Introducción
Estudios realizados por especialistas sobre pruebas de fiabilidad enfocadas en el tiempo de vida de los equipos electrónicos, concluyeron que todos esos equipos tienen un periodo inicial de vida en que la tasa de fallos es extremadamente alta. Después de ese periodo, dicha tasa disminuye drásticamente y los equipos entran en una fase de estabilidad, considerada la “vida normal o útil” del producto.
Burn-in y Climatic Stress Screening son técnicas de pruebas ambientales y de estrés usadas en la industria de sistemas de pruebas, generalmente en dispositivos y equipos de hardware, antes de que estos sean lanzados al mercado; tienen el objetivo de identificar problemas o fallas en el funcionamiento. Dichas técnicas permiten también el envío al consumidor final de equipos nuevos en su estado de “vida útil” con una tasa de fallos muy baja, aumentando así la satisfacción del consumidor y reduciendo los costos de garantías para el fabricante.
La curva de la bañera
Los especialistas en pruebas de fiabilidad generalmente describen el tiempo de vida de un grupo de productos electrónicos utilizando una representación gráfica llamada curva de la bañera.
La curva de la bañera consiste en tres periodos: un periodo de mortalidad infantil, con una tasa de fallos decreciente, seguido por un periodo de vida normal (conocido también como “vida útil”), con una tasa de fallos baja y relativamente constante; concluye con un periodo de desgaste, que muestra una tasa de fallos creciente.
El periodo de mortalidad infantil es el periodo durante el cual la tasa de fallos baja, pero aún así es poco deseable, pues un significativo número de las fallas ocurre en este corto espacio de tiempo, causando así insatisfacción prematura del cliente y gastos por concepto de garantías.
Teóricamente, las fallas durante la llamada “vida normal” ocurren aleatoriamente pero con una tasa relativamente constante cuando se les analiza durante un largo periodo. Como dichas fallas pueden significar costos por garantías o por servicio al cliente, es deseable que la parte inferior de la curva sea lo más baja posible, y que ocurran menos fallas de desgaste durante la vida útil esperada del producto.
Product malfunction behavior
Falla prematura: causas y enfoques
Desde el punto de vista de la satisfacción del cliente, los defectos durante el periodo de mortalidad infantil son inaceptables. Generalmente causadas por defectos en el diseño o la producción, estas fallas resultan en productos “defectuosos desde la llegada”, y van minando la confianza del cliente. Para evitarlas, el fabricante del producto debe determinar métodos para eliminar los defectos. Especificaciones adecuadas, tolerancia adecuada en los proyectos y reducción de la capacidad de los componentes pueden ser suficientes, pero aún el mejor proyecto puede fallar en cubrir todas las interacciones posibles de sus componentes cuando es puesto en operación.
Pruebas como los llamados HALT (Highly Accelerated Life Tests) y HAST Highly Accelerated Stress Test) deben ser aplicados con niveles crecientes de estrés conforme sea necesario, hasta que las fallas se precipiten. Las fallas deben ser investigadas y deberán hacerse mejoras en el proyecto con el fin de aumentar la robustez del producto. Este enfoque puede ayudar a eliminar defectos del proyecto y materiales que, de otro modo, solo aparecerían con la falla del producto en campo.
Burn-in y Climated Stress Screening son dos pruebas o técnicas de HALT que típicamente utilizan estrés con temperatura y vibración, comprobadamente eficaces con la tecnología, como los circuitos semiconductores de punta. Por otro lado, existen defectos en masa en las variaciones de fabricación del silicio que no pueden proyectarse con el estado actual de la tecnología.
El concepto HALT: Stress Testing
De forma complementaria a los mejores enfoques de diseño, la prueba ambiental y de estrés debe ser iniciada en las primeras fases del desarrollo y usada para evaluar los puntos débiles del proyecto, además de que permite descubrir problemas específicos en el montaje de materiales.
Prueba de burn-in: ¿cómo funciona?
En este tipo de pruebas, los dispositivos electrónicos se mantienen en funcionamiento durante un extenso periodo en condiciones de trabajo más rigurosas y extremas.
El objetivo de los sistemas de burn-in es provocar el envejecimiento prematuro del equipo electrónico, de modo que el periodo crítico inicial, con una elevada tasa de fallos, ocurra aún durante el proceso productivo y la probabilidad de fallas posteriores se reduzca.
La idea central para lograr un envejecimiento prematuro y acelerado consiste en tener un horno o cámara climática con temperatura controlada, donde los productos son colocados y permanecen en funcionamiento por un periodo, durante el cual los sistemas de adquisición de datos realizan pruebas funcionales para verificar si hay algún cambio en las características de los productos. Los valores específicos de la temperatura y tiempo dependen mayormente de las características del producto, pero normalmente varían entre 60°C y 80°C y entre 30-50 minutos
Se supone que los productos que sobreviven a la prueba de burn-in tendrán una vida útil más prolongada.
Climatic Stress Screening
Climatic Stress Screening es una de las pruebas de HALT que es ampliamente utilizada por todos los fabricantes de las industrias automotriz, aeronáutica y ferroviaria.
Una cámara climática es usada para ejecutar un perfil de temperatura y humedad predefinido, de acuerdo con las especificaciones del producto. Durante dicha ejecución, varias pruebas funcionales son realizadas en los productos dentro de la cámara climática. Como el perfil climático puede llevar varias horas, y el screening o selección es realizado en una parte significativa de la producción, un número muy alto de productos debe ser instalado y conectado dentro de la cámara para que las pruebas sean secuenciales.
Los sistemas de prueba de Controlar
Controlar ha venido desarrollando sistemas de burn-in, con la colocación automática o manual de varias unidades de forma simultánea, con funcionamiento controlado.
Enfocada en la industria del infoentretenimiento automotriz (radio, sonido, video, geolocalización y entretenimiento), Controlar desarrolló un módulo de burn-in con la capacidad de controlar el funcionamiento hasta de 10 unidades en prueba, con funciones de comunicación CAN, control de fuente de energía, comunicación USB, entre otras que dependen de las características del producto para cada cliente.
Estos sistemas también pueden realizar otro tipo de procedimientos, como el flashing o la descarga del software del producto.
La empresa también usa su conocimiento sobre pruebas funcionales para desarrollar hardware y software aplicado en screening, capaces de probar varias unidades dentro de la cámara climática.
