Qu'est-ce que le déverminage, ou burn-in testing ?

Zachariah Peterson
|  May 6, 2020
Qu'est-ce que le déverminage, ou burn-in testing ?

Quand on prévoit de produire une nouvelle carte, on prévoit probablement une série de tests pour le nouveau produit. 

Ces tests se concentrent souvent sur la fonctionnalité des produits et, pour les cartes à haute vitesse ou hautes fréquences, sur l'intégrité du signal et/ou de l'alimentation. 

Mais si le produit est conçu pour être opérationnel pendant des périodes de temps très longues, il faut nécessairement placer une limite basse à son espérance de vie, et donc des données pour le faire.

En plus des tests fonctionnels et éventuellement des tests mécaniques, les composants et les cartes elles-mêmes peuvent bénéficier de tests de déverminage, ou burn-in testing en anglais. 

Si vous prévoyez de produire en grandes quantités, il est préférable de mener ces tests avant de passer à un volume élevé.

Qu'est-ce que le déverminage, ou burn-in testing ?

Au cours des tests de déverminage, les composants d'une carte spéciale de déverminage sont soumis à des contraintes égales ou supérieures à leurs conditions de fonctionnement nominales afin d'éliminer tout composant qui pourrait se détériorer prématurément avant leur durée de vie nominale. 

Ces conditions de fonctionnement peuvent inclure la température, la tension/courant, la fréquence de fonctionnement ou toute autre condition de fonctionnement spécifiée comme limite supérieure. 

Ces types de tests de résistance sont parfois appelés tests accélérés de durée de vie (un sous-ensemble de HALT/HASS), car ils imitent le fonctionnement d'un composant pendant une période prolongée et dans des conditions extrêmes.

L'objectif de ces tests de fiabilité est de recueillir suffisamment de données pour former une courbe en baignoire (un exemple est présenté ci-dessous). 

Les parties dites "mortalité infantile", malheureusement appelées ainsi, incluent les défaillances précoces des composants dues à des défauts de fabrication. 

Ces tests sont normalement effectués à 125 °C.

Bathtub curve in burn-in testing
Courbe en baignoire obtenue à l’issue du déverminage

Les tests de déverminage et les tests de résistance aux contraintes environnementales peuvent être effectués avec une carte prototype à 125 °C, ou au-dessus de la température de transition vitreuse du matériau de substrat prévu. 

Cela permettra d'obtenir des données extrêmes sur les défaillances dues à des contraintes mécaniques pour la carte, ainsi que des données sur les défaillances des composants. 

Les tests de déverminage comprennent deux types de tests différents.

Essais statiques

Un déverminage statique consiste simplement à appliquer des températures et/ou des tensions extrêmes à chaque composant sans appliquer de signaux d'entrée. 

Il s'agit d'un test accéléré de durée de vie simple et peu coûteux. 

Les capteurs doivent simplement être introduits dans une chambre d’essai mise à température et le dispositif doit être mis à la tension souhaitée. 

Ce type de test est idéal comme test thermique pour imiter le stockage à des températures extrêmes. 

Le fait d'appliquer une tension statique pendant le test n'active pas tous les nœuds de l’appareil, ce qui ne donne pas une vision globale de la fiabilité des composants.

Essais dynamiques

Ce type de test consiste à appliquer des signaux d'entrée à chaque composant pendant que la carte de déverminage est soumise à des températures et des tensions extrêmes. 

Comme on peut évaluer la fiabilité des circuits internes des CI, ce type de test permet d’avoir une vision plus complète de la fiabilité des composants. 

On peut surveiller les sorties pendant un essai dynamique, et donc savoir exactement quels points de la carte sont les plus vulnérables aux défaillances.

Tout test de déverminage qui aboutit à un échec doit être suivi d'une inspection approfondie. 

Cela concerne en particulier les stress tests des cartes prototypes, qui peuvent être longs et chers, en temps comme en matériaux. 

Ils sont pourtant essentiels pour maximiser la durée de vie réelle de votre produit et qualifier vos choix de conception. 

Ces tests vont bien au-delà des tests en circuit et des tests fonctionnels, car ils poussent un nouveau produit jusqu'à son point de rupture.

Faut-il tester au niveau de la carte ou des composants ?

Les tests de déverminage ne sont pas que des stress tests avec des cartes prototypes, qu’on appelle habituellement HALT/HASS (Highly Accelerated Life Test/Highly Accelerated Stress Screen). 

Les tests de déverminage, avec d'autres tests, peuvent mettre en évidence des défaillances au niveau de la carte et au niveau des composants

Ces tests peuvent être effectués exactement selon les spécifications ou au-dessus des conditions de fonctionnement spécifiées.

Certains concepteurs peuvent avoir du mal à accepter les résultats de tests faits dans des conditions différentes des spécifications de fonctionnement ou extrêmes.

Leur logique est que la carte et/ou les composants ne seront jamais effectivement dans ces conditions de fonctionnement ou dans ces environnements.

 Mais c’est ne pas comprendre l’intérêt de ces tests en conditions extrêmes, et des stress-tests en général.

Burn-in and stress testing
Des tests de résistance au niveau de la carte peuvent empêcherce type de problème dans votre prochaine conception.

En menant ces tests au-delà des spécifications, on peut repérer plus de points de défaillance. En menant plusieurs séries de tests, on peut voir comment ces points de défaillance se révèlent au cours du temps, et donc avoir une meilleure idée de la fiabilité réelle du produit.

Les tests en conditions extrêmes accélèrent la durée de vie du produit et donnent une vue plus précise de la courbe en baignoire.

En réglant les points de défaillance identifiés lors d’un de ces tests, il est possible d’améliorer significativement la durée de vie finale de la carte.

Si votre logiciel de conception de PCB vous donne accès à des listes de composants, vous pouvez facilement remplacer vos composants potentiellement défectueux par d’autres mieux adaptés. En suivant cette démarche, vous améliorez grandement la durée de vie du produit fini.

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Zachariah Peterson possède une vaste expérience technique dans le milieu universitaire et industriel. Avant de travailler dans l'industrie des PCB, il a enseigné à la Portland State University. Il a dirigé son M.S. recherche sur les capteurs de gaz chimisorptifs et son doctorat en physique appliquée, recherche sur la théorie et la stabilité du laser aléatoire. Son expérience en recherche scientifique couvre des sujets tels que les lasers à nanoparticules, les dispositifs électroniques et optoélectroniques à semi-conducteurs, les systèmes environnementaux et l'analyse financière. Ses travaux ont été publiés dans diverses revues spécialisées et actes de conférences et il a écrit des centaines de blogs techniques sur la conception de PCB pour de nombreuses entreprises. Zachariah travaille avec d'autres sociétés de PCB fournissant des services de conception et de recherche. Il est membre de l'IEEE Photonics Society et de l'American Physical Society

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