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嘉峪檢測網 2025-01-10 19:35
光耦合器簡介
光耦合器（Optocoupler, OC），電子領域中一種利用光信號進行電-光-電轉換的隔離器件，通常包含一個發光二極管（LED）作為光源和光敏半導體器件作為接收器。
光耦合器以其小巧的體積、出色的電氣隔離和強大的抗干擾能力，在多種電子應用中占據了重要位置。尤其在汽車電子系統中，光耦合器的使用日益增多，因此它們必須滿足汽車行業的嚴苛可靠性標準，才能被用于汽車制造。這要求車用光耦合器必須通過AEC-Q系列標準認證。
光耦電路示意圖 （注：下文光敏半導體管均指受光端的組件。）
光耦合器的汽車行業認證標準
2013年版的AEC-Q101包含了正反向工作試驗，適用于光電子器件。2017年，AEC-Q102發布，為光器件提供了認證依據。2020年，AEC-Q102-A版發布，指出光耦等光組件將在AEC-Q102-003中進一步細分。2021年，AEC-Q101更新至E版，去除了光類器件的描述和相關環境應力及壽命試驗。
2022年底，AEC-Q102-003發布，正式將光耦合器列為OE-MCM類型之一，確認了光耦合器的車規標準為AEC-Q102-003。
AEC-Q102-003適用OE-MCM中的分類B（來源：AEC - Q102-003 – REV August 28, 2022）
AEC-Q101和AEC-Q102中關于“光”的描述
AEC-Q101與AEC-Q102的對比分析分
類型
AEC-Q101
AEC-Q102
適用對象
對象：車用分立半導體元器件
晶體管:BJT、MOSFET、IGBT
二極管：Diodes、Rectifier、Zeners、PIN、Varactors
光器件：LEDs、Optocoupler、Photodiodes、Phototransistors
對象：車用分立光電半導體元器件
Light Emitting Diodes、Laser Components、Photodiodes、Phototransistors
樣本量
環境應力試驗：3lot×77pcs/lot
LTPD(Lot Tolerance Percent Defective) = 1, 90%置信度的失效率為1%
環境應力試驗：3lot×26pcs/lot
LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) = 3, 90%置信度的失效率為3%
失效判據
不符合規格書規定的電學和光學參數范圍
環境試驗前后參數值變化未保持在±20%以內；漏電未保持在5倍初始值以內（對于濕氣試驗為10倍）
由于環境試驗出現物理損壞
如果失效原因被供應商和用戶認為是由于處理不當或ESD的原因引起，這些失效可以被忽略，但應呈現在報告中
不符合規格書規定的電學和光學參數范圍
環境試驗前后參數值變化未保持在附錄5規定的±x%以內
由于環境試驗出現物理損壞（遷移、腐蝕、機械破壞、分層等）；有些物理損壞可能由供應商和用戶同意認為僅僅是外觀不良而不影響認證結果；
如果失效原因被供應商和用戶認為是由于處理不當、測試板連接、ESD或其它跟測試條件無關的原因引起，這些失效可以被忽略，但應呈現在報告中
應力前后參數測試
高溫工作
施加最大偏置
5a HTOL1：最高允許工作溫度條件下施加一定的驅動電流使得結溫達到最高允許值
5b HTOL2：為最大驅動電流條件下選擇工作溫度使得結溫達到最高允許值
無需降額時，5a=5b
溫度循環
低溫-55℃，高溫為最高結溫（不超過150℃）
低溫-40℃，高溫根據焊點溫度調整
高溫高濕
Ta=85℃/85%RH，器件施加額定正向偏置
6a WHTOL1：雙85條件下施加一定的驅動電流使得結溫達到最高允許值，30min開/30min關
6b WHTOL2：雙85條件下施加最小驅動電流、如無最小電流則施加不使結溫超3K的驅動電流
功率溫度循環
溫升≥100℃
低溫-40℃，高溫根據焊點溫度來定
DPA
從完成H3TRB或HAST、TC試驗的樣品中，每項隨機抽取2個樣品
完成功率溫度循環（PTC）/間歇工作壽命（IOL）、高溫高濕工作（WHTOL1、WHTOL2）/高溫高濕反偏（H3TRB）、硫化氫腐蝕（H2S）、混合氣體腐蝕（FMG）試驗的樣品中隨機抽取2只/批
熱阻
JESD24-3（MOS），JESD24-4（BJT），JESD24-6（IGBT）
JESD51-50、JESD51-51、JESD51-52，針對LED
AEC-Q102與AEC-Q101的異同
1.適用對象
AEC-Q101：針對車用分立半導體元器件，如晶體管、二極管和光器件。
AEC-Q102：專注于車用分立光電半導體元器件，如發光二極管、激光組件、光電二極管、光電晶體管。
2.樣本量與環境應力試驗
AEC-Q101：要求3批，每批77件，LTPD（批量容差百分比缺陷）為1%，90%置信度的失效率為1%。
AEC-Q102：要求3批，每批26件，LTPD為3%，90%置信度的失效率為3%。
3.失效判據
AEC-Q101與AEC-Q102均規定，若器件的電學和光學參數不符合規格書規定，或環境試驗前后參數值變化超出規定百分比，或因環境試驗出現物理損壞，則視為失效。
4.環境應力與壽命試驗
AEC-Q101與AEC-Q102均包含高溫工作（HTOL）、溫度循環（TC）、功率溫度循環（WHTOL）等試驗項目。
5.AEC-Q102新增項目
AEC-Q102相較于AEC-Q101，新增了振動、沖擊、VVF變頻振動試驗、MS機械沖擊、脈沖工作壽命（PLT）、凝露（DEW）、H2S硫化氫腐蝕、FMG混合氣體腐蝕等項目。
AEC-Q102較AEC-Q101增加的項目
1.振動、沖擊
VVF變頻振動試驗，試驗條件：在20～100Hz頻率范圍內，位移幅值（峰-峰值）1.5mm；在100Hz～2kHz頻率范圍內，加速度200m/s2。
MS機械沖擊，試驗條件：X、Y、Z三個垂直軸的六個方向上各施加5次沖擊（共30次），半正弦脈沖，持續時間0.5ms，峰值加速度1500g's
2.脈沖工作壽命PLT
脈寬100 μs,占空比3%
3.凝露DEW
溫度循環范圍為30～65℃，在65℃保持4～8 h，轉換時間為2～4 h，RH=90～98%
以規格書中的最小驅動電流保持1008 h。若規格書中未定義額定最小電流，可選定一個驅動電流，其值不能使Tjunction的溫度上升幅度超過3K。
4.硫化氫和混合氣體腐蝕
H2S硫化氫腐蝕：在溫度40℃和濕度90%RH的條件下保持336小時，H2S的濃度為15×10-6
FMG混合氣體腐蝕：在溫度25℃和濕度75%RH條件下保持500小時，氣體濃度如下：H2S濃度：10×10-9；SO2濃度：200×10-9；NO2濃度：200×10-9；Cl2濃度：10×10-9
AEC-Q102與AEC-Q101有哪些相同點
只有通過AEC-Q規定相應的全部測試項目，才能聲稱該產品通過了AEC-Q認證；
供應商經用戶同意可以使得樣本量和測試條件低于AEC-Q要求，但這種情況不能認為通過AEC-Q認證；
對于ESD，允許供應商聲稱該產品通過相應等級的AEC-Q，如“AEC-Q102 qualified to ESD H1B”；
通用數據：為簡化認證和重新認證的過程，鼓勵使用通用數據；通用數據必須基于相同工藝、材料、地點等；PV和ESD必須實測，不能使用通用數據；用戶具有是否接受通用數據替代特定實測數據的最終決定權。
優先級要求：當文件要求有沖突時，遵循下述順序：采購訂單》特別商定的產品要求》AEC-Q要求》AEC-Q引用的參考標準要求》供應商的產品規格書
所有認證樣品需從生產基地（批產地）加工制造
任何器件的改變影響到或可能影響到器件的構成、安裝、功能、質量和可靠性時，要進行重新認證
對于每一次認證，供應商都必須向用戶提供設計、結構和認證的證書（CDCQ）
AEC-Q102與AEC-Q101需執行的相同項目
•預處理
•外觀檢查
•參數驗證
•ESD
•物理尺寸檢查
•端子強度
•耐焊接熱
•可焊性
•綁線拉力
•焊點推力
•芯片剪切力
•無鉛要求
總結
AEC-Q102與AEC-Q101雖然在某些要求上相同，但AEC-Q102針對光耦合器等光電子器件提供了更詳細的認證指導，包括新增的振動、沖擊等試驗項目。選擇正確的認證標準對于確保光耦合器產品的高可靠性至關重要。
來源：Internet
