Como testar a confiabilidade dos diodos em sistemas de comunicação?

1, padrões de teste e sistema de especificação
O teste de confiabilidade de diodos no setor de comunicação deve cumprir os padrões autoritários internacionais, entre os quais Telcordia gr - 468 "Requisitos gerais de confiabilidade dos dispositivos optoeletrônicos para equipamentos de comunicação" é a especificação principal. Este padrão estabelece um processo detalhado de verificação de confiabilidade para dispositivos optoeletrônicos (incluindo diodos a laser, fotodiodos etc.) usados ​​em equipamentos de comunicação, cobrindo três módulos principais: teste de desempenho do dispositivo, teste de estresse e teste de envelhecimento acelerado. Por exemplo, Gr - 468 requer que os diodos a laser passem uma temperatura de 1000 horas de altura - de temperatura e alta umidade (85 graus /85% de RH) e atenda aos critérios de desvio do comprimento de onda central menor ou igual a 0,5Nm e a atenuação da potência de saída ou igual a 5%. Além disso, embora o padrão AEC-Q102 (publicado pelo Conselho de Eletrônicos Automotivos) visa dispositivos optoeletrônicos automotivos, seu viés reverso de alta temperatura (HTRB), ciclismo de temperatura e outros métodos de teste são amplamente utilizados na indústria de comunicação para avaliar a confiabilidade dos diodos em ambientes extremos.
2, projetos de teste central e métodos de implementação
(1) Teste de adaptabilidade ambiental
Teste de ciclagem de temperatura
Simule a tensão térmica do equipamento de comunicação em ambientes externos extremos através de mudanças rápidas de temperatura de -40 para 125 graus (como a troca em 10 minutos). O teste precisa durar 1000 ciclos, com foco em questões como embalagem de diodo rachada e diminuição da força de ligação do fio. Por exemplo, o diodo Schottky usado em uma determinada estação base de comunicação precisa completar 500 ciclos dentro da faixa de -40 a 100 graus, com uma taxa de mudança de queda de tensão direta menor ou igual a 3%.
calor úmido
Avalie o desempenho do isolamento do diodo em condições de alta temperatura e alta umidade, usando condições de 85 graus /85% de RH por 168 horas. Após o teste, a corrente de vazamento (IR) precisa ser medida, com um requisito menor ou igual a 1 μ A (na tensão nominal). Se a corrente de vazamento exceder o padrão, poderá indicar uma diminuição no desempenho do isolamento devido à absorção de umidade do material de embalagem.
(2) Teste de desempenho elétrico
Teste característico positivo
Meça a queda de tensão direta (VF) usando um multímetro digital ou testador de diodo. Os diodos de comunicação geralmente requerem VF menor ou igual a 0,4V (como a série SS14). Enquanto isso, é necessário observar o tempo de recuperação direto (TFR) através de um osciloscópio para garantir que atenda aos requisitos de integridade do sinal em aplicativos de frequência-.
Teste de característica reversa
Aplique a tensão reversa a 80% da tensão de quebra nominal (VR) e meça a corrente de vazamento reverso (IR). Os diodos de comunicação devem atender a IR menor ou igual a 10NA (como a série BAS70) para evitar interferências do sinal. Além disso, a capacidade de proteção transitória do diodo precisa ser verificada através do teste de corrente de surto (como aplicar 10 vezes a corrente nominal por 10 μ s).
(3) teste de vida acelerado
Teste de viés reverso de alta temperatura (HTRB)
Aplique a tensão reversa (como 80% da tensão nominal) a 125 graus por 1000 horas. A previsão da taxa de falhas através do modelo de distribuição Weibull requer taxa de falha menor ou igual a 100Fit (milhões de horas de falha). Por exemplo, o diodo TVS em um determinado módulo de comunicação precisa passar no teste HTRB e atender à capacidade de proteção de ESD de ± 8kV (modelo HBM).
A ciclagem de temperatura acelera o envelhecimento
Combinado com o ciclo de temperatura de - 55 graus a 150 graus e tensão elétrica, acelere a exposição de modos de falha potencial. Após o teste, é necessária análise de falhas (FA), como a observação de microscopia eletrônica de varredura (SEM) da migração da camada de metalização, detecção de raios-X de vazios de ligação de fio, etc.
3, métodos de teste e seleção de ferramentas
(1) sistema de teste automatizado
A indústria de comunicação geralmente usa (equipamentos de teste automático) para obter testes em lote. Por exemplo, o analisador de parâmetros de parâmetros semicondutores Keysight B1500A pode integrar funções como a varredura da curva IV e o teste característico de C - v. Um único dispositivo pode testar simultaneamente 200 amostras de diodo, aumentando a eficiência dos testes em mais de 5 vezes.
(2) Técnicas de análise de falhas
Análise de falhas físicas (PFA)
Localize o ponto de falha através de métodos como abertura, remoção de camadas, manchas e infiltração. Por exemplo, um diodo da estação base 5G sofreu um aumento na corrente de vazamento após o teste de HTRB, e o PFA revelou a presença de vazios na interface entre a camada de metalização e o substrato de silício, levando à quebra local.
Análise de falha elétrica (EFA)
Use microscopia de emissão (EMMI) para localizar pontos quentes ou detectar os caminhos de vazamento de corrente através da tecnologia de mudança de resistência induzida por feixe (Obirch). Por exemplo, a sensibilidade do diodo PIN em um módulo de comunicação óptica de velocidade alta - diminuiu, e as microcracks foram encontradas na borda da junção PN através da EFA.
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