在自動駕駛與電動化技術(shù)的驅(qū)動下，光電半導體器件（如激光雷達、車用 LED、光傳感器等）已成為汽車感知環(huán)境的核心組件。然而，車輛在行駛中面臨的機械應(yīng)力——包括高頻振動、路面沖擊、組裝應(yīng)力等——可能引發(fā)器件焊點斷裂、結(jié)構(gòu)變形甚至功能失效。

AEC-Q102 認證體系中的機械可靠性測試，正是通過模擬全生命周期機械負載，為汽車光電器件構(gòu)建起一道“物理防線”。

機械可靠性測試的核心邏輯與技術(shù)標準

機械可靠性測試的核心目標在于驗證器件在極端物理應(yīng)力下的結(jié)構(gòu)完整性與功能穩(wěn)定性。AEC-Q102 標準依據(jù)汽車電子委員會（AEC）的技術(shù)規(guī)范，結(jié)合 ISO 16750 等車輛環(huán)境測試標準，制定了以下關(guān)鍵測試項目：

1.振動測試

振動測試是模擬車輛行駛中發(fā)動機震動、路面顛簸等持續(xù)振動環(huán)境的重要環(huán)節(jié)。其技術(shù)參數(shù)如下：

頻率范圍：10Hz 至 2000Hz，覆蓋車輛常見振動頻譜，能夠全面評估器件在不同頻率振動下的響應(yīng)情況。

加速度：20G，相當于重型卡車行駛于崎嶇路面的沖擊強度，確保測試強度足以反映實際使用中的極端情況。

持續(xù)時間：XYZ 軸向各振動 24 小時，總時長 72 小時，通過長時間多軸向振動，充分考驗器件的耐久性。

振動測試的失效判據(jù)是器件在振動后需滿足電氣性能偏差≤5%，光學輸出波動≤3%，且無可見結(jié)構(gòu)損傷。這意味著器件在經(jīng)歷如此高強度的振動后，仍需保持良好的電氣和光學性能，結(jié)構(gòu)上也不能出現(xiàn)任何損傷，從而保證其在車輛行駛過程中的可靠性和穩(wěn)定性。

2.機械沖擊測試

機械沖擊測試則是模擬車輛碰撞、急剎車或跌落導致的瞬時沖擊。其技術(shù)參數(shù)如下：

沖擊波形：半正弦波，能夠有效模擬瞬間能量釋放的實際情況，使測試結(jié)果更接近真實場景。

峰值加速度：50G，相當于車輛以 30km/h 速度撞擊障礙物的沖擊力，這一高加速度的沖擊能夠充分考驗器件在極端沖擊條件下的承受能力。

持續(xù)時間：11ms，對應(yīng)沖擊能量傳遞時間，確保測試能夠準確反映器件在瞬間沖擊下的響應(yīng)情況。

沖擊次數(shù)：XYZ 正負方向各 3 次，共 18 次，多方向多次沖擊能夠全面評估器件在不同方向上的抗沖擊性能。

機械沖擊測試的失效判據(jù)是器件在沖擊后不得出現(xiàn)封裝開裂、焊點脫落或光學性能突變。封裝開裂和焊點脫落可能導致器件內(nèi)部元件暴露或連接失效，而光學性能突變則會影響器件的正常功能。通過這些嚴格的失效判據(jù)，確保器件在經(jīng)歷機械沖擊后仍能保持良好的結(jié)構(gòu)完整性和功能穩(wěn)定性，從而保障其在車輛行駛過程中的可靠性和安全性。

測試的實施與結(jié)果分析

在實施機械可靠性測試時，需要嚴格按照標準規(guī)定的測試條件和步驟進行操作，確保測試結(jié)果的準確性和可靠性。測試過程中，要對器件的各項性能指標進行實時監(jiān)測和記錄，以便及時發(fā)現(xiàn)潛在問題。測試完成后，對測試結(jié)果進行詳細分析，評估器件在不同機械應(yīng)力下的表現(xiàn)，確定其是否滿足 AEC-Q102 認證體系的要求。

從實驗室到道路的驗證

雖然實驗室中的機械可靠性測試能夠為汽車光電器件提供嚴格的驗證，但實際道路環(huán)境更為復雜多變。因此，在實驗室測試合格后，還需要將器件安裝到車輛上進行道路測試，進一步驗證其在實際使用環(huán)境中的可靠性和穩(wěn)定性。通過在不同路況、不同氣候條件下的長期道路測試，收集大量實際數(shù)據(jù)，對實驗室測試結(jié)果進行補充和驗證，確保器件在各種復雜條件下都能正常工作，從而為汽車的安全行駛提供可靠的保障。

總結(jié)

汽車光電半導體的機械可靠性測試是一個從實驗室到道路的系統(tǒng)性過程，通過嚴格的測試標準和詳細的測試流程，確保器件在各種機械應(yīng)力下的可靠性和穩(wěn)定性，為自動駕駛和電動化技術(shù)的發(fā)展提供堅實的基礎(chǔ)。