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跨入1级车用前装市场 验证需求势不可免

  • 郑斐文
宜特科技可靠度工程处协理曾劭钧(右1)、宜特科技板阶可靠度工程部庄家豪(右2)、德凯宜特总业务处处长许文其(左1)、德凯宜特技术营销室资深技术经理陈旺助(左2)指出,有意布局汽车前装市场的台厂,必须特别注意产品可靠度验证。

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汽车被喻为电子产业中3C市场后之后的第4个C,尤其在汽车与电子产业双方的合力投入下,市场开始加速发展,产官学界也都看好其未来潜力,根据国际管理顾问公司Bain & Company的报告指出,ADAS生态供应链中包括厂商间的技术、软件、硬件与服务等,2025年的产值上看260亿美元,年复合成长率将可在12~14%。

ADAS庞大的商机吸引了电子产业中各大厂商投入,尤其2017年AI成为IT领域最热门的议题后,更进一步刺激出消费者与产业对未来车辆的想象。

SAE(国际汽车工程师协会)在2014年制定出从0到5的6个级别自动驾驶规范,0级非自动化、1级辅助驾驶、2级部分自动化驾驶、3级有条件自动化驾驶、4级高度自动化驾驶、5级全自动化驾驶,从第3级开始,汽车已可藉由AI开始代替人为驾驶,而要达到第3、4、5级,汽车从第1、2级开始,就必须具有ADAS设计,透过汽车外部的环境侦测,再以智能化运算判断辅助驾驶人。

就汽车电子系统的发展来看,从最早开始的车用娱乐系统(Telematics)到后来的离线可用的定位导航,再一路发展到现在的车联网V2X,可以看出车用电子的发展,一步一步走向智能化,现在的ADAS系统中,各端点设备已开始内建一定程度的AI设计,先以高效能系统运算后,再将资料回传至云端,因此厂商要跨入ADAS领域发展,前端设备的功能设计非常重要。

宜特与德凯宜特联手  提供一条龙验证服务

不过即便功能再强大,如果未能符合车用标准,一切设计都是枉然,这也是车用领域的市场虽然庞大,不过最终获得车厂青睐,打进前装市场(factory-installed products)的厂商少之又少的原因。

电子产业验证测试领域大厂宜特科技可靠度工程处协理曾劭钧就指出,相对于其它应用,汽车的使用环境更加严苛,除了比消费性电子产品测试项目规格更强,测试时间更长外,还须加上温度复合振动测试,才足以全面性满足使用需求,且车内的电机系统也相当复杂,电子产品必须与之高度集成,再加上车辆设计的安全性考量,这些因素都让汽车的零组件产品标准非常高,目前在台湾,宜特科技与德凯宜特就携手为台湾厂商提供一条龙的车电可靠度验证服务。

德凯宜特由宜特科技与知名的第三方专业检测认证机构德凯(DEKRA)合资成立(德凯与宜特分别占51%与49%股权),由于德凯是全球整车的安全认证龙头,在欧洲几乎所有车辆出厂前都会经过其认证,无论是汽车厂商或在车用零组件的Tier 1标准,德凯都非常熟悉,至于宜特科技长年深耕电子产业验证服务,早已获得业界口碑,在强强联手的态势下,德凯宜特可为业界提供最精准可靠的服务。

在车用电子验证,宜特科技与德凯宜特分别就不同的环节切入,宜特科技主要提供BLR板阶可靠度(Board Level Reliability)和IC零件的验证,德凯宜特的验证范围则是LED车灯、PCB和整体系统,两家公司的服务覆盖IC、板阶(Board Level)、PCB、PCBA、系统成品等供应链中的所有环节。

宜特科技板阶可靠度工程部庄家豪指出,台湾厂商长年投入电子产业,无论是技术与应用,水平都是全球前段班,不过车电领域验证重点有别于台厂熟悉的电子产业,因此可透过这两家的联手服务,快速理解车用电子相关的法规条文,将有限资源集中在正确的设计重点,进而缩短上市时程。

车电五大步骤  厂商验证重点

德凯宜特总业务处处长许文其表示,目前汽车电子的验证可分为5段规范,其中Step1是Component level、Step2是PCB level、Step3是Board level、Step4是PCBA level、Step5是System level,不同步骤有不同的重点与规范,例如Step1是主动元件须符合AEC-Q100需求、离散元件符合AEC-Q101、LED符合AEC-Q102、被动元件符合AEC-Q200。

Step2则规定PCB必须至少符合IPC-6012DA验证,Step3是BLR,其相对应的规范AEC-Q104也在近期发布、Step4是PCBA制程质量验证确认、Step5从系统模块到Tier1∕品牌车厂的标准规范。

在这五大程序中,目前台湾厂商较常遇到问题者,集中在第2、3、4等3个步骤,Step2的PCB level是测试PCB的可靠度,现在主要的车用规范是IPC(国际电子联接协会)在2016年颁布的IPC-6012DA标准,相较于2016年之前的IPC-6012标准并无针对车用电子有特殊规范,IPC-6012DA特别在温度冲击耐久试验、高温耐久试验、高温高湿储存试验、阳极细丝导通试验(CAF)、表面绝缘电阻试验(SIR)等部分有特定要求,也是车厂与Tier零组件供应商对PCB板的可靠度验证的重要参考法规。

许文其进一步指出,PCB作为主被动IC元件的沟通桥梁,上面负载的元件相当多,若PCB故障,不可能像元件故障只是更换该部位元件即可,通常需要PCBA整组汰换,成本相对较高,也因此在车用电子中,PCB的可靠度验证非常重要。

Step3的Board level板阶可靠度指的是是车用元件上板后的焊点可靠度验证,是近年来车用电子质量领域中的热门议题,这也是Tier 1车厂制定的专属验证手法,而国际汽车电子协会(AEC)最新发布的AEC-Q104,针对多芯片模块(Multi-Chip Module;MCM)进行定义,亦是AEC首次针对车用元件上板焊点失效进行定义,是车用板阶可靠性通用标准发展的一大步。

庄家豪指出,根据宜特科技在车用系统模块失效模式的经验,焊点失效一直以来都是IC失效的主因,目前消费性电子产品如智能型手机、穿戴式装置等,在2000年开始就已有相关的板阶测试,主要也是观察焊点与提升产品使用寿命,对人身安全有直接影响的车用电子,这方面必须更为重视。

尤其是近年来IC的封装尺寸与间距设计越来越小,焊点承受的应力变大,故障失效的机率逐渐提高,在此状况下,包括BOSCH、Continental、TRW等1级模块厂也已建立专属的Board Level相关测试,AEC -Q104更规范了车用焊点测试手法,有意跨入此一车电领域的供应商,必须开始重视这部分的设计与验证。

Step 4的PCBA是车用电子的无铅验证,德凯宜特技术营销室资深技术经理陈旺助表示,无铅化设计在全球推动已超过10年,欧盟在2006年7月就开始实施RoHS,规定电子产品上限制的铅含量必须小于1000 ppm,不过由于医疗、国防、车用电子设备可靠度需求极高,冒然导入无铅设计带来的影响,会远大于含铅产品的使用,因此国际汽车电子协会AEC直到2009年才发布了Q005,正式开始无铅制程的转换,并在2014年的AEC Q100的改版中,加入无铅测试的验证要求。

其中包含了焊锡性测试、焊锡耐热试验以及锡须试验,无铅化对电子产品最主要的影响,来自焊接材料从锡铅转为无铅后熔点提高,导致焊点硬度变硬、变脆、耐疲劳性差,造成制程良率难以掌控,不过正如前面所叙,经过欧盟10年的RoHS考验,台湾厂商在无铅化设计已有经验,相关经验也可移转到车用电子。

ADAS与EV趋势底定  台厂机会浮现

相对于电子产业,台湾由于汽车产业的布局不深,台厂不易跨入汽车电子供应链,大多只能主打规模和利润都较有限的后装市场,前装市场的汽车产业供应链向来为一线大厂所掌握,台厂难有切入机会。

不过陈旺助指出,近年来ADAS与电动车逐渐成为下一代汽车设计的趋势,长年深耕电子产业的台商,机会开始浮现,不过车厂对可靠度的要求远高于消费性电子产品,因此有意投入前装市场的台湾厂商,必须要跳脱消费性产品的思维,不能只用最擅长的降低成本方式,车厂不会愿意节省一点点的成本,导致安全风险上升,因此唯有特别注重可靠度,方能拓展出汽车电子领域的商机。