一文读懂AEC-Q100车规芯片验证项目：PC Preconditioning-预处理

AEC-Q100 A组验证项目的前三项内容

PC是A组验证的第一项内容，这也解释了其主要性和分外性。

Preconditioning-PC-预处理

表格中的信息给出，PC的分类是A1，Notes中包含了P、B、S、N、G也便是说仅哀求塑封器件、仅哀求BGA器件、仅哀求表面贴装塑封器件、非毁坏性测试、承认通用数据；

需求的样品数量是每批次77颗样品，哀求来自3个批次；

接管标准便是0失落效；

参考文件是JEDEC的J-STD-020和JESD22-A113。

先插入1个小段，对这几个标准进行大略解释。

JEDEC是Joint Electron Device Engineering Council的缩写，官方的中文翻译为JEDEC固态技能协会，英文直译为电子器件工程联合理事会，JEDEC的详细先容会在另一篇文章进行。

J-STD标准是美国国家标准委员会（ANSI）的标准，英文全称是 Joint Standard，我们将其翻译成“联合工业标准”。

JESD22的含义便是JEDEC Standard No.22文件的意思。

有些朋友看AEC-Q文件费劲，便是由于看起来几十页的内容，但是里面引用的各项标准太多了，仅看这一个文档不足，还须要合营很多文档，能不能找到都不好说，而且其他的文档内容每个又是几十页，即便找到了纯英文版的资料理解起来还是有些难度。

再加上AEC-Q里面设计的内容太广泛了，环境仿真、电性能测试、失落效剖析、可靠性验证，有物理、有化学、有电子还有很多运用履历哀求，比如SMT回流炉的运用履历，IPC标准等等，若非我这种在世界顶级汽车电子制造企业轮岗超过10个以上的精良人才，谁能有这能力[呆无辜]

回到PC预处理本身，除了刚才表格中的基本描述以外，我们看一下附加需求栏目说了什么？

翻译如下：

PC验证项目仅在表面贴装设备上实行。
PC在THB/HAST, AC/UHST, TC和PTC项目测试前实行。
建议按照J-STD-020标准决定用什么级别的PC标准来实行JA113标准的验证。
最低可接管的标准级别是JA113规定的3级。
如果适用，在进行预处理或湿度验证时，必须在报告中表示PC的等级和回流炉的峰值温度。
如果产品通过后续的认证测试，Die表面分层在JA113/JSTD-020中是可以接管的。
任何实验产品的改换都必须写在报告中。
PC前后进行室温测试。

附加需求重点解读：

这段描述很长，首先便是定义PC项目的验证仅在须要通过SMT回流炉的器件上进行，如果不过回流炉的产品并不须要（这点很主要，不是什么产品都做）

要参考J-STD-020文件中定义的PC级别，然后实行JA113标准中的验证流程。

在AEC-Q验证报告中，要明确给出产品验证的PC等级、回流炉的温度曲线、温湿度实验条件等数据。

如果这个过程中有产品涌现问题须要改换，必须记录在报告中，所以为了防止意外发生，一样平常PC项目都利用803批产品。

预处理前后都须要进行电性能测试，看看产品是否失落效。

到这里表格中PC项目的内容先容完毕，但是实际上，PC实际内容还没开始，PC到底怎么做，仍旧一句话都没有提及。

PC预处理验证的目的

本标准的目的是通过仿照产品/器件在利用之前在一定湿度、温度条件下的可靠性，确定产品能够被精确的包装、存储和运输，以避免在回流焊工艺过程中或返修操作中被破坏。

也便是PC预处理，便是仿照一个产品在运输、存储、包装等条件下的失落效可能，并且定义出一个对应的标准等级，同时还要防止该产品在过回流焊和返修的过程中涌现问题。
毕竟你不能对客户说，我的产品是好的，由于过了你的回流炉温度太高给我烧坏了。
或者你返修换料给我弄坏了等等，由于这些是客户必须要做的流程和事情。
这便是为什么PC仅对表面贴装的器件适用，不是表面贴装的器件，也不用过回流炉。

PC预处理的验证流程

根据JESD22-A113I版本文件中描述，PC的验证流程如下11项：

内容来自JESD22A113I

一个预处理就11项内容/流程，AEC-Q随意马虎过才怪呢，当然PC确实是繁芜的一项，也是很主要的一项，我们看看详细细节。

PC验证流程的基本解释

在对SMD器件开始预处理之前，建议根据J-STD-020标准确定湿度敏感性级别(MSL)，以确定哪种湿度浸泡条件是最适用而且最可能通过的。
如果不知道该产品的MSL水平，那么可以参考其他干系的湿度评估数据，或者可以根据客户的需求选择。
也可以采取多种湿润浸泡条件验证，以确定该产品的实际通过水平。
但是，所利用的浸泡条件必须符合J-STD-020中的车间寿命（Floor life）条件。
（Floor life：是指从防潮袋中取出、离开干燥储存或干燥烘烤后在进入回流焊设备并开始焊接工艺之前的许可韶光。
）

对无铅和有SnPb条件的回流焊验证哀求，应根据SMD器件的预期终极用场来确定。
同一包的产品可能会有不同的MSL湿度等级哀求，这取决于利用的是SnPb回流工艺还是无铅回流工艺。

一些具有独特构造或材料的SMD器件在这个验证中可能会有湿度检测的局限性，这是由于J-STD-020中规定的热掌握技能，可能无法完备知足这些特殊产品的一个或几个温度范围和温度持续韶光的哀求。
一些SMD器件可能有其他的限定，由于具有分外组装过程，如化学敏感品。
对付这些有热或其他工艺限定的SMD器件，该当遵照J-STD-075文件中规定的工艺灵敏度分类，以确定适当的工艺灵敏度级别(PSL)评级。

例如，如果一个SMD器件不能知足本标准中根据其体积和厚度所哀求的峰值温度，则用于预处理的峰值温度必须根据其PSL分类所声明的值进行变动。
因此，如果SMD须要承受260C，但其PSL等级为R6，则用于预处理的峰值温度应为250C。

与MSL类似，如果PSL水平尚未确定，则可以利用干系的评价/工程数据天生初始验证参数。
如果SMD器件可以通过后续的认证测试项目，那么PSL评级将基于当时所选的用于预处理的参数；然而如果产品有失落效并被认为缘故原由是由于预处理回流过程的温度热损伤，则须要重新进行认证，并降落热处理条件，使SMD器件可以通过后面认证测试。

在任何时候，认证样品都应按照JESD625的哀求，利用适当的ESD标准流程进行转运和操作。

注：如果由器件的封测厂来进行预处理的验证，步骤5.1、5.2、5.4、5.10和5.11是可选的验证项目，由于它们是供应商（晶圆厂）的风险点。
如果终极用户来进行预处理的验证，那么步骤5.7到5.9是可选的。

1.初始电性能测试

实行电性能或功能测试，以验证SMD器件在室温条件下知足规格书定义。
把任何不能通过测试的样品进行更换。
这步骤一样平常是用和大批量生产同等的测试参数进行测试，繁芜芯片须要利用ATE设备。

2.视觉检测

在40倍光学放大下进行外部目视检讨(根据JESD22-B101或被认可的替代方案)，以确保在此预处理验证中没有利用有外部裂纹或其他损伤的样品。
如果创造机器不合格品，必须在生产工艺过程中履行纠正方法，并且必须从经由纠正方法处理的产品中提取新样品。
如果没有工艺改进的操持，则必须保留所有的目视化不合格样品，通过预处理和随后的其他可靠性压力测试项目。

可选地项目，进行超声波扫描以评估关键链接处的原始状态，然后用超声波扫描跟进由于预处理和其他压力测试而产生的任何变革。
这可以在不进行可靠性压力测试的产品样本上进行。
如果实行，设备该当做好记录，以便“前回流”和“后回流”图像可以进行比较。

3.温度循环

从-40C(或更低)到60C(或更高)进行五个温度循环，以仿照运输条件。
可接管的备选测试条件和温度公差为A到I、L到N和T，定义见JESD22-A104《温度循环》表1。
该步骤根据产品需求可选。

JESD22-A104温度循环标准的表1

4.烘烤

在125 +5/-0C下至少烘烤24小时，这一步是为了去除封装上所有的水分，使其“干燥”。

注1: 如果被预处理的特定SMD上的祛湿数据显示须要不同的温度条件来得到“干燥”的封装，则此韶光/温度可以修正。
实行吸附和祛湿曲线的流程拜会J-STD-020。

注2: 如果SMD器件不能在125C下烘烤24小时或更永劫光，则利用较低的温度条件和较长的韶光，以确保所有水分都被撤除。
拜会J-STD-033理解等效的其他烘烤条件和持续韶光。

J-STD-033 表4-1

5.湿润浸泡

将样品放置在一个干净、干燥、浅的容器中，使封装间不会相互打仗或重叠。
要将每个样品做到J-STD-020中所示的适当的水分浸泡哀求，应在烘烤后2小时内开始水分浸泡。

注:对付SMD器件(如倒装芯片Flipchip/凸模器件等)，水分浸泡是可选的，由于其特定水分接管参数表明正在测试的SMD样品要么不接管水分，要么祛湿非常快，回流循环的预热部分就将去除所有水分。
或者根据有效的水分接管数据，可以将水分浸泡缩短为饱和发生的韶光点。
运行吸附和解吸曲线的程序拜会J-STD-020。

J-STD-020湿润敏感等级及浸泡条件

上表的注释含义：

注1: 要利用“加速等效”浸泡条件，失落效反应(包括电、在浸泡和回流后)的干系性应与“标准”浸泡条件建立。
或者，如果包装材料的水分扩散的已知活化能(eV)在0.40 - 0.48 eV或0.30 - 0.39 eV之间，则可以利用“加速当量”。
加速浸泡韶光可能因材料特性而异(例如，塑封化合物、灌封装等)。
JEDEC文件JESD22-A120供应了确定eV的方法。

注2: 标准浸泡韶光包括封装厂在烘烤和包装之间的暴露韶光(MET)的默认值24小时，也包括在分销商处许可离开包装的最大韶光。

如果实际MET小于24小时，浸泡韶光可能会缩短。
对付30C/60% RH的浸泡条件，每MET减少1小时，浸泡韶光就减少1小时。
对付60C/60% RH的浸泡条件，每MET韶光减少5小时浸泡韶光减少1小时。

如果实际MET大于24小时，则浸泡韶光必须增加。
当浸泡条件为30℃/60% RH时，实际MET值每超过1小时，浸泡韶光增加1小时。
如果浸泡条件为60℃/60% RH，当实际MET每超过5小时，浸泡韶光增加1小时。

注3: 供应商可自行承担延长浸泡韶光的风险。

注4: “车间寿命Floor life”只涉及与水分/回流有关的失落效，不考虑其他失落效机制或由于长期储存而导致的“保质期”问题。

注5: 表5-1加速浸泡哀求可能不适用于不含添补剂的封装材料。

6.回流

从温度/湿度实验箱取出后，不早于15分钟且不长于4小时，使样品在适当的回流条件下进行3个循环(见注释1)。
回流条件在J-STD-020中定义。
如果从温度/湿度实验箱取出和开始回流之间的韶光不能知足15分钟到4小时的需求，则必须根据5.4和5.5重新烘烤和浸泡样品。

注1: 3次回流循环的阐明如下:

循环1 - 第一次双面双通过(DSDP)电路板回流焊工艺

循环2 - 第二次双面双通过DSDP电路板回流焊工艺

循环3 - 当SMD或周围器件在电路板上被返修时，这个器件被认为承受和回流附近的温度

注2: 对付根据J-STD-075分类的贴片，如果不能承受3次回流，则只实行该SMD器件分类的回流次数。

注3: 如果回流循环方案对被分类的SMD器件不具有代表性，请参考JESD94文件的运用特定认证辅导原则。
下面是一个须要附加回流循环的运用实例，由于LGA插座的返工，直接放置在CPU阁下的LGA插座上的器件或位于LGA插座的PWB底部的SMD器件(例如，电源管理芯片)可能会实行4个回流循环。
在这种情形下，可能须要评估4个回流循环，以考虑总热损伤。
这里回流循环3表示移除破坏的LGA插座，回流循环4表示安装新插座。

样品在回流循环之间应充分冷却(最好回到室温)，以使样品的回流温度/次数不影响后续的回流循环效果。

回流操作应足以确保所有样品在每个回流循环中都能知足J-STD-020的哀求的回流曲线。

用于“无铅”贴片工艺的器件应利用“无铅”回流温度来评估，无论器件本身是否无铅。

如果产品的回流方向不同于正常的组件回流方向(即Die朝上/Die朝下)，则失落效结果应相互关联。

回流炉应采取相同的负载配置，或在运行预处理时验证其具有等效的热负载，以形成符合哀求的回流曲线。

J-STD-020中的回流曲线仅用于分级和预处理，并不用于电路板实际贴片。
实际的电路板贴片参数应根据详细工艺需求和电路板设计制订，不应超过J-STD-020中的参数。

J-STD-020 表5-2 回流参数

J-STD-020 图5-1 回流曲线

回流焊后的焊接

如果可靠性验证是在二级配置（电路板）中进行的，则可以利用个中一个回流循环将芯片样品焊接到测试电路板板上。
如果电路板焊接是在较晚的韶光进行，那么根据用户的判断，样品可以烘烤和真空密封，直到焊接到电路板上。
用于将测试样品焊接在测试板上的温度曲线可以针对回流焊接操作进行优化，但其他两次回流参数必须知足J-STD-020的温度曲线哀求。

注释：凸状的芯片常日焊接到测试电路板上进行预处理，由于在进行预处理、确认应力和功能测试时，有可能对凌乱的器件造成移动和操作损伤。
如果利用第三次回流焊循环将凸模芯片焊接到板上，必须小心摆放以减少凸模的破坏。
如果破坏严重，可能会导致样品不才一次功能测试中涌现电性能故障；如果破坏不那么严重，也可能降落器件的能力，之后在可靠性压力测试中失落效。
到时可能很难确定失落效的根本缘故原由是由于运输操作还是压力测试。

由于电路板复制了现实运用中的助焊剂、回流焊和洗濯过程，因此在进行可靠性压力测试之前，步骤7、8和9不再是必要的或逼迫的。
助焊剂类型应按第7条进行记录。

7.助焊剂浸渍运用

回流焊循环完成后，要让样品在室温下冷却至少15分钟。
在室温下将样品浸入水溶性的助焊剂液体中(全部浸泡)至少10秒。

LGA封装(与插接的LGA封装不同)须要焊接以是也利用助焊剂，要进行这个步骤。

助焊浸渍只运用在高湿度应力的样品上(例如，HAST，高压蒸煮，温度-湿度偏差等项目)。

不实行助焊剂运用时的标准

标称间距大于0.2 mm的球栅阵列(BGA)封装和所有柱栅阵列(CGA)封装都不须要助焊剂浸渍，由于在常规的电路板焊接过程中，助焊剂不会打仗到这些类型的封装。
如果省略了这些封装类型的助焊剂浸渍，则不须要步骤5.8和5.9。

助焊剂浸渍，步骤5.8和步骤5.9对付任何在PSL评级中具有助焊剂或洗濯限定的SMD器件(根据J-STD-075)，应忽略。

如果可以证明没有助焊剂、漂洗水和其他污染物进入分层连接面或封装裂痕的渠道，或者即便打仗到产品内也不可能导致立即故障或产生可靠性失落效的巨大影响，则任何类型的封装都可以不进行助焊剂浸渍。
拜会附件B确定助焊剂浸渍是否可以省略的程序。

8.洗濯

利用去离子水冲洗清洁样品，在利用助焊剂浸渍和洗濯之间不须要等待韶光，确保所有的助焊剂残留被完备打消。

9.烘干

样品在可靠性测试项目开始前应在室底细况下干燥。

10.回流后的目视化检讨

建议进行回流后目视检讨，以识别任何可能由于预处理过程而产生的封装裂痕，并确保器件仍旧知足物理尺寸哀求。

如果有超声波扫描显微镜检测，可以在这个时候进行。

11.终极电性能检测

根据室温下规格书的规范，将样品进行电气和功能测试。

此时由于预处理过程而创造的任何失落效故障，都表明SMD器件可能被分类在缺点的级别(MSL或PSL)或测试样品有不合格的项目。
此时应进行失落效剖析。
如果可能的话，这种SMD器件类型产品应重新评估，以确定精确的湿度或工艺敏感性级别。
这须要在可靠性测试之前，将样品重新放到一个经由适当修正的新的预处理流程中。

总结

预处理的过程，便是仿照一个芯片产品在运用到电子产品上，正式事情开始前可能经历的外部环境，比如芯片运输、拆包后存放、多次过回流焊、浸润助焊剂乃至返修的过程仿真，只有经历了这些过程验证的产品才被认为有能力接管后面的可靠性测试。

总结一句话，便是你不能对Tier1说，我芯片是好的，但是在你的仓库存储、拆包后韶光太久、过了回流炉高温、返修温度给弄坏的，以是我不用承担任务。
而是要通过预处理明确的见告客户，芯片的存储、运输时效条件及对应的湿度等级，让客户清楚的知道如何保存、运输这些芯片。

汽车电子芯片首先便是在贴到PCB上之前和成为PCBA的过程中芯片不可以破坏，然后才有后面的其他可靠性验证项目，比如上电验证、电路板事情环境可靠性验证等。

在之前文章对AEC-Q100文件进行整体解读后，本文开始将开始对付AEC-Q100的各项验证项目进行先容和展开谈论，本文用了较大的篇幅对PC预处理进行了简要的先容，希望对大家有所帮助。

材料整理制作不易，转发请注明出处，文章中不对的地方欢迎指教和互换沟通。