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光电子器件环境可靠性试验方法

作者: salmon范 编辑: 瑞凯仪器 来源: xh-studios.com 发布日期: 2021.07.31
    如今,通信设备的制造厂商,对光电子器件的可靠性要求越来越高,光电子器件和通信设备的制造厂商之间没有专门的、统一的光电子器件可靠性试验方法标准,以至于很难进行有效的沟通,影响产品可靠性的提高。而电子器件可靠性评估是指对电子器件产品、半成品或模拟样片(各种测试结构图形),通过各种可靠性评价方法,如可靠性试验、加速寿命试验和快速评价技术等,并运用数理统计工具和有关模拟仿真软件来评定其寿命、失效率或可靠性质量等级。下面,瑞凯仪器整理了光电子器件环境可靠性的试验方法供给大家参考。
    1、高温贮存
    1.1目的
    确定光电子器件能否经受高温下的运输和贮存,以保证光电子器件经受高温后能在规定条件下正常工作。
    1.2设备
    试验设备为能在规定温度下进行恒温控制的高低温试验箱
    1.3 条件试验条件如下:
    贮存温度:(85±2)℃或最高贮存温度;
    贮存时间:2000 h。
    1.4 程序
    按以下程序进行试验:
    A)试验前测试试样的主要光电特性;
    B)把试样贮存在规定试验条件的高低温试验箱中,在开始计时之前应有足够升温时间,使所有试样处在规定的温度下,温度传感器应位于工作区内最低温度的位置处;
    C)在达到规定的试验时间后,把试样从试验环境中移出,放置24 h,使之达到标准测试条件,并对试样光电特性进行测试。
    1.5检测
在试验完成后,应在48h内完成试样的主要光电特性测试,并进行目检。当有规定时,也可以在试验过程中的某些时刻进行测试。
    1.6失效判据
    完成试验后,试样出现5.2.1.6  A)、B)、C)中情况之一判为失效。
    2、低温贮存
    2.1目的
    确定光电子器件能否经受低温下运输和贮存,以保证光电子器件经受低温后能在规定条件下正常工作。
    2.2设备
    试验设备如下:
    能在规定温度下进行恒温控制的高低温试验箱
    2.3 条件
    试验条件如下:
    贮存温度:(-40±2)℃或最低贮存温度;
    贮存时间:72 h。
    2.4 程序
    按以下程序进行试验:
    a)试验前测试试样的主要光电特性;
    b)把试样贮存在规定试验条件的高低温试验箱中,在开始计时之前应有足够降温时间,使所有试样处在规定的温度下,温度传感器应位于工作区内最高温度的位置处﹔
    c)在达到规定的试验时间后,把试样从试验环境中移出,放置24 h,使之达到标准测试条件,并对试样光电特性进行测试。
    2.5检测
    在试验完成后,48 h内完成试样的主要光电特性测试,并进行目检。
    2.6失效判据
    完成试验后,试样出现5.2.1.6  A)、B)、C)中情况之一判为失效。
    3、温度循环
    3.1目的
    确定光电子器件承受高温和低温的能力,以及高温和低温交替变化对光电子器件的影响,保证光电子器件封装内部的光路长期机械稳定性。
    3.2设备
    试验设备如下:
    能在加载最大负荷时,热容量和空气的流量以保证使工作区和试样达到规定试验条件的温度循环试验箱
    能用来连续监视工作区温度变化的温度指示器或记录仪。
    3.3条件
    试验条件如下:
    循环温度:-40℃~+85℃;
    高、低温保持时间:15 min;
    循环次数:500次(非受控环境),或100次(受控环境);
    升降温速率:10℃/min。
    3.4程序
    按以下程序进行试验:
    a)试验前对试样的主要光电特性进行测试;
    b)将试样放置在试验箱内,其位置不应妨碍试样周围空气的流动;
    c)试样在规定条件下连续完成规定的循环次数,试验曲线见图3;
    d)完成规定的循环后,把试样从试验箱移出放置24 h,使之达到标准测试条件后进行光电特性测试。

    由于电源或设备故障原因,允许中断试验。如果中断的循环次数超过规定循环的总次数的10%时,不管任何理由,试验应重新从头开始进行。

温度循环试验曲线

温度循环试验曲线

    3.5检测
    完成试验后,在不放大或放大不超过3倍情况下,对试样的标志进行检验;在放大10倍~20倍情况下,对外壳引线或密封部位进行检验;并对试样主要光电特性进行测试。
    3.6失效判据
    完成试验后,试样出现5.2.1.6  A)、B)、C)中情况之一判为失效。
    4、恒定湿热
    4.1目的
    本试验的目的是测定光电子器件承受高温和高湿的能力,以及高温和高湿对器件的影响程度,保证光电子器件的长期可靠性。
    4.2设备
    试验设备为在加载最大负荷时能为工作区提供和控制规定的温度、湿度、热容量和空气流量的恒温恒湿试验箱
    4.3 条件
    试验条件如下:
    温度:+85 ℃;
    湿度:85%RH;
    保持时间:500 h(不加偏置)或1000 h(加偏置);
    规定的偏置电压或电流(适用时)。
    4.4程序
    按以下程序进行试验:
    a)试验前对试样的主要光电特性进行测试;
    b)将试样放进试验箱内,其摆放位置不应妨碍试样四周空气的流动;c)试样在规定条件下连续完成规定的试验时间。
    5.3.4.5 检测
    试样完成试验后,在室温环境条件下放置24 h,然后对其主要光电特性进行测试和目检。测试应和目检。测试应在移出试验箱48h内完成。
    在不放大或放大不超过3倍情况下,对试样的标志进行检验;
    在放大10倍~20倍情况下,对外壳引线或密封部位进行检验。
    4.6失效判据
    完成试验后,试样出现下列情况之一判为失效:
    a)标志全部或部分脱落、筐色和模糊;
    b)封装金属零件的镀层被腐蚀、起泡和明显变色;
    c)试样基材或外包材(如封帽,引线,封套等)腐蚀面积超过5%,或贯穿性腐蚀;
    d)引线损坏或部分分离;
    e) 5.2.1.6 b)或c)中规定要求。
    5、抗潮湿循环
    5.1目的
    采用温度和湿度循环来提供一个凝露和干燥的交替过程,使腐蚀过程加速,并使密封不良的缝隙“呼吸”进湿气。即以加速方式评估光电子器件在高温和高湿条件下,抗退化效应的能力。
    5.2设备
    试验设备:速温度变化试验箱,它能满足图4所示的循环条件要求,以及按规定进行测量的测试仪器。
    5.3 条件
    试验条件如下:
    循环:按图4进行20次连续循环。当有规时,可进行10次连续循环;

    偏置电压:试样按规定施加偏置电压。当有特殊规定时,也可不加偏置电压。

循环条件

    5.4程序
    按以下程序进行试验:
    a)试验前对试样的主要光电特性进行测试。
    b)将试样放置在试验箱内,应使其充分暴露在试验环境中。按规定的条件对试样进行试验。
    c)完成规定的循环次数之前(不包括最后一次循环),如发生了不多于1次的意外的中断试验(如电源中断或设备故障),可重复一次循环,试验继续进行;若在最后一次循环期间出现意外中断,除要求重做该循环外,还要求再进行一次无中断的循环;任何中断时间超过24 h,都需要重新进行试验。在10次循环中,至少有5次进行低温子循环。在低温子循环期间,试样应在—10℃和不控制湿度的条件下,至少保持3 h。
    d)在低温子循环后,将试样恢复到25 ℃,相对湿度至少为80%,并一直保持到下一个循环的开始。
    5.5检测
    试样完成试验后,在室温环境条件下放置24 h,然后对其主要光电特性进行测试。测试应在移出试验箱48 h内完成。
    在不放大或放大不超过3倍情况下,对试样的标志进行检验;在放大10倍~20倍情况下,对外壳引线或密封部位进行检验。
    5.6 失效判据
    完成试验后,试样出现5.3.4.6  A)、B)、C)、E)中情况之一判为失效。
    6、高温寿命
    6.1目的
    确定光电子器件高温加速老化失效机理和工作寿命。
    6.2设备
    试验设备如下:
    能在规定温度下进行恒温控制并带有鼓风的高温烤箱;
    使试样引出端在规定电路中有可靠的电连接的插座;
    安装夹具;
    载驱动的电压源和/或电流源。
    6.3 条件
    验条件如下:
    试验温度:(85±2)℃(组件或模块),或(70±2)℃(组件或模块),或(175±2)℃(光电二极管);
    作偏置:正常工作偏置(不限于);
    试验时间:5 000 h(不限于)。
    6.4 程序
    按以下程序进行试验:
    a)试验前应对试样的主要光电特性进行测试;
    b)将试样放进高温试验箱内,并使试样处于工作状态;
    c)按照试验条件开始试验,记录起始时间、试验温度和试样数量;
    d)使用监视仪器,从试验开始到结束监视试验温度和工作偏置,以保证全部试样按条件施加应力;
    e)在中间测试时将样品从高温试验箱取出,测试完成后放回高温试验箱继续进行试验。
    6.5检测
    一般每168h在常温下测试一次光电特性。在测试前应先去掉偏置,然后冷却到室温后进行测试。
    6.6失效判据
    完成试验后,试样出现下列情况之一判为失效:
    a)标志全部或部分脱落、褪色和模糊;
    b) 5.2.1.6 B)或C)中规定要求。
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