光电器件的可靠性要求（一）

前言

光器件的可靠性标准中，我们最常接触的应该就是GR-468和GR-1209/1221了。GR-468重点讲了有源器件的可靠性要求，而GR-1209/1221重点讲无源器件的可靠性要求。虽然涵盖的产品种类不同，但是可靠性要求包含的项目大体相同。

本文档相当于GR-468的阅读笔记，梳理和记录有源光电器件可靠性的基本要求。本标准提出了建议性的一般可靠性保证规则，这些规则适合大部分用于电信设备的光电子器件适合设备厂商和光电子器件供应商的设计，工程，制造和品保部门。帮助确保通信设备中，光电子器件的可靠工作，并且帮助厂商、服务提供商和最终用户将成本减至最低。通过确立一套最低的可靠性保证规则，来降低成本，确保器件的性能，厂商、服务提供商和 最终用户都能够从中受益。

可靠性保证概述

光电系统的基本可靠性基本上可以等同于组成元件的可靠性。而且在许多情况下，一旦元件 组合成更高级别的组件，通常就不能够彻底测试它们的性能和可靠性。因此让器件供应商和 设备厂商制定程序，来帮助确保元件水平，很有必要。一个完整的可靠性保证程序包括：

供应商资格审查器件验证

逐批质量和可靠性控制

反馈和纠正措施

存储和处理程序

文件

因此，在一个设计良好的可靠性保证程序中，器件都购自经过资格审查的供应商，做过初 始验证，并且以适当的时间间隔做重新验证。另外，每一批次都经过测试和分析，在制程 和现场应用中发现的任何问题，都有纠正和改善措施。同时相关信息都有及时反馈给供应 商，作为供应商资格审查的参考。器件经过适当的存储，避免了过热和过湿。对于特殊器 件，供应商和厂商都有采取ESD预防措施。最后，可靠性保证程序的记录非常完整，确保文件的一致性和持续性。

几个术语：

1.器件术语

按照封装层次，有源器件可以分为5个层级：

晶元水平:晶圆级，芯片还未解理的状态。

二极管水平：芯片被解理/切割成一颗颗，或者芯片贴装在热沉上的状态。

次模组水平：芯片被初步组装，但还不具备完整的光/电接口，比如比如TO组件。

模块水平：芯片拥有了完整的光电接口，可以进行一系列指标测试，比如TOSA器件。

集成模块：多个光电组件组成一起，形成更高级封装，比如光模块。

按道理来讲，越初级的封装，做可靠性的成本越低。但是考虑到实际情况（主要是测试），在晶圆上不可能测出DFB的PIV或者眼图；在TO级别，没有耦合连接器，也不可能测出耦合效率。既然无法测出某些关键指标，也就无从判断是否合格，因此一般可靠性都是建立在芯片级、器件级以及模块级的封装上。

2.工作环境

光电子器件通常用于两种工作环境：分别为中心控制室(CO)和其它控制环境(通称CO环境) 以及未受控(UNC)环境。这些环境对器件的应力测试有重要影响，如果器件不够稳定，会产生可靠性问题。因此，在器件可能要工作的特殊环境中，会有许多相关的可靠性保证标准

CO环境：温度长期处于5~40℃，低温偶尔到-5℃或高温偶尔到50℃的环境用于室内的模块，工作范围处于0-70℃/-5-70℃就够了。

UNC环境：温度不受控制，低可以到-40℃(比如东北)，高可以到65℃(比如中东)，后面全部以室外环境代替。用于室外的模块，工作温度范围一般为-40~85℃。

3.失效率

通常根据特殊类型器件的“FIT率”来提出它的失效率，这里的一个FIT相当于每十亿器件工 作时间有一个失效。虽然通常在讨论和介绍的时候，它好像是一个常数，但是它的比率一般 会随时间发生明显的变化。此外，在器件寿命的不同部分中，不同类型的失效通常具有不同 的失效率特性。在许多情况下，主要的失效类型如下：

初期失效：发生在寿命初期，通常可以由一个设计良好的筛选程序检测出来。

随机失效：发生率相对稳定，如果没有良好的测试，通常不可能预测准确。

衰减失效：失效率通常会随时间增大，并且有时能够根据加速老化的测试结果做出合理的预测。

三种类型的失效组合在一起，就构成了完整的失效率函数，它是一条近似的“浴缸曲线”。

审核编辑 黄宇