光電器件的可靠性要求（一）

前言

光器件的可靠性標(biāo)準(zhǔn)中，我們最常接觸的應(yīng)該就是GR-468和GR-1209/1221了。GR-468重點講了有源器件的可靠性要求，而GR-1209/1221重點講無源器件的可靠性要求。雖然涵蓋的產(chǎn)品種類不同，但是可靠性要求包含的項目大體相同。

本文檔相當(dāng)于GR-468的閱讀筆記，梳理和記錄有源光電器件可靠性的基本要求。本標(biāo)準(zhǔn)提出了建議性的一般可靠性保證規(guī)則，這些規(guī)則適合大部分用于電信設(shè)備的光電子器件適合設(shè)備廠商和光電子器件供應(yīng)商的設(shè)計，工程，制造和品保部門。幫助確保通信設(shè)備中，光電子器件的可靠工作，并且?guī)椭鷱S商、服務(wù)提供商和最終用戶將成本減至最低。通過確立一套最低的可靠性保證規(guī)則，來降低成本，確保器件的性能，廠商、服務(wù)提供商和 最終用戶都能夠從中受益。

可靠性保證概述

光電系統(tǒng)的基本可靠性基本上可以等同于組成元件的可靠性。而且在許多情況下，一旦元件 組合成更高級別的組件，通常就不能夠徹底測試它們的性能和可靠性。因此讓器件供應(yīng)商和 設(shè)備廠商制定程序，來幫助確保元件水平，很有必要。一個完整的可靠性保證程序包括：

供應(yīng)商資格審查器件驗證

逐批質(zhì)量和可靠性控制

反饋和糾正措施

存儲和處理程序

文件

因此，在一個設(shè)計良好的可靠性保證程序中，器件都購自經(jīng)過資格審查的供應(yīng)商，做過初 始驗證，并且以適當(dāng)?shù)臅r間間隔做重新驗證。另外，每一批次都經(jīng)過測試和分析，在制程 和現(xiàn)場應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的任何問題，都有糾正和改善措施。同時相關(guān)信息都有及時反饋給供應(yīng) 商，作為供應(yīng)商資格審查的參考。器件經(jīng)過適當(dāng)?shù)拇鎯Γ苊饬诉^熱和過濕。對于特殊器 件，供應(yīng)商和廠商都有采取ESD預(yù)防措施。最后，可靠性保證程序的記錄非常完整，確保文件的一致性和持續(xù)性。

幾個術(shù)語：

1.器件術(shù)語

按照封裝層次，有源器件可以分為5個層級：

晶元水平:晶圓級，芯片還未解理的狀態(tài)。

二極管水平：芯片被解理/切割成一顆顆，或者芯片貼裝在熱沉上的狀態(tài)。

次模組水平：芯片被初步組裝，但還不具備完整的光/電接口，比如比如TO組件。

模塊水平：芯片擁有了完整的光電接口，可以進(jìn)行一系列指標(biāo)測試，比如TOSA器件。

集成模塊：多個光電組件組成一起，形成更高級封裝，比如光模塊。

按道理來講，越初級的封裝，做可靠性的成本越低。但是考慮到實際情況（主要是測試），在晶圓上不可能測出DFB的PIV或者眼圖；在TO級別，沒有耦合連接器，也不可能測出耦合效率。既然無法測出某些關(guān)鍵指標(biāo)，也就無從判斷是否合格，因此一般可靠性都是建立在芯片級、器件級以及模塊級的封裝上。

2.工作環(huán)境

光電子器件通常用于兩種工作環(huán)境：分別為中心控制室(CO)和其它控制環(huán)境(通稱CO環(huán)境) 以及未受控(UNC)環(huán)境。這些環(huán)境對器件的應(yīng)力測試有重要影響，如果器件不夠穩(wěn)定，會產(chǎn)生可靠性問題。因此，在器件可能要工作的特殊環(huán)境中，會有許多相關(guān)的可靠性保證標(biāo)準(zhǔn)

CO環(huán)境：溫度長期處于5~40℃，低溫偶爾到-5℃或高溫偶爾到50℃的環(huán)境用于室內(nèi)的模塊，工作范圍處于0-70℃/-5-70℃就夠了。

UNC環(huán)境：溫度不受控制，低可以到-40℃(比如東北)，高可以到65℃(比如中東)，后面全部以室外環(huán)境代替。用于室外的模塊，工作溫度范圍一般為-40~85℃。

3.失效率

通常根據(jù)特殊類型器件的“FIT率”來提出它的失效率，這里的一個FIT相當(dāng)于每十億器件工 作時間有一個失效。雖然通常在討論和介紹的時候，它好像是一個常數(shù)，但是它的比率一般 會隨時間發(fā)生明顯的變化。此外，在器件壽命的不同部分中，不同類型的失效通常具有不同 的失效率特性。在許多情況下，主要的失效類型如下：

初期失效：發(fā)生在壽命初期，通?？梢杂梢粋€設(shè)計良好的篩選程序檢測出來。

隨機失效：發(fā)生率相對穩(wěn)定，如果沒有良好的測試，通常不可能預(yù)測準(zhǔn)確。

衰減失效：失效率通常會隨時間增大，并且有時能夠根據(jù)加速老化的測試結(jié)果做出合理的預(yù)測。

三種類型的失效組合在一起，就構(gòu)成了完整的失效率函數(shù)，它是一條近似的“浴缸曲線”。

審核編輯 黃宇