Utilisateur:Lac 16/Brouillon

Ceci est un brouillon concernant l'évaluation de la durée de vie de composants électroniques. Etant débutant, il me faut un peu de temps pour m'habituer au style Wikipédia. Attention je suis persuadé qu'il y a des erreurs dans cet article. Il s'agit ici d'un travail effectué pour un TIPE, et étant donné que j'ai eu beaucoup de mal à rassembler les informations, je mets mon travail sur Wikipédia pour aider ceux qui s'intéressent à ce sujet passionnant !

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Prévision de la durée de vie de composants électroniques.

L’électronique est un secteur très concurrentiel où chaque fabricant est contraint d’innover pour continuer à avoir une place sur le marché. Ainsi, la cadence de sortie de nouveaux composants est élevée. Cette cadence impose des tests de plus en plus courts sur les produits. Cependant, un fabricant doit pouvoir garantir le fonctionnement son produit durant une certaine période. Il doit donc réaliser des tests accélérés, puis évaluer une durée de vie grâce à un modèle de prévision.

Cet article présente l'évaluation de la durée de vie des composants discrets. Pour les cartes électroniques, voir la méthodologie FIDES.

Historique

L'évaluation de la durée de vie des composants électroniques est apparue après la Seconde Guerre Mondiale. En effet, les équipement électroniques utilisés étaient complexes et avaient un taux de panne beaucoup trop élevé. Il a donc fallu développer des modèles de prévisions afin d'améliorer la fiabilité des équipements.

Plusieurs organismes ont développé des méthodologies :

• France Télécom
• Alcatel
• L'armée américaine (MIL Handbook)
• L'UTE (Union technique de l'électricité)
• Le FIDES (MBDA, Thalès, Eurocopter...)
• JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council)

Principe

Evaluer la durée de vie nécessite de mettre en valeur les défauts puis de voir à quel moment ils apparaissent. Il faut donc faire deux tests sur les composants.

Test aggravé

Le test aggravé consiste à faire fonctionner le composant dans des conditions supérieures à celles pour lesquelles il a été conçu. A la fin de ce test, un laboratoire désassemble le composant par des méthodes chimiques et mécaniques, puis regarde quel phénomène a détérioré le composant : on établit un parallèle entre le stress et le défaut. On peut ainsi connaitre rapidement ses défauts lors de la phase de conception. Le produit devient ainsi mature plus rapidement, et les retours clients sont diminués.

Test accéléré

La fiabilité des composants électroniques est si élevée qu'il faudrait attendre plusieurs années pour voir apparaitre des défauts dans des conditions normales d'utilisation. La cadence de renouvellement du marché ne permet pas d'attendre si longtemps : il faut réduire l'échelle de temps pour faire apparaitre les défauts plus tôt, tout en faisant en sorte que ces défauts puissent être rencontrés dans des conditions normales d'utilisation. Un test aggravé va au delà des capacités du composant, et ne permet donc pas d'accélérer l'échelle de temps. Le test accéléré consiste à stresser le composant dans les limites du constructeur sur des paramètres intéressants, c'est-à-dire ceux qui sont capable de produire des défauts dans une utilisation normale.
C'est grâce aux tests accélérés que l'on est capable d'évaluer la durée de vie.

Lien stress-défaut

Il existe deux catégories de stress :

• Le stress électrique (tension, intensité)
• Le stress environnemental (température, humidité, vibration, électricité statique...)

Ces stress provoquent des mécanismes de fatigue. Voici quelques exemples :

• Claquage du diélectrique sur les condensateurs.
• Electromigration : migration des métaux près des interfaces constituées de matériaux différents.
• Faux contacts. Ils apparaissent au niveau des soudures avec les connecteurs.
• Junction spiking : perçage de la jonction par l'aluminium des connecteurs.
• Changement des dimensions du boitier.
• Réactions chimiques, dont corrosion.

On réalise un test accéléré qui correspond au type de composant et à son utilisation future.

Les différents tests réalisables décrits par la méthodologie JEDEC (JESD47) sont :

• HTSL : stress en température
• HTFB : stress en température et tension ou intensité
• TCT : cyclage thermique
• THB : stress en intensité et humidité
• MS : test de résistance aux chocs mécaniques
• SD : test de résistance au soudage
• TC : cyclage thermique
• Test de volatibilité des mémoires

A la fin de ces tests, il y a plusieurs manières de qualifier l'état d'un composant :

• Composant en défaut complet s'il ne fonctionne plus.
• Composant en défaut paramétrique si ses valeurs caractéristiques sont hors datasheet.
• Composant en défaut intermittent si le composant présente des défauts non permanents.
• Composant fonctionnel.

Protocole de test accéléré d'après la méthodologie JEDEC

Déterminer les conditions d'utilisation

Le client indique au fabricant de composants dans quelles conditions il va devoir fonctionner. On détermine ainsi quels seront les stress à appliquer durant le test accéléré.

Déterminer le test adéquat

->mettre les liens vers la doc JEDEC

Exploiter les résultats

Nombre de composants défaillants/échantillon.

Evaluation statistique de la durée de vie

(à venir : il faut que j'apprenne le LaTex)