Comment tester la fiabilité des diodes dans les systèmes de communication?

1, Tester les normes et le système de spécification
Les tests de fiabilité des diodes dans l'industrie de la communication doivent se conformer aux normes autoritaires internationales, parmi lesquelles Telcordia GR - 468 "Exigences générales pour la fiabilité des dispositifs optoélectroniques pour l'équipement de communication" est la spécification de base. Cette norme établit un processus détaillé de vérification de la fiabilité pour les dispositifs optoélectroniques (y compris les diodes laser, les photodiodes, etc.) utilisées dans l'équipement de communication, couvrant trois modules principaux: tests de performances de dispositif, tests de contrainte et tests de vieillissement accéléré. Par exemple, GR - 468 nécessite que les diodes laser passent un test de température de 1000 heures - et un test de stockage d'humidité élevé (85 degrés / 85% RH) et remplissent les critères de dérive de longueur d'onde centrale inférieure ou égale à 0,5 Nm et l'atténuation de la puissance de sortie moins que ou égale à 5%. De plus, bien que la norme AEC-Q102 (publiée par le Automotive Electronics Council) s'adresse aux dispositifs optoélectroniques automobiles, son biais inverse à haute température (HTRB), le cycle de température et d'autres méthodes de test sont largement utilisés dans l'industrie de la communication pour évaluer la fiabilité des diodes dans des environnements extrêmes.
2, projets de test de base et méthodes de mise en œuvre
(1) tests d'adaptabilité environnementale
Test de cycle de température
Simuler la contrainte thermique de l'équipement de communication dans des environnements extérieurs extrêmes grâce à des changements de température rapides de -40 degrés à 125 degrés (comme la commutation en 10 minutes). Le test doit durer 1000 cycles, en mettant l'accent sur des questions telles que l'emballage de diodes fissurées et la diminution de la résistance à la liaison filaire. Par exemple, la diode Schottky utilisée dans une certaine station de base de communication doit effectuer 500 cycles dans la plage de -40 degrés à 100 degrés, avec un taux de variation de tension avant de moins ou égal à 3%.
chaleur humide
Évaluez les performances d'isolation de la diode dans des conditions d'humidité élevées et élevées en utilisant des conditions de 85 degrés / 85% RH pendant 168 heures. Après test, le courant de fuite (IR) doit être mesuré, avec une exigence de moins ou d'égale à 1 μ A (à la tension nominale). Si le courant de fuite dépasse la norme, il peut indiquer une diminution des performances d'isolation due à l'absorption d'humidité du matériau d'emballage.
(2) tests de performances électriques
Test caractéristique positif
Mesurez la chute de tension directe (VF) à l'aide d'un multimètre numérique ou d'un testeur de diode. Les diodes de communication nécessitent généralement des VF inférieurs ou égaux à 0,4 V (comme la série SS14). Pendant ce temps, il est nécessaire d'observer le temps de récupération avant (TFR) via un oscilloscope pour s'assurer qu'il répond aux exigences d'intégrité du signal dans les applications de fréquence - élevées.
Test des caractéristiques inversés
Appliquez une tension inverse à 80% de la tension de dégradation nominale (VR) et mesurez le courant de fuite inverse (IR). Les diodes de communication doivent rencontrer IR inférieure ou égale à 10NA (comme la série BAS70) pour éviter les interférences du signal. De plus, la capacité de protection transitoire de la diode doit être vérifiée par des tests de courant de surtension (comme appliquer 10 fois le courant nominal pendant 10 μs).
(3) test de vie accéléré
Test de biais inverse à haute température (HTRB)
Appliquer une tension inverse (comme 80% de la tension nominale) à 125 degrés pendant 1000 heures. La prédiction du taux d'échec par le modèle de distribution de Weibull nécessite un taux de défaillance inférieur ou égal à 100Fit (million d'heures de défaillance). Par exemple, la diode TVS dans un certain module de communication doit passer le test HTRB et répondre à la capacité de protection ESD de ± 8kV (modèle HBM).
Le cycle de température accélère le vieillissement
Combiné avec un cycle de température de - 55 degrés à 150 degrés et une contrainte électrique, accélèrent l'exposition des modes de défaillance potentiels. Après test, une analyse de défaillance (FA) est nécessaire, telle que l'observation de la microscopie électronique (SEM) à balayage de la migration de la couche de métallisation, de la détection des rayons X des vides de la liaison filaire, etc.
3, Méthodes de test et sélection d'outils
(1) Système de test automatisé
L'industrie de la communication utilise généralement ATE (équipement de test automatique) pour effectuer des tests par lots. Par exemple, l'analyseur de paramètres semi-conducteur de Keysight B1500A peut intégrer des fonctions telles que le balayage de courbe IV et les tests caractéristiques C - V. Un seul dispositif peut simultanément tester 200 échantillons de diodes, augmentant l'efficacité des tests de plus de 5 fois.
(2) Techniques d'analyse des échecs
Analyse de l'échec physique (PFA)
Localisez le point de défaillance à travers des méthodes telles que l'ouverture, la suppression des couches, la coloration et l'infiltration. Par exemple, une diode de la station de base 5G a connu une augmentation du courant de fuite après le test HTRB, et PFA a révélé la présence de vides à l'interface entre la couche de métallisation et le substrat de silicium, conduisant à une rupture locale.
Analyse de l'échec électrique (EFA)
Utilisez la microscopie en émission (EMMI) pour localiser les points chauds ou détecter les chemins de fuite de courant à travers la technologie du changement de résistance induit par le faisceau (OBIRCH). Par exemple, la sensibilité de la diode PIN dans un module de communication optique à vitesse - élevée a diminué, et les microfirmes ont été trouvés au bord de la jonction PN via EFA.
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