AEC-Q104是由汽车电子委员会(AEC)专为多芯片组件(Multi-Chip Modules, MCM)制定的应力测试认证标准。随着汽车电子系统集成度越来越高,将多个不同功能的裸芯片(Die)集成在同一个封装内(即MCM或系统级封装SiP)成为趋势。AEC-Q104正是为了应对这种复杂器件的可靠性验证需求而诞生的。
为何需要独立标准?
单个芯片的可靠性由AEC-Q100等标准覆盖,但当多个芯片被封装在一起时,会引入新的、独特的可靠性风险,这是AEC-Q100无法完全涵盖的:
- 复杂的内部互连: MCM内部存在大量的Die-to-Die或Die-to基板的连接(如引线键合、倒装焊),这些互连点的可靠性是关键。
- 热交互效应: 多个芯片同时工作会产生复杂的内部热场分布和热应力,可能加速某些失效模式。
- 材料兼容性: 封装内可能包含来自不同供应商、采用不同工艺的芯片和基板,材料之间的热膨胀系数(CTE)不匹配问题更为突出。
- 系统级失效: 整个模块的功能依赖于所有内部芯片及其互连的正常工作,任何一个环节的失效都可能导致整个模块失灵。
核心测试项目
AEC-Q104很大程度上基于AEC-Q100,但它特别强调了对整个模块系统的评估,并引入了针对MCM特性的考量:
- 系统级应力测试: 这是AEC-Q104的核心。在进行高温工作寿命(HTOL)等测试时,要求模块内的多个芯片协同工作,模拟真实应用场景下的电气和热负载,以评估芯片间的相互影响和整个系统的稳定性。
- 已知良好裸片 (KGD – Known Good Die): AEC-Q104强调,用于MCM的裸芯片本身应具备高可靠性。理想情况下,每个Die都应有符合其对应AEC标准(如AEC-Q100/101)的可靠性数据作为支撑。
- 强化的封装完整性测试: 由于MCM结构复杂,对封装可靠性的要求更高。温度循环(TC)、高温高湿(THB/HAST)等测试对于评估内部材料分层、互连点开裂等风险尤为重要。
- 全面的电学验证: 除了模块整体的功能测试,还可能需要对模块内部的关键接口和单个芯片的功能进行验证,确保在应力测试后所有组成部分均正常。
“认证”流程与要求
AEC-Q104的认证流程同样是“自我认证”模式,但对制造商的要求更高:
- 清晰定义物料清单 (BOM): 必须明确构成MCM的所有关键元器件,包括每个裸芯片的来源和技术信息。
- 制定系统级测试计划: 测试计划必须充分考虑芯片间的交互,并依据AEC-Q104制定全面的应力测试方案。
- 执行测试与数据分析: 完成所有测试,并对结果进行系统级分析。
- 提供完整的认证报告: 报告需包含所有Die的可靠性信息、模块级测试数据和分析结论。
- 提交客户审核: 将报告提交给汽车行业的客户以获得其认可。
总结
AEC-Q104是汽车电子向更高集成度、更高性能发展的必然产物。它为高级驾驶辅助系统(ADAS)、智能座舱、域控制器等复杂汽车电子模块中的MCM/SiP器件提供了系统化的可靠性验证框架。对于相关芯片和模块供应商而言,遵循AEC-Q104标准是其产品能够满足未来汽车电子严苛要求的关键保证。