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Comprensione delle schede burn-in: funzionalità, usi e design

Sommario

Per testare l'affidabilità dei componenti elettronici, i produttori utilizzano un PCB chiamato burn in board. Aiuta a controllare i guasti precoci dei componenti, garantendone la qualità e l'affidabilità. Abbiamo scritto questo post per spiegare come funziona il PCB, le sue caratteristiche di progettazione e perché le aziende di semiconduttori ne hanno bisogno quando eseguono controlli di qualità dei prodotti.

Cos'è una scheda Burn In?

Il burn in board (BIB) è un tipo di PCB utilizzato nel burn in test. Questo test verifica la durata di servizio di componenti elettronici. Implica l’utilizzo di carichi elettrici e termici per sollecitare i componenti e innescare modalità di guasto.

Il tipico BIB contiene prese e connessioni di prova. Poiché è sottoposto a lunghi periodi di esposizione al calore, utilizza un materiale in grado di resistere a temperature più elevate.

Dispone inoltre di tracce e componenti di supporto come resistori, condensatori e altri dispositivi. Queste parti devono anche resistere ai danni quando sollecitate elettricamente o termicamente.

Come puoi vedere, il BIB differisce da un PCB convenzionale nel design e nella costruzione. La sezione seguente esamina il modo in cui i produttori lo utilizzano per l'esecuzione affidabilità del prodotto controlli.

Utilizzo di un tester per burn in board
Utilizzo di un tester per burn in board
Risorsa: https://www.youtube.com/watch?NfNlr9cuzs

Cosa fa una scheda Burn In?

Il PCB della scheda burn-in mantiene i componenti sotto test. In altre parole, svolge la funzione di una maschera o di un dispositivo di prova, consentendo all'esperto di test di simulare (e superare) le condizioni di utilizzo finale. Ecco una breve descrizione di come aiuta a verificare l'affidabilità e la durata dei componenti.

  • Il BIB viene montato con i componenti nelle prese di prova e posizionato nella camera di riscaldamento. Qui viene sottoposto a temperature in graduale aumento o a cicli di calore da bassi ad alti.
  • È inoltre alimentato per sollecitare elettricamente i componenti. La tensione accelera i danni causati da correnti più elevate, mentre il calore induce sollecitazioni meccaniche.
  • Alla fine del processo, una testa di prova inserita in ciascuna presa di prova identifica i componenti funzionanti e non funzionanti.
  • I dispositivi guasti forniscono informazioni sulla causa del danno, consentendo al produttore di correggere i difetti.
  • Il test può durare ore o giorni, a seconda dell'affidabilità e dei requisiti dei componenti.
Brucia nella curva di prova
Brucia nella curva di prova
Risorsa: https://www.mdpi.com

Comprendere la masterizzazione nei test

I test burn-in accelerano o riducono i tassi di fallimento precoce da settimane o mesi a solo pochi giorni o ore. Come abbiamo visto, funziona introducendo i componenti elettronici a stress termici e cicli di tensione. Vengono utilizzate due principali procedure di prova: statica e dinamica.

Prova statica

Nei test statici, i componenti non ricevono segnali in ingresso, ma solo tensione e temperature più elevate durante il processo di test. Questo metodo è semplice da eseguire. Tuttavia, fornisce informazioni limitate sui guasti dei componenti.

Prova Dinamica


Il test dinamico non coinvolge solo i carichi termici ed elettrici. Ogni componente riceve un segnale in ingresso. Di conseguenza, i dati sui guasti ottenuti sono più completi. Il test verifica i componenti per le applicazioni più impegnative.

Il forno di burn-in dove avviene l'invecchiamento accelerato dei componenti
Il forno di burn-in dove avviene l'invecchiamento accelerato dei componenti
Risorsa: https://youtu.be/C2vUkqQIMug?

Importanza del test Burn in Board

Questo test è fondamentale nel settore dell'elettronica. Consente ai produttori di componenti di determinare se i prodotti di un lotto possono funzionare in modo affidabile senza guastarsi prematuramente.

I risultati del test di burn in board aiutano a tracciare quello che viene chiamato "curva della vasca.” Questa curva mostra le caratteristiche di cedimento dei prodotti sottoposti a controllo.

Una parte difettosa solitamente fallisce nelle prime fasi del suo ambiente applicativo. Quelli che sopravvivono a questo periodo sono di qualità sufficiente per durare per tutta la durata di vita stimata.

Dopo il test, gli ingegneri possono identificare i difetti di progettazione e fabbricazione di un prodotto per correggerli. L'aspetto positivo è che la correzione avviene prima che il prodotto possa raggiungere il dispositivo o il sistema di applicazione.


Aiuta le aziende a prevenire costosi richiami di prodotti o richieste di garanzia. Oltre a evitare inutili riparazioni di PCB o dispositivi causate da componenti guasti.

Masterizza il diagramma di test che mostra la configurazione del processo
Masterizza il diagramma di test che mostra la configurazione del processo
Risorsa: https://www.semanticscholar.org/paper

Masterizzazione nella progettazione della scheda di test

I produttori di PCB devono seguire specifiche regole di progettazione della scheda, altrimenti il ​​dispositivo potrebbe non servire allo scopo previsto. Ciò include la scelta dei materiali, il layout del circuito e i requisiti di configurazione.

Materiale della tavola

Il gruppo della scheda burn-in deve funzionare a livelli di calore estremi. Ciò richiede un materiale con un valore superiore Temperatura Tg valore. Sono necessari FR4 speciali con valori di Tg superiori a 180°C.

Per test che prevedono temperature superiori a 125°C è necessario un substrato che possa sopportare più calore. Sono disponibili vari materiali. Uno di questi è la poliimmide, soprattutto quando si controllano dispositivi per applicazioni impegnative.

Layout e configurazione del circuito

Il progettista deve selezionare attentamente i componenti del BIB in base alla funzione richiesta. Le parti devono essere sufficientemente robuste da resistere a carichi di calore e tensione estremi.


Nella fase di layout, il progettista deve distanziare adeguatamente i componenti per evitare problemi termici e di altro tipo. Altri requisiti di progettazione cruciali includono la separazione degli strati di alimentazione e segnale con piani di terra.

PCB BIB assemblato con componenti a semiconduttore
PCB BIB assemblato con componenti a semiconduttore
Risorsa: https://www.researchgate.net

Linee guida per la progettazione della scheda Burn In

Il Scheda elettronica BIB non deve guastarsi durante le temperature estreme del processo di test. Pertanto, il suo design varia leggermente rispetto a un PCB standard. Le seguenti regole si applicano alle diverse tipologie di BIB:

1. Utilizzare componenti con classificazione superiore alle condizioni di prova. Questo requisito impedisce al BIB di cedere alla temperatura estrema della camera di prova.

2. Garantire il corretto accumulo per le specifiche esigenze di test. Gli strati BIB possono variare da due a un massimo di 10 o più a seconda dei requisiti di segnale, alimentazione e piano di terra.

3. Utilizzare tracce più spesse o più larghe. Il dispositivo deve essere in grado di sopportare le correnti più elevate che caratterizzano i carichi elettrici del processo di prova.

4. Testare il BIB per cortocircuiti e interruzioni del circuito è fondamentale, poiché questi possono causarne il malfunzionamento e non produrre i risultati richiesti.

5. Simulare l'operazione BIB prima di convalidarla per la fabbricazione. Conferma la sua lavorabilità, assicurando che tutto sia impostato correttamente per le esigenze del test.

Conclusione

Il burn in board è un dispositivo cruciale nell'industria elettronica. I produttori lo utilizzano per il "burn in test", un processo che controlla il tasso di guasto precoce dei componenti elettronici. Questo test convalida la qualità e l'affidabilità dei componenti elettronici e semiconduttori prima del loro utilizzo in vari dispositivi e sistemi.

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