芯片可靠性測試通常是通過高溫、高電壓、高溫高濕和長時間運行等應力條件來驗證，確保達到設計目標。

　　可靠性測試硬件電源完整性直接影響可靠性實驗的準確性、可靠度和效率。

HTOL Burn-In Board &THB Board

可靠性測試板的特點與PI需求

　　可靠性測試板的核心功能是為多個DUT提供穩(wěn)定的電源、時鐘和控制信號，并在極端環(huán)境（如高溫85℃~150℃、高濕度85%）下長時間（數(shù)十到上千小時）運行。

　　與普通電路板相比，PI設計面臨更特殊的挑戰(zhàn)：

• 大規(guī)模供電需求

　　可靠性測試板常需同時為數(shù)十甚至上百個DUT供電，每個DUT的功耗可能隨測試階段變化（如從待機到滿負載切換），導致總電流動態(tài)范圍大（可能從幾安到幾十安），對電源瞬態(tài)響應要求高。

• 高溫環(huán)境下的組件穩(wěn)定性

　　可靠性測試通常在高溫箱內(nèi)進行，電源組件（如電容、DC-DC轉(zhuǎn)換器、連接器）的參數(shù)會隨溫度變化（如電容容值下降、ESR增大，器件導通電阻增加），可能導致電源紋波增大、效率降低，甚至失效。

• 長時運行的可靠性

　　可靠性測試持續(xù)時間長（如1000小時），電源網(wǎng)絡的微小缺陷（如接觸電阻過大、電容老化）可能隨時間累積，導致電壓漂移或噪聲超標，影響測試結(jié)果（如誤判器件失效）。

• 安全性與保護需求

　　DUT在可靠性測試過程中可能發(fā)生短路、過流等故障，若電源系統(tǒng)無保護功能，可能燒毀測試板或測試設備，因此PI設計需結(jié)合過流、過壓保護電路。

測試板PI的關鍵設計要點

　　測試板的電源完整性設計需重點關注以下方面：

• 電源分配網(wǎng)絡（PDN）的阻抗控制

　　可靠性測試板的PDN需在寬頻率范圍（DC到MHz級）內(nèi)控制阻抗，避免因負載電流波動導致電壓超標。

• 低阻抗路徑設計

　　采用厚銅電源層（如2oz銅）和大面積接地層，降低導體電阻和電感；縮短電源路徑長度，減少寄生參數(shù)。

• 去耦電容的高溫適配

　　A、選用耐高溫電容（如X7R/X8R材質(zhì)陶瓷電容，耐溫≥125℃；固態(tài)電解電容，耐溫≥105℃），避免高溫下容值驟降。
　　B、針對高頻噪聲（如DUT開關噪聲），在DUT電源引腳附近放置小容值（如0.1μF~10μF）高溫陶瓷電容，降低高頻阻抗；針對低頻紋波，在電源入口處放置大容值（如100μF~1000μF）固態(tài)電容，穩(wěn)定電壓。

• 目標阻抗計算

　　根據(jù)DUT最大瞬態(tài)電流（ΔI）和允許電壓波動（ΔV，通常為DUT標稱電壓的±5%~±10%），計算目標阻抗Z_target=ΔV/ΔI，確保PDN在工作頻率范圍內(nèi)阻抗≤Z_target。
　　

瞬態(tài)響應與負載適應性

　　測試板需應對多DUT同時切換負載的瞬態(tài)電流沖擊。

• 電源模塊的瞬態(tài)響應

　　選擇瞬態(tài)響應快的DC-DC轉(zhuǎn)換器（如響應時間≤100μs），或在電源輸出端并聯(lián)高頻去耦電容（如0402封裝的100nF陶瓷電容），利用電容的快速充放電特性抑制電壓塌陷。

• 布線優(yōu)化

　　電源路徑（尤其是大電流回路）采用短、粗、直的布線，減少寄生電感（L），降低瞬態(tài)電壓波動（ΔV=L×di/dt）；多DUT的電源路徑盡量獨立，避免相互耦合。

• 分區(qū)隔離

　　將電源電路與信號電路在PCB上物理隔離（如通過接地平面分隔），避免電源噪聲通過傳導或輻射耦合到信號鏈路。

保護電路設計

　　為避免DUT故障影響電源系統(tǒng)，需加入保護機制：

• 過流保護（OCP）

　　在每路DUT的電源路徑中串聯(lián)限流電阻，當電流超過時自動切斷供電。

• 過壓保護（OVP）

　　通過電壓比較器監(jiān)測DUT供電電壓，超過時觸發(fā)繼電器切斷電源，防止高電壓損壞DUT。

　　可靠性測試板的電源完整性（PI）設計是可靠性驗證的核心，需在多負載、高溫高濕及長時運行的極端條件下，為DUT提供穩(wěn)定、潔凈、安全的電源。

　　設計需整合電源架構(gòu)優(yōu)化、高溫元件選型、PDN阻抗控制、散熱及保護電路（過流、過壓），并經(jīng)嚴格驗證。隨著芯片功耗與集成度提升，需持續(xù)優(yōu)化以應對大電流、更高溫度等挑戰(zhàn)。

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　　電源仿真圖&電壓分布圖