干货分享 | 解读AEC Q104标准中MCM的“健康密码”

在科技日新月异的今天，集成电路行业正不断寻求创新与突破，以应对摩尔定律逼近极限的挑战。其中，多芯片模组（MCM）技术作为一项将多个独立的集成电路芯片集成到单一封装体内的革命性技术，正逐渐成为推动行业发展的关键力量。它不仅提高了系统的整体性能，还为现代电子设备的小型化、高效能需求提供了有效的解决方案。然而，随着MCM技术的广泛应用，其可靠性问题也日益成为业界关注的焦点。

为了确保车用MCM的可靠性和安全性，汽车电子协会专门针对车用MCM提出了对应的可靠性测试标准——AEC Q104。这一标准适用于设计为直接焊接到印刷电路板组件上的MCM，旨在通过一系列严格的应力测试，验证MCM在实际应用中能否达到预期的质量和可靠性水平。

AEC Q104标准的适用范围
AEC Q104标准对MCM的定义十分明确：在一个单独的MCM封装内，通过互联多个有源和/或无源子组件来创建一个单一的复杂电路，该电路旨在通过回流焊接附着到印刷电路板上。子组件可能是封装的和/或未封装的（裸片）组合成一个单一的气密或非气密封装。

其中，不适用与AEC Q104标准的MCM类型包括：

• 一级/原始设备制造商（OEM）组装到系统上的两个组装组件或MCM。
• 发光二极管（LED），这些由AEC Q102标准覆盖。
• 微机电系统（MEMS），这些由AEC Q103鉴定文档覆盖。
• 功率MCM可能需要特定的考虑和鉴定测试程序，这些超出了AEC Q104标准的范围。功率MCM由多个有源功率器件（即，IGBTs、功率MOSFETs、二极管）以及（如有必要）额外的无源器件（例如，温度传感器、电容器）组成，它们集成在一个基板上。
• 固态硬盘（SSD）
• 带有外部连接器的MCM，这些连接器不焊接到板或其他组件上。

在AEC Q104标准中，对于具有嵌入式固件的MCM，固件被视为MCM的一个组成部分。因此，它作为整体系统方法的一部分进行鉴定，这取决于MCM的类型。换而言之，固件本身的独立鉴定并不在AEC Q104标准的范围之内。

与AEC Q100类似，AEC Q104也对样品的组装批次提出了要求，同一组装批次被定义为通过相同工艺步骤（即通过相同的机器使用相同的材料组合，直至完成MCM）组合在一起的MCM批次。组装批次包括所有工艺和测试步骤。相同的材料组合包括多个可追踪的子组件批次的组合。下图展示了MCM生成的代表性流程。

图1. 常规模组生产工艺流程

当可行时，MCM的可靠性测试方法可以借鉴AEC Q100、AEC Q101或AEC Q200中建立的现有指南。但是，必须考虑按照AEC Q104第H组进行额外的测试，见图2。而整个AEC Q104的测试流程可以参考图3。

图2. 多芯片模组（MCM）的资格测试方法选项

图3. 测试流程

需要注意的是，系统级封装（System in Package，简称SiP）是一种电子组件及其相关互连的组装，封装配置也旨在作为单个芯片封装组件使用。因此，它可以根据AEC Q100第2.1节的要求进行鉴定。SiP的一个例子是BGA封装中的多个芯片，这些芯片以堆叠或并排配置组装在一起。

AEC Q104测试要求
根据MCM的应力测试要求，AEC Q104将所有可靠性测试项划分了组别：

• Test Group A：加速环境应力测试
  PC、THB/bHAST、AC/uHAST/TH、TC、PTC、HTSL
  
• Test Group B：加速寿命模拟测试
  HTOL、ELFR、EDR
• Test Group C：封装集成完整性测试
  WBS、WBP、SD、PD、SBS、LI、XRAY、AM
  
• Test Group D：晶圆生产可靠性测试
  EM、TDDB、HCI、NBTI、SM
• Test Group E：电气验证测试
  TEST、HBM、CDM、LU、ED、FG、CHAR、EMC、SER、LF
  
• Test Group F：缺陷筛选测试
  PAT、SBA
• Test Group G：空腔模组完整性测试
  MS、VFV、CA、GFL、DROP、LT、DS、IWV
• Test Group H：模组特定测试
  BLR、LTSL、STEP、MCM DROP、DPA、XRAY、AM