Que sont les dispositifs de test ?

Chaque test de laboratoire doit garantir la reproduction des conditions standard afin d'obtenir des résultats cohérents et fiables. 

Les dispositifs de test sont les outils qui garantissent la stabilité de l'échantillon testé et, comme nous le verrons, il s'agit d'une catégorie d'objets très vaste.

Dispositifs d'essais mécaniques et autres.

Parler d' objets est même réducteur comparé aux bancs d'essai.

Le concept de bancs d'essai est très courant en informatique où il décrit un type particulier de logiciel et/ou un ensemble de procédures conçues pour tester un système informatique dans des conditions de démarrage bien définies.

Dans les essais de produits et de matériaux, un dispositif d'essai est un objet physique qui maintient physiquement l'échantillon d'essai en place dans la zone de test.

Même parmi les dispositifs d'essais mécaniques, il existe des différences notables selon la construction et la finalité du dispositif lui-même.

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extrêmes

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Dispositifs d'essais mécaniques, dispositifs de pliage et dispositifs climatiques.

Une grande partie des dispositifs d'essai est constituée de dispositifs d'essai mécaniques et de dispositifs de flexion.

Ce sont des composants essentiels pour les machines d'essai universelles dont nous avons parlé dans cet article récent. 

Ce sont des dispositifs en forme de pince qui maintiennent les échantillons en place pendant les tests et comprennent des dispositifs de flexion à 3 et 4 points et divers types de pinces à coin, dont certaines sont conçues pour résister à des températures très élevées et être utilisées dans des chambres environnementales pour certains tests climatiques.

Un autre point de contact entre les dispositifs de test et les tests climatiques concerne l'électronique et plus particulièrement de rodage .

Un exemple concret : Dispositifs de test lors des essais de rodage

Le test de rodage est une étape du processus de test d'une carte électronique. Il consiste à court-circuiter tous les composants de la carte par des contraintes climatiques. La température de test doit être contrôlée avec précision afin de ne pas être trop élevée et d'endommager les puces, tout en étant suffisamment élevée pour simuler des conditions spécifiques.

Nous avons traité ce sujet en détail dans cet article.

Pour réaliser au mieux ce type de test, la carte électronique doit être placée sur des fixations spéciales, c'est-à-dire des dispositifs de test, capables de résister à des températures élevées et qui supportent la carte de manière correcte.

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La chambre environnementale FDM

Pour effectuer des tests climatiques extrêmes sur des cartes électroniques, une chambre climatique est nécessaire. 

La chambre environnementale FDM a une plage de température de -70°C à +180°C et peut être équipée de dispositifs de test de différentes tailles pour effectuer une large gamme de tests climatiques sur les produits et les matériaux.

Grâce au contrôleur stillFace, l'utilisation d'une caméra environnementale FDM est simple et intuitive, garantissant également la fiabilité des résultats.

Pour tout autre besoin, n'hésitez pas à nous contacter.

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Normes de référence

• IPC-9252 — Exigences relatives aux essais électriques des cartes imprimées nues. Norme pour les dispositifs de test de cartes PCB nues (à pointes, à sondes volantes).
• IPC-7095 — Mise en œuvre du processus de conception et d'assemblage des BGA, comprend les critères de montage pour tester les composants BGA.
• IPC-2221 — Norme générique sur la conception des cartes imprimées, références à la conception des pastilles de test pour le montage.
• IEEE 1149.1 (JTAG/Boundary Scan) — Port d'accès de test standard, complémentaire au dispositif ICT.
• CEI 61340-5-1 — Électrostatique – Protection des dispositifs électroniques contre les phénomènes électrostatiques, applicable aux dispositifs protégés contre les décharges électrostatiques.
• ISO 9001 — Système de qualité, y compris la gestion des instruments et dispositifs de test.
• ASTM F2459 — Pratique standard pour l'évaluation des dispositifs d'essai pour les essais de fiabilité accélérés.

Sources faisant autorité

• IPC – Association des industries de l'électronique de connexion. Organisation américaine qui publie les normes IPC pour les tests de circuits imprimés et d'assemblage.
• IEEE – Institut des ingénieurs électriciens et électroniciens. Norme IEEE 1149.1 JTAG/Boundary Scan.
• CEI – Commission électrotechnique internationale. Norme CEI 61340 relative à la protection contre les décharges électrostatiques applicable aux luminaires.
• SMTA – Association des technologies de montage en surface. Ressources techniques et bonnes pratiques concernant les dispositifs de test en assemblage.

Questions fréquentes concernant les dispositifs de test

Qu'est-ce qu'un banc d'essai et quels sont les différents types disponibles ?

Un banc de test est un banc d'essai sur mesure qui assure l'interface mécanique et électrique entre le dispositif testé (DUT) et l'équipement de mesure. Principaux types : (1) Banc à pointes avec sonde à ressort (pas de test : 0,8 à 2,54 mm, courant : 0,5 à 3 A/broche, diamètre de la pointe : 0,5 à 1,8 mm) pour les tests de circuits imprimés ; (2) Banc à clapet double face Banc à connecteurs de bord pour les tests de modules à contacts ; (4) Bancs pour enceintes thermiques conçus pour fonctionner dans des chambres climatiques de -55 °C à +150 °C, en Torlon, PEEK ou Vespel ; (5) Bancs RF/micro-ondes avec guides d'ondes calibrés pour les DUT jusqu'à 40 GHz ; (6) Support de rodage pour les tests de fiabilité prolongés (ZIF, LGA, BGA). La conception sur mesure nécessite 4 à 12 semaines de développement, validation métrologique incluse.

Comment concevoir un dispositif de test pour une chambre climatique ?

Les dispositifs pour chambres climatiques (de -55 à +150 °C en moyenne) nécessitent : des matériaux thermiquement stables (PEEK Tg 143 °C, Torlon 4203 Tg 275 °C, Vespel SP-1 en service continu 300 °C) ; des sondes en or dur plaqué or (résistance de contact < 20 mΩ, cycles mécaniques > 10⁶) ; des presse-étoupes hermétiques pour empêcher les infiltrations d’humidité (indice IP65 en moyenne) ; une compensation différentielle du coefficient de dilatation thermique (CTE) entre le dispositif et le circuit imprimé (Al CTE 23 ppm/K, G10 FR-4 14-17 ppm/K, Invar 1,2 ppm/K) avec des flotteurs mécaniques absorbant les contraintes ; une limitation de la masse thermique pour réduire le temps d’équilibrage (< 20 min pour un dispositif de 1 kg). Les connexions électriques utilisent des fils en PTFE (service -200/+260 °C) ou en silicone (-60/+180 °C) d'un diamètre de 24-30 AWG pour les signaux et de 18-22 AWG pour les alimentations ≥ 1 A.

Quelles sont les tolérances dimensionnelles critiques pour un dispositif de fixation ?

Les tolérances critiques comprennent : le positionnement de la sonde à ± 0,05 mm par rapport à la grille CAO ; la planéité de la surface de contact ≤ 0,025 mm sur toute la zone de fixation (afin d’éviter tout contact différentiel) ; une compression uniforme de la sonde à ± 10 % de la force nominale (typiquement 85 à 150 g pour les sondes standard) ; l’alignement du dispositif testé sur les guides de centrage avec une tolérance de ± 0,1 mm. La vérification dimensionnelle est effectuée sur une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) de classe de précision U₁ ≤ 1,5 + L/400 µm, conformément à la norme ISO 10360-2. Pour les applications RF/micro-ondes, la tolérance est réduite à ± 10 µm grâce à l’utilisation de brides usinées avec précision et au contrôle du coefficient de dilatation thermique (CTE) sur l’ensemble de la chaîne (fixation + dispositif testé + sonde). Les retouches après production comprennent le rodage final et l’alignement des goupilles en acier rectifié H6.

Comment qualifier un luminaire selon la norme IPC-9252 ?

La qualification comprend : (1) un test de continuité avec un testeur Kelvin à 4 fils, R < 100 mΩ ; (2) une vérification de l’isolation entre les sondes adjacentes R > 100 MΩ à 100 V CC selon la méthode 2.5.17 de la norme IPC-TM-650 ; (3) une cartographie électrique avec diaphonie < -40 dB à 1 MHz pour les dispositifs numériques, -60 dB à 100 MHz pour les dispositifs analogiques ; (4) une vérification de la protection contre les décharges électrostatiques pour les dispositifs protégés (résistance de surface de 10⁶ à 10⁹ Ω/□, temps de décharge < 2 s selon la norme IEC 61340-5-1) ; (5) un test de durée de vie avec 100 000 actionnements mécaniques et une vérification de la dégradation (dégradation des contacts < 5 %). (6) Qualification thermique des installations climatiques avec un cycle de -55/+125 °C sur 500 cycles (MIL-STD-883 Méthode 1010 Condition B). La documentation comprend une AMDEC processus avec un indice de gravité-occurrence-détection ≤ 100 pour chaque sonde critique.