Was ist Kamera-Einbrennen?

werden Klimakammern gebaut, um eine Vielzahl von Klimatests an Materialien durchzuführen. Einige dieser Tests sind sehr spezifisch, für eine bestimmte Produktkategorie konzipiert und erfordern spezielle Kammern. 

Der Fall, den wir heute untersuchen, ist der von Burn-In-Kammern für Halbleitertests.

Was sind Halbleiter?

Halbleiter , einst nur Ingenieuren und Informatikern ein Begriff, stehen seit der Pandemie in den Schlagzeilen. Wir befinden uns aufgrund des Produktionsrückgangs infolge der verschiedenen Lockdowns immer noch inmitten der größten Halbleiterkrise seit ihrer Erfindung

Warum sind Halbleiter so wichtig?

Die Wissenschaft lehrt uns, dass Halbleiter Halbmetalle sind, deren spezifischer Widerstand höher als der von Leitern und niedriger als der von Isolatoren sein kann; der spezifische Widerstand hängt direkt von der Temperatur ab.

Aufgrund dieser unschätzbaren Eigenschaften werden Halbleiter in der Elektronik , genauer gesagt in Mikrochips und elektronischen Platinen, eingesetzt.

Halbleiter sind, kurz gesagt, ein unverzichtbarer Bestandteil unzähliger elektronischer Produkte, die wir täglich verwenden. Das Burn-in-Testing von Halbleitern ist ein entscheidender Schritt zur Überprüfung ihrer Zuverlässigkeit.

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Was ist ein Burn-In-Test für Halbleiter?

der empfindlichste und gleichzeitig funktionalste vieler Unterhaltungselektronikgeräte sind, werden sie einer strengen Reihe von Tests in Klimakammern , darunter auch der Burn-In-Kammer.

Der Burn-In-Test von Halbleitern erfolgt früh im Lebenszyklus des Bauteils , um dessen Haltbarkeit unmittelbar zu beurteilen und das Risiko von Produktausfällen in der Anfangsphase zu minimieren. Dabei handelt es sich um einen Extremklimatest, bei dem der Halbleiter thermischen Zyklen (z. B. 125 °C für 168 Stunden ) und Umweltzyklen (z. B. 20 Zyklen von -10 °C bis 70 °C ) ausgesetzt wird.

Aufgrund der extremen Werte, die bei Burn-In-Tests für Halbleiter auftreten, sind nicht alle Klimakammern für diese Tests geeignet. Kammern, die diese Werte erreichen, werden als Burn-In-Kammern bezeichnet.

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Was sind Einbrennkammern?

Burn-in-Kammern oder Halbleiteröfen ist die Bezeichnung für alle Klimakammern, die bestimmte Temperaturen erreichen können und somit den Burn-in-Test durchführen können.

Es sei darauf hingewiesen, dass es sich hierbei nicht um eine technische Bezeichnung handelt und dass es vor allem darauf ankommt, die technischen Merkmale der Maschine zu überprüfen. 

So erreichen beispielsweise sogenannte Klimakammern Werte, die sie für die Durchführung des Tests geeignet machen, nämlich einen Temperaturbereich von -70 bis 180 Grad und eine einstellbare Luftfeuchtigkeit von bis zu 98 Grad.

Öfen, Einbrennkammern oder Klimakammern: Wie auch immer der Hersteller sie nennt, wichtig ist, dass sie bestimmte Werte erreichen können.

Um die Testanforderungen im Detail zu erfahren, empfehlen wir Ihnen, die einschlägigen internationalen Vorschriften zu konsultieren, die in den Normen IEC/EN- 60068-2 und IEC/EN- 60068-3 zu finden sind.

Die FDM-Umweltkammer für Burn-In-Tests an Halbleitern

Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, dass unsere FDM-Umweltkammer das ideale Werkzeug zur Durchführung von Burn-in-Tests an Halbleitern ist.

Zusätzlich zu den oben genannten Maximalwerten verfügen unsere Klimakammern über eine Auf- und Abstiegsgeschwindigkeit von +5/-4°/min, die erforderlich ist, um die Belastungen beim Einbrennen von Halbleitern nachzubilden.

Jede FDM-Klimakammer verfügt zudem über eine einfache und intuitive Benutzeroberfläche, die den Bediener durch jeden einzelnen Prozessschritt führt. Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns bitte.

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Referenzstandards

• JEDEC JESD22-A108 – Temperatur, Vorspannung und Betriebsdauer. JEDEC-Standard für Hochtemperatur-Betriebsdauertests (HTOL) und Burn-in-Tests.
• MIL-STD-883 Methode 1015 – Burn-in-Test. Militärisches Verfahren zur Erkennung von Anfangsfehlern und zur Qualifizierung der Zuverlässigkeit elektronischer Bauteile.
• MIL-STD-750 Methode 1039 — Burn-in bei diskreten Halbleiterbauelementen.
• AEC-Q100 — Qualifizierung von Stresstests auf Basis von Ausfallmechanismen für integrierte Schaltungen, einschließlich HTOL und Ausfallrate in der frühen Lebensdauer (ELFR).
• JESD91 — Methode zur Entwicklung von Beschleunigungsmodellen für Ausfallmechanismen elektronischer Bauteile (Arrh-Enius-Modell).
• JESD85 — Methoden zur Berechnung von Ausfallraten in FIT-Einheiten.
• IEC 60068-2-2 — Umweltprüfung – Test B: Trockene Hitze (Referenz für statische Hochtemperaturkammer).

Autoritative Quellen

• JEDEC Solid State Technology Association. Amerikanische Organisation, die die JESD22/JESD85/JESD91-Standards für Zuverlässigkeitsprüfungen entwickelt hat.
• DLA – Defense Logistics Agency (Verteidigungslogistikbehörde). Veröffentlicht MIL-STD-883 und MIL-STD-750.
• Automotive Electronics Council (AEC). Automobilqualifizierungsspezifikationen AEC-Q100/Q101.
• IEC – Internationale Elektrotechnische Kommission. IEC 60068-Norm für Umweltprüfungen.

Häufig gestellte Fragen zum Einbrennen von Kameras

Was versteht man unter Burn-in und was ist die Badewannenkurve?

Das Einbrennen ist ein beschleunigter thermoelektrischer Belastungstest elektronischer Bauteile, der darauf abzielt, Ausfälle in der Anfangsphase vor der Auslieferung an den Kunden zu eliminieren. Er basiert auf der Badewannenkurve der Ausfallrate λ(t): abnehmender Anfangsbereich (Anfangsausfall, 0–1000 h), konstanter Zwischenbereich (Nutzungsdauer, 1000 h – 10⁵ h) und ansteigender Endbereich (Verschleiß). Durch das Einbrennen werden defekte Bauteile im Anfangsbereich statistisch eliminiert, indem sie 24–168 Stunden lang bei 125–150 °C mit angelegter Vorspannung thermoelektrischer Belastung ausgesetzt werden . Für Bauteile der Automobilklasse AEC-Q100 (Grade 0) beträgt das Standard-Einbrennen 168 h bei 150 °C unter den Betriebsspannungen VDD und VIN. Die erwartete endgültige Fehlerrate nach dem Einbrennen liegt bei < 50 ppm für kommerzielle Anwendungen und bei < 10 ppm für Automobilanwendungen.

Wie berechnet man die Einbrennbeschleunigung mit dem ArrhEnius-Modell?

Das Arrh-Enius -Modell beschreibt die Temperaturabhängigkeit der Ausfallrate gemäß der Gleichung: λ(T) = A exp(-Ea/kT), wobei Ea die Aktivierungsenergie (eV), k die Boltzmann-Konstante (8,617 × 10⁻⁵ eV/K) und T die absolute Temperatur ist. Der Beschleunigungsfaktor AF zwischen der Spannungstemperatur Ts und der Betriebstemperatur Top beträgt: AF = exp[(Ea/k) (1/Top – 1/Ts)]. Typische Energien: Ea = 0,7 eV für Oxid-/Grenzflächendefekte; 0,9 eV für Metall-Elektromigration; 1,0–1,3 eV für Korrosion. Beispiel: 168 h bei 150 °C mit Ea = 0,7 eV entsprechen etwa 5,5 Jahren bei 55 °C oder 13 Jahren bei 40 °C . Um die FIT-Rate (Failures in Time = Ausfälle pro 10⁹ Stunden) zu erhalten, verwenden wir JESD85 mit Chi-Quadrat-Verteilung für ein Konfidenzintervall von 60-90% bei einer begrenzten Stichprobengröße.

Welche Umgebungsbedingungen muss eine Einbrennkammer bieten?

Die Burn-in-Kammer ist für hohe, kontrollierte Temperaturen typischerweise +85/+150 °C (extrem +200/+300 °C für SiC/GaN), ohne Feuchtigkeitsregelung. Technische Merkmale: Stabilität ± 0,5 °C, Gleichmäßigkeit ± 3 °C über das Nutzvolumen bei erzwungener Konvektion ≥ 1,5 m/s; Fähigkeit zur Abfuhr der von den Prüflingen unter Vorspannung abgegebenen Wärme (typische Verlustleistung 100 W – 10 kW pro Kammer); Stromversorgung der Prüflinge mit dedizierten Treiberplatinen in der Kammer (stabilisierte Versorgungsspannung VDD 0,1 %, Stromüberwachung für jeden Steckplatz); In-situ-Überwachung elektrischer Parameter (Icc, Vout) mit kontinuierlicher Protokollierung; Sicherheitsabschaltung bei Übertemperatur, Überstrom, Unterbrechung/Kurzschluss. Für die Qualifizierung nach AEC-Q100 Grad 0 muss die Kammer bei Volllast und einer Verlustleistung von 4-8 kW eine Temperatur von 150 °C aufrechterhalten, wobei eine gefilterte Luftabsaugung erforderlich ist, um ein Ausgasen der Kunststoffverpackungen zu verhindern.

Wie skaliert man Stichprobengröße und -dauer für die statistische Einlaufphase?

Die Dimensionierung erfolgt gemäß JESD47 und unter Berücksichtigung statistischer Zuverlässigkeitsforschung. Für die Qualifizierungscharge AEC-Q100 sind mindestens 77 Geräte × 3 Chargen = 231 Proben erforderlich, die 1000 Stunden lang bei 125 °C einem Hochtemperatur-Lasttest (HTOL) ohne Ausfälle unterzogen werden (Abnahmekriterium 0/231 = LTPD 1 %). Für weniger anspruchsvolle Anwendungen (kommerziell/industriell) reduziert sich die Anzahl auf 77 Proben pro Charge. Die Berechnung der unteren Konfidenzgrenze der Ausfallrate erfolgt mittels Chi-Quadrat-Verteilung: λ ≤ χ²(2r+2, 1-α) / (2 DH AF), wobei r = Ausfälle, α = Konfidenzniveau (typischerweise 0,4 oder 0,1 = 60 %/90 % CL) und DH = Gesamtbetriebsstunden des Geräts. Beispiel: 0 Ausfälle von 231 Geräten × 1000 h × AF = 78 (150 → 55 °C, Ea = 0,7) ergeben λ ≤ 51 FIT bei 60 % CL. Längere Planungen (> 3000 h) ermöglichen es, unter die für hohe Zuverlässigkeit und die Luft- und Raumfahrtklasse S erforderlichen 10 FIT zu kommen.