AEC-Q100

是積體電路晶片開展車規等級驗證的重要標準和指導檔案，而該

檔案中，最重要的表格2部分，表格2是所有驗證專案的名錄和介紹，

本文將重點對A組的PC預處理驗證進行展開討論。

AEC-Q100 A組驗證專案的前三項內容

PC是A組驗證的第一項內容，這也說明了其重要性和特殊性。

Preconditioning-PC-預處理

表格中的資訊給出，PC的分類是A1，Notes中包含了P、B、S、N、G也就是說僅要求塑封器件、僅要求BGA器件、僅要求表面貼裝塑封器件、非破壞性測試、承認通用資料；

需求的樣品數量是每批次77顆樣品，要求來自3個批次；

接受標準就是0失效；

參考檔案是JEDEC的J-STD-020和JESD22-A113。

先插入1個小段，對這幾個標準進行簡單說明。

JEDEC是

Joint Electron Device Engineering Council的縮寫，官方的中文翻譯為

JEDEC固態技術協會，英文直譯為

電子器件工程聯合理事會，JEDEC的詳細介紹會在另一篇文章進行

。

J-STD

標準是美國國家標準委員會（ANSI）的標準，英文全稱是 Joint Standard，我們將其翻譯成“聯合工業標準”。

JESD22的含義就是JEDEC Standard No。22檔案的意思。

有些朋友看AEC-Q檔案費勁，就是因為看起來僅有幾十頁的內容，但是裡面引用的各項標準太多了，僅看這一個文件是不夠的，還需要配合很多參考資料和文件，這些材料能不能找到都不好說，而且對應的文件內容每個又是幾十頁，即便找到了純英文版的資料理解起來還是有些難度。

再加上AEC-Q裡面涉及的內容太廣泛了，模擬實驗環境、電效能測試、失效分析、可靠性驗證，有物理、有化學、有電子還要有很多應用經驗要求，比如SMT迴流爐的應用經驗，IPC標準等等，若非我這種在世界頂級汽車電子製造企業輪崗超過10個以上的優秀人才，誰能有這能力

回到PC預處理本身，除了剛才表格中的基本描述以外，我們看一下附加需求欄目說了什麼？

翻譯如下：

PC驗證專案僅在表面貼裝裝置上執行。PC在THB/HAST， AC/UHST， TC和PTC專案測試前執行。建議按照J-STD-020標準決定用什麼級別的PC標準來執行JA113標準的驗證。最低可接受的標準級別是JA113規定的3級。如果適用，在進行預處理或溼度驗證時，必須在報告中體現PC的等級和迴流爐的峰值溫度。如果產品通過了後續的認證測試專案，Die表面出現分層在JA113/JSTD-020中是可以接受的。任何實驗產品的替換都必須寫在報告中。

PC前後進行室溫測試。

附加需求重點解讀：

這段描述很長，首先就是定義PC專案的驗證僅在需要透過SMT迴流爐的器件上進行，如果不過迴流爐的產品並不要求（這點很重要，不是什麼產品都做PC預處理）

要參考J-STD-020檔案中定義的PC級別，然後執行JA113標準中的驗證流程。

在AEC-Q驗證報告中，要明確給出產品驗證的PC等級、迴流爐的溫度曲線、溫溼度實驗條件等資料。

如果這個過程中有產品出現問題需要更換，必須記錄在報告中，所以為了防止意外發生，一般PC專案都使用80*3批產品。

預處理前後都需要進行電效能測試，看看產品是否失效。

到這裡表格中PC專案的內容介紹完畢，但是實際上，PC實際內容還沒開始，PC到底怎麼做，表格中仍然一句話都沒有提及。所以我們只能從其他參考材料中獲取PC的驗證內容。

PC預處理驗證的目的

本標準的目的是透過

模擬產品/器件在使用之前在一定溼度、溫度條件下的可靠性，

確定產品能夠被正確的包裝、儲存和運輸，並且避免在迴流焊工藝過程中或返修操作中被損壞。

也就是PC預處理，是模擬一個產品在運輸、儲存、包裝等條件和過程中的失效可能，並且定義出一個對應的標準等級，同時還要防止該產品在過迴流焊和返修的過程中出現問題。畢竟你不能對客戶說，我的產品出廠時是好的，因為過了你的迴流爐溫度太高給我燒壞了。或者你返修換料給我燙壞了等等，因為這些是客戶必須要做的流程和事情。這就是為什麼PC僅對錶面貼裝的器件適用，不是表面貼裝的器件，也不用過迴流爐，這個預處理就沒有意義了。

PC預處理的驗證流程

根據JESD22-A113I版本檔案中描述，PC的驗證流程如下11項：

內容來自JESD22A113I

僅A1預處理有11項內容/流程，所以要說AEC-Q容易過才怪呢，當然PC確實是複雜的一項，也是很重要的一項，我們看看具體細節。

PC驗證流程的基本說明

在對SMD器件開始預處理之前，建議根據J-STD-020標準確定溼度敏感性級別（MSL），以確定哪種溼度浸泡條件是最適用而且最可能透過的。如果不知道該產品的MSL水平，那麼可以參考其他相關的溼度評估資料，或者可以根據客戶的需求選擇。也可以採用多種溼潤浸泡條件驗證，以確定該產品的實際透過水平。但是，所使用的浸泡條件必須符合J-STD-020中的車間壽命（Floor life）條件。（Floor life：是指

從防潮袋中取出、離開乾燥儲存或乾燥烘烤後在進入迴流焊裝置並開始焊接工藝之前的允許時間。

）

對無鉛和有SnPb條件的迴流焊驗證要求，應根據SMD器件的預期最終用途來確定。同一種包裝的產品可能會有不同的MSL溼度等級要求，這取決於使用的是SnPb迴流工藝還是無鉛迴流工藝。

一些具有獨特結構或材料的SMD器件在這個驗證中可能會有溼度檢測的侷限性，這是由於J-STD-020中規定的熱控制技術，可能無法完全滿足這些特別產品的一個或幾個溫度範圍和溫度持續時間的要求。一些SMD器件也可能有其他的限制，因為其具有特殊組裝過程，如化學敏感品。對於這些有熱或其他工藝限制的SMD器件，應該遵循J-STD-075檔案中規定的工藝靈敏度分類，以確定適當的工藝靈敏度級別（PSL）評級。

例如，如果一個SMD器件不能滿足本標準中根據其體積和厚度所要求的峰值溫度，則用於預處理的峰值溫度必須根據其PSL分類所宣告的值進行更改。因此，如果SMD需要承受260°C，但其PSL等級為R6，則用於預處理的峰值溫度應為250°C。

與MSL類似，如果PSL水平尚未確定，則可以使用相關的評價/工程資料生成初始驗證引數。如果SMD器件可以通過後續的認證測試專案，那麼PSL評級將基於當時所選的用於預處理的引數；然而如果產品有失效並被認為原因是由於預處理迴流過程的溫度熱損傷，則需要重新進行認證PC等級，並降低熱處理條件，使SMD器件可以通過後面認證測試。

在任何時候，認證樣品都應按照JESD625的要求，使用適當的ESD標準流程進行轉運和操作。

注：如果由器件的封測廠來進行預處理的驗證，步驟5。1、5。2、5。4、5。10和5。11是可選的驗證專案，因為它們是供應商（晶圓廠）的風險點。如果終端使用者來進行預處理的驗證，那麼步驟5。7到5。9是可選的。

（此段劃掉的目的，是對於一個晶片企業來說，車規級客戶是不會和你討論責任出在哪裡，只要是晶片自身的品質問題，都只會對接晶片廠家）

PC預處理流程介紹如下：

1.初始電效能測試

執行電效能或功能測試，以驗證SMD器件在室溫條件下滿足規格書定義。把任何不能透過測試的樣品進行替換。這步驟一般是用和大批次生產一致的測試引數進行測試，複雜晶片需要使用ATE裝置。

2.視覺檢測

在40倍光學放大下進行外部目視檢查（根據JESD22-B101或被認可的替代方案），以確保在此預處理驗證中沒有使用有外部裂紋或其他損傷的樣品。如果發現機械不合格品，必須在生產工藝過程中實施糾正措施，並且必須從經過糾正措施處理的產品中提取新樣品。如果沒有工藝改善的計劃，則必須保留所有的目視化不合格樣品，透過預處理和隨後的其他可靠性壓力測試專案。

可選的專案是，進行超聲波掃描以評估關鍵焊接連結處的原始狀態，然後用超聲波掃描跟進由於預處理和其他壓力應力測試而產生的任何變化。這可以在不進行可靠性壓力測試的產品樣本上進行。如果執行，裝置應該做好記錄，以便“迴流前”和“迴流後”的影象可以進行區分並比較。

3.溫度迴圈

從-40°C（或更低）到60°C（或更高）進行五個溫度迴圈，以模擬運輸條件。可接受的備選測試條件和溫度公差為

A到I、L到N和T

，定義見JESD22-A104《溫度迴圈》表1。該步驟根據產品需求可選。

JESD22-A104溫度迴圈標準的表1

4.烘烤

在125 +5/-0°C下至少烘烤24小時，這一步是為了去除封裝上所有的水分，使其“乾燥”。

注1： 如果被預處理的特定SMD上的祛溼資料顯示需要不同的溫度條件來獲得“乾燥”的封裝，則此時間/溫度可以修改。執行吸附和祛溼曲線的流程參見J-STD-020。

注2： 如果SMD器件不能在125°C下烘烤24小時或更長時間，則使用較低的溫度條件和較長的時間，以確保所有水分都被除去。參見J-STD-033瞭解等效的其他烘烤條件和持續時間。

J-STD-033 表4-1

5.潮溼浸泡

將樣品放置在一個乾淨、乾燥、淺的容器中，使封裝間不會相互接觸或重疊。要將每個樣品做到J-STD-020中所示的適當的水分浸泡要求，應在烘烤後2小時內開始水分浸泡。

注：對於SMD器件（如倒裝晶片Flipchip/凸模器件等），水分浸泡是可選的，因為其特定水分吸收引數表明正在測試的SMD樣品要麼不吸收水分，要麼祛溼非常快，迴流迴圈的預熱部分就將去除所有水分。或者根據有效的水分吸收資料，可以將水分浸泡縮短為飽和發生的時間點。執行吸附和解吸曲線的程式參見J-STD-020。

J-STD-020潮溼敏感等級及浸泡條件

上表的註釋含義：

注1： 要使用“加速等效”浸泡條件，失效反應（包括電、在浸泡和迴流後）的相關性應與“標準”浸泡條件建立。或者，如果包裝材料的水分擴散的已知活化能（eV）在0。40 - 0。48 eV或0。30 - 0。39 eV之間，則可以使用“加速當量”。加速浸泡時間可能因材料特性而異（例如，塑封化合物、灌封裝等）。JEDEC檔案JESD22-A120提供了確定eV的方法。

注2： 標準浸泡時間包括封裝廠在烘烤和包裝之間的暴露時間（MET）的預設值24小時，也包括在分銷商處允許離開包裝的最大時間。

如果實際MET小於24小時，浸泡時間可能會縮短。對於30°C/60% RH的浸泡條件，每MET減少1小時，浸泡時間就減少1小時。對於60°C/60% RH的浸泡條件，每MET時間減少5小時浸泡時間減少1小時。

如果實際MET大於24小時，則浸泡時間必須增加。當浸泡條件為30℃/60% RH時，實際MET值每超過1小時，浸泡時間增加1小時。如果浸泡條件為60℃/60% RH，當實際MET每超過5小時，浸泡時間增加1小時。

注3： 供應商可自行承擔延長浸泡時間的風險。

注4： “車間壽命Floor life”只涉及與水分/迴流有關的失效，不考慮其他失效機制或由於長期儲存而導致的“保質期”問題。

注5： 表5-1加速浸泡要求可能不適用於不含填充劑的封裝材料。

6.迴流

從溫度/溼度實驗箱取出後，不早於15分鐘且不長於4小時，使樣品在適當的迴流條件下進行3個迴流爐迴圈（見註釋1）。迴流條件在J-STD-020中定義。如果從溫度/溼度實驗箱取出和開始迴流之間的時間不能滿足15分鐘到4小時的需求，則必須根據5。4和5。5重新烘烤和浸泡樣品。

注1： 3次迴流迴圈的解釋如下：

迴圈1 - 模擬第一次雙面雙透過（DSDP）電路板迴流焊工藝

迴圈2 - 模擬第二次雙面雙透過DSDP電路板迴流焊工藝

迴圈3 - 模擬當SMD或周圍器件在電路板上被返修時，這個器件被認為承受和迴流相近的溫度

注2： 對於根據J-STD-075分類的貼片，如果不能承受3次迴流，則只執行該SMD器件分類的迴流次數。

注3： 如果迴流迴圈方案對被分類的SMD器件不具有代表性，請參考JESD94檔案的應用特定認證指導原則。下面是一個需要附加回流迴圈的應用例項，由於LGA插座的返工，直接放置在CPU旁邊的LGA插座上的器件或位於LGA插座的PWB底部的SMD器件（例如，電源管理晶片）可能會執行4個迴流迴圈。在這種情況下，可能需要評估4個迴流迴圈，以考慮總熱損傷。這裡迴流迴圈3表示移除損壞的LGA插座，迴流迴圈4表示安裝新插座。

樣品在迴流迴圈之間應充分冷卻（最好回到室溫），以使樣品的迴流溫度/次數不影響後續的迴流迴圈效果。

迴流操作應足以確保所有樣品在每個迴流迴圈中都能滿足J-STD-020的要求的迴流曲線。

用於“無鉛”貼片工藝的器件應使用“無鉛”迴流溫度來評估，無論器件本身是否無鉛。

如果產品的迴流方向不同於正常的元件迴流方向（即Die朝上/Die朝下），則失效結果應相互關聯。

迴流爐應採用相同的負載配置，或在執行預處理時驗證其具有等效的熱負載，以形成符合要求的迴流曲線。

J-STD-020中的迴流曲線僅用於分級和預處理，並不用於電路板實際貼片。實際的電路板貼片引數應根據具體工藝需求和電路板設計制定，不應超過J-STD-020中的引數。

J-STD-020 表5-2 迴流引數

J-STD-020 圖5-1 迴流曲線

迴流焊後的焊接

如果可靠性驗證是在二級配置（電路板）中進行的，則可以使用其中一個迴流迴圈將晶片樣品焊接到測試電路板上。如果電路板焊接是在較晚的時間進行，那麼根據使用者的判斷，樣品可以烘烤和真空密封，直到焊接到電路板上。用於將測試樣品焊接在測試板上的溫度曲線可以針對迴流焊接操作進行最佳化，但其他兩次迴流引數必須滿足J-STD-020的溫度曲線要求。

註釋：凸狀的晶片通常焊接到測試電路板上進行預處理，因為在進行預處理、確認應力和功能測試時，有可能對雜亂的器件造成移動和操作損傷。如果使用第三次迴流焊迴圈將凸模晶片焊接到板上，必須小心擺放以減少凸模的損壞。如果損壞嚴重，可能會導致樣品在下一次功能測試中出現電效能故障；如果損壞不那麼嚴重，也可能降低器件的能力，之後在可靠性壓力測試中失效。到時可能很難確定失效的根本原因是由於運輸操作還是壓力測試。

由於電路板複製了現實應用中的助焊劑、迴流焊和清洗過程，因此在進行可靠性壓力測試之前，步驟7、8和9不再是必要的或強制的。助焊劑型別應按第7條進行記錄。

7.助焊劑浸漬應用

迴流焊迴圈完成後，要讓樣品在室溫下冷卻至少15分鐘。在室溫下將樣品浸入水溶性的助焊劑液體中（全部浸泡）至少10秒。

LGA封裝（與插接的LGA封裝不同）需要焊接所以也使用助焊劑，要進行這個步驟。

助焊浸漬只應用在高溼度應力的樣品上（例如，HAST，高壓蒸煮，溫度-溼度偏差等專案）。

不執行助焊劑應用時的標準

標稱間距大於0。2 mm的球柵陣列（BGA）封裝和所有柱柵陣列（CGA）封裝都不需要助焊劑浸漬，因為在常規的電路板焊接過程中，助焊劑不會接觸到這些型別的封裝。如果省略了這些封裝型別的助焊劑浸漬，則不需要步驟5。8和5。9。

助焊劑浸漬，步驟5。8和步驟5。9對於任何在PSL評級中具有助焊劑或清洗限制的SMD器件（根據J-STD-075），應忽略。

如果可以證明沒有助焊劑、漂洗水和其他汙染物進入分層連接面或封裝裂縫的渠道，或者即便接觸到產品內也不可能導致立即故障或產生可靠性失效的巨大影響，則任何型別的封裝都可以不進行助焊劑浸漬。參見附件B確定助焊劑浸漬是否可以省略的程式。

8.清洗

使用去離子水沖洗清潔樣品，在使用助焊劑浸漬和清洗之間不需要等待時間，確保所有的助焊劑殘留被完全清除。

9.烘乾

樣品在可靠性測試專案開始前應在室內環境下乾燥。

10.迴流後的目視化檢查

建議進行迴流後目視檢查，以識別任何可能由於預處理過程而產生的封裝裂縫，並確保器件仍然滿足物理尺寸要求。

如果有超聲波掃描顯微鏡檢測，可以在這個時候進行。

11.最終電效能檢測

根據室溫下規格書的規範，將樣品進行電氣和功能測試。

此時由於預處理過程而發現的任何失效故障，都表明SMD器件可能被分類在錯誤的級別（MSL或PSL）或測試樣品有不合格的內容產生。此時應進行失效分析。如果可能的話，這種SMD器件型別產品應重新評估，以確定正確的溼度或工藝敏感性級別。這需要在可靠性測試之前，將樣品重新放到一個經過適當修改的新的預處理流程中。

總結

預處理的過程，就是模擬一個晶片產品在應用到PCB電路板上，正式上電功能開始前可能經歷的外部環境，比如晶片運輸、帶包裝庫存、拆包後車間存放、多次過迴流焊、浸潤助焊劑甚至返修的過程模擬，只有經歷了這些過程驗證的產品才被認為有能力接受後面的可靠性測試。

總結一句話，就是你不能對Tier1說，我晶片是好的，但是在你的倉庫儲存、拆包後時間太久、過了迴流爐高溫、返修溫度給弄壞的，所以我不用承擔責任。而是要透過預處理明確的告訴客戶，晶片的儲存、運輸時效條件及對應的溼度等級，讓客戶清楚的知道如何儲存、運輸這些晶片。

汽車電子晶片首先就是要確保在貼到PCB之前和貼片焊接成為PCBA的過程中晶片不可以損壞，然後才有後面的其他可靠性驗證專案，比如上電驗證、電路板工作環境和其他可靠性驗證等。

在之前文章對AEC-Q100檔案進行整體解讀後，本文開始將開始對於AEC-Q100的各項驗證專案進行介紹和展開討論，本文用了較大的篇幅對PC預處理進行了簡要的介紹，希望對大家有所幫助。

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