Tout savoir sur le déverminage, ou burn-in test

Lorsque vous planifiez la production d'une nouvelle carte, vous allez probablement planifier une batterie de tests pour votre 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 test 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 test ?

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/le 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). 

La partie malheureusement appelée "mortalité infantile" inclue les défaillances précoces des composants dues à des défauts de fabrication. 

Ces tests sont normalement effectués à 125 °C.

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 : les essais statiques et les essais dynamiques.

Essais statiques de déverminage

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.

Tests de déverminage 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 à 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 sont les points de la carte 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 tests de contrainte 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.

Les tests de fiabilité doivent-ils être effectués au niveau de la carte ou des composants ?

Les tests de déverminage ne sont pas que des tests de contrainte 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. Penser cela, c'est ne pas comprendre l'intérêt des tests de déverminage, et des tests de contraintes en général.

En menant ces tests au-delà des spécifications, il est possible de 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.

Une fois que vous avez obtenu les résultats des tests de déverminage de votre fabricant et que vous prévoyez des modifications de conception, vous pouvez rapidement modifier votre disposition et vous préparer à une nouvelle fabrication avec Altium Designer®. 

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