AEC-Q103是由汽车电子委员会(AEC)专为微机电系统(MEMS)压力传感器制定的应力测试认证标准。它是AEC-Q10x系列标准中针对特定器件类型的重要补充,专门用于验证那些在汽车中用于测量气体或液体压力的MEMS器件的长期可靠性,例如轮胎压力监测系统(TPMS)、进气歧管绝对压力(MAP)传感器等。
为何需要独立标准?
MEMS器件的独特性在于其内部集成了微型的机械结构(如可移动的薄膜、悬臂梁)与电子电路。这种机电耦合的特性决定了其失效模式远比纯粹的集成电路复杂。除了电学失效,机械疲劳、结构断裂、介质兼容性等问题同样关键。AEC-Q103正是为了系统性地评估这些独特的、与机械和压力相关的可靠性风险而设立的。
核心测试项目
AEC-Q103不仅包含了源自AEC-Q100的许多通用可靠性测试项目(如HTOL, TC, HAST, ESD等),更重要的是,它增加了一系列针对MEMS压力传感器特性的关键测试:
- 压力循环 (Pressure Cycling): 这是AEC-Q103最具代表性的测试之一。通过在不同温度下对传感器施加数百万次的压力循环,模拟其在整个生命周期内所承受的压力变化,以评估传感元件(如隔膜)的机械疲劳寿命。
- 机械冲击与振动 (Mechanical Shock and Vibration): 模拟汽车在颠簸路面行驶或发生碰撞时所受到的剧烈机械应力,验证MEMS器件内部微小结构的坚固性,防止其断裂或失效。
- 压力高压釜测试 (Pressure Pot / Autoclave): 一种严苛的温湿度和压力测试,用于评估封装在抵抗湿气渗透和高压环境方面的能力。
- 介质兼容性 (Media Compatibility): 验证传感器在接触特定化学介质(如汽油、机油、制动液等)后,其性能和结构是否会发生退化。
- 性能参数验证: 在所有应力测试前后,必须对传感器的关键性能参数(如零点偏移、灵敏度、精度、线性度)进行详细测量,确保其在经历严苛环境后仍能提供准确的压力读数。
“认证”流程与要求
AEC-Q103的认证流程遵循AEC标准的通用模式,即由制造商主导的“自我认证”:
- 定义产品系列: 确定需要认证的MEMS压力传感器产品家族。
- 制定测试计划: 依据AEC-Q103标准,结合产品的具体应用和设计,制定全面的测试方案。
- 执行测试: 在合格的实验室完成所有规定的应力测试。
- 数据整理与报告: 形成详尽的认证报告,包含所有测试数据和结果分析。
- 提交客户审核: 将报告提交给汽车行业的客户(Tier 1或整车厂)以获得认可。
总结
AEC-Q103是确保汽车安全和控制系统中MEMS压力传感器长期可靠运行的基石。它通过引入压力循环、机械冲击等一系列独特的测试项目,全面覆盖了MEMS器件从电气到机械的各种潜在失效模式。对于MEMS传感器供应商而言,通过AEC-Q103的严格验证,是其产品能够满足汽车行业对安全性、稳定性和耐久性极致要求的有力证明。