Quali sono gli standard di test di affidabilità per i diodi nel settore della comunicazione?

一, Framework di test core: costruzione tridimensionale della piramide di affidabilità
Il test di affidabilità dei diodi nel settore della comunicazione ha formato un sistema di valutazione dimensionale tre - di "Life di stress per le prestazioni", che deriva dallo standard di Telcordia GR-468 e completamente adottato dal National Standard GB/T 21194-2007. La logica principale è di simulare ambienti estremi, accelerare l'esposizione di potenziali modalità di fallimento dei dispositivi e, in definitiva, calcolare la vita di servizio effettiva attraverso modelli matematici.
1. Test delle prestazioni del dispositivo: calibrazione precisa delle caratteristiche optoelettroniche
Per diversi tipi di dispositivi come diodi laser e fotodiodi, i parametri di prova coprono:
Caratteristiche optoelettroniche: inclusi 12 indicatori di base come lunghezza d'onda centrale, larghezza spettrale, corrente di soglia e caratteristiche di corrente di potenza di uscita. Ad esempio, il diodo laser da 1550 nm utilizzato nelle stazioni base 5G di Huawei deve avere la sua deviazione di lunghezza d'onda centrale controllata entro ± 0,5 nm, altrimenti causerà un forte aumento del tasso di errore del modulo ottico.
Caratteristiche fisiche: coinvolgimento di 7 parametri come contenuto di vapore acqueo interno, prestazioni di sigillatura, soglia ESD, ecc. Il diodo TVS di dimensioni 0201 prodotto da Murata Manufacturing Co., Ltd. utilizza la tecnologia di stacking 3D per aumentare il valore della capacità a 100pf, garantendo al contempo che il tasso di perdita di elio durante il test di sigillatura è inferiore a 1 × 10 · · ATM
2. Test di stress del dispositivo: un doppio test di fattori meccanici e ambientali
L'impatto fisico del dispositivo di simulazione durante il trasporto, l'installazione e il funzionamento:
Stress meccanico: incluso test di vibrazione (frequenza 10 - 55Hz, accelerazione 5 - 50grms), test di shock termico (150 cicli da -65 gradi a 150 gradi). Nel radar a onde di millimetro da 77 GHz del plaid Model S di Tesla, 12 diodi Schottky ad alta frequenza devono superare il test di shock meccanico 5000G/0,5 ms secondo lo standard MIL-STD-883H.
Stress ambientale: test di copertura come alta temperatura e alta umidità (85 gradi /85% di RH per 1000 ore), ciclo di temperatura (500 cicli da -40 gradi a 125 gradi), ecc. Infineon Coolgan ™ La serie di diodi nel modulo di ricarica Ultra Xiaomi 12s deve essere mantenuto ad alta temperatura di 150 ore per 1000 ore di performance.
3. Test di invecchiamento accelerato: previsione della vita con compressione del tempo
Stabilire un modello di accelerazione usando l'equazione di Arrhenius e convertire i dati di test della temperatura - in vita effettiva:
Bias inverso ad alta temperatura (HTRB): applicare l'80% della tensione inversa nominale a 125 gradi per 1000 ore e la corrente di perdita inversa dovrebbe aumentare di meno del 200%. In questo test, la corrente di perdita inversa del diodo SiC Schottky di Rohm Semiconductor è aumentata solo del 15%, molto meglio dell'aumento del 300% dei dispositivi basati sul silicio -.
Life lavorativa ad alta temperatura (HTOL): applicare la corrente nominale per 1000 ore a 125 gradi e l'offset di caduta di tensione in avanti dovrebbe essere inferiore al 10%. Il diodo confezionato DFN1.0 × 1.0 di Anson Semiconductor è stato testato per verificare la sua durata di servizio a 10 anni.
2, test basati su scenari: sfide dure in ambienti incontrollati
I dispositivi di comunicazione sono spesso distribuiti in ambienti non controllati (UNC) come deserti e regioni polari e il loro intervallo di temperatura operativa deve essere esteso a -40 a 85 gradi. Per questo tipo di scenario, tre nuove verifiche speciali sono state aggiunte agli standard di test:
1. Test di ciclo di temperatura estrema
Adottando un intervallo di temperatura estrema di -55 a 125 gradi, il numero di cicli viene aumentato a 1000. Nel modulo di ricarica wireless di Samsung Galaxy Watch 5, il diodo confezionato DFN deve superare questo test per garantire che possa mantenere l'efficienza di conversione della potenza del 98,7% a -40 gradi a bassa temperatura.
2. Test di distorsione da calore umida (H3TRB)
Applicare la tensione di bias inversa (come 480 V per dispositivi 600 V) in un ambiente 85 gradi /85% di RH per 1000 ore per rilevare la migrazione dei metalli e il fallimento dell'isolamento. In questo test, la distanza di migrazione metallica del diodo GAN High - di Infineon è stata controllata entro 0,1 μ m, soddisfacendo i requisiti degli standard automobilistici.
3. Test di corrosione a spruzzo salino
Per le attrezzature della stazione base costiera, utilizzare una soluzione NaCl al 5% per 48 ore di test di spruzzo continuo. I fotodiodi nei cavi ottici marini di Huawei sono stati testati per garantire una durata di 20 anni anche in ambienti corrosivi per l'acqua di mare.
3, Tecnologia di analisi del fallimento: traccia profonda dal fenomeno all'essenza
Quando un dispositivo fallisce durante i test, è necessario individuare la causa principale attraverso l'analisi multidimensionale:
Analisi dei parametri elettrici: utilizzare Keysight B1500A Analyzer dei parametri a semiconduttore per misurare la deriva dei parametri come la corrente di perdita inversa e la tensione di rottura. Ad esempio, un certo lotto di diodi ha sperimentato un aumento della corrente di perdita inversa durante i test HTRB, che è stato analizzato per essere causato da difetti nello strato di passione sul bordo del wafer.
Analisi fisica: x - tomografia a raggio (3D - CT) è stata utilizzata per individuare le crepe interne e il fascio ionico focalizzato (FIB) e la microscopia elettronica a trasmissione (TEM) sono state usate per osservare i difetti reticolari. Il semiconduttore ROHM ha scoperto attraverso questa tecnologia che il fallimento del suo diodo SIC è causato dal canale di perdita attivato dalle lussazioni del piano basale (BPD).
Analisi termica: utilizzare FLIR A655SC a infrarossi Imager termico per catturare hotspot locali e ottimizzare il design della dissipazione del calore attraverso la simulazione di elementi finiti. Anson Semiconductor ha ridotto la resistenza termica dei diodi confezionati DFN a 8 m Ω attraverso questo metodo, che è superiore del 72% rispetto al packaging SOD-123.
4, Evoluzione degli standard: un salto dal grado di telecomunicazione al grado automobilistico
Con l'estensione della tecnologia di comunicazione a Internet di veicoli, Internet industriale e altri campi, gli standard di affidabilità mostrano due principali tendenze dell'evoluzione:
Certificazione a livello del veicolo: AEC - Q102 Lo standard richiede i dispositivi per superare i test dell'intervallo di temperatura da - 40 gradi a 150 gradi e il tasso di guasto deve essere inferiore a 1 miliardo di ore di guasto). Come la prima istituzione nazionale a completare l'intero set di certificazione AEC-Q102 per gli emettitori laser, i dati di test della metrologia radio e televisiva mostra che il tempo medio tra i guasti (MTBF) dei diodi di grado automobilistico è di tre ordini di grandezza superiore a quello dei diodi di grado di consumo.
Certificazione di sicurezza funzionale: lo standard ISO 26262 richiede ai dispositivi di inserire uno stato sicuro in caso di fallimento, come il diodo radar a onde millimetriche nel sistema di autopilota Tesla, che deve passare la certificazione di livello Asil - d per garantire la sicurezza funzionale in scenari estremi come le collisioni.
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