Burn-in Testing trong ngành điện tử là gì?

Khi bạn đang lên kế hoạch cho việc sản xuất bất kỳ bo mạch mới nào, bạn có thể sẽ lên kế hoạch cho một loạt các bài kiểm tra cho sản phẩm mới của mình. Những bài kiểm tra này thường tập trung vào chức năng và, đối với các bo mạch tốc độ cao/tần số cao, tính toàn vẹn của tín hiệu/năng lượng. Tuy nhiên, bạn có thể muốn sản phẩm của mình hoạt động trong một khoảng thời gian cực dài, và bạn sẽ cần một số dữ liệu để đặt một giới hạn dưới đáng tin cậy cho tuổi thọ của sản phẩm.

Ngoài các bài kiểm tra trong mạch, kiểm tra chức năng, và có thể là kiểm tra cơ khí, các thành phần và bo mạch bản thân có thể được hưởng lợi từ việc kiểm tra đốt nóng. Nếu bạn đang lên kế hoạch sản xuất với quy mô lớn, điều này tốt nhất được thực hiện trước khi tăng tốc lên sản lượng cao.

Kiểm tra Đốt Nóng là gì?

Trong quá trình kiểm tra đốt cháy, các linh kiện trên một bo mạch đốt cháy đặc biệt được làm việc ở hoặc cao hơn điều kiện hoạt động định mức của chúng nhằm loại bỏ bất kỳ bộ phận nào sẽ hỏng trước thời hạn định mức của các linh kiện. Những điều kiện hoạt động đa dạng này có thể bao gồm nhiệt độ, điện áp/dòng điện, tần số hoạt động, hoặc bất kỳ điều kiện hoạt động nào khác được xác định là giới hạn trên. Các loại kiểm tra căng thẳng này đôi khi được gọi là các bài kiểm tra tuổi thọ tăng tốc (một phần của HALT/HASS), vì chúng mô phỏng hoạt động của một linh kiện trong một khoảng thời gian dài và/hoặc dưới điều kiện cực đoan.

Mục tiêu trong những bài kiểm tra độ tin cậy này là thu thập đủ dữ liệu để hình thành một đường cong bồn tắm (một ví dụ được hiển thị bên dưới). Phần được đặt tên không may mắn là “tử vong sơ sinh” bao gồm các lỗi linh kiện sớm do lỗi sản xuất. Những bài kiểm tra này thường được thực hiện ở 125 °C, đó chỉ là giới hạn trên cho các bán dẫn độ tin cậy cao. Bài kiểm tra có thể được thực hiện ở nhiều nhiệt độ khác nhau trong khi vận hành điện để có cái nhìn toàn diện về độ tin cậy sản phẩm.

Các bài kiểm tra đốt nóng và kiểm tra căng thẳng môi trường có thể được thực hiện với một bảng mạch mẫu ở 125 °C, hoặc cao hơn nhiệt độ chuyển pha cho vật liệu nền dự định. Điều này sẽ cung cấp một số dữ liệu cực đoan về các lỗi căng thẳng cơ học cho bảng mạch cùng với dữ liệu về các lỗi linh kiện. Kiểm tra đốt nóng bao gồm hai loại bài kiểm tra khác nhau:

Kiểm tra Tĩnh

Việc đốt cháy tĩnh bao gồm việc chỉ áp dụng nhiệt độ và/hoặc điện áp cực đoan cho từng linh kiện mà không cần áp dụng tín hiệu đầu vào. Đây là một bài kiểm tra tuổi thọ tăng tốc đơn giản, chi phí thấp. Các đầu dò chỉ cần chạy vào một buồng môi trường, buồng được đưa lên nhiệt độ, và thiết bị được đưa lên điện áp mong muốn. Loại kiểm tra này được sử dụng tốt nhất như một bài kiểm tra nhiệt để mô phỏng việc lưu trữ ở nhiệt độ cực đoan. Áp dụng một điện áp tĩnh trong quá trình kiểm tra sẽ không kích hoạt tất cả các nút trong thiết bị, do đó nó không cung cấp một cái nhìn toàn diện về độ tin cậy của linh kiện.

Kiểm Tra Động

Loại kiểm tra này bao gồm việc áp dụng tín hiệu đầu vào cho từng linh kiện trong khi một bảng đốt cháy được tiếp xúc với nhiệt độ và điện áp cực đoan. Điều này cung cấp một cái nhìn toàn diện hơn về độ tin cậy của linh kiện, vì mạch nội bộ trong IC có thể được đánh giá về độ tin cậy. Các đầu ra có thể được giám sát trong quá trình kiểm tra động, cung cấp một số cái nhìn về chính xác những điểm nào trên bảng mạch dễ bị hỏng nhất.

Bất kỳ bài kiểm tra đốt cháy nào dẫn đến hỏng hóc cần phải được theo dõi bằng một cuộc kiểm tra kỹ lưỡng. Điều này đặc biệt đúng trong các bài kiểm tra căng thẳng cho các bảng mạch nguyên mẫu. Những bài kiểm tra này có thể tốn nhiều thời gian và tốn kém về mặt thời gian và vật liệu, nhưng chúng rất quan trọng để tối đa hóa tuổi thọ hữu ích của sản phẩm của bạn và xác nhận các lựa chọn thiết kế của bạn. Những bài kiểm tra này vượt xa các bài kiểm tra trong mạch và bài kiểm tra chức năng, vì chúng đẩy một sản phẩm mới đến giới hạn của nó.

Bài kiểm tra độ tin cậy ở cấp độ Bảng mạch so với cấp độ Linh kiện

Các bài kiểm tra đốt cháy không đặc biệt chỉ đến các bài kiểm tra căng thẳng với các bảng mạch mẫu—điều này thường được gọi là HALT/HASS. Các bài kiểm tra đốt cháy, cùng với các bài kiểm tra môi trường/căng thẳng khác, có thể tiết lộ các lỗi ở cấp độ bảng mạch và cấp độ linh kiện. Những bài kiểm tra này có thể được thực hiện chính xác tại các thông số kỹ thuật hoặc trên điều kiện hoạt động được quy định.

Một số nhà thiết kế bảng mạch có thể ngần ngại chấp nhận kết quả từ các bài kiểm tra đốt cháy và các bài kiểm tra căng thẳng khác ở trên thông số linh kiện, hoặc ngoài điều kiện hoạt động dự định cho bảng mạch/linh kiện. Lý do đằng sau điều này là bảng mạch và/hoặc linh kiện sẽ không bao giờ gặp phải những điều kiện hoạt động như vậy khi được triển khai trong môi trường dự định của nó, vì vậy kết quả kiểm tra phải không hợp lệ. Điều này bỏ lỡ ý nghĩa của các bài kiểm tra đốt cháy và các bài kiểm tra căng thẳng chung chung khi được quy định cao hơn.

Thực hiện các bài kiểm tra này với thông số vượt mức cho phép tìm thấy nhiều điểm hỏng hóc hơn. Thực hiện nhiều bài kiểm tra liên tiếp cho phép bạn thấy các điểm hỏng hóc này xuất hiện theo thời gian như thế nào, mang lại cho bạn cái nhìn tốt hơn về độ tin cậy. Thực hiện vượt mức đơn giản cung cấp sự tăng tốc lớn hơn cho tuổi thọ sản phẩm của bạn và mang lại cho bạn cái nhìn sâu sắc hơn về đường cong bồn tắm.

Nếu bạn có thể giải quyết bất kỳ điểm hỏng nào được xác định trong quá trình kiểm tra quá mức, bạn có thể tăng đáng kể tuổi thọ của bảng mạch hoàn thiện. Nếu bạn có quyền truy cập vào dữ liệu chuỗi cung ứng trong phần mềm thiết kế của mình, bạn có thể dễ dàng thay thế các linh kiện bằng những linh kiện thay thế phù hợp có tuổi thọ đánh giá cao hơn. Tất cả những bước này đều góp phần tăng tuổi thọ của sản phẩm hoàn thiện của bạn.

Một khi bạn nhận được kết quả kiểm tra đốt nóng từ nhà sản xuất và bạn đang lên kế hoạch thay đổi thiết kế, bạn có thể nhanh chóng chỉnh sửa bố cục và chuẩn bị cho lần chạy sản xuất mới với Altium Designer®. Ngoài các tính năng định tuyến và bố cục tiêu chuẩn của ngành, bạn sẽ có quyền truy cập vào một bộ công cụ quản lý dữ liệu, tái sử dụng thiết kế và hiển thị chuỗi cung ứng đầy đủ giúp việc chỉnh sửa thiết kế trở nên dễ dàng.

Bây giờ bạn có thể tải xuống phiên bản dùng thử miễn phí của Altium Designer và tìm hiểu thêm về các công cụ sắp xếp, mô phỏng và lập kế hoạch sản xuất tốt nhất trong ngành. Nói chuyện với một chuyên gia Altium ngày hôm nay để tìm hiểu thêm.