提起光器件的可靠性，就不得不提Telcordia。Telcordia前身Bellcore，1999年被科學(xué)應(yīng)用國(guó)際公司收購(gòu)后改名Telcordia，現(xiàn)在Telcordia屬于愛(ài)立信。
Telcordia影響力如此之大，相信只要是咋們這個(gè)行業(yè)做過(guò)產(chǎn)品可靠性的，應(yīng)該沒(méi)人沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)Telcordia。否則只能證明你的產(chǎn)品毫無(wú)可靠性！
Telcordia可靠性標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)我們*具有參考意義的應(yīng)該就是GR-468和GR-1209/1221了。GR-468重點(diǎn)講了有源器件的可靠性標(biāo)準(zhǔn)，而GR-1209/1221重點(diǎn)講無(wú)源器件的可靠性。雖然涵蓋的產(chǎn)品種類不同，但是可靠性測(cè)試包含的項(xiàng)目大體相同。
現(xiàn)在就以GR-468為主線盤點(diǎn)一下可靠性測(cè)試項(xiàng)目：
可靠性測(cè)試項(xiàng)目與器件類型、器件應(yīng)用場(chǎng)景關(guān)系很大，因此有必要先對(duì)器件和應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行分類。
按照封裝層次，可以分為5個(gè)層級(jí)（更多針對(duì)有源器件）：
1. wafer level: 晶圓級(jí)，芯片還未解理的狀態(tài)
2.diode level：芯片被解理/切割成一顆顆，或者芯片貼裝在熱沉上的狀態(tài)
3.submodule level：芯片被初步組裝，但還不具備完整的光/電接口,
比如TO組件
4.module level：芯片擁有了完整的光電接口，可以進(jìn)行一系列指標(biāo)測(cè)試，
比如TOSA器件
5.Integrated Module：多個(gè)光電組件組成一起，形成的更上等封裝，比如光模塊
按道理來(lái)講，越初級(jí)的封裝，做可靠性的成本越低。比如已經(jīng)在晶圓上完成了老化（burn in），那么就可以省去芯片級(jí)的老化步驟，可以節(jié)省不少工時(shí)和物料；如果提前完成了芯片非氣密可靠性，那么器件或者模塊的非氣密可靠性更容易得到保證。
但是考慮到實(shí)際情況（主要是測(cè)試），在晶圓上不可能測(cè)出DFB的PIV或者眼圖；在TO級(jí)別，沒(méi)有耦合連接器，也不可能測(cè)出耦合效率。既然無(wú)法測(cè)出某些關(guān)鍵指標(biāo)，也就無(wú)從判斷是否合格，因此一般可靠性都是建立在芯片級(jí)、器件級(jí)，以及模塊級(jí)的封裝上。
按照應(yīng)用場(chǎng)景分類，可分為
-
溫度長(zhǎng)期處于5~40℃，低溫偶爾到-5或高溫偶爾到50℃的環(huán)境，比如室內(nèi)環(huán)境。用于室內(nèi)的模塊，工作范圍處于商溫（0-70℃/-5-70℃）就夠了。
-
溫度不受控制，低可以到-40℃比如東北，高可以到65℃比如中東，后面全部以室外環(huán)境代替。用于室外的模塊，工作溫度范圍一般為-40~85℃
下面開(kāi)始盤點(diǎn)光器件要做的可靠性驗(yàn)證項(xiàng)目。
1. 機(jī)械完整性
1.1 機(jī)械沖擊與振動(dòng)
當(dāng)產(chǎn)品被運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候，難免拋來(lái)拋去；使用的時(shí)候，也難免磕磕碰碰；即使產(chǎn)品被安裝在設(shè)備上了，也會(huì)有風(fēng)扇引起的振動(dòng)。機(jī)械沖擊和振動(dòng)就是針對(duì)這些情況提前做好預(yù)防與篩選工作。
1.2 熱沖擊
當(dāng)一個(gè)冷玻璃杯突然倒入開(kāi)水的時(shí)候，由于劇烈的熱脹冷縮引起應(yīng)力，來(lái)不及釋放，使得玻璃杯破裂。氣密封裝的光器件雖然不至于破碎，但內(nèi)部氣體縮脹、各材質(zhì)熱脹系數(shù)不一致引起的引力，也可能導(dǎo)致氣密失效。
熱沖擊主要針對(duì)氣密性封裝的器件，需要將器件來(lái)回浸泡在0℃的冰水混合物和100℃的開(kāi)水中。浸泡時(shí)間要求不小于2分鐘，且5分鐘之內(nèi)達(dá)到水的溫，然后10秒鐘之內(nèi)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)水槽內(nèi)。做15個(gè)循環(huán)就完成了熱沖擊過(guò)程。
重要的事情再說(shuō)一遍，此測(cè)試僅針對(duì)氣密封裝器件，你要是把QSFP模塊泡在水里做這個(gè)測(cè)試，壞了可別怪我。
1.3 光纖可靠性
對(duì)于有尾纖的器件或模塊，比如尾纖式TOSA，還要進(jìn)行尾纖受力測(cè)試（沒(méi)有尾纖的忽略此項(xiàng)目）：
根據(jù)尾纖受力形式不同，分為軸向扭轉(zhuǎn)、側(cè)向拉力、軸向拉力。主要參數(shù)就是施加力的大小，和施加力的次數(shù)或時(shí)間。力的大小和受力次數(shù)（時(shí)間）根據(jù)光纖是025帶涂覆層光纖、松套光纖（如09松套）、緊套光纖（09緊套）、還是加強(qiáng)型光纖（如3mm中間填絲線保護(hù)光纖）而定。
1.4 連接器可靠性
對(duì)于有連接器的器件和模塊，需要對(duì)連接器的可靠性進(jìn)行檢查。
主要包括
插拔可靠性：和外接連接器拔插200次，監(jiān)控光功率
抗非軸向扭擺(wiggle)：Cisco 認(rèn)定光學(xué)設(shè)備中光纖光纜受非軸向力時(shí)會(huì)明顯導(dǎo)致光功率變化，這就是wiggle，還沒(méi)找到標(biāo)準(zhǔn)。
抗拉托特：要求10次測(cè)試中，小于30%的概率被拉出。
2. 不帶電環(huán)境（存儲(chǔ)/運(yùn)輸）壓力可靠性
2.1 高溫/低溫存儲(chǔ)
器件存儲(chǔ)環(huán)境千差萬(wàn)別，有些器件可能放在東北，零下幾十度；又些器件可能被運(yùn)往中東，環(huán)境溫度五十多度，車內(nèi)甚至可以到70多度。因此很有必要在發(fā)貨前，就驗(yàn)證器件是否能抗的住這些極端溫度。由于只是運(yùn)輸存儲(chǔ)，所以不帶電。
一般有低溫存儲(chǔ)和高溫存儲(chǔ)。經(jīng)大量經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有源器件在低溫下，不太可能失效，所以低溫存儲(chǔ)時(shí)間只有72小時(shí)，甚至可以不用做；而高溫存儲(chǔ)一般在85℃下存儲(chǔ)2000h，如果器件的*高工作溫度高于85℃，那么在器件*高工作溫度下存儲(chǔ)。
相比有源器件，無(wú)源器件里面用的膠比較多，膠有個(gè)很重要的參數(shù)就是T**，T**是膠的力學(xué)特性改變溫度點(diǎn)。因此一般無(wú)源器件在-40℃低溫存儲(chǔ)1000h。
2.2 高低溫循環(huán)
上周武漢天氣從18℃一下降到-2℃，然后這幾天又回到了10℃，我們很多人身體都不“可靠了”，紛紛感冒。但是咋光器件可不能失效啊，否則感冒在家不能上網(wǎng)多難受。幾乎所有光器件在出廠前都要經(jīng)歷溫循考驗(yàn)。
每種材料的熱膨脹系數(shù)不一樣，只有在劇烈的溫度變化下，才能考驗(yàn)不同材料是否存在失效風(fēng)險(xiǎn)。
溫循可比天氣變化嚴(yán)格多了，升降溫速率至少10℃/min，在85℃和-40℃這兩個(gè)溫度點(diǎn)，還要停留足夠長(zhǎng)的時(shí)間讓器件達(dá)到環(huán)境溫度。對(duì)于室內(nèi)應(yīng)用的光模塊，溫循100次就OK，對(duì)于室外應(yīng)用光模塊，需要溫循500次。對(duì)于有TEC控溫的模塊，溫循的時(shí)候，需要把TEC開(kāi)著。
2.3 濕熱
聽(tīng)起濕熱是不是稍感陌生，但提起雙85應(yīng)該很熟悉吧。濕熱不一定是85℃/85%RH，也可以使其它溫度和濕度的組合（75℃/90%RH），只是85℃/85%是*常用的濕熱條件。濕熱可以測(cè)試氣密性器件的氣密特性，也可以考驗(yàn)非氣密器件的可靠性。GR-468上不分室內(nèi)室外應(yīng)用，推薦的85℃/85%RH時(shí)間是500h，而GR-1221推薦室外應(yīng)用雙85可靠性要做到至少2000h。需要注意的是，這些標(biāo)準(zhǔn)推薦的時(shí)間只是一個(gè)*低參考，具體時(shí)間可以根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)而選定，也可以和后面更嚴(yán)格的帶電雙85合并。
3. 帶電（工作狀態(tài)）可靠性
3.1 高溫可靠性：
芯片/器件/模塊開(kāi)足馬力，以*大電流或者*大功率條件下工作。這樣做是為了加速失效。對(duì)于室外應(yīng)用，溫度設(shè)定在85℃，對(duì)于室內(nèi)應(yīng)用，溫度設(shè)定在70℃；對(duì)于芯片級(jí)可靠性，持續(xù)時(shí)間5000h，對(duì)于器件或模塊級(jí)可靠性，持續(xù)時(shí)間2000h。特別地，對(duì)于PD，溫度一般設(shè)定在175℃，時(shí)間2000h。
3.2 耐周期濕度可靠性
濕度和溫度同時(shí)變化條件下的可靠性實(shí)驗(yàn)，有可能會(huì)產(chǎn)生水汽凝結(jié)或者結(jié)霜。這個(gè)實(shí)驗(yàn)僅僅針對(duì)室外應(yīng)用的器件和模塊。該實(shí)驗(yàn)的溫濕度控制曲線如下圖，要做20個(gè)循環(huán)。一個(gè)循環(huán)下來(lái)要24小時(shí)，至少有一半的循環(huán)的*后一步要降到-10℃，停留不少于3h。
3.3 濕熱可靠性：
這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)針對(duì)非氣密封裝的器件，85℃/85%RH，持續(xù)1000小時(shí)或2000h（視具體產(chǎn)品和應(yīng)用而定），需要特別注意的是，并不是工作電流/出光功率越大越好，因?yàn)檫@樣會(huì)產(chǎn)生大量的熱，從而改變器件周圍的環(huán)境。對(duì)于激光器，工作電流保持在閾值電流1.2倍就行了。
以上項(xiàng)目基本上包含了可靠性認(rèn)證絕大多數(shù)項(xiàng)目。對(duì)于上面所有項(xiàng)目，凡是需要拿模塊做實(shí)驗(yàn)的，數(shù)量一般選11個(gè)；凡是拿器件或者芯片做驗(yàn)證的，數(shù)量一般都是22個(gè)。沒(méi)有失效情況，才算通過(guò)可靠性。否則就要再做一次，但是再做一次就沒(méi)必要拿這么多器件/模塊出來(lái)了。
那么具體怎么操作呢，比如進(jìn)行LD的高溫帶電（85℃/5000h），要求LTPD為10%，投入22只樣品，有1只失效了，顯然這個(gè)實(shí)驗(yàn)沒(méi)通過(guò)。那么我們按下面這個(gè)表查找，**列為失效個(gè)數(shù)，失效1個(gè)，LTPD為10，對(duì)應(yīng)的數(shù)字是38，那么只需要再拿38-22=16只芯片做一次高溫帶電，沒(méi)有失效芯片，那么這項(xiàng)可靠性驗(yàn)證就通過(guò)了！
