干貨分享 | 解讀AEC Q104標準中MCM的“健康密碼”

在科技日新月異的今天，集成電路行業正不斷尋求創新與突破，以應對摩爾定律逼近極限的挑戰。其中，多芯片模組（MCM）技術作為一項將多個獨立的集成電路芯片集成到單一封裝體內的革命性技術，正逐漸成為推動行業發展的關鍵力量。它不僅提高了系統的整體性能，還為現代電子設備的小型化、高效能需求提供了有效的解決方案。然而，隨著MCM技術的廣泛應用，其可靠性問題也日益成為業界關注的焦點。

為了確保車用MCM的可靠性和安全性，汽車電子協會專門針對車用MCM提出了對應的可靠性測試標準——AEC Q104。這一標準適用于設計為直接焊接到印刷電路板組件上的MCM，旨在通過一系列嚴格的應力測試，驗證MCM在實際應用中能否達到預期的質量和可靠性水平。

AEC Q104標準的適用范圍
AEC Q104標準對MCM的定義十分明確：在一個單獨的MCM封裝內，通過互聯多個有源和/或無源子組件來創建一個單一的復雜電路，該電路旨在通過回流焊接附著到印刷電路板上。子組件可能是封裝的和/或未封裝的（裸片）組合成一個單一的氣密或非氣密封裝。

其中，不適用與AEC Q104標準的MCM類型包括：

• 一級/原始設備制造商（OEM）組裝到系統上的兩個組裝組件或MCM。
• 發光二極管（LED），這些由AEC Q102標準覆蓋。
• 微機電系統（MEMS），這些由AEC Q103鑒定文檔覆蓋。
• 功率MCM可能需要特定的考慮和鑒定測試程序，這些超出了AEC Q104標準的范圍。功率MCM由多個有源功率器件（即，IGBTs、功率MOSFETs、二極管）以及（如有必要）額外的無源器件（例如，溫度傳感器、電容器）組成，它們集成在一個基板上。
• 固態硬盤（SSD）
• 帶有外部連接器的MCM，這些連接器不焊接到板或其他組件上。

在AEC Q104標準中，對于具有嵌入式固件的MCM，固件被視為MCM的一個組成部分。因此，它作為整體系統方法的一部分進行鑒定，這取決于MCM的類型。換而言之，固件本身的獨立鑒定并不在AEC Q104標準的范圍之內。

與AEC Q100類似，AEC Q104也對樣品的組裝批次提出了要求，同一組裝批次被定義為通過相同工藝步驟（即通過相同的機器使用相同的材料組合，直至完成MCM）組合在一起的MCM批次。組裝批次包括所有工藝和測試步驟。相同的材料組合包括多個可追蹤的子組件批次的組合。下圖展示了MCM生成的代表性流程。

圖1. 常規模組生產工藝流程

當可行時，MCM的可靠性測試方法可以借鑒AEC Q100、AEC Q101或AEC Q200中建立的現有指南。但是，必須考慮按照AEC Q104第H組進行額外的測試，見圖2。而整個AEC Q104的測試流程可以參考圖3。

圖2. 多芯片模組（MCM）的資格測試方法選項

圖3. 測試流程

需要注意的是，系統級封裝（System in Package，簡稱SiP）是一種電子組件及其相關互連的組裝，封裝配置也旨在作為單個芯片封裝組件使用。因此，它可以根據AEC Q100第2.1節的要求進行鑒定。SiP的一個例子是BGA封裝中的多個芯片，這些芯片以堆疊或并排配置組裝在一起。

AEC Q104測試要求
根據MCM的應力測試要求，AEC Q104將所有可靠性測試項劃分了組別：

• Test Group A：加速環境應力測試
  PC、THB/bHAST、AC/uHAST/TH、TC、PTC、HTSL
  
• Test Group B：加速壽命模擬測試
  HTOL、ELFR、EDR
• Test Group C：封裝集成完整性測試
  WBS、WBP、SD、PD、SBS、LI、XRAY、AM
  
• Test Group D：晶圓生產可靠性測試
  EM、TDDB、HCI、NBTI、SM
• Test Group E：電氣驗證測試
  TEST、HBM、CDM、LU、ED、FG、CHAR、EMC、SER、LF
  
• Test Group F：缺陷篩選測試
  PAT、SBA
• Test Group G：空腔模組完整性測試
  MS、VFV、CA、GFL、DROP、LT、DS、IWV
• Test Group H：模組特定測試
  BLR、LTSL、STEP、MCM DROP、DPA、XRAY、AM