性质验证有效后用于产品测试。

2.4.3 认证样品的重复使用

已经用来做非破坏性认证测试的产品可以用来做其他认证测试项目，而做过破坏性认证测试的器件除了工程分析外不能再使用。

2.4.4 样品数量要求

用于认证测试的样品数量与提交的通用数据结果，必须与表2中定义的最小样品数量和接受标准相一致。

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给客户提供详细的测试认证记录（记录的格式可见附录4）。现有可用的通用数据应该满足这些要求和表2中2.3节的每个测试要求。如果通用数据不能满足这些要求，就要进行产品的特殊认证测试。

2.4.5 应力前测试和应力后测试的要求（回测要求）

终端点的测试温度（室温、高低温）在表格2的"附加需求"一列做了规定。

2.5 应力测试失效后的定义

测试失效定义为经过验证发现不符合器件规范、标准规范或是供应商的规格书中定义参数的验证样品，其重要性依次定义在2.2节中。任何由于环境测试导致的外部物理特性损坏的产品也要被认为是失效的器件。如果失效的原因被厂商和使用者认为是在认证过程中由于非正确的运转，比如转移产品过程中遇到静电放电或击穿等，或者由于一些与验证条件不相关的原因带来的失效，那么就不算产品自身的失效，但是这个失效结果要作为实验数据上报。

3 认证和重复认证

3.1 新产品(器件)的认证

新产品认证的各项应力测试要求流程如图2（附后）所示，表2（附后）中描述了相关的测试条件。对于每个认证，无论是待认证器件的应力测试结果还是可接受的通用数据，供应商都必须保留所有的数据结果。同时也应该对同类系列/家族的器件验证结果进行复审，以确保在这个系列/家族中没有存在共性的失效机理。无论何时需要使用系列通用数据，都要得到供应商的足够证明和使用者的批准。

对于每个产品认证，供应商必须提供以下：

● 设计、建立和认证的证明（见附录2）

● 应力测试认证数据（见表2和附录4）

● 用经过AEC-Q100-007 认证（当适用于该器件类型时）的软件故障等级水平的指示数据，可以实现应用并能达到客户的要求。

3.2 产品发生变更后的重新认证

当供应商对产品或制程作出了调整变更，从而影响了（或潜在影响）产品的外形、兼容性、功能、质量和可靠性时（见表3的指导原则），该产品就需要重新认证。

3.2.1 制程改变通知

供应商需要满足客户对产品/制程变更的要求。

3.2.2 需要重新认证的变更

根据附录1定义的，产品任何最小的变更，都要用表3来决定重新认证的验证方案，需要进行表2中列出对应的测试项。表3内容应作为一个指导方向，用以决定哪些测试项可以用来作为此次变更的认证标准，或者对于哪些测试项可以使用相同的通用数据来使用。

3.2.3 通过重新认证的标准

所有重新认证过程中的失效都应该分析其根本原因。只有当纠正和预防措施执行到位时，才可以认为该产品再次符合AEC Q100的要求。

3.2.4 使用方（客户）的认可

如果一个变更不会影响产品的工作温度等级，但是会影响其使用时的性能。对于一些客户的特别应用场景，将需要客户对制程改变有单独的授权许可，而这种许可方式则超出了本文件的范围。

3.3 无铅产品的认证

AEC-Q005无铅要求规范中规定了使用无铅产品加工过程中特殊的质量和可靠性问题。在无铅产品加工中使用的材料，包括终端电镀和板附着相关的材料(焊料)。这些材料通常要求更高的板附着温度，以产生可被接受的焊点质量和可靠性，但这些较高的温度可能会对塑料封装半导体芯片的湿度敏感性产生不利影响。因此可能需要新的、更坚固的封装化合物。

如果需要变更封装材料以提供足够的稳定性以实现产品的无铅化加工，供应商应参考本规范中的工艺变更确认要求。在环境应力测试之前，应在IPC/JEDEC J-STD-020《非密封固态表面贴装器件的湿度/回流灵敏度分类》中描述的无铅回流分类温度下进行预处理。

4 认证测试

4.1 通用测试

各项测试流程如图2所示，测试细则如表2所列。并不是所有测试项都适用于全部器件产品，例如某些测试只适用于陶瓷封装器件，其他测试只适用于非易失性存储器器件等等。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，取代了之前版本参考测试方法的那些要求。客户要求的本文件要求之外的特殊验证项目和验证条件，需要供应商和客户进行协商后确认开展进行。

4.2 器件特定测试

对于所有密封塑封的待认证器件，必须进行以下测试内容，家族产品通用数据不允许用在这些器件上。但是可以接受该器件已经完成特殊验证的认证数据。

1 静电放电---所有产品

2 闩锁效应---所有产品

3 电分配---供应商必须证明，超过了工作温度等级、电压和频率范围，器件仍然能够满足其规格说明的参数限制。数据必须取自至少三个批次，或矩阵式（或斜式）制程批次，必须提供足够的样品进行有效的统计，详见AEC-Q100-009文件。强烈推荐使用AEC-Q001文件中的元件平均测试指导原则来建立终测限度。

4 其他测试---客户可以根据经验要求进行其他测试项目，取代那些来自特定供应商的通用数据。

4.3 损耗可靠性测试

与损耗失效机理相关的新技术和材料无论如何被认证，以下列出的失效机理测试都必须是要认证的。数据、测试方法、计算和内部标准在每种新器件的认证上不需要论证和执行，但应满足客户的要求。

●电迁移

●经时绝缘击穿（TDDB 薄栅氧化层测试）---针对所有MOS技术

●热载流子注入效应---针对1微米以下所有MOS技术

●负偏压温度不稳定性

●应力迁移

至此，AEC Q100文件的正文文字部分结束，文件后面都是图片、表格和附录的内容。

认证测试流程 AEC Q100图2介绍

编者注：从此部分开始的蓝色字体内容均不是原文件内容，都是编者的解读和说明，方便对AEC Q100文件进行理解。

图2 认证测试流程

AEC-Q100 7组验证内容的概述：

在展开分项列表前，让我们看一下这个最重要的测试流程图，AEC-Q100共分为7组验证内容，A - G组。

这7组验证类别分别是：

A.加速环境应力测试

B.加速寿命模拟测试

C.封装组装整合测试

D.芯片晶圆可靠性测试

E.电气特性确认测试

F.瑕疵筛选监控测试

G.封装凹陷整合测试

图片中上半部分的认证内容：

D组是在晶圆厂进行的验证内容，这部分内容偏重晶圆生产和工艺验证，一般会由Fab厂进行验证，没有自己晶圆生产能力的芯片公司Fabless不需要关注。

C组，是和封装工艺相关的验证内容，一般由封装厂进行验证，没有自己封装能力的芯片公司不需要关注。一般具备车规级晶圆和封测能力的代工厂，都具备16949认证和对应的AEC-Q验证能力，芯片公司要求对方提供相应的结果和报告就可以。

F组和E组的FG和CHAR内容，是晶圆厂和性能测试都需要关注的，属于通用标准，更像是统计方法的指导文件。

图片下半部分认证内容：

A、B、E、G四组是功能、参数、电性能验证，这部分是芯片产品在封装后进行的验证内容，一般由芯片设计公司自行寻求第三方验证公司进行测试和报告的生成，这部分内容和产品性能、功能、应用强相关，也是芯片公司比较关注的重点。

需要注意的是，E组同时出现在上下两个部分，但是包含的验证内容并不相同。

AEC-Q100验证项目简单分析

通过图2的测试流程图，我们可以发现，AEC-Q100共计定义了57项测试验证内容，共计40种测试项目。但是这57项测试验证内容并不是需要全部完成的，在表2中明确给出了不同的验证项目对应的产品类型。

但是即便删除部分不需要验证的测试项目，对于芯片公司来说，仍然高达20项以上的测试项目，想通过AEC-Q100的测试也并不是一件容易的事情，所以芯片公司如果想推出一颗车规等级芯片，在设计和寻求代工厂的阶段，就一定把后面的验证内容和标准考虑好。

认证测试方法 AEC Q100 表2

编者注:表2的内容是最为重要的部分，其中还引用了大量的参考资料，所以单纯的翻译表2信息意义不大，还容易造成误解，作者有系列文章对每一项内容进行详细解读可以参考，所以在此仍然粘贴英文原版内容。

表2的注释：

每列的含义

Stress：应力测试项目的名称

ABV：应力测试项目的名称缩写

#：应力测试项目的编号

Notes：详见下述Notes的含义

Sample Size/Lot：需求的样品数量

Number of Lot：样品批次数量

Accept Criteria: 接受标准

Test Method：测试方法（标准）

Additional Requirement：附加要求

Notes一列的含义

H 仅要求密封器件

P 仅要求塑封器件

B 仅要求焊球表面贴装（BGA）器件

N 非破坏性测试，器件还可以用到其它测试上或者用到生产上

D 破坏性测试，器件不能重新用来认证和生产

S 仅要求表面贴装塑封器件

G 承认通用数据。见表1 的2.3 节和附录1

K 使用AEC-Q100-005 方法来对独立非易失性存储器集成电路或带有非易失性存储器模块的集成电路进行预处理。

L 只对无铅器件要求

# 特殊测试的参考数据编号

* 认证应力前后的所有电性能测试都要在单独器件规定的温度和极限值范围内进行。

表3 工艺变更后都需要开展哪些验证

注意:字母或“●”表示在适当工艺变更中应该考虑开展哪些应力测试的内容。如果不进行表格中对应测试的原因，应在认证计划或结果中给出说明。

表格中字母的含义：

A-仅用于外围切磨 B-用于符号返修，新的固化时间和温度 C-如果焊接到引脚上

D-设计规则变更 E-只针对厚度 F-仅用于MEMS元件 G-仅用于非100%烧坏的器件

H-只用于密封器件 J-EPROM或者E2PROM K-只用于钝化处理 L-仅用于无铅器件

M-用于需要PTC的器件 N-钝化和栅氧化物 Q-线径变小 T-只针对贴片焊球

以上就是截止到附录1之前，AEC Q100文件的全部内容翻译及解读。

由于篇幅较长，AEC Q100后面的附录部分内容将会单独翻译整理。

本文对AEC-Q100的正文内容翻译和解读，主要是解决当前很难找到最新REV H版本的AEC Q100中文版的痛点，随着当前车规芯片认证越来越被关注，中文版的AEC Q100文件需求已经愈发的强劲，希望对大家有所帮助。

但是AEC Q100文件难点并不在于对这一个文件翻译和理解，而是其背后大量的参考资料，以及多个跨学科领域的知识内容，想彻底吃透AEC Q100文件的全部内容，确实有较大的难度，期待这一系列逐项的介绍文章也能帮助到大家。

AEC官方链接：http://www.aecouncil.com/AECDocuments.html

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