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Burn-In-Boards verstehen: Funktionalität, Verwendung und Design

Inhaltsverzeichnis

Um die Zuverlässigkeit elektronischer Komponenten zu testen, verwenden Hersteller eine Leiterplatte, ein sogenanntes Burn-in-Board. Es hilft, die Komponenten auf frühzeitige Ausfälle zu überprüfen und so deren Qualität und Zuverlässigkeit sicherzustellen. Wir haben diesen Beitrag geschrieben, um zu erklären, wie die Leiterplatte funktioniert, welche Designmerkmale sie hat und warum Halbleiterunternehmen sie bei der Durchführung von Produktqualitätsprüfungen benötigen.

Was ist ein Burn-In-Board?

Das Burn-In-Board (BIB) ist eine Leiterplattenart, die im Burn-In-Test verwendet wird. Dieser Test überprüft die Lebensdauer von elektronische Bauteile. Dabei werden elektrische und thermische Belastungen genutzt, um Komponenten zu belasten und Fehlermodi auszulösen.

Das typische BIB enthält Testbuchsen und -anschlüsse. Da es über lange Zeiträume der Hitze ausgesetzt ist, wird ein Material verwendet, das höheren Temperaturen standhält.

Es verfügt außerdem über Leiterbahnen und unterstützende Komponenten wie Widerstände, Kondensatoren und andere Geräte. Auch bei elektrischer oder thermischer Belastung müssen diese Teile einer Beschädigung standhalten.

Wie Sie sehen, unterscheidet sich die BIB in Design und Aufbau von einer herkömmlichen Leiterplatte. Im folgenden Abschnitt wird untersucht, wie Hersteller es zum Betrieb nutzen Produktzuverlässigkeit Schecks.

Betrieb eines Burn-in-Board-Testers
Betrieb eines Burn-in-Board-Testers
Ressource: https://www.youtube.com/watch?NfNlr9cuzs

Was bewirkt ein Burn-In-Board?

Die Burn-in-Board-Leiterplatte enthält die zu prüfenden Komponenten. Mit anderen Worten: Es dient als Prüfvorrichtung oder -vorrichtung und ermöglicht es dem Prüfexperten, Endanwendungsbedingungen zu simulieren (und zu übertreffen). Hier finden Sie eine kurze Beschreibung, wie es dabei hilft, die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Komponenten zu überprüfen.

  • Das BIB wird mit Bauteilen in den Prüfbuchsen montiert und in die Heizkammer gestellt. Hier wird es allmählich steigenden Temperaturen oder Wärmezyklen von niedrig nach hoch ausgesetzt.
  • Es wird auch mit Strom versorgt, um die Komponenten elektrisch zu belasten. Die Spannung beschleunigt den Schaden durch höhere Ströme, während die Hitze induziert mechanische Beanspruchung.
  • Am Ende des Prozesses identifiziert ein in jede Prüfbuchse eingesetzter Prüfkopf funktionierende und nicht funktionierende Komponenten.
  • Ausgefallene Geräte geben Aufschluss über die Schadensursache und ermöglichen dem Hersteller die Fehlerbeseitigung.
  • Der Test kann je nach Zuverlässigkeit und Anforderungen der Komponenten Stunden oder Tage dauern.
Testkurve einbrennen
Testkurve einbrennen
Ressource: https://www.mdpi.com

Burning beim Testen verstehen

Burn-in-Tests beschleunigen oder verkürzen die Frühausfallraten von Wochen oder Monaten auf nur wenige Tage oder Stunden. Wie wir gesehen haben, funktioniert es dadurch, dass elektronische Komponenten thermischen Belastungen und Spannungszyklen ausgesetzt werden. Es kommen hauptsächlich zwei Prüfverfahren zum Einsatz: statisch und dynamisch.

Statischer Test

Bei der statischen Prüfung erhalten die Komponenten während des Prüfvorgangs keine Signaleingänge, sondern nur Spannung und höhere Temperaturen. Diese Methode ist einfach durchzuführen. Es liefert jedoch nur begrenzte Informationen über Komponentenausfälle.

Dynamischer Test


Bei der dynamischen Prüfung geht es um mehr als thermische und elektrische Belastungen. Jede Komponente erhält einen Signaleingang. Dadurch sind die erhaltenen Fehlerdaten umfassender. Der Test überprüft Komponenten für anspruchsvollere Anwendungen.

Der Einbrennofen, in dem die beschleunigte Bauteilalterung stattfindet
Der Einbrennofen, in dem die beschleunigte Bauteilalterung stattfindet
Ressource: https://youtu.be/C2vUkqQIMug?

Bedeutung des Burn-in-Board-Tests

Dieser Test ist in der Elektronikindustrie von entscheidender Bedeutung. Damit können Komponentenhersteller feststellen, ob die Produkte einer Charge zuverlässig funktionieren, ohne vorzeitig auszufallen.

Die Ergebnisse des Burn-in-Board-Tests helfen bei der Darstellung dessen, was „Badewannenkurve.“ Diese Kurve zeigt die Ausfalleigenschaften der geprüften Produkte.

Ein fehlerhaftes Teil fällt normalerweise in den frühen Stadien seiner Anwendungsumgebung aus. Diejenigen, die diesen Zeitraum überleben, sind von ausreichender Qualität, um ihre geschätzte Lebensdauer zu überdauern.

Nach dem Test können Ingenieure Konstruktions- und Herstellungsfehler eines Produkts identifizieren und beheben. Das Gute daran ist, dass die Korrektur erfolgt, bevor das Produkt sein Anwendungsgerät oder -system erreichen kann.


Es hilft Unternehmen, teure Produktrückrufe oder Garantieansprüche zu verhindern. Darüber hinaus werden unnötige Leiterplatten- oder Gerätereparaturen aufgrund fehlerhafter Komponenten vermieden.

Brennen Sie ein Testdiagramm ein, das den Aufbau des Prozesses zeigt
Brennen Sie ein Testdiagramm ein, das den Aufbau des Prozesses zeigt
Ressource: https://www.semanticsscholar.org/paper

Burn-In-Testboard-Design

Leiterplattenhersteller müssen bestimmte Designregeln für Einbrennplatinen befolgen, sonst erfüllt das Gerät möglicherweise nicht den vorgesehenen Zweck. Dazu gehören die Materialauswahl, das Schaltungslayout und die Konfigurationsanforderungen.

Plattenmaterial

Die Einbrennplatinenbaugruppe muss bei extremer Hitze betrieben werden. Das erfordert ein Material mit einer höheren Tg-Temperatur Wert. Spezielle FR4s mit Tg-Werten über 180 °C sind erforderlich.

Für Tests mit höheren Temperaturen als 125 °C ist ein Substrat erforderlich, das mehr Wärme aushält. Es stehen verschiedene Materialien zur Verfügung. Eines davon ist Polyimid, insbesondere bei der Überprüfung von Geräten für anspruchsvolle Anwendungen.

Schaltungslayout und -konfiguration

Der Konstrukteur muss die BIB-Komponenten sorgfältig auf der Grundlage der erforderlichen Funktion auswählen. Die Teile müssen stabil genug sein, um extremen Hitze- und Spannungsbelastungen standzuhalten.


In der Entwurfsphase muss der Designer die Komponenten ausreichend platzieren, um thermische und andere Probleme zu vermeiden. Zu den weiteren entscheidenden Designanforderungen gehört die Trennung der Leistungs- und Signalschichten durch Masseebenen.

Mit Halbleiterkomponenten bestückte BIB-Leiterplatte
Mit Halbleiterkomponenten bestückte BIB-Leiterplatte
Ressource: https://www.researchgate.net

Designrichtlinien für Burn-In-Boards

Die BIB-Platine darf während der extremen Temperaturen des Testprozesses nicht versagen. Daher unterscheidet sich das Design geringfügig von einer Standardplatine. Für die verschiedenen BIB-Typen gelten folgende Regeln:

1. Verwenden Sie Komponenten, die höher bewertet sind als die Testbedingungen. Diese Anforderung verhindert, dass das BIB bei den extremen Temperaturen der Prüfkammer versagt.

2. Stellen Sie den richtigen Aufbau für die spezifischen Testanforderungen sicher. BIB-Schichten können je nach Signal-, Leistungs- und Masseebenenanforderungen zwischen zwei und zehn oder mehr liegen.

3. Verwenden Sie dickere oder breitere Spuren. Das Gerät muss in der Lage sein, die höheren Ströme zu tragen, die die elektrischen Belastungen des Prüfprozesses charakterisieren.

4. Das Testen des BIB auf Stromkreiskurzschlüsse und -unterbrechungen ist von entscheidender Bedeutung, da diese zu Fehlfunktionen führen und nicht die erforderlichen Ergebnisse liefern können.

5. Simulieren Sie den BIB-Vorgang, bevor Sie ihn für die Fertigung validieren. Es bestätigt seine Funktionsfähigkeit und stellt sicher, dass alles für die Anforderungen des Tests richtig eingestellt ist.

Zusammenfassung

Das Burn-in-Board ist ein entscheidendes Gerät in der Elektronikindustrie. Hersteller nutzen es für den „Burn-in-Test“, ein Verfahren, das die Frühausfallrate elektronischer Komponenten prüft. Dieser Test validiert die Qualität und Zuverlässigkeit elektronischer und Halbleiterkomponenten vor ihrem Einsatz in verschiedenen Geräten und Systemen.

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