隨著實施“綠色”無鉛電子封裝最終期限的臨近，汽車系統(tǒng)工程師必須考慮在他們的設計之中如何適應如此新標準的約束和規(guī)范。這在汽車電子設計中尤其重要，因為在那些地方實施的“綠色”無鉛封裝將對傳感器或其它電子系統(tǒng)的條件狀況產(chǎn)生直接影響。

在向無鉛封裝轉(zhuǎn)移的過程中，存在下列主要的設計約束：

-有害物質(zhì)(RoHS)符合性封裝的限制；

-重新審定IC的資格，使之達到汽車電子委員會的標準AEC-Q100；

-維持可接受的系統(tǒng)電氣和EMC性能。

例如，持續(xù)變化的輻射發(fā)射級別可能對系統(tǒng)設計工程師造成破壞，并可能導致重大的意外設計及確認測試成本。

向RoHS轉(zhuǎn)變將引入的其它重大成本：

-過多不符合RoHS的元件庫存量；

-對新元件、PCB和產(chǎn)品進行發(fā)布、質(zhì)量認證和檢查的成本；

-含鉛零件未被無鉛元件取代，造成重新設計的成本；

-數(shù)據(jù)庫更新?lián)Q代并獲得關(guān)聯(lián)IT支持的成本。

對于大多電子供應商來說，一定要符合RoHS的要求。因此，許多公司及其工程團隊將這次轉(zhuǎn)變視為一次作出積極變革的機會。

產(chǎn)品設計工程師可以從該轉(zhuǎn)變獲得的好處包括：

-加強產(chǎn)品和組裝部件；

-從BOM和元件數(shù)據(jù)庫中剔除錯誤及過時的數(shù)據(jù)；

-去掉不必要或沒有用的零件、組裝部件和產(chǎn)品；

-從產(chǎn)品設計中剔出零件和供應商；

-達到綠色要求和AEC-Q100標準。

在汽車電子市場中，集成電路的質(zhì)量認證標準是AEC-Q100，它最初由通用汽車、福特汽車和DaimlerChrysler汽車公司開發(fā)出來。AEC-Q100定義了正式批準的級別，其中第0級的測試最嚴格。

采用先進的塑模成型材料可以幫助向“綠色”無鉛封裝的轉(zhuǎn)移。對于IC可能有利條件很多，例如，從第1級(工作溫度范圍-40-125℃)向第0級(-40-150℃)升級，實際上利用“綠色”和無鉛封裝就可以提高IC的級別。這種改善的原因之一是這些新型的成型材料經(jīng)過更為嚴格的測試并經(jīng)較好的設計，能夠滿足它們期望的應用的全部工作范圍，謝天謝地，汽車也包含在內(nèi)。

申請正式批準AEC-Q100第0級的主要測試障礙是：

-2,000次熱循環(huán)測試；

-在150C的1,000小時高溫度工作壽命測試；

-在150C的2,000小時高溫儲存測試。

當變?yōu)樾滤苣３尚筒牧系臅r候，AEC-Q100推薦對表面安裝IC重復進行下列測試：

-溫度濕度偏移或高加速壓力測試(HAST);

-高壓鍋或無偏HAST；

-溫度周期變化；

-高溫儲存；

-高溫工作壽命；

-早期壽命故障率；

-可焊性；

-物理尺寸；

-電熱感應門泄漏。

AEC-Q100規(guī)范容許采用“資格相似性”或“一般”數(shù)據(jù)來證明一個元件類似于一個過去經(jīng)過質(zhì)量認證的器件。

下面描述的基本原理針對這些關(guān)鍵測試的若干應用：

高溫工作壽命(HTOL)測試被用于確定偏移條件及溫度隨時間變化對固體器件的影響。它以加速的方式模擬器件的工作條件并被主要用于器件的質(zhì)量認證和可靠性監(jiān)視。

該測試應該運行至少三個不連續(xù)批次以確保統(tǒng)計真實性，并要提出有代表性的關(guān)鍵工藝“角”的樣品。

對于過去在不同塑料封裝中的已測試器件，其質(zhì)量認證數(shù)據(jù)可能是令人鼓舞的，但是，并不最后證明一種新的“綠色”無鉛封裝——如24引腳引線框，與新塑模成型材料完全兼容。通過將HTOL加入到重新進行質(zhì)量認證的計劃之中，工程師將能夠確定“綠色”設計仍然可以滿足長期可靠性目標，如MTBF(故障間平均時間)。因為HTOL是任何可靠性計劃的基礎，考慮其無鉛封裝的質(zhì)量認證是明智的。

早期壽命故障率(ELFR)測試基本上是半導體器件的加電老化測試。該測試的完成能確保發(fā)現(xiàn)和徹底掌握在器件的生命早期中出現(xiàn)的所有故障模式。運行ELFR有助于建立對已交易器件的無潛在故障模式的可信度。

可焊性測試是極為重要的，該測試評價在器件上的引腳對焊料變濕的易感性。一種金屬表面的可濕性取決于防腐蝕涂層的完整性、無公害表面、焊料溫度、有關(guān)材料的特定熱度以及互連設計。特別是對于RoHS轉(zhuǎn)變，因為設計工程師可能改變焊料類型、被覆金屬、材料成分和回流焊的溫度曲線，所以足夠的焊料變濕的驗證是必要的。

對于可焊性測試，汽車行業(yè)依賴于測試方法EIA/JESD22-B102-C。該技術(shù)的一個優(yōu)點是它包含：“蒸汽老化”的要求，借助于它可以加速將儲存了一定時間的典型器件淘汰掉，如在分銷商倉庫中的老器件。

進行門泄漏測試可以確定器件對陷阱電荷(trapped charge)機制的易感性。這樣的泄漏主要是被塑模成型材料和后模加工處理熱曲線的變化擠壓引起的。該現(xiàn)象出現(xiàn)在高溫，當呈現(xiàn)強電場的時候。

門泄漏故障模式會造成在高溫處理過程中的成