IEC 62878-2-6032025 器件嵌入装配技术 第2-603部分堆叠式电子模块导则 模块内电连接性的试验方法标准立项发展报告

器件嵌入装配技术第2-603部分：堆叠式电子模块导则模块内电连接性的试验方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:DeviceEmbeddingAssemblyTechnology-Part2-603:GuidelineforStackedElectronicModule-TestMethodofIntra-ModuleElectricalConnectivity摘要关键词：器件嵌入装配技术；堆叠式电子模块；电连接性测试；国际电工委员会；先进封装；标准化Keywords:Deviceembeddingassemblytechnology;stackedelectronicmodule;electricalconnectivitytesting;IEC;advancedpackaging;standardization1引言1.1研究背景近年来，全球电子信息产业正经历深刻的技术变革。以5G通信、人工智能、物联网、高性能计算和新能源汽车为代表的新兴应用场景，对电子器件提出了更高密度集成、更优信号完整性、更低功耗和更高可靠性的迫切需求。传统的二维封装技术已逐渐逼近物理极限，三维堆叠封装与器件嵌入装配技术应运而生，成为延续摩尔定律、实现系统级集成的重要技术路径。堆叠式电子模块（StackedElectronicModule,SEM）通过在三维方向上堆叠多个功能层并借助器件嵌入装配技术实现层间互连，能够显著缩短信号传输路径、降低寄生参数、提升系统集成度，因而被广泛应用于高性能计算、移动终端、汽车电子、医疗设备和航空航天电子系统等领域。然而，堆叠式电子模块的内部结构高度复杂，模块内电连接性（指各堆叠层之间以及层内器件与互连结构之间的电气连接完整性）直接影响整个模块的功能实现与长期可靠性。任何微小的连接缺陷——包括微裂纹、空洞、界面分层或焊料不足——都可能导致接触电阻异常增大甚至开路失效，进而引发系统性故障。在此背景下，建立统一、科学、可复现的模块内电连接性试验方法标准，已成为全球电子制造业界的共同呼声。1.2标准基本信息IEC62878-2-603:2025《器件嵌入装配技术第2-603部分：堆叠式电子模块导则模块内电连接性的试验方法》由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）正式发布，发布日期为2025年2月25日，标准状态为现行有效。该标准属于IEC62878系列标准体系，该系列标准聚焦器件嵌入装配技术（DeviceEmbeddingAssemblyTechnology），是目前国际上关于器件嵌入与三维堆叠封装技术的核心标准族。本部分（第2-603部分）专门针对堆叠式电子模块内电连接性的测试方法提供技术导则。|项目|内容||------|------||标准编号|IEC62878-2-603:2025||标准名称|器件嵌入装配技术第2-603部分：堆叠式电子模块导则模块内电连接性的试验方法||英文名称|Deviceembeddingassemblytechnology-Part2-603:Guidelineforstackedelectronicmodule-Testmethodofintra-moduleelectricalconnectivity||发布机构|国际电工委员会（IEC）||发布日期|2025年2月25日||标准状态|现行||分类号|电子元器件组件||国别|国际组织||语言|英语、法语||版本说明|电子版加密PDF格式，约1分钟可下载，有水印，需安装插件FileOpen，电脑需联网，限制累计3台电脑共打印5次||售价|646.0元（人民币）|1.3目的与意义本报告旨在全面、系统地介绍IEC62878-2-603:2025标准的立项背景、技术内涵和行业价值，为相关企事业单位、科研机构、检测认证机构及行业主管部门提供参考与决策依据。同时，本报告也期望为推动我国在该技术领域的标准研制与国际对接提供借鉴。2技术背景与标准需求分析2.1堆叠式电子模块技术发展态势堆叠式电子模块代表了封装技术从二维向三维演进的重要方向。根据YoleDevelopment等市场研究机构的数据，全球先进封装市场规模预计在2026年将突破600亿美元，其中三维堆叠封装和器件嵌入封装是增长最为迅速的细分领域。堆叠式电子模块的主要技术优势包括：-集成密度高：在Z轴方向堆叠多个功能层，实现单位面积内更高的功能密度。-电性能优良：较短的互连路径显著降低寄生电感和电阻，有利于高频高速信号传输。-功耗优化：缩短信号传输路径可有效降低动态功耗。-形态自由度大：支持异质集成，可将逻辑、存储、射频、MEMS、无源器件等异构器件嵌入同一模块。然而，堆叠式电子模块的制造过程中涉及多次键合、薄化、光刻、电镀、回流焊接等复杂工序，任何环节的工艺波动都可能引入电连接性缺陷。实际生产中的主要失效模式包括：1.微裂纹：在薄化、切割或热循环过程中，硅通孔（TSV）或层间互连结构处产生微裂纹，导致接触电阻升高或间歇性开路；2.分层：不同材料界面间热膨胀系数不匹配引起分层，破坏电气互连路径；3.空洞与虚焊：焊接界面处的空洞或润湿不良导致连接面积不足；4.电化学迁移：在潮湿电场环境下，金属离子迁移导致漏电或短路。2.2标准缺失造成的产业痛点在IEC62878-2-603:2025发布之前，堆叠式电子模块内电连接性测试方法在国际标准层面基本处于空白状态。各制造企业、研究机构普遍依据内部规范或借鉴传统PCB和半导体封装的相关测试标准进行操作，由此带来诸多问题：1.不同企业之间的测试方法不统一，测试结果可比性差，供需双方质量争议时有发生；2.传统测试方法（如简单的通断测试或四探针法）难以有效检测三维堆叠结构中微弱的接触电阻异常和早期潜在缺陷；3.缺乏适用于堆叠式电子模块特殊结构的标准测试载具（夹具）设计和样品制备导则；4.测试条件的设定（如测试电流、频率、环境条件）缺乏科学依据，无法准确反映实际服役工况。上述问题的长期存在不仅增加了产业链的沟通与验证成本，也在一定程度上制约了堆叠式电子模块在各应用领域的推广和进出口贸易的便利化。2.3国际标准制定工作的启动在上述产业背景下，国际电工委员会下属的相关技术委员会在充分调研产业需求的基础上，启动了IEC62878-2-603标准的制定工作。标准制定过程中，来自全球多个国家的行业专家与企业代表参与了多轮技术讨论与草案评审，力求使标准在科学性、可操作性和行业适用性方面达到高水平的平衡。经过数年的技术讨论、试验验证和草案修改，最终于2025年2月25日正式发布。3标准主要内容概述3.1标准的适用范围IEC62878-2-603:2025适用于采用器件嵌入装配技术制造的堆叠式电子模块的模块内电连接性试验。该标准所涵盖的堆叠式电子模块包括但不限于以下类型：-采用硅通孔（TSV）互连的多层堆叠结构；-采用嵌入式芯片与层间布线相结合的异质集成模块；-基于扇出型晶圆级封装（FOWLP）的堆叠式模块；-其他形式的层压堆叠式三维电子模块。该标准适用于模块设计验证阶段的型式试验，也适用于生产过程中的质量一致性检验。该标准中所涉及的模块内电连接性测试，主要侧重于互连结构的电气完整性，包括接触电阻、绝缘电阻及信号传输完整性等核心参数的测试。3.2标准的技术体系框架该标准以系统化的思路构建了模块内电连接性试验方法的技术体系，主要包括以下几个方面的内容：1.术语与定义：统一了堆叠式电子模块领域涉及的核心术语，消除行业理解歧义；2.试验条件：规定了标准大气环境条件、仲裁试验条件及其他特殊环境条件，确保测试结果的可比性；3.试验样品制备与预处理：给出了试验样品的选取原则、制备方法以及预处理（如热循环老化、湿热处理等）的程序；4.测试装置与夹具设计导则：针对堆叠式电子模块的结构特点，提出了测试夹具的设计原则与要求；5.试验方法：系统规定了各类测试方法的原理、步骤、参数设定及结果判定准则；6.试验报告：规定了试验报告应包含的信息内容和格式要求。3.3核心试验方法体系标准中规定的主要试验方法涵盖以下几个方面：3.3.1接触电阻测试方法接触电阻是评价电连接质量的核心参数。该标准规定的接触电阻测试方法包括：-四线开尔文法：通过在电流端和电压端分别独立布线的四线结构，消除引线电阻和接触电阻带来的测量误差，适用于毫欧级及以下微弱电阻的精确测量；-多点接触阵列法：针对面阵列或栅格阵列互连结构，规定了系统化扫描测试的步骤以实现每个连接节点的逐一检测；-变温测试法：在不同温度条件下测量接触电阻变化，用于评估热循环对连接质量的影响。3.3.2绝缘电阻测试方法为防止相邻互连结构之间的漏电，标准规定了绝缘电阻测试方法：-偏置电压法：在相邻导体间施加规定的直流偏置电压，测量绝缘电阻值；-湿热偏置法：在高温高湿环境下施加偏置电压，加速评估绝缘性能的稳定性。3.3.3信号完整性测试方法对于高频高速应用的堆叠式电子模块，信号完整性是关键的品质指标。标准涉及的测试方法包括：-时域反射法（TDR）：用于检测传输路径中的阻抗不连续点和缺陷位置，可精确定位开路或短路位置；-矢量网络分析仪测量法：测量S参数（散射参数），评估InsertionLoss、ReturnLoss及Crosstalk等频域指标。3.4标准技术特点与创新IEC62878-2-603:2025的技术特点与创新主要体现在：1.针对性提出了适用于堆叠式电子模块三维结构的专用测试方法，填补了传统方法在三维结构适用性方面的不足；2.系统化规定了从样品制备到测试实施再到报告输出的完整流程，强调测试全链条的规范性和可追溯性；3.充分考虑了堆叠式电子模块在服役过程中的典型失效模式，测试方法设计具有明确的失效导向性；4.适用于不同类型堆叠式模块的通用性设计，兼容多种工艺路线和结构形态；5.结合了当前电子测试测量领域的最新仪器技术能力，反映了自动化测试与数据管理的先进理念。4主要起草单位介绍本标准的制定汇聚了国际电工委员会框架下多个成员国技术专家的智慧与经验。在标准制定过程中，来自日本、德国、韩国、中国、美国等电子制造强国的行业组织、研究机构和领军企业深度参与了技术研讨和试验验证工作。以下重点介绍一家在本标准制定中发挥重要作用的代表性单位。4.1日本国立材料科学研究所日本国立材料科学研究所（NationalInstituteforMaterialsScience,NIMS）作为国际知名的材料科学研究机构，在先进封装互连材料与可靠性评价领域拥有数十年的深厚积累。该所微电子封装材料研究中心的专家团队长期从事三维堆叠封装中微互连结构的失效机理与可靠性评价方法研究，在铜-铜直接键合、微凸点互连、TSV可靠性等方向取得了系列重要成果。在本标准的研制过程中，NIMS专家在以下方面提供了关键技术支撑：-系统整理和分析了堆叠式电子模块各类电连接性缺陷的失效物理模型，为标准中试验方法的针对性设计提供了理论基础；-组织开展了多轮实验室间的比对试验，验证了标准所规定试验方法的再现性和区分度，为方法适用性提供了科学依据；-贡献了在微观互连结构电性能表征方面的长期研究数据积累，推动建立了较为完善的接触电阻测试方法及其精度评估体系。4.2中国电子科技集团公司第十四研究所（补充介绍）中国电子科技集团公司第十四研究所作为我国电子系统工程与先进封装技术领域的骨干科研机构，长期从事高密度集成电子模块的设计、制造与测试技术研发。该所建有较为完备的微电子封装与系统集成工艺平台，在三维堆叠模块的可靠性评价与失效分析方面积累了丰富的工程实践经验。在本标准的编制过程中，第十四研究所作为中国专家组成员单位，积极参与了标准草案的多轮技术讨论，重点在以下方面贡献了中国工程经验和技术方案：-针对堆叠式模块在严酷环境下的电连接性退化机理，提出了加速试验条件设定的建议方案；-参与了标准中信号完整性测试方法部分的研讨，贡献了在高频测试夹具设计方面的实践经验和工程数据；-推动了中国国内相关测试方法研究成果与国际标准技术框架的对接融合。5标准实施的意义与展望5.1对产业发展的促进作用IEC62878-2-603:2025的实施将在多个层面发挥重要的产业促进作用：1.统一技术语言：为我产业链上下游提供了统一的技术术语与测试方法体系，降低供需双方之间的沟通与技术对接成本；2.提升产品质量一致性：通过规范的测试方法和判定准则，有利于制造企业实现更严格的过程质量控制，提升产品一致性与可靠性水平；3.促进国际贸易：国际标准的统一将减少技术性贸易壁垒，便利堆叠式电子模块及其相关产品的国际流通；4.引导技术创新：标准所明确的测试方法框架为新型堆叠结构的性能评价提供了基准，有助于引导技术创新方向。5.2对中国标准化工作的意义对于中国而言，IEC62878-2-603:2025的发布具有多方面的积极意义：-为我国在该技术领域的标准体系建设提供了国际参照框架，有助于推动我国相关国家标准和行业标准的制修订工作；-为我国电子产品制造企业和检测机构参与国际标准实施提供了明确的技术指引；-提升了我国在IEC相关技术委员会中的标准话语权，为后续中国主导制定相关国际标准奠定了有利基础。5.3未来发展趋势随着堆叠式电子模块技术的持续演进和应用场景的不断拓展，IEC62878-2-603系列标准预计将向以下方向持续完善：-测试方法向更高精度、更高效率和自动化方向演进，适应大批量生产的需求；-随着工作频率不断攀升，信号完整性测试方法将不断更新以适应更高频段的应用需求；-引入基于数字孪生、人工智能辅助数据分析的智能化测试与判定方法；-与其他相关标准体系（如IEC62878系列其他部分、JEDEC、IPC等）实现更高水平的协调与互认。6结论IEC62878-2-603:2025《器件嵌入装配技术第2-603部分：堆叠式电子模块导则模块内电连接性的试验方法》的正式发布，是国际电子制造标准化领域的一项重要成果。该标准系统构建了堆叠式电子模块内电连接性试验的方法体系，在接触电阻测试、绝缘电阻测试、信号完整性测试等方面提供了科学、规范的技术指引，填补了该细分领域国际标准的空白。从全球产业发展视角来看，该标准的实施将显著提升堆叠式电子模块产品的质量一致性与可靠性水平，降低产业链的沟通与验证成本，促进先进封装技术的规模化应用。对中国而言，该标准的发布既提供了与国际接轨的技术参照，也为国内标准化工作能力和国际话语权提升提出了新的要求与机遇。参考文献[1]InternationalElectrotechnicalCommission.IEC62878-2-603:2025Deviceembedd