Quais são os padrões de teste de confiabilidade para diodos no setor de comunicação?

一, estrutura de teste central: construção tridimensional da pirâmide de confiabilidade
O teste de confiabilidade de diodos no setor de comunicação formou um sistema de avaliação dimensional de três - de "vida útil do estresse de desempenho", que é derivado do padrão Telcordia GR-468 e totalmente adotado pelo padrão nacional GB/T 21194-2007. A lógica principal é simular ambientes extremos, acelerar a exposição de possíveis modos de falha de dispositivos e, finalmente, calcular a vida útil real por meio de modelos matemáticos.
1. Teste de desempenho do dispositivo: calibração precisa das características optoeletrônicas
Para diferentes tipos de dispositivos, como diodos e fotodiodos a laser, os parâmetros de teste cobrem:
Características optoeletrônicas: incluindo 12 indicadores de núcleo, como comprimento de onda central, largura espectral, corrente de limite e características de corrente de potência de saída. Por exemplo, o diodo a laser de 1550 nm usado nas estações base 5G da Huawei precisa ter seu desvio central do comprimento de onda controlado em ± 0,5 nm, caso contrário, causará um aumento acentuado na taxa de erro do módulo óptico.
Características físicas: envolvendo 7 parâmetros como teor interno de vapor de água, desempenho de vedação, limiar de ESD, etc. O diodo de TVs de tamanho 0201 produzido pela Murata Manufacturing Co., Ltd. usa a tecnologia de empilhamento 3D para aumentar o valor de capacitância 10pf, enquanto a taxa de vazamento de hélio durante o teste de selagem é inferior a 1 × 10pf, 10pf, enquanto a taxa de vazamento de hélio durante o teste de seleção é inferior a 1 × 10pf.
2. Teste de estresse do dispositivo: um teste duplo de fatores mecânicos e ambientais
O impacto físico do dispositivo de simulação durante o transporte, instalação e operação:
Estresse mecânico: incluindo teste de vibração (frequência 10 - 55Hz, aceleração 5 - 50grms), teste de choque térmico (150 ciclos de -65 a 150 graus). No radar de onda milímetro de 77 GHz da xadrez Tesla Model S, 12 diodos schottky de alta frequência precisam passar no teste de choque mecânico de 5000g/0,5ms de acordo com o padrão MIL-STD-883H.
Estresse ambiental: abrangendo testes como alta temperatura e alta umidade (85 graus /85% de RH por 1000 horas), ciclismo de temperatura (500 ciclos de -40 a 125 graus), etc. Infineon Coolgan ™ A série de diodos no Xiaomi 12S Ultra Charging Module deve ser mantido em alta temperatura de 150 graus
3. Teste de envelhecimento acelerado: Previsão da vida com compressão do tempo
Estabeleça um modelo de aceleração usando a equação de Arrhenius e converta alto - Dados de teste de temperatura em vida real de serviço:
Viés reverso de alta temperatura (HTRB): aplique 80% da tensão reversa nominal a 125 graus por 1000 horas e a corrente de vazamento reverso deve aumentar em menos de 200%. Neste teste, a corrente de vazamento reverso do diodo Sic Schottky do ROHM semicondutor aumentou apenas 15%, muito melhor que o aumento de 300% dos dispositivos baseados em silício -.
Vida de trabalho de alta temperatura (HTOL): Aplique a corrente nominal por 1000 horas a 125 graus e o deslocamento de queda de tensão direta deve ser inferior a 10%. O diodo embalado DFN1.0 × 1.0 da Anson Semiconductor foi testado para verificar sua vida útil de 10 anos.
2, teste baseado em cenário: desafios severos em ambientes não controlados
Os dispositivos de comunicação são frequentemente implantados em ambientes não controlados (UNC), como desertos e regiões polares, e sua faixa de temperatura operacional precisa ser estendida a -40 a 85 graus. Para esse tipo de cenário, três novas verificações especiais foram adicionadas aos padrões de teste:
1. Teste extremo de ciclagem de temperatura
Adotando uma faixa de temperatura extrema de -55 a 125 graus, o número de ciclos é aumentado para 1000. No módulo de carregamento sem fio do Samsung Galaxy Watch 5, o diodo embalado DFN precisa passar neste teste para garantir que ele possa manter 98,7% de eficiência de conversão de energia em temperatura baixa de 40 graus.
2. Teste de viés de calor úmido (H3TRB)
Aplique tensão de polarização reversa (como 480V para dispositivos de 600V) em um ambiente de 85% /85% de RH por 1000 horas para detectar falha de migração de metal e isolamento. Neste teste, a distância de migração do metal do diodo de frequência GaN High de Infineon foi controlada em 0,1 μm, atendendo aos requisitos dos padrões automotivos.
3. Teste de corrosão por pulverização de sal
Para equipamentos da estação base costeira, use uma solução de NaCl a 5% para 48 horas de teste de pulverização contínua. Os fotodiodos nos cabos ópticos marinhos da Huawei foram testados para garantir uma vida útil de 20 anos, mesmo em ambientes corrosivos de água do mar.
3, Tecnologia de análise de falhas: rastreamento profundo do fenômeno para a essência
Quando um dispositivo falha durante o teste, é necessário localizar a causa raiz através da análise multidimensional:
Análise de parâmetros elétricos: Use o analisador de parâmetros de parâmetros semicondutores Keysight B1500A para medir a deriva dos parâmetros, como corrente de vazamento reverso e tensão de quebra. Por exemplo, um certo lote de diodos experimentou um aumento na corrente de vazamento reverso durante o teste de HTRB, que foi analisado para ser causado por defeitos na camada de passivação na borda da bolacha.
Análise física: X - Tomografia de raios (3D - CT) foi usada para localizar rachaduras internas, e o feixe de íons focado (FIB) e a microscopia eletrônica de transmissão (TEM) foram usados ​​para observar defeitos de treliça. O semicondutor ROHM descobriu através dessa tecnologia que a falha de seu diodo SiC é causada pelo canal de vazamento desencadeado pelas luxações do plano basal (BPD).
Análise térmica: use o FLIR A655SC Infraverming Thermal Imager para capturar pontos de acesso locais e otimizar o projeto de dissipação de calor através da simulação de elementos finitos. O semicondutor de Anson reduziu a resistência térmica dos diodos embalados do DFN para 8m Ω através desse método, que é 72% maior que a embalagem SOD-123.
4, Evolução dos padrões: um salto de grau de telecomunicações para grau automotivo
Com a extensão da tecnologia de comunicação para a Internet de veículos, Internet industrial e outros campos, os padrões de confiabilidade mostram duas grandes tendências de evolução:
Certificação do nível do veículo: AEC - Q102 O padrão exige que os dispositivos passem testes de faixa de temperatura de - 40 graus a 150 graus, e a taxa de falha deve ser menor que 1 ajuste (1 bilhão de horas de falha). Como a primeira instituição doméstica a concluir o conjunto completo da certificação AEC-Q102 para os emissores de laser, os dados de teste da Metrologia de Rádio e Televisão mostra que o tempo médio entre falhas (MTBF) de diodos de grau automotivo é três ordens de magnitude mais altas que as dos diodos de grau de consumo.
Certificação de segurança funcional: o padrão ISO 26262 exige que os dispositivos entrem em um estado seguro após a falha, como o diodo do radar de onda milimétrico no sistema de piloto automático Tesla, que deve passar pela certificação ASIL - D para garantir a segurança funcional em cenários extremos, como colisões.
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