GR-468標准簡介
今天简单聊一聊通信应用中光电子器件的可靠性测试官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心。主要参考的是Telcordia发布的《Generic Reliability Assurance Requirements for Optoelectronic Devices Used in Telecommunications Equipment, GR-468-CORE-Issue 2, 2004》U8国际·[股份]有限公司官网杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版U8国际·[China]有限公司官网。中国在2007年也发布了国标GB/T 21194-2007:《通信设备用的光电子器件的可靠性通用要求》熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版MK(体育科技有限公司)体育·官方网站,主要也是参考GR-468制定的U8国际·[股份]有限公司官网九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌。GR-468针对的是电信级应用的长寿命光电子器件九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌。涉及激光器、发光二极管LED、探测器、EML电吸收调制器及其他外调制器等龙8-long8·(国际)唯一官方网站。该标准是为这些器件能够有20年以上的预期寿命所进行的可靠性要求U8国际·[股份]有限公司官网熊猫体育【中国版权】官方网站 - 最全赛事直播平台kg体育(中国区)-体育官方网站入口。
GR-468中提到了六个可靠性保证程序的组成要素U8国际·[股份]有限公司官网U8国际·[China]有限公司官网杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版,图1分别对这六个项目所涉及到的主要内容进行了说明MK(体育科技有限公司)体育·官方网站。除可靠性验证外U8国际·[China]有限公司官网杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版U8国际·[股份]有限公司官网,其他五项旨在通过全面的可靠性保证计划来控制产品在生产过程中的可靠性龙8-long8·(国际)唯一官方网站kg体育(中国区)-体育官方网站入口U8国际·[股份]有限公司官网,主要包括供应商审核、逐批的质量和可靠性控制、反馈和纠正措施、存储和处理程序以及过程中文档库的整理官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心。

图1 可靠性认证的六个基本项目
在光电子器件中龙8-long8·(国际)唯一官方网站官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心,即使最初测试合格客户/供应商已确认九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌,也需要定时进行重新确认U8国际·[股份]有限公司官网熊猫体育【中国版权】官方网站 - 最全赛事直播平台。客户至少每两年进行一次复核U8国际·[股份]有限公司官网官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版,对可靠性数据进行重点审查龙8-long8·(国际)唯一官方网站,确保供应商的运营处于质量可控之下U8国际·[股份]有限公司官网。客户应对每个批次都做测试和分析U8国际·[China]有限公司官网U8国际·[股份]有限公司官网,并检查和纠正生产过程或现场应用报告中的任何问题U8国际·[股份]有限公司官网杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站,及时反馈给供应商九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌。供应商的认证测试结果熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站kg体育(中国区)-体育官方网站入口,需清楚记录九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌,并保存五年以上熊猫体育【中国版权】官方网站 - 最全赛事直播平台kg体育(中国区)-体育官方网站入口官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心。
这主要是在器件制造、组装以及测试筛选过程中熊猫体育【中国版权】官方网站 - 最全赛事直播平台,微小差异都可能导致对可靠性产生巨大影响kg体育(中国区)-体育官方网站入口熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站,光电子器件不能像其他元器件MK(体育科技有限公司)体育·官方网站,通过“相似”、“类似”或者“产品系列”来做通用性鉴定官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心MK(体育科技有限公司)体育·官方网站。比如光男苊ㄌ逵-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌?椴捎猛募す馄鱑8国际·[股份]有限公司官网,同样的生产线熊猫体育【中国版权】官方网站 - 最全赛事直播平台U8国际·[China]有限公司官网官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心,仅仅是耦合后的实际功率有差异官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版,也需要重新认证杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版,分析其失效和劣化原因龙8-long8·(国际)唯一官方网站MK(体育科技有限公司)体育·官方网站。
采購方需要對光電器件的存放十分小心熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌U8国际·[股份]有限公司官网,避免潮濕/過熱的環境龙8-long8·(国际)唯一官方网站官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心,嚴格遵守防靜電流程杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版。
由于可靠性測試項目與器件類型、器件應用場景關系很大熊猫体育【中国版权】官方网站 - 最全赛事直播平台官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心,因此有必要對器件和應用場景進行分類U8国际·[China]有限公司官网九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌。GR-468中按封裝層次對産品進行分級(主要針對有源器件):
1. wafer level: 晶圆级U8国际·[股份]有限公司官网九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌,芯片还未解理的状态U8国际·[股份]有限公司官网。GR-468不包括晶圆级的可靠性认证和测试定义官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心龙8-long8·(国际)唯一官方网站杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版。
2. diode level:芯片级熊猫体育【中国版权】官方网站 - 最全赛事直播平台熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站,GR-468很多定义是和芯片强相关的九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌MK(体育科技有限公司)体育·官方网站,但是这些芯片必须得放在一个载体上才能工作测试kg体育(中国区)-体育官方网站入口。因此芯片级还需要在子组件基本进行测试和认证杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版MK(体育科技有限公司)体育·官方网站U8国际·[股份]有限公司官网。
3. submodule level:光组件级九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌U8国际·[股份]有限公司官网官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心,芯片被初步组装U8国际·[股份]有限公司官网熊猫体育【中国版权】官方网站 - 最全赛事直播平台,但还不具备完整的光/电接口熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心,比如TOcan或COC熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站。
4. module level:光器件级熊猫体育【中国版权】官方网站 - 最全赛事直播平台九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌,芯片拥有了完整的光电接口杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版U8国际·[股份]有限公司官网,可以进行一系列指标测试MK(体育科技有限公司)体育·官方网站九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版,比如TOSA、ROSA、BOX等熊猫体育【中国版权】官方网站 - 最全赛事直播平台。
5. Integrated Module:光男苊ㄌ逵-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站?榧缎苊ㄌ逵局泄嫒ā抗俜酵 - 最全赛事直播平台龙8-long8·(国际)唯一官方网站MK(体育科技有限公司)体育·官方网站,通信等应用中的最终产品形态九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌U8国际·[China]有限公司官网。

图2 按照封装层次可以将有源器件分为5个层级
针对不同的应用场景U8国际·[股份]有限公司官网MK(体育科技有限公司)体育·官方网站,主要分为受控环境(CO)和非受控环境(UNC)MK(体育科技有限公司)体育·官方网站熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版。由于光电子器件对温度环境敏感U8国际·[股份]有限公司官网,因此在不同环境下对光腢8国际·[股份]有限公司官网龙8-long8·(国际)唯一官方网站?榈牟僮魑露取⒎段б约翱煽啃砸蟛灰谎
1. CO环境九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌U8国际·[股份]有限公司官网熊猫体育【中国版权】官方网站 - 最全赛事直播平台,长期温度限制在5~40°C杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版U8国际·[China]有限公司官网,短期内-5~50℃U8国际·[股份]有限公司官网U8国际·[China]有限公司官网龙8-long8·(国际)唯一官方网站,光器件的工作温度需要延伸20°CMK(体育科技有限公司)体育·官方网站杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版。因此器件的工作范围处于-5~70℃熊猫体育【中国版权】官方网站 - 最全赛事直播平台杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版kg体育(中国区)-体育官方网站入口。
2. UNC环境U8国际·[China]有限公司官网U8国际·[股份]有限公司官网,室外温度气温在-40℃~+46℃U8国际·[股份]有限公司官网,通信设备周围空气温度可达65℃龙8-long8·(国际)唯一官方网站,光器件工作温度需延伸20℃U8国际·[China]有限公司官网,因此器件的工作范围处于-40℃~85℃熊猫体育【中国版权】官方网站 - 最全赛事直播平台kg体育(中国区)-体育官方网站入口。
光器件中失效率同其他类型器件相似杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版龙8-long8·(国际)唯一官方网站kg体育(中国区)-体育官方网站入口,光器件的故障率也可以用FIT来表示九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌,Failure in Time杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌。1 FIT的定义为运行10亿小时出现一个故障kg体育(中国区)-体育官方网站入口熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版。光电子器件的故障率在不同的时间的变化也符合浴盆曲线U8国际·[股份]有限公司官网熊猫体育【中国版权】官方网站 - 最全赛事直播平台。根据浴盆曲线官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心U8国际·[China]有限公司官网,光电子器件的失效主要分为3个阶段:
1) 早期失效杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版。这一阶段问题较多熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站,暴露较快官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心,当这些问题逐渐得到处理后熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站,故障率由高到低发生变化熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站kg体育(中国区)-体育官方网站入口龙8-long8·(国际)唯一官方网站,随时间增加趋于稳定U8国际·[China]有限公司官网。对于早期失效期MK(体育科技有限公司)体育·官方网站官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心,需要经过早期筛查检测MK(体育科技有限公司)体育·官方网站,尽快去除影响;
2) 随机故障杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版。设备处于正常运转状态MK(体育科技有限公司)体育·官方网站杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版,故障率较低且稳定U8国际·[股份]有限公司官网,甚至基本保持不变MK(体育科技有限公司)体育·官方网站,这段时间称为设备作业的最佳时期U8国际·[China]有限公司官网龙8-long8·(国际)唯一官方网站,也是设备的有效寿命期U8国际·[股份]有限公司官网龙8-long8·(国际)唯一官方网站。光电子行业相比于集成电路龙8-long8·(国际)唯一官方网站,随机故障率高U8国际·[China]有限公司官网,光牧8-long8·(国际)唯一官方网站MK(体育科技有限公司)体育·官方网站?榈娜炔灏畏庾袄从尚苊ㄌ逵-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站,其中一个因素是能快速维修和更换kg体育(中国区)-体育官方网站入口,尽量降低失效对整体系统性能的影响;
3) 磨损故障U8国际·[China]有限公司官网龙8-long8·(国际)唯一官方网站杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版。这个时期设备故障率急剧升高MK(体育科技有限公司)体育·官方网站熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站,主要是由于设备经过较长时间的运转使用U8国际·[股份]有限公司官网九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌,某些零件的磨损进入剧烈磨损阶段杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版kg体育(中国区)-体育官方网站入口,有效使用寿命结束U8国际·[股份]有限公司官网熊猫体育【中国版权】官方网站 - 最全赛事直播平台kg体育(中国区)-体育官方网站入口,设备已处于不正常状态U8国际·[China]有限公司官网U8国际·[股份]有限公司官网九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌。

图3 失效率浴盆曲线
(来源:Sangdeok Kim KL, Semin Cho. The Lifetime of a Human and Semiconductor: eetimes; 2021)
一般电信级应用要求光器件的工作寿命是20年U8国际·[China]有限公司官网官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站,二十年累积失效率小于100 FITs杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站。在实际试验中通常采用加速老化试验的方法杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版U8国际·[China]有限公司官网kg体育(中国区)-体育官方网站入口,通过提高应力U8国际·[China]有限公司官网,用数千小时的试验结果来推算器件的工作寿命九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站,然后选择恰当的概率分布去计算器件的失效率官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心。加速寿命试验的理论基础是Arrhenius 方程:

其中β为调整系数MK(体育科技有限公司)体育·官方网站U8国际·[China]有限公司官网龙8-long8·(国际)唯一官方网站,Ea为活化能九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌MK(体育科技有限公司)体育·官方网站熊猫体育【中国版权】官方网站 - 最全赛事直播平台,kB 为玻尔兹曼常数 MK(体育科技有限公司)体育·官方网站U8国际·[股份]有限公司官网,Ti为工作温度杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版kg体育(中国区)-体育官方网站入口。Arrhenius方程是化学反应速率常数随温度变化关系的经验公式熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站,适用于单一因素影响下的老化过程熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站龙8-long8·(国际)唯一官方网站。通过对比正常工作温度T0与高加速温度Ti九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌,可以估算出其加速系数τ:

针对激活能的计算方法以及常见器件的激活能数值可靠性知识GR-468均有说明MK(体育科技有限公司)体育·官方网站U8国际·[股份]有限公司官网杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版,下表是标准中给出的不同器件在不同失效期时的参考活化能Ea熊猫体育【中国版权】官方网站 - 最全赛事直播平台杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版。需要注意的是kg体育(中国区)-体育官方网站入口,Ea取值的不同将很大程度上影响到加速系数和最终的老化时间MK(体育科技有限公司)体育·官方网站杏鑫|杏鑫平台注册·(中国)集团娱乐官方网站登录入口全站版熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站,在条件允许的情况下熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌,产品应该尽量通过不同温度下的加速老化实验确定准确的活化能MK(体育科技有限公司)体育·官方网站熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站。

表1 GR-468中给出不同器件的参考激活能
(来源:Telcordia: Generic Reliability Assurance Requirements for Optoelectronic Devices Used in Telecommunications Equipment, GR-468 Issue Number 02 (2004))
廣電計量是國內S家完成激光發射器、探測器全套AEC-Q102車規認證的第三方檢測機構U8国际·[股份]有限公司官网官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心,具備APD、VCSEL、PLD等批次性驗證試驗能力U8国际·[China]有限公司官网熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站kg体育(中国区)-体育官方网站入口。在此基礎上龙8-long8·(国际)唯一官方网站U8国际·[股份]有限公司官网九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌,廣電計量現已全面開展通信用光電子器件的可靠性測試認證服務U8国际·[China]有限公司官网,在人才隊伍上U8国际·[China]有限公司官网MK(体育科技有限公司)体育·官方网站U8国际·[股份]有限公司官网,形成以博士、專家爲核心的光電器件測試分析團隊kg体育(中国区)-体育官方网站入口官网- 杏宇平台 | 官方(China)注册 - 会员登陆中心九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌,具備國內專業的光電子器件測試標准解讀能力和試驗能力U8国际·[股份]有限公司官网,能夠提供一站式光電子器件測試方案熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方直播平台网站九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌U8国际·[股份]有限公司官网。