Essais & Simulations n°109

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Dossier Décriptage Déverminage des alimentations : étude de cas évaluant les recommandations IPC 9592A Résumé et conclusions En 2010, l’IPC 9592A a publié Paramètres de performance pour les dispositifs de conversion de puissance. La norme inclut les descriptions HASS (Highly Accelerated Stress Screenning) et HASA (Highly Accelerated Stress Audits) pour le déverminage des alimentations (dispositifs de conversion de puissance). La norme décrit le HASS et le HASA comme plus efficaces que le déverminage. Un cas d’étude comparant l’efficacité d’un déverminage avec un déverminage utilisant les essais aggravés HASA a démontré une efficacité plus grande du test HASA. Cette étude, mise en œuvre pour une période d’un an par un fabricant d’alimentations en grande quantité, a déterminé que HASA effectué après un processus de déverminage traditionnel (Burn-in) a saisi des défaillances que le processus de déverminage traditionnel n’a pas été capable de découvrir. Le taux de défauts des alimentations en déverminage classique était de 0,002% tandis qu’il était de 1,25% avec le déverminage par HASA. Un impact économique fort a été noté sur les coûts de garantie d’un tel volume d’alimentations. En effet, aucun défaut n’a été Description HALT IPC 9592 Description de base détecté sur les alimentations livrées après HASA tandis que les taux de défauts étaient de 0,15% sur les alimentations livrées après un déverminage classique. L’étude conclut que les recommandations de l’IPC 9592A pour l’utilisation du HASS ou du HASA dans la fabrication des alimentations sont bien fondées, et que leur supériorité a été démontrée pour réduire le taux de défauts après livraison au client. 1 - Historique de l’IPC et de l’IPC-9592A L’institut pour les circuits imprimés (Institute for Printed Circuit) a été fondé en 1957 [1]. Son centre d’intérêt s’étant déplacé et élargi au fil des années, l’organisation a changé son nom tout simplement par IPC. La mission de l’IPC est de représenter toutes les facettes de l’industrie, y compris la conception, la fabrication et l’assemblage électronique des circuits imprimés. Il s’agit d’une organisation gérée par ses membres. Elle est une source principale pour les normes de l’industrie, la formation, la recherche de marché et d’une manière plus générale un support de méthode. En 1995, l’IPC a adopté des « principes de standardisation » comme guide de base IPC 9592A Extension à la description des processus HALT requis ? Non Oui Description HASS HASS comparé au deverminage (Burn-In) ? Description de base Non Extension à la description des processus Oui – Supérieur au déverminage (Burn-In) HASS recommandé? Non Oui Tableau 1 : Évolutions dans les recommandations entre IPC-9592 et 9592 A Mots-clés Déverminage, Burn-In, ESS, HALT, HASA, HASS, <strong>Essais</strong> Aggravés, Highly Accelerated Life Test, Highly Accelerated Stress Audit, Highly Accelerated Stress Screen, IPC [1]. Les normes et les publications IPC sont conçues pour servir l’intérêt général en éliminant les malentendus entre les fabricants et les acheteurs, facilitant l’interchangeabilité et l’amélioration des produits, ainsi qu’une assistance pour l’acheteur dans le choix et l’obtention du produit approprié pour un besoin particulier avec un délai minimum. Ces normes et publications ne sont pas prévues pour interdire à des membres ou non membres de l’IPC la fabrication ou de la vente de produits non conformes à telles normes ou telles publications. En outre l’utilisation de ces normes n’est pas limitée aux membres de l’IPC mais peut être volontairement utilisée par toute organisation interne ou internationale. 1.1 - IPC-9592/9592A En 2008, l’IPC a publié IPC-9592, Paramètres de performance pour les alimentations [2]. Le but de cette norme étant d’harmoniser les exigences des fournisseurs pour la conception, la qualification et les pratiques des tests en production. Elle comprend des directives pour la conception de la fiabilité, les essais de conception et qualification, les processus de qualité et les tests de conformité de fabrication. La section Tests de conception et qualification comprend les spécifications pour les essais HALT, et la section <strong>Essais</strong> de conformité de fabrication comprend les spécifications pour les essais HASS, HASA E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 5 0
Dossier Figure 2 : Un écran HASS typique Figure 1 : Processus itératif HALT et le déverminage par Burn-In. La norme 9592 définit ces standards pour les alimentations regroupant des modules AC/DC et DC/DC, des convertisseurs et assemblages de cartes imprimées. En 2010, l’IPC 9592 a été revue et émise sous 9592A [3]. Maintenant, la description HALT est considérablement élargie, en incluant davantage de détails sur sa mise en œuvre. Ces modifications viennent d’un désir de clarifier et spécifier un processus qui n’était pas bien défini dans l’industrie. Elles définissent aussi le processus HASS. La révision A inclut une exigence pour HALT et une recommandation pour HASS. 1.2 - HALT, HASS et HASA Définitions Bien que ces méthodes de test soient utilisées depuis la fin des années 90, il reste des confusions et des irrégularités occasionnelles dans la définition de ces tests. L’IPC-9592A a défini ces méthodes dans les sections 5.2.3 et 7.3.2. Ces sections reflètent les définitions les plus généralement admises et sont récapitulées ci-dessous. HALT (Highly Accelerated Life Test) est un processus itératif. Il utilise une approche par étapes de stress afin de soumettre une unité sous test (UUT) à des contraintes thermiques et de vibrations de types et de niveaux supérieurs à ce qu’elle peut subir dans une utilisation réelle, mais qui induisent rapidement des modes de défail - lances, permettant de les détecter et de les corriger (Figure 1). Les stress appliqués comprennent des essais thermiques extrêmes, des pentes de rampes thermiques extrêmes, de vibrations 6 degrés de liberté par chocs répétitifs (DOF RS) et des combinaisons de ces stress. En outre, des stress spécifiques au produit sont utilisés lorsque c’est possible. Quand un mode de défaillances est détecté, il est documenté ; ensuite, une action est enga - gée ou un travail est effectué afin de pouvoir augmenter davantage le stress. Indépendamment des caractéristiques de l’unité, chaque contrainte est accrue jusqu’à ce qu’une défaillance se produise, jusqu’aux limites de stress de la chambre de tests ou jusqu’à l’atteinte de niveaux tels que toute action corrective ne serait pas économiquement ou technologiquement faisable. Cette dernière condition est désignée sous le nom de « limite fondamentale de la technologie ». Les essais HALT sont effectués sur un nouveau produit durant le processus de conception ; mais ils peuvent aussi être employés pour évaluer les évolutions d’un produit, surveiller une production par échantillonnage et répétition de HALT, ou pour sur - veiller la qualité de composants ou de sous ensembles entrants. Il est important de noter qu’il n’y a aucune limite préétablie qui doit être atteinte dans les essais HALT. Ce n’est pas un test de type « GO / NOGO ». Il s’agit plutôt d’un outil de conception permettant de révéler des faiblesses possibles dans un produit de sorte qu’elles puissent être identifiées et corrigées. L’annexe D de 9592A entre plus dans les détails sur le but et le processus de HALT, ainsi que l’équipement requis pour effectuer les essais. HASS (Highly Accelerated Stress Screen) est un déverminage en production (utilisant les essais aggravés) et appliqué sur 100% des unités avant livraison (Figure 2). HASS utilise les mêmes types de tests que ceux utilisés dans le HALT, mais à des niveaux moindres, de sorte que l’UUT n’éprouve pas d’usure significative ou de réduction de vie. Le but principal des essais HASS est de vérifier continuellement l’absence de défauts de jeunesse qui auraient été introduits au produit pendant la production ou par des évolutions dans la conception, dans le pro - cessus ou les composants. Par exemple, l’évolution de composants (connu ou inconnu du fabricant), le renouvellement d’opérateur effectuant les étapes ma - nuelles, la qualité inférieure des cartes imprimées brutes ou encore un écran mal connecté dans une ligne de composants montés en surface (CMS) peuvent induire des faiblesses dans le produit qui ne sont pas détectés par les tests In Circuit Tests (ICT). HASA (Highly Accelerated Stress Audit) est identique à HASS excepté qu’il est effectué sur un échantillon de la production totale. 1.3 - HASS et HASA dans 9592A Comparée au standard d’origine 9592, la norme 9592A décrit le HASS et le recommande comme étant plus efficace que le déverminage (Burn-in). Elle déclare également que le fournisseur peut choisir entre les essais HASS et le déverminage. Dans la norme, la section 7.3.2 définit HASS et HASA alors que la section D.2 de l’appendice D élargit la description et discute le processus de la mise en application des essais HASS. Les vibrations et les limites thermiques qui sont employées dans HASS sont basées sur les limites opérationnelles et de destruction identifiées dans HALT. Dans le but de définir ces limites, HALT doit être effectué avant HASS. E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 5 1
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