光耦合器简介

光耦合器（Optocoupler, OC），电子领域中一种利用光信号进行电-光-电转换的隔离器件，通常包含一个发光二极管（LED）作为光源和光敏半导体器件作为接收器。

光耦合器以其小巧的体积、出色的电气隔离和强大的抗干扰能力，在多种电子应用中占据了重要位置。尤其在汽车电子系统中，光耦合器的使用日益增多，因此它们必须满足汽车行业的严苛可靠性标准，才能被用于汽车制造。这要求车用光耦合器必须通过AEC-Q系列标准认证

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光耦电路示意图 （注：下文光敏半导体管均指受光端的组件。）

光耦合器的汽车行业认证标准

对于光耦合器的汽车行业认证标准，存在多种解释且缺乏明确指导。光耦合器由正向工作的LED和反向工作的光敏半导体组成，不属于传统分立半导体器件。AEC-Q104引入了多芯片模组（MCM）的概念，但指出不适用于包含AEC-Q102中LED的组件。AEC-Q101和AEC-Q102在器件特性上与光耦合器较为接近。

2013年版的AEC-Q101包含了正反向工作试验，适用于光电子器件。2017年，AEC-Q102发布，为光器件提供了认证依据。2020年，AEC-Q102-A版发布，指出光耦等光组件将在AEC-Q102-003中进一步细分。2021年，AEC-Q101更新至E版，去除了光类器件的描述和相关环境应力及寿命试验。到了2022年底，AEC-Q102-003发布，正式将光耦合器列为OE-MCM类型之一，确认了光耦合器的车规标准为AEC-Q102-003。

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AEC-Q102-003适用OE-MCM中的分类B（来源：AEC - Q102-003 – REV August 28, 2022）

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AEC-Q101和AEC-Q102中关于“光”的描述

AEC-Q101与AEC-Q102的对比分析

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AEC-Q102与AEC-Q101在某些方面有共同要求，但也存在显著差异。

1.适用对象

  • AEC-Q101：针对车用分立半导体元器件，如晶体管、二极管和光器件。
  • AEC-Q102：专注于车用分立光电半导体元器件，如发光二极管、激光组件、光电二极管、光电晶体管。

2.样本量与环境应力试验

  • AEC-Q101：要求3批，每批77件，LTPD（批量容差百分比缺陷）为1%，90%置信度的失效率为1%。
  • AEC-Q102：要求3批，每批26件，LTPD为3%，90%置信度的失效率为3%。

3.失效判据

  • AEC-Q101与AEC-Q102均规定，若器件的电学和光学参数不符合规格书规定，或环境试验前后参数值变化超出规定百分比，或因环境试验出现物理损坏，则视为失效。

4.环境应力与寿命试验

  • AEC-Q101与AEC-Q102均包含高温工作（HTOL）、温度循环（TC）、功率温度循环（WHTOL）等试验项目。

5.AEC-Q102新增项目

  • AEC-Q102相较于AEC-Q101，新增了振动、冲击、VVF变频振动试验、MS机械冲击、脉冲工作寿命（PLT）、凝露（DEW）、H2S硫化氢腐蚀、FMG混合气体腐蚀等项目。

结论

AEC-Q102与AEC-Q101虽然在某些要求上相同，但AEC-Q102针对光耦合器等光电子器件提供了更详细的认证指导，包括新增的振动、冲击等试验项目。选择正确的认证标准对于确保光耦合器产品的高可靠性至关重要。