干貨分享 | 解讀AEC Q104標(biāo)準(zhǔn)中MCM的“健康密碼”

在科技日新月異的今天，集成電路行業(yè)正不斷尋求創(chuàng)新與突破，以應(yīng)對摩爾定律逼近極限的挑戰(zhàn)。其中，多芯片模組（MCM）技術(shù)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(nèi)的革命性技術(shù)，正逐漸成為推動行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵力量。它不僅提高了系統(tǒng)的整體性能，還為現(xiàn)代電子設(shè)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(shù)的廣泛應(yīng)用，其可靠性問題也日益成為業(yè)界關(guān)注的焦點。

為了確保車用MCM的可靠性和安全性，汽車電子協(xié)會專門針對車用MCM提出了對應(yīng)的可靠性測試標(biāo)準(zhǔn)——AEC Q104。這一標(biāo)準(zhǔn)適用于設(shè)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(yán)格的應(yīng)力測試，驗證MCM在實際應(yīng)用中能否達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量和可靠性水平。

AEC Q104標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍
AEC Q104標(biāo)準(zhǔn)對MCM的定義十分明確：在一個單獨的MCM封裝內(nèi)，通過互聯(lián)多個有源和/或無源子組件來創(chuàng)建一個單一的復(fù)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(biāo)準(zhǔn)的MCM類型包括：

• 一級/原始設(shè)備制造商（OEM）組裝到系統(tǒng)上的兩個組裝組件或MCM。
• 發(fā)光二極管（LED），這些由AEC Q102標(biāo)準(zhǔn)覆蓋。
• 微機電系統(tǒng)（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(biāo)準(zhǔn)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(tài)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(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)方法的一部分進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)的范圍之內(nèi)。

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(guī)模組生產(chǎn)工藝流程

當(dāng)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(xiàn)有指南。但是，必須考慮按照AEC Q104第H組進(jìn)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(tǒng)級封裝（System in Package，簡稱SiP）是一種電子組件及其相關(guān)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(jù)AEC Q100第2.1節(jié)的要求進(jìn)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(jù)MCM的應(yīng)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(huán)境應(yīng)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(chǎn)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