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資料整理：南臺科技大學電子系 楊峻泓

Lab 3：電子元件基本知識與購買管道

教學目標：經過課堂前測資料可知，約40%的同學仍不熟悉基本電子符號，有65%同學都了解基本公式 (歐姆定律與功率消耗)，約35%的同學對電子元件幾乎不懂，由此可見同學多半忘記應用電路且不熟悉電子元件符號。因課程教學目標將引導同學認識電子產業最常見主被動元件包含電阻器、電容器、電感，並且介紹基本概念與原理。

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資料來源：108學年度入學之箍桶專班前測結果
教學方法

  • 複習學校實習常見的DIP（Dual in -line package, 雙排標準封裝）焊接元件
  • 以現成感測器模組來介紹目前日常電子用品與未來工作所需理解的SMD（Surface Mount Device, 表面黏著型元件）元件
  • 透過實習課所使用的電壓檢測模組，導入主動與被動元件介紹，並說明電子元件的溫度特性，讓同學理解需根據應用範圍挑選適當規格的元件

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電子元件

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圖片來源：Stockfeel

被動元件與主動元件

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圖片來源：COMPONENTS101－Difference between Active components and Passive components

電子元件分為主動及被動兩類，差別在是否需要電源驅動。目前主動元件的製作多以半導體材料為主，以功能來分的話有整流、放大及開關等；以元件來看的話則有電晶體、二極體及放大器等。這類的元件具有體積小、功率消耗低、速度快和壽命長的特色。另外，常見被動元件包括電阻、電容、電感等。深入了解三大被動元件後，可知目前以電容的市場規模最大，可分為陶瓷電容、鋁質電容及鉭質電容等，目前市場最熱門的MLCC就是積層陶瓷電容 (Multi-layer Ceramic Capacito)，又常稱為貼片電容。

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【延伸閱讀】大家都知道半導體，但半導體元件有哪些？
【延伸閱讀】分離式元件產業概論

以全球市場來看，目前被動元件主要供應商是日本，如日本村田製作所、Semco、太陽誘電及東電化等大廠。

【延伸閱讀】【產業科普】被動元件到底是什麼，MLCC 為何如此搶手？
【延伸閱讀】【三分鐘產業教室】─ 被動元件篇

元件封裝

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圖片來源：[產業價值鏈資訊平台－半導體]

Ic 封裝新技術發展趨勢 from Kent Yang

  • 不同元件封裝下的損耗
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【延伸閱讀】IEPC: Chip-Scale Packaging

不同應用的電子元件規格差異

有別於消費性電子，近年來，工業與車用電子崛起，電子產業已興起一股專用元件開發風潮。由於消費性、車用電子元件與工業應用領域的需求有較大差異，因此元件供應商開始為市場特別開發專用型產品，藉此分食更多電子市場大餅。針對不同電子元件，則有不同的溫度範圍，當溫度操作範圍越廣，電子元件的成本也越高。

消費電子： 0℃~70℃
工業電子：-40℃~85℃
車用電子：-40℃~120℃
軍工電子：-55℃~150℃
【延伸閱讀】可靠度驗證標準(AEC-Q)
【延伸閱讀】車用半導體關鍵元件：了解ECU、MCU及感測器是什麼

不同的電子元件，就會有不同的規範與標準，不同的環境與可靠性也會有著巨大的差異，不同的工廠有著不同的要求，也會有不同的規範，比如石油場的大型設備不可能是用比車用電子還低的IC，普遍認為標準的高低順序是軍工>汽車>工業>消費電子。

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工業電子

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圖片來源：TechNews科技新報

即時資料的角色越來越重要，記憶體被賦予的責任也日漸重大，其於耐用度與可靠度的要求更隨之升高。於工業應用環境下誤用商規標準產品，可能導致記憶體高故障率與失效率，增加重要資料遺失與損毀的風險，甚至造成系統無預期停擺。
【延伸閱讀】總是混淆商規、工規區別？從晶片等級看工業級記憶體模組差異與優勢

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車用電子 (簡稱車電)

車用電子主要依據國際汽車電子協會(Automotive Electronics Council，簡稱AEC)作為車規驗證標準，AEC-Q系列可靠性完成專案驗證內容包括AEC-Q100 (IC晶片)、AEC-Q101 (離散元件)、AEC-Q102 (離散光電元件)、AEC-Q104 (MCM多晶片模組)、AEC-Q200 (被動元件)

【延伸閱讀】新通訊元件雜誌－搶進車用IC市場　AEC-Q100驗證規範不容忽視
【延伸閱讀】閎康科技股份有限公司－車用電子零件測試服務

其中，AEC-Q104(多晶片模組)是2018年新的車規，宜特科技可靠度工程處協理曾劭鈞提到：

＂AEC-Q104 的一大原則在於 MCM 上使用的所有元件，包括電阻／電容／電感等被動元件、二極體離散元件、以及 IC 本身，在組合前若有通過 AEC-Q100、AEC-Q101 或 AEC-Q200，MCM 產品只需進行 AEC-Q104H 內僅 7 項的測試，若 MCM 上的元件未先通過 AEC-Q100、AEC-Q101 與 AEC-Q200，那必須從 AEC-Q104 的 A-H 八大測項共 49 項目中，依據產品應用，決定驗證項目，也就是說驗證項目會變得比較多＂
【延伸閱讀】科技新報－車規最新！國際大廠關注 AEC-Q104 規範重點速讀

汽車電子可靠度測試分級：

如果將非車規的電子元件安裝在車上回有多大的風險，這必須從多個方面來判斷。

  1. 僅僅是沒有得到相關的認證，但產品的性能和可靠性是滿足要求的，並且也得到過大量的應用驗證，如果屬於這種情況風險相對較小。
  2. 元件與系統的關係，系統的性能和可靠性是由這級與下一級的電子元件來構成。在安全的前提下，一個保護措施設計完善，並能做到當元件失效時，可以只對系統輕微影響的設計，就有可能使用非車規原件來設計。
  • 例如: 緊急呼叫的E-CALL功能，為保證該功能，需要給設備安裝上後備電池。而該功能是涉及到生命安全的，按照某些公司的ASIL (ISO 26262)評級，要求達到 B 級。
  • 而電池要做到 -40 度時保持高性能是很困難的。所以有公司的解決方案就是在電池上包上加熱電阻絲，在低溫時加熱它來保證性能，此時用單個元件的標準來看不合格，但作為零件總成，就可以滿足車廠的標準要求。這也可以看出整車廠的企業標準和元器件標準之間的關係。

AEC測試條件會比消費型IC規範嚴苛，而測試條件仍以JEDEC或MIL-STD為主，另外加入特殊規格，例如電磁相容性(EMC)驗證。車電零組件可靠度驗證AEC-Q認證測試內容：

  1. 加速環境應力測試：偏高濕度、溫度循環、功率溫度循環、高溫儲存壽命
  2. 加速壽命模擬測試：高溫工作壽命、早期失效率
  3. 可靠性測試：振動、衝擊、恆加速應力、跌落、扭力、切應力、拉力、
  4. 電氣特性確認測試：靜電放電、電分配、電磁兼容
  5. 密封性測試：粗細漏檢、內部水汽含量
  6. 篩選監控測試：部件平均測試、統計良率分析
  7. 破壞性物理分析（DPA）

【延伸閱讀】广电计量－AEC-Q认证
【延伸閱讀】可靠度設計驗證
【延伸閱讀】宜特科技－進入AI智慧汽車供應鏈必備-國際可靠度品質車規五步驟一次解析

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資料來源: 想進入車電供應鏈? 先搞懂AEC與ISO/TS 16949

【延伸閱讀】- AEC-Q200被動(無源)組件應力測試認證規範

認識BOM表

  • BOM的英文全名為bill of material，中文意思為物料清單。

BOM(料表)是組成一個產品的所有零件及組件的材料清單，一般物料清單裡除了會詳列每個物料的品名、料號與描述外，通常還會包含材料的使用量、單位、廠商資料（可以從哪裡買到這個材料）、材料規格書(specification)等內容。
而BOM會依照企業的不同，也會有所不同，有分設計用的工程料表（engineering bill of materials）、生產用的製造料表（manufacturing bill of materials）、接單用的銷售材料清單（sales bill of materials）等。

成本/庫存/交期的影響

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  • 跟客戶接洽時，最常碰到的兩個跟時間的名詞，分別為交付周期 (簡稱交期)和期限
    • 交付周期 (Lead Time)：是指從訂貨到交貨的時間
    • 期限：指的是約定交貨的日期，或生產計劃所設定完成的日期，即是一般俗稱的『Due Date』

    中華採購與供應管理協會執行長賴樹鑫表示，國內傳統產業的存貨意識比電子業高，不過廠商習慣性壓低存貨，以節省存貨持有成本，在台灣是普遍現象，台灣製造業平均存貨天數約 30 天，美國製造業平均存貨天數約 60 天，歐洲國家則更長；台灣廠商長期抱著「低價競爭」的思維，只強調成本優勢，卻忘了一旦有意外發生，存貨就是救命丹。
    【延伸閱讀】中央社 潘姿羽－武漢肺炎供應鏈恐中斷 專家點出台製造業2大問題
    【延伸閱讀】美電子業估 中國供應鏈出貨延遲快則3周 慢則9周

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生活中，有和交期相關性的嗎？

  • 庫存管理：存貨不能過多或過少，這樣才能夠將存貨成本降至最低。而影響庫存數量的因素有：

    • 銷貨數量：銷貨數量增加，存貨需增加。
    • 前買時間：前置時間長，需較多庫存。
    • 季節性變動：原料來源具季節性不規則，需較多存貨。
    • 價格變動：其他條件不變，預期價格上升(下降)，平均存貨會增加(減少)。
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      圖片來源：Economic Order Quantity Theory，By Christoph Roser at AllAboutLean.com

      註解：Order Cost (訂購成本)是從發出訂單到收到存貨過程中所付出的成本

  • 庫存週期循環

    • 景氣循環是一種國家總體性經濟活動的波動，景氣會由繁榮、衰退、蕭條和復甦組合而成。看似有規律性波動，會週而復始但不定期的發生，其持續期間由一年以上到十年不等。
    • 在1923年，美國經濟學家約瑟夫·基欽透過對英、美經濟的考察，在「經濟因素中的周期與傾向」中提出基欽周期（Kitchin Cycles，即短波理論）。
    • 約瑟夫·基欽認為當經濟發展到某個階段時，產生的供給和需求衝擊會造成具有規律性的庫存波動。而資本主義的經濟周期只有3-5年，大周期約包括2個或3個小周期，小周期平均長度約40個月 (3-4年)。
    • 從國家發展委員會提供的資料可知，根據學者研究，景氣循環的類型可歸納為短期、中期和長期三種波動

      延伸閱讀：國家發展委員會－景氣循環的類型

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    • 從上圖可以得知，
      • 景氣繁榮期：因為消費需求持續增強，企業逐步擴大生產、增加存貨投資來對應需求的上升。
      • 景氣衰退期：當需求轉弱，供給仍然維持高水平，將導致庫存被動增加、價格下降。
      • 景氣蕭條期：需求與價格的持續下降引發經濟衰退預期，企業通過「去庫存」削減存貨投資，減少甚至停止生產、主動降低庫存。
      • 景氣復甦期：當經濟復甦進而改善消費需求時，但供給暫未跟上，需求逐漸大於供給，庫存出現被動下降。

    延伸閱讀：鉅亨網 江泰傑－一文了解半導體「庫存週期」

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購買電子零件管道

其他參考網站

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