自動車グレードの電子部品の標準規格

自動車業界は、安全性、性能、ユーザーエクスペリエンスのために電子機器に大きく依存しています。エンジン制御ユニット（ECU）からインフォテインメントシステムに至るまで、電子部品は厳しい条件下での信頼性を確保するために厳格な基準を満たす必要があります。

一般の消費者向け電子機器とは異なり、自動車グレードの部品は極端な温度、振動、湿気、長寿命に耐える必要があります。品質を保証するために、メーカーは国際基準に従います。この記事では、自動車グレードの電子部品に関する主要なコンポーネント基準と、Altium 365がエンジニアやバイヤーが準拠部品を迅速に見つけるのにどのように役立つかを説明します。

自動車電子機器における基準の重要性

単一の不良センサーが、エアバッグが作動しない、自動運転車が誤った判断をするなど、深刻な問題を引き起こす可能性があります。通常の電子機器とは異なり、車の部品は極端な温度（-40°Cから+150°C）、絶え間ない振動、湿気、長寿命に耐える必要があります。AEC-Q100（チップ用）、ISO 26262（安全性用）、IATF 16949（品質用）などの厳格な基準は、温度変化、電気干渉、ストレステストを含む厳しいテストを保証します。これらがなければ、電気自動車が過熱したり、ドライバーアシストシステムが道路を誤読したり、重要な機能が予期せずに故障する可能性があります。

自動車部品の主要な基準

1. AEC基準

自動車電子技術協議会（AEC）は、自動車アプリケーションで使用される電子部品の信頼性基準を設定しています。これらの基準は、極端な温度、振動、湿度、および電気的ストレスなどの厳しい条件に対応できる部品を保証します。

AEC-Q100（IC向け）

AEC-Q100は、自動車アプリケーションで使用される集積回路（IC）の品質基準です。自動車内の厳しい条件、例えば極端な温度（高温および低温）、振動および機械的ストレス、湿度と水分、電磁干渉に耐えられるように、自動車電子技術協議会（AEC）によって作成されました。AEC-Q100のテストに合格したICは、自動車用として認定されます。

例：

• AEC-Q100認証を受けたマイクロコントローラーは、エンジンコンパートメントが焼けるような高温や凍えるような冬の寒さになっても機能不全に陥らないことを意味します。

AEC-Q101（ディスクリート半導体向け）

AEC-Q101は、ディスクリート半導体の品質および信頼性基準です。ダイオード、トランジスタ、MOSFETなどの部品が厳しい条件下で信頼性高く動作できるように確立されました。

例：

• AEC-Q101認証を受けたパワートランジスタは、ハイブリッド車のバッテリーシステムで長年にわたり高電流が流れ続けても、故障する可能性が低いことを意味します。

AEC-Q102（光電子デバイス用）

AEC-Q102は、自動車アプリケーションで使用される光電子デバイスに関するものです。これには、LED、フォトダイオード、赤外線センサー、オプトカプラー、レーザーダイオードなどのコンポーネントが含まれます。

AEC-Q102はまた、デバイスを温度グレードに分類し、ヘッドライト、ダッシュボードディスプレイ、LiDARセンサー、赤外線通信システムなど、さまざまな自動車アプリケーションに適合することを保証します。

例：

• AEC-Q102認証を受けたLEDは、昼間の走行灯で日光と極端な温度変化に10年間さらされた後でも、明るさが落ちたり色が変わったりすることはありません。

AEC-Q103（ディスクリートMEMS/センサー）

AEC-Q103は、ディスクリートセンサーの主要な品質および信頼性基準です。これは、これらのセンサーが、厳しい自動車環境での使用に必要な厳格な信頼性と性能要件を満たしていることを保証します。

例：

• AEC-Q103認証を受けた圧力センサーは、タイヤモニタリングシステムで長年にわたり振動と温度の極端な状況にさらされても、誤った読み取りを示さないことを意味します。

AEC-Q104（マルチチップモジュール）

AEC-Q104は、自動車アプリケーションで使用されるマルチチップモジュール（MCM）に特に適用されます。

例：

• AEC-Q104認証を受けたパワーモジュールは、急速充電する電気自動車の熱に耐えても壊れません。

AEC-Q200（受動部品用）

AEC-Q200は、受動電子部品（抵抗器、コンデンサ、インダクタなど）が信頼性が高く、厳しい条件に耐えられることを保証するために設計された一連のテストと基準です。

例：

• AEC-Q200認証を受けた抵抗器は、車が凍る冬や焼けるような夏に運転されても故障しないことを意味します。

2. ISO基準

国際標準化機構（ISO）は、自動車の電気および電子システムの安全性、信頼性、および性能を保証するために、世界的に認識された基準を開発しています。これらの基準は、機能安全、電磁両立性（EMC）、環境耐性、サイバーセキュリティなどをカバーしています。

ISO 16750（環境試験基準）

ISO 16750は、自動車の電気および電子部品が車両内の実際の条件で生き残るためにどのようにテストされるべきかを定義する国際標準です。これにより、センサー、ECU、配線、コネクターなどの部品が、熱、寒さ、振動、湿気、または電力の変動によって故障しないことが保証されます。

例：

• 自動車のECUは、凍結する冬、砂漠の熱、または長年の道路の凹凸による振動の後でも故障しないことを証明するためにISO 16750のテストに合格しなければなりません。

ISO 26262（機能安全規格）

現代の車は、ブレーキ、ステアリング、さらには自動運転に至るまで、複雑な電子機器に依存しています。ISO 26262は、これらのシステムが安全であり、危険に故障する可能性が低いことを保証します。この標準は、Automotive Safety Integrity Levels (ASIL A-D)を使用して、リスクによってシステムを分類し、ASIL Aが最低でASIL Dが生命に関わる機能の最高の安全要件を表します。

例：

• ISO 26262 ASIL D認証のブレーキ制御ユニットは、チップが故障しても危険に故障しないことを意味します。なぜなら、それは互いに1秒間に100回チェックする冗長プロセッサを持っているからです。

ISO 11452 – 電磁妨害（EMC）への耐性

ISO 11452は、自動車の電気および電子部品が、ラジオ塔、電力線、さらには他の車両システムからの電磁干渉（EMI）にどのように耐えなければならないかを定義しています。これにより、制御ユニット、レーダー、タッチスクリーンなどの重要な車載電子機器が、電気的干渉にさらされた場合でも正常に機能し続けることを保証します。

例：

• TeslaのオートパイロットレーダーはISO 11452を満たしており、電力線や携帯電話の基地局からの電磁干渉を無視しながら、実際の障害物を正確に検出できます。

ISO 7637 – 車両内の電気トランジェント

ISO 7637は、自動車の電子機器が車両の電源システム内の電圧スパイクや電気ノイズをどのように乗り越えるかをテストします。電源スパイク、突然の電気スイッチ、バッテリー切断など、実際の条件下で車の部品をテストし、それらが故障したり安全リスクを生じたりしないことを確認します。

例：

• ISO 7637-2認証を受けたヘッドライト制御モジュールは、-30°Cの冬にエンジンを始動してもリセットされません。なぜなら、40Vまでの負荷ダンプサージの100,000テストパルスに耐えたからです。

3. PCB設計および組立のためのIPC基準

IPC（以前は印刷回路研究所として知られていた）は、特にプリント回路基板（PCB）と電子アセンブリに関する標準を開発するグローバルな業界団体です。

主要な標準:

• IPC-6012DA – 自動車用のPCBが厳しい耐久性要件を満たしていることを保証します。
• IPC-A-610 – 自動車アプリケーションの電子アセンブリに対する品質ルールを定義します。

その他の主要な標準

IATF 16949（品質管理） 

IATF 16949は、自動車産業のためのグローバル品質管理標準です。この標準は、欠陥の削減、効率の向上、顧客の期待に応えることに焦点を当てています。ISO 9001に加えて、リスク管理、サプライヤー品質、継続的改善などの自動車特有の要件を組み合わせています。

例: 

• IATF 16949認証を受けた燃料噴射器は、PPAP文書を使用した統計的に管理された生産バッチと100%のエンドオブラインテストにより、150,000マイル前に漏れたり詰まったりすることはありません。

自動車部品標準の利用方法

自動車アプリケーション用の電子部品を調達する際には、バイヤーは部品が必要な信頼性、安全性、および性能標準を満たしていることを確認する必要があります。 

電子部品調達エンジニアとして、私はかつてエンジン制御ユニット（ECU）用の電圧レギュレータを選択する際に、重要な決断に直面しました。設計チームは、高温と振動に耐えられる部品を必要としていましたが、調達チームはコスト削減のために安価な商用グレードのICを推進していました。

あるサプライヤーが低コストのレギュレータを提供してくれましたが、その仕様を確認すると完璧だと思われたものが不十分であることがわかりました：AEC-Q100認証がなく、-40°Cから+125°C（グレード1）までの評価ですが、私たちのテストではエンジン近くで最大140°Cまでの温度が記録され、ISO 16750の振動試験データがないため、長期的なストレス下で故障する可能性がありました。

この部品を使用していたら、暑い気候での早期故障、ECUの不具合による保証請求、重要な条件でレギュレータが故障した場合のリコールなどにつながっていたでしょう。  

解決策：AEC-Q100およびISO規格の適用

Altium 365を使用して、AEC-Q100グレード0のレギュレータ（-40°Cから+150°C）をすぐに絞り込み、ISO 16750（熱サイクル、振動）への準拠を証明するテストレポート、サプライヤーの認証（品質保証のためのIATF 16949）およびリアルタイムの在庫、リードタイムを比較して遅延を避けました。

少し高価だが完全に適格な部品を選んだことで、潜在的な現場での故障を避けることができました。学んだ教訓は、自動車基準を妥協しないことです。1ユニットあたり$0.50を節約することが、$10Mのリコールをリスクにする価値はありません。

Altium 365がエンジニアとバイヤーが自動車グレードのコンポーネントを特定するのをどのように助けるか

信頼性と安全性には正しい自動車グレードの電子部品を選択することが重要ですが、認証された部品を見つけるのは時間がかかることがあります。クラウド上の先進的な電子設計データ管理ソリューションであるAltium 365は、エンジニアが適合するコンポーネントを迅速に特定し選択するプロセスを簡素化します。

Altium 365がAEC-Q100、AEC-Q101、AEC-Q200、ISO 26262 (ASIL)、IATF 16949認証部品を見つけるのを容易にする方法:

1. 自動車グレードのコンポーネントを迅速に見つける

Altium DesignerとAltium 365は、自動車製品の設計において、コンポーネントの管理、選択、使用に理想的な環境を提供します。Altium 365は、設計データと企業の設計ライブラリにカタログ化されたコンポーネントをホスティングするクラウドベースの環境です。これらの部品およびすべてのプロジェクト設計データは、統合されたアクセス制御を備えた安全なクラウドワークスペースにホスティングされます。

Altium 365で中央集中型ライブラリにコンポーネントが追加されると、その会社の設計チームはAltium Designer内で部品にアクセスできます。Altium Designerの高度な検索機能を使用して、ユーザーはAEC-Q認定（Q100、Q101、Q200）で検索したり、温度グレードでフィルタリングしたり、ISO 26262の遵守を確認することができます（ASIL A/B/C/Dレベル）。

例：会社のライブラリでAEC-Q100グレード1のマイクロコントローラーを見つける必要がありますか？Altium 365とAltium Designerは、数秒で理想的なコンポーネントを絞り込むのに役立つ検索ツールを提供します。

2. 使用されている部品が含まれるBOMを探す

多くの製品を生産する企業は、製品ポートフォリオ全体で同じ回路や部品番号を頻繁に使用します。異なるアセンブリで使用されている部品を追跡するためには、継続的に更新される内部データベースがしばしば必要です。Altium 365は、Where Used機能を使ってこのタスクを完全に自動化します。自動車グレードの部品であれ標準部品であれ、Altium 365は自動車製品内の部品選択と、BOM内の各部品のライフサイクルの可視性を提供します。

メリット：設計用の部品番号を選択する際、部品のライフサイクルが終了したかどうか、およびその部品がどこで使用されているかを示す視覚的な手がかりがあり、設計チームが設計の更新をフラグ付けできるようになります。

3. 詳細なデータシートとコンプライアンス情報へのアクセス

購入前に、エンジニアはAEC-Qテストレポート、動作温度範囲、ISO 26262文書（該当する場合）を確認する必要があります。

Altium 365は、企業の管理された部品ライブラリ内で、メーカーのデータシート、コンプライアンス証明書、ライフサイクルステータスへの直接リンクを、コンポーネントの技術情報とともに提供します。

4. BOM内での在庫状況とリードタイムの確認

自動車供給チェーンは予測不可能なことがあります。Altium 365は、BOM内でリアルタイムの在庫レベル、リードタイム、代替部品の提案を表示します。Altium 365 BOM Portalを使用すると、チームメンバーとBOMを作成・共有し、調達用のCSV/PDFリストをエクスポートし、コンポーネントの変更（廃止、代替）を追跡し、技術データとともにサプライチェーン情報を表示できます。

使用例：お気に入りのAEC-Q200キャパシタが在庫切れの場合、Altium 365は迅速に同等の部品を見つけるのに役立ちます。

最終考察

自動車用電子機器は、安全性と信頼性を保証するために厳しい基準を満たす必要があります。AEC-Q100、AEC-Q200、ISO 26262、IATF 16949 などの重要な基準が、極端な条件下で何年も持続するコンポーネントを製造するのに役立ちます。

これらの規則に従う企業は、Altium 365やAltium Designerのようなツールを使用して、将来のためにより安全で信頼性の高い車両を生産しています。

自動車電子設計のためのクラウドコラボレーションについてもっと学び、開発を加速し、コンプライアンスを確保し、コンポーネント調達を合理化しましょう。