電子機器のバーンインテストとは何ですか？

新しい基板の製造を計画する際には、おそらく新製品に対するさまざまなテストを計画することになるでしょう。これらのテストは、しばしば機能性に焦点を当て、高速/高周波基板の場合は信号/電力の整合性に焦点を当てることが多いです。ただし、製品を極端な期間にわたって動作させることを意図している場合、製品の寿命の下限を信頼性を持って設定するためのデータが必要になります。

インシリキットテスト、機能テスト、および可能な限り機械テストに加えて、部品や基板自体もバーンインテストの恩恵を受けることができます。大量生産を計画している場合、これは大量生産に移る前に行うのが最適です。

バーンインテストとは？

バーンインテスト中、特別なバーンイン回路基板上のコンポーネントは、コンポーネントの定格動作条件以上でストレスをかけられ、コンポーネントの定格寿命前に早期に故障する可能性があるアセンブリを排除するために行われます。これらのさまざまな動作条件には、温度、電圧/電流、動作周波数、または上限として指定されたその他の動作条件が含まれます。これらの種類のストレステストは、加速寿命試験（HALT/HASSのサブセット）と呼ばれることがあります。これは、コンポーネントの動作を長期間および/または極端な条件下で模倣するものです。

これらの信頼性テストの目標は、バスタブ曲線（以下に例が示されています）を形成するための十分なデータを収集することです。残念ながら名前のついた「初期故障」部分は、製造上の欠陥による早期のコンポーネントの故障を含みます。これらのテストは通常、高信頼性半導体の上限である125°Cで実施されます。製品の信頼性を完全に把握するために、さまざまな温度で電気的に動作させることができます。

プロトタイプ基板でのバーンインテストおよび環境ストレステストは、意図された基板材料のガラス転移温度以上の125°Cで実施することができます。これにより、基板の機械的応力による故障に関する極端なデータと、部品の故障に関するデータが得られます。バーンインテストには、次の2種類のテストが含まれます：

静的テスト

静的バーンインは、入力信号を適用せずに各コンポーネントに極端な温度と/または電圧を単純に適用するものです。これは単純で低コストな加速寿命試験です。プローブは単に環境チャンバーに挿入され、チャンバーは温度に達し、デバイスは所望の適用電圧に達します。このタイプのテストは、極端な温度での保管を模倣するための熱試験として最適です。テスト中に静的電圧を適用すると、デバイス内のすべてのノードがアクティブにならないため、コンポーネントの信頼性の包括的な視点を提供しません。

動的テスト

このタイプのテストでは、バーンインボードが極端な温度と電圧にさらされながら、各コンポーネントに入力信号が適用されます。これにより、IC内の内部回路が信頼性の観点で評価されるため、コンポーネントの信頼性の包括的な視点が提供されます。動的テスト中に出力を監視することで、基板上のどのポイントが最も故障しやすいかをある程度把握することができます。

どんなバーンインテストでも、故障が発生した場合は徹底的な検査が必要です。特にプロトタイプボードのストレステストではこれが特に重要です。これらのテストは時間と材料の面で時間がかかり、費用がかかることがありますが、製品の有用寿命を最大限に引き出し、設計の選択肢を適格化するために重要です。これらのテストはインシリキットテストや機能テストをはるかに超え、新製品を限界までストレスをかけます。

ボードレベル対コンポーネントレベルの信頼性テスト

バーンインテストは通常、プロトタイプボードのストレステストを指すものではありません。これは通常、HALT/HASSと呼ばれます。バーンインテストは、他の環境/ストレステストと併せて、基板レベルおよびコンポーネントレベルの障害を明らかにすることができます。これらのテストは、仕様どおりに行うことも、指定された動作条件を超えて行うこともできます。

一部の基板設計者は、コンポーネントの仕様を超えたストレステストや基板/コンポーネントの意図しない動作条件でのテスト結果を受け入れることに躊躇するかもしれません。その理由は、基板やコンポーネントが意図された環境で展開される際には決してそのような動作条件にはならないため、テスト結果は無効であると考えられるからです。しかし、これは仕様を超えたバーンインテストやストレステストの本質を見逃してしまっています。

これらのテストを仕様を超えて実行することで、より多くの故障箇所を特定できます。連続して複数のテストを実行することで、これらの故障箇所が時間とともにどのように発生するかを確認し、信頼性のより良い視点を得ることができます。仕様を超えて実行することは、製品の寿命をより大きく加速させ、浴槽曲線のより深い視点を提供します。

もし過剰な仕様のテスト中に特定された不良ポイントに対処できれば、完成した基板の寿命を大幅に延ばすことができます。設計ソフトウェアでサプライチェーンデータにアクセスできれば、より長い寿命を持つ適切な代替部品に簡単に切り替えることができます。これらの手順はすべて、完成品の寿命を延ばすために大いに役立ちます。

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