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Compreendendo as placas Burn-In: funcionalidade, usos e design

Conteúdo

Para testar a confiabilidade dos componentes eletrônicos, os fabricantes usam uma PCB chamada placa queimada. Ajuda a verificar se há falhas precoces nos componentes, garantindo sua qualidade e confiabilidade. Escrevemos esta postagem para explicar como funciona o PCB, suas características de design e por que as empresas de semicondutores precisam dele ao realizar verificações de qualidade do produto.

O que é uma placa Burn In?

O burn in board (BIB) é um tipo de PCB utilizado no teste de burn in. Este teste verifica a vida útil do componentes eletrônicos. Envolve o uso de cargas elétricas e térmicas para tensionar componentes e desencadear modos de falha.

O BIB típico contém soquetes e conexões de teste. Por passar longos períodos de exposição ao calor, utiliza um material que suporta temperaturas mais elevadas.

Ele também possui traços e componentes de suporte como resistores, capacitores e outros dispositivos. Essas peças também devem resistir a danos quando submetidas a tensões elétricas ou térmicas.

Como você pode ver, o BIB difere de uma PCB convencional em design e construção. A seção a seguir examina como os fabricantes o utilizam para executar confiabilidade do produto cheques.

Operando um testador de queima na placa
Operando um testador de queima na placa
Recurso: https://www.youtube.com/watch?NfNlr9cuzs

O que uma placa Burn In faz?

A placa PCB queimada mantém os componentes em teste. Em outras palavras, ele serve como um gabarito ou acessório de teste, permitindo que o especialista em testes simule (e exceda) as condições de uso final. Aqui está uma breve descrição de como ele ajuda a verificar a confiabilidade e a vida útil dos componentes.

  • O BIB é montado com componentes nos soquetes de teste e colocado na câmara de aquecimento. Aqui, ele fica sujeito a temperaturas crescentes ou ciclos de calor de baixo para alto.
  • Ele também é alimentado para tensionar eletricamente os componentes. A tensão acelera o dano causado por correntes mais altas, enquanto o calor induz estresse mecânico.
  • No final do processo, um cabeçote de teste inserido em cada soquete de teste identifica componentes funcionais e não funcionais.
  • Dispositivos com falha fornecem informações sobre a causa do dano, permitindo ao fabricante corrigir as falhas.
  • O teste pode durar horas ou dias, dependendo da confiabilidade e dos requisitos dos componentes.
Queima na curva de teste
Queima na curva de teste
Recurso: https://www.mdpi.com

Compreendendo a gravação em testes

Os testes burn in aceleram ou reduzem as taxas de falha precoce de semanas ou meses para apenas alguns dias ou horas. Como vimos, funciona introduzindo componentes eletrônicos ao estresse térmico e aos ciclos de tensão. Dois procedimentos principais de teste são empregados: estático e dinâmico.

Teste Estático

Nos testes estáticos, os componentes não recebem nenhuma entrada de sinal, apenas tensão e temperaturas mais altas durante o processo de teste. Este método é simples de executar. No entanto, fornece informações limitadas sobre falhas de componentes.

Teste Dinâmico


O teste dinâmico envolve mais do que cargas térmicas e elétricas. Cada componente recebe uma entrada de sinal. Como resultado, os dados de falha obtidos são mais abrangentes. O teste verifica componentes para aplicações mais exigentes.

O forno onde ocorre o envelhecimento acelerado dos componentes
O forno onde ocorre o envelhecimento acelerado dos componentes
Recurso: https://youtu.be/C2vUkqQIMug?

Importância do teste Burn in Board

Este teste é crucial na indústria eletrônica. Ele permite que os fabricantes de componentes determinem se os produtos de um lote podem operar de forma confiável sem falhar prematuramente.

Os resultados do teste de queima da placa ajudam a traçar o que é chamado de “curva da banheira.” Esta curva mostra as características de falha dos produtos sob verificação.

Uma peça defeituosa geralmente falhará nos estágios iniciais do seu ambiente de aplicação. Aqueles que sobrevivem a esse período têm qualidade suficiente para durar toda a vida útil estimada.

Após o teste, os engenheiros podem identificar as falhas de projeto e fabricação de um produto para correção. O bom é que a correção acontece antes que o produto chegue ao seu dispositivo ou sistema de aplicação.


Ajuda as empresas a evitar recalls de produtos caros ou reclamações de garantia. Isso além de evitar reparos desnecessários em PCBs ou dispositivos causados ​​por componentes com falha.

Diagrama de teste gravado mostrando a configuração do processo
Diagrama de teste gravado mostrando a configuração do processo
Recurso: https://www.semanticscholar.org/paper

Design de placa de teste de gravação

Os fabricantes de PCB devem seguir regras específicas de design de placa, ou o dispositivo pode não servir ao propósito pretendido. Isso inclui a escolha de materiais, layout de circuito e requisitos de configuração.

Material da placa

O conjunto da placa queimada deve operar em níveis extremos de calor. Isso exige um material com maior Temperatura Tg valor. São necessários FR4s especiais com valores de Tg acima de 180°C.

Para testes envolvendo temperaturas superiores a 125°C, é necessário um substrato que possa suportar mais calor. Vários materiais estão disponíveis. Uma delas é a poliimida, especialmente na verificação de dispositivos para aplicações exigentes.

Layout e configuração do circuito

O engenheiro de projeto deve selecionar cuidadosamente os componentes do BIB com base na função necessária. As peças devem ser robustas o suficiente para suportar cargas extremas de calor e tensão.


Na fase de layout, o projetista deve espaçar adequadamente os componentes para evitar problemas térmicos e outros. Outros requisitos cruciais de projeto incluem a separação das camadas de energia e sinal com planos de aterramento.

BIB PCB montado com componentes semicondutores
BIB PCB montado com componentes semicondutores
Recurso: https://www.researchgate.net

Diretrizes de design de placa queimada

A PCB BIB não deve falhar durante as temperaturas extremas do processo de teste. Como tal, seu design varia ligeiramente em comparação com um PCB padrão. As seguintes regras se aplicam aos diferentes tipos de BIB:

1. Use componentes com classificação superior às condições de teste. Este requisito evita que o BIB falhe nas temperaturas extremas da câmara de teste.

2. Garanta o empilhamento correto para as necessidades específicas de teste. As camadas BIB podem variar de duas a 10 ou mais, dependendo dos requisitos de sinal, potência e plano de aterramento.

3. Use traços mais grossos ou mais largos. O dispositivo deve ser capaz de suportar as correntes mais elevadas que caracterizam as cargas elétricas do processo de teste.

4. Testar o BIB quanto a curtos e circuitos abertos é crucial, pois isso pode causar mau funcionamento e não produzir os resultados necessários.

5. Simule a operação do BIB antes de validá-lo para fabricação. Confirma sua funcionalidade, garantindo que tudo esteja configurado corretamente para as necessidades do teste.

Conclusão

O burn in board é um dispositivo crucial na indústria eletrônica. Os fabricantes o utilizam para o “teste de queima”, um processo que verifica a taxa de falha precoce de componentes eletrônicos. Este teste valida a qualidade e confiabilidade de componentes eletrônicos e semicondutores antes de seu uso em diversos dispositivos e sistemas.

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