光通信用高速光电子器件和光模块质量考核试验问题研究_丁国庆

收稿日期 +!""3,B",BF 作者简介 + 丁 国 庆 男 " 北 邮 硕 士 "!""" 年 通 过 信 产 部 审 查 并 获 教 授 级 高工资格 $ 获信产部一 ! 二等科技进步奖多项 ( 通过并发表光通信行业 标准 * 项 " 已发表科技论文 >" 余篇 $
’BFF"GH 光模块 ( 如按速率分 " 主要可分为 B"".O’P 以
! 质量考核试验采用的相关标准简介
光通信用光电子器件和光模块质量考核试验参 照采用的相关标准是 (
! )-6 !7!8479 周期检查记数抽样程序及抽样
表 * 适用于生产过程稳定性的检查 %+!
! ,(234$+%4771: -*;888 年 ;! 月版 %! ! ,+<=>?@ABC -D4#E74)FD: G;887 版H-! ! -6/+ ;9E!E4;887 系列 *或美国 5)) 标准 %等 ’
由于它的重要性和基础性 " 我们先来简要介绍一 下美国军标 (234$+%4771I ’ 为 了 保 证 军 用 微 电 子 器 件 .元 件 .微 电 路 的 质 量 和可靠性 " 美国军事部门 !" 世纪 7" 年代开始制制了 一个内容详尽 . 考核苛刻的微电子产品质量考核试验 标准 01 /0 微电子器件试验方法和程序 0 00 (234$+%4
-<K<@B> D<=BC.B=BOP *00M@CK>< D<LMB@<N<KO0 Q?@ FRO?! <=<>O@?KB> %<SB><0 T0<A BK +<=<>?NNMKB>COB?K0 :LMBR! N<KO0 -’ ,+<=>?@ABC -D4#E74)FD: U;88文件 " 现在都普遍用作光电子器件和组 件的质量考核试验依据 ’ 其内容主要包括 ( 可靠性保 证的评述 . 一般要求 .3% 可靠性和质量判据 .3% 的具 体 参 数 和 试 验 方 法 .3:% 的 可 靠 性 和 质 量 要 求 .3:% 的具体参数和试验方法. 探测器的可靠性和质量要 求 .探测器的具体参数和试验方法等 ’ 对于光模块 " 由于它是混合集成的线路块 ’ 在该 线路块中 " 最昂贵 . 关键的器件是光电子器件 ! 而其它 元器件 " 其可靠性 * 包括寿命 % 一般远大于光电子器件 的可靠性 ’ 对光模块的质量考核 " 其实是对光电子器 件及线路组装技术的考核 ’ 鉴于目前国际上还没有规 定光模块的质量考核标准" 其可靠性试验方法和要 求 " 就参照选用光电子器件和组件的可靠性试验方法 和要求进行 ’ 通过多年来我们对光模块的质量考核 " 事 实 证 明 " 参 照 选 用 ,+<=>?@ABC -D4#E74)FD: G;887 版 J -是可行的 " 并得到了国内外广大客户的认可 ’ ,-6 !7!8479 周期检查记数抽样程序及抽样表 是 ;879 年制订的 . 适用于生产过程稳定性的检查的 抽样标准 ’ 其主要内容包括 ( 术语定义 . 检查的程序 . 检查的实施 . 不同判别水平的抽样方案表格等 ’ 在该 标准中 " 列出了一次 .二次和五次抽样方案 ’ 对光电子 器件和光模块进行可靠性试验时 " 通常选用一次 . 二 次抽样方案先进行试验样品抽样 ’ 什么时候要进行产品抽样和可靠性试验呢 3 当出 现下列情况之一时" 就应进行产品抽样和可靠性试 验 ’ 这些情况是 (
!*!+,*- 周期检查记数抽样程序及抽样表 % 适用于生
产过程稳定性的检查 ’* 进行产品抽样 " 并采用美军标 )./0 ,1$2 ,**34 * 和’ 或 美 国 规 范 性 文 件 )$56789:;<
(=,#>*,?@=4AB++*C*!()’$ B->!>,B++* 系 列 % 或 美
国 D?? 标准 ’ 等进行质量考 核试验 " 不断 改进产品设 计和工艺 " 其产品可靠性能够得到保证 $ 产品质量考 核试验 " 包括可靠性试验 ! 电磁兼容性试验 % 尤其对超 高速 ! 小体积的光模块 ’ 和产品性能 ’特性检测 $ 通过试 验和检测发 现问 题 " 促 进 产 品 的 质 量 改 进 " 这 就 是 考 核试验的目的 $ 在进行质量考核试验时 " 常遇到产品抽样数和失
介绍和讨论光通信用高速光电子器件和光模
块的质量 考核 试 验 相 关 标 准 " 可 靠 性 试 验 项 目 " 光 电 子器件和光模块抽样方案 " 加速寿命试验和平均中值 寿命等问题 # 关键词 光电子器件 光模块 抽样 中值寿命 中图分类号
$%!
文献标识码
&
& 引言
光通信用光电子器件和光模块的质量考核试验 是判定其性能优劣和可用性的关键 " 也是制造商和应 用商最为关心的共同问题 # 分析 ! 对比国内外同类高 速微电子和光电子产品表明 " 许多同类产品性能和质 量的 差距 " 有时往 往 不 在 性 能 指 标 上 " 而 在 产 品 的 可 靠性问题上 $ 所谓产品的可靠性 " 就是指在规定时间 和规定 条件 % 如工作 状态 & 环 境 条 件 等 ’ 下 " 产 品 完 成 规定功能和 % 或 ’ 规定性能 ’ 特性的能力 ( 而质量考核 试验 " 就是为对 产 品 进 行 调 查 & 分 析 和 评 价 而 进 行 的 可靠性试验 &电磁兼容性试验和特性’ 性能检测 # 对 光 通 信 用 光 电 子 器 件 和 光 模 块 " 根 据 )()
针 对光通 信 用 光 电 子 器 件 和 组 件 制 订 的 一 个 质 量 考
;9E!EV14;887 电磁兼容 试验和测量技术射频电磁场
辐射抗扰度试验 - 中试验等级 ! 要求和 ,-68!W#X;887
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光通信技术 !!! " !
专家论坛
光通信用高速光电子器件和光模块质量考核试验问题研究 表 " 激光器组件所要求的可靠性试验 试 验 类别
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! 光电子器件和光模 块可靠性试验项目和 失效判据
根 据 &2,) 3-45 3
机 械 完 整 性
变频振动
2,) 3-45 3667 条 件 M )!"9#!" N!"""OPQ#
771* 2" 主要讲述和 规定军用微 电子器件 . 元 件 . 微 电
路的各种可靠性试验方法和程序 ’ 以后几经修订 ’ 到
;888 年 " 已修订为 (234$+%4771:’ 该标准已由我国
相关行 业管理部门 翻 译 成 中 文 版 " 取 名 为 , 微 电 子 器 件试验方法标准 *(234$+%4771:%-’ 该标准规定了环 境试验 . 机械试验 .电学测试和试验程序 ’ 在环境试验 中 " 详细规定了抗潮湿 . 高温贮存 . 温度循环 . 热冲击 . 密封性 . 老化试验 . 寿命 / 可靠性特性试验等试验方法 ! 在机械试验中 " 详细规定了机械冲击 . 恒定加速度 . 低 温可焊性 . 引线牢固度 . 变频振动 . 目检 . 键合强度 . 拉 力试验 . 随机 振动 . 超声检 测 . 拉 脱 试 验 等 试 验 方 法 ’ 在试验程 序中 " 详 细 规 定 了 筛 选 程 序 . 混 合 和 多 片 微 电路 试验程序 . 鉴 定 和 质 量 一 致 性 检 验 程 序 . 极 限 试 验 . 微电路失效分析程序等 ’ ,+<=>?@ABC -D4#E74)FD: G;887 版 J - 的全称是 ,-<K<@B> D<LMB@<N<KO0 +<=>?@ABC -D 4#E7 4)FD:
抽样方案 环境条件
准 $ 日 本 采 用 1&&, 标 准% 有兴趣的读者可查 找和参阅相关标准 %
试验项目
试验方法
试验条件
)4.5 2,) 3-45 3667
方法 !""!
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* 次 ; 轴向 "
带 4’& #*""9J #8J"K< " 不带 4’& #8*""9#"J*K<
机械冲击
’ 质量考核试验的对象
本文要讨论的质量考核试验对象是光通信用光 电子器件和光模块 $ 所谓光电子器件 " 就是电变光或光变电的器件 $ 这些器件的种类和规格繁多 " 如 ??2 器件 ! 光阴极器 件 ! 可见光微光探测器 %1; 器件 ’$ 而光通信用的光电 子 器件 " 就是指 体 积 小 ! 波 长 范 围 与 光 纤 低 损 耗 窗 口 相匹配的光发射器件和光探测器件 $ 其发射波长和探 测波长在 BB""EB>F"GH 范围 $ 由于其波长比可见光波 长长 " 通常称之为长波长光发射器件或长波长光探测 器件 $ 具体地 " 可分为长波长激光器 A02I ! 长波长发光 管 A042I! 长波长激发管 ! 长波长 J/% 光探测器和长波 长雪崩光电二极管 %&J2K&L<6<G7M5 JM8N8:;8:5’$ 所谓光模块" 是指由光电子器件! 微电子器件 %/? ’!% 或半导体致冷器 ’! 无源元件 %电阻 !电容 !电感 ! 光 透 镜 等 ’! 光 纤 和 电 路 连 线 混 合 集 成 在 绝 缘 基 板 %J?) ’上完成特定功能的线路块 $ 现在 " 光模块有很多 种类 $ 如按波长分 " 主要可分为 *F"GH’+*"GH’B3B"GH