本标准规定了通信设备用光电子器件的术语、定义、可靠性评定的一般要求、试验程序和光电子器件的评定方法。本标准适用于通信设备用光电子器件,包括激光二极管、发光二极管、光电二极管、雪崩光电二极管及其它们的组件。其他类似器件可参照执行。 GB/T 21194-2007 通信设备用的光电子器件的可靠性通用要求 GB/T21194-2007 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS03.120.99
中华人民共和国国家标准
GB/T21194-2007
通信设备用的光电子器件的
可靠性通用要求
Generic reliability assurance reguirements for optoelectronic devices used intelecommunicationsequipment
2007-11-14发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2008-05-01实施
GB/T21194—2007
2规范性引用文件
3缩略语、术语和定义
3.1缩略语
3.2术语和定义
4可靠性评定的一般要求
4.1光电子器件评定的目的
4.2评定的抽样方案
5试验程序和光电子器件的评定
5.1试验的一般要求
光电特性参数的测试
物理特性测试项目
机械完整性试验项目
加速老化试验
光电子器件的评定方法
GB/T21194-2007
本标准参照TelcordiaGR-468-CORE：2004《通信设备用光电子器件可靠性一般要求》，在光电子器件评定的抽样方案、光电特性参数测试、物理特性测试、机械完整性测试和加速老化等技术方面保持一致，在其他方面和文本结构上不同。本标准由中华人民共和国信息产业部提出。本标准由中国通信标准化协会归口。本标准起草单位：武汉邮电科学研究院。本标准起草人：赵先明、刘坚、罗飚、郑林。I
1范围
通信设备用的光电子器件的
可靠性通用要求
GB/T21194—2007
本标准规定了通信设备用光电子器件的术语、定义、可靠性评定的一般要求、试验程序和光电子器件的评定方法。
本标准适用于通信设备用光电子器件，包括激光二极管、发光二极管、光电二极管、雪崩光电二极管及其它们的组件。其他类似器件可参照执行。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准。然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB8898一2001音频、视频及类似电子设备安全要求BellcoreTR-NWT-000870通信设备生产中静电放电的控制MIL-STD-202G电子器件试验方法MIL-STD-883F微电子器件试验方法TclcordiaGR-63-CORE网络设备构建系统要求：物理保护TelcordiaGR-78-CORE通信产品和设备的物理设计和制造的一般要求TelcordiaGR-326-CORE单模光纤连接器和光纤跳线的一般要求3缩略语、术语和定义
下列缩略语、术语和定义适用于本标准。3.1缩略语
Automatic Current Control
Avalanche Photodiode
AutomaticPowerControl
Allowed failures
Central Office
ActivationEnergy
Electro-Static Discharge
Failure In Time
Hurman Body Model
Lot Tolerance Percent DefectiveObjective
Requirement
SampleSize
Transistor Outline
Uncontrolled
自动电流控制
雪崩光电二极管
自动功率控制
样品中允许失效数
中心局环境
激活能
静电放电
每十亿器件·小时的失效数
人体模型
批允许不合格品百分数
特定的LTPD样品数
晶体管外形
非受控环境
GB/T211942007
3.2术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。3.2.1
可靠性reliability
产品在规定的时间内完成规定功能的能力。3.2.2
二极管diode
半导体晶片被分解成管芯后，将一个管芯安装在一个热沉上，称之为二极管。3.2.3
组件module
将多个小元件，包括激光二极管、发光二极管、光电二极管和雪崩光电二极管，以及一个或多个其他器件集成在一起，称之为组件。3.2.4
中心局环境COenvironment
长期在十5℃到十40℃，短期（例如96h，一年不超过15天）在最低一5℃到最高十50℃的工作环境称为中心局环境。
非受控环境UNCenvironment
当设备机壳外的空气温度在一40℃到+46℃范围或者阳光照射和光电子器件散热达到最大值时，在机壳内，光电子器件周围的空气温度可达到十65C的工作环境，称为非受控环境，4可靠性评定的一般要求
4.1光电子器件评定的目的
光电子器件评定有两个基本目的。特性参数的评定是为了证实光电子器件满足设备生产者对性能要求的能力。机械完整性和环境应力试验的评定是验证光电子器件基本设计、生产和材料以及工艺的完整性，以保证光电子器件预期的长期可靠性。评定需要的文件：一评定试验计划：
试验和测量项目；
一试验和测量程序；
一一评定抽样方案和可以接受的试验样品不合格数量：确认试验是否通过或失效的标准；一记录试验数据的规范格式；
结果分布和试验失效的报告。
4.2评定的抽样方案
用于评定的可靠性试验样品应从最少3个晶片或3批（光电子二极管）经过筛选步骤的样品中随机抽取。对于光电子器件组件，可用一个批次光电子器件组件的样品。评定试验规定LTPD值一股是10或20,对应的样品数量是22或11。在LTPD值等于10时，如果在最初的22个样品中发现一只不合格的光电子器件，第二次应抽取16只样品进行试验。如果在第二次抽取的样品中没有不合格的光电子器件，可以认为产品中的38个样品有一只不合格，通过了LTPD为10%的标准。同样，LTPD值为20时，如果在最初的11只样品中发现一只不合格的光电子器件，第二次应抽取7只样品进行试验。如果没有发现另外不合格的光电子器件，就符合LTPD为20%的标准。评定的抽样方案见表1。
LTPD/%
接受的失效样品数(C)
试验程序和光电子器件的评定
5.1试验的一般要求
5.1.1标准的试验程序
LTPD抽样方案
最少样品数（SS）
GB/T21194—2007
为了确保光电子器件供应商与设备生产者，以及设备生产者与客户之间测试和试验的数据对应一致。因此，测试和试验的程序应采用相同标准。5.1.2试验设备
应定期维护和校准试验设备。
5.1.3制定通过或失效标准
应对特性测试和机械完整性和环境应力试验前后测量的数据制定通过或失效的标准。5.1.4激活能
对光电子器件进行高温加速试验，以确定光电子器件的激活能。光电子器件的设计和制造者不同，或者光电子二极管与相对应光电子器件组件的不同，激活能也可能不同。如果不能从试验数据中获得光电子器件的激活能，推荐的激活能可用于所有的相关计算。推荐的激活能见表2。
表2推荐的激活能
光电子器件类型
激光二极管
激光二极管组件
发光二极管
发光二极组件
光电二极管
光电二极组件
磨损失效的激活能
单位为电子伏
随机失效的激活能
GB/T21194—2007
5.2光电特性参数的测试
5.2.1激光二极管、发光二极管及组件的光电特性测试项目5.2.1.1中心波长
在激光二极管及组件光谱中，连接50%最大幅度值线段的中点所对应的波长数值，称为中心波长。5.2.1.2光谱宽度
光谱宽度有几种不同的定义：主要采用均方根谱宽和一20dB谱宽。若激光二极管及组件所发射光谱分布为高斯分布，在标准工作条件下，所测得的光谱分布的均方根宽度，称之为均方根谱宽。
在标准工作条件下，用所测得的比峰值波长幅度下降20dB处，光谱曲线上两点间的波长间隔来表征其光谱宽度，称之为一20dB谱宽。对于发光二极管和多纵模激光二极管而言，则是用标准工作条件下，所测得比峰值波长幅度下降一半的光谱曲线上两点间波长间隔来表征其光谱宽度。5.2.1.3阅值电流
阅值电流是激光二极管及组件开始激射的正向电流。5.2.1.4L-I曲线的线性
光功率线性是驱动电流的函数，通过L-1曲线来测量5.2.1.5边模抑制比
边模抑制比是指激光二极管及组件的发射光谱中，在规定的输出光功率和规定的调制时，最高光谐峰强度与次高光谱峰强度之比。5.2.1.6光输出饱和度
光输出饱和度是指理想的线性响应光输出的跌落。如果在光电曲线上段弯曲过大，则认为激光二极管及组件光输出是饱和的，通过dL/dI曲线上的最大跌落可以测量出饱和度。5.2.1.7扭折点
L-I曲线上光功率出现非线性变化的点称之为扭折点。5.2.1.8电压-电流曲线
从阈值电流开始增加电流，测量正向电压，即V-I曲线。5.2.1.9上升和下降时间
指激光二极管及组件输出功率的脉冲响应时间。从额定光功率的10%升到90%所需的时间称为上升时间，从额定光功率的90%降到10%所需的时间称为下降时间。5.2.1.10导通延迟
调制的光脉冲上升沿在电信号为“开”后到达全幅度10%对应的时间。5.2.1.11截止频率
在振幅调制包络线下降3dB的调制频率，“下降值”是在指定的调制频率下测量的减少的振幅，等于截止频率的百分之一。
5.2.1.12耦合效率
激光二极管及组件出纤光功率与实际发射光功率的比值。在规定的驱动电流下，反复测量激光二极管及组件光功率来确定。一般，驱动电流为激光二极管及组件额定输出光功率的50%所对应的电流。
5.2.1.13前后跟踪比
前后跟踪比是指前面（被耦合到传输光纤）和后面（到背面光电二极管）输出光功率的比值。5.2.1.14跟踪误差
激光二极管及组件的温度不同，输出光功率也会不同。在背光电流相同、管壳温度不同时，激光二极管及组件输出光功率比的对数，为跟踪误差。4
5.2.2光电二极管及组件的光电特性测试项目5.2.2.1响应度
响应度是指输出的光电流与输入的光功率的比值。5.2.2.2量子效率
光生载流子数与入射光子数的比值为光电二极管及组件的量子效率。5.2.2.3暗电流
光电二极管及组件的暗电流是在没有任何光输入时，所产生的电流。5.2.2.4击穿电压
GB/T21194—2007
光电二极管及组件的击穿电压是指无法接受的暗电流值（通常在100uA），对应的反向偏压。5.2.2.5截至频率
光电二极管及组件在整个输出范围内下降3dB的频率对应的点为截止频率。5.2.2.6光倍增因子
APD光电二极管及组件在一定的反向偏压下的光生电流与其无倍增时的光生电流之比为光倍增因子。
5.2.2.7光接收灵敏度
在规定的调制速率下，并满足随机比特误码率要求时，所能接收到的最小平均光功率。5.2.2.8饱和光功率
在规定的调制速率下，并满足随机比特误码率要求时，所允许接收到的最大平均光功率。5.3物理特性测试项目
5.3.1内部水汽
确定在金属或陶瓷封装的光电了器件内部气体中水汽含量。按照MIL-STD-883F，1018.4规定的条件和要求进行测试。
5.3.2密封性
确定具有内空腔的光电子器件封装的气密性。按照MIL-STD-883F，1011.11规定的条件和要求进行测试。
5.3.3ESD阈值
确定光电子器件受静电放电作用所造成损伤和退化的灵敏度和敏感性。按照MIL-STD-883F，3015.7规定的条件和要求进行测试。5.3.4可燃性
确定光电子器件所使用材料的可燃性。按照GB8898一2001规定的条件和要求进行测试。5.3.5剪切力
确定光电子器件的芯片和无源器件安装在管座或其他基片上所使用材料和工艺的完整性。按照MIL-STD-883F.2019.7规定的条件和要求进行测试。5.3.6可焊性
确定需要焊接的光电子器件引线（直径小于3.175mm的引线，以及截面积相当的扁平引线）的可焊性。按照MIL-STD-883F，2003.8规定的条件和要求进行测试。5.3.7引线键合强度
确定光电子器件采用低温焊、热压焊、超声焊等技术的引线键合强度。按照MIL-STD-883F，2011.7规定的条件和要求进行测试。5.4机械完整性试验项目
5.4.1机械冲击
确定光电子器件是否能适用在需经受中等严酷程度冲击的电子设备中。冲击可能是装卸、运输或现场使用过程中突然受力或剧烈振动所产生的。按照MIL-STD-883F，2002.4规定的条件和要求进行测试。5
GB/T 21194--2007
5.4.2变频振动
确定在规定频率范围内振动对光电子器件各部件的影响。按照MIL-STD-883F2007.3规定的条件和要求进行测试：
5.4.3热冲击
确定光电子器件在遭受到温度剧变时的抵抗能力和产生的作用。按照MIL-STD-883F，1011.9规定的条件和要求进行测试。
5.4.4光纤完整性试验
确定光电子器件的光输出尾纤在特性参数正常情况下与器件管壳连接的牢固程度。按照TelcordiaGR-326-CORE规定的条件和要求进行。5.4.5插拔耐久性
确定光电子器件光纤连接器的插人和拔出，光功率、损耗和反射等参数是否满足重复性要求。按照TelcordiaGR-326-CORE规定的条件和要求进行测试。5.4.6存储试验
确定光电子器件能否经受高温和低温下运输和储存。按照MIL-STD-883F，1008.2规定的条件和要求进行测试。
5.4.7温度循环
确定光电子器件承受极高温度和极低温度的能力，以及极高温度和极低温度交替变化对光电子器件的影响。按照MIL-STD-883F，1010.8规定的条件和要求进行测试。5.4.8恒定湿热
确定密封和非密封光电子器件能否同时承受规定的温度和湿度。按照MIL-STD-202G，103B规定的条件和要求进行测试。
5.4.9高温寿命
确定光电子器件高温加速老化失效机理和工作寿命。按照表3规定的条件和要求进行测试。5.4.10抗循环潮湿
采用加速方式评估光电子器件在高温和高湿条件下，抗退化效应的能力。按照MIL-STD-883F，1004.7规定的条件和要求进行测试。5.5加速老化试验
在光电子器件上施加高温、高湿和一定的驱动电流进行加速老化。依据试验的结果来判定光电子器件具备功能或丧失功能，以及接收或拒收。并可对光电子器件工作条件进行调整和对可靠性进行计算。加速老化试验项目见表3。
加速老化试验项目
试验项目
高温d
一般条件
70℃.10000h
85℃,10000h
70℃.5000h
85℃.5.000h
适用性（器件特定条件）
激光二极管（最大额定光功率或电流），发光二极管（最大额定电流）
激光二极管（最大额定光功率或电流），发光二极管（最大额定电流）
CO环境应用的光电子器件组件（激光二极管组件和发光二极管组件：最大额定光功率或电流；光电二极管组件：正常偏置。UNC环境应用的光电子器件组件（激光二极管组件和发光二极管的组件：最大额定光功率或电流；光电二极管组件：正常偏置。）试验项目
温度循环
恒定湿热
一般条件
40℃/+85℃
500循环
-40℃/+85C
1000循环
85℃/85%RH
表3（续）
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适用性（器件特定条件）
CO环境应用的所有光电子二极管组件UNC环境应用的所有光电子二极管组件用于非密封的光电子二极管和二极管组件（激光二极管：1.2×ITH，发光二极管：0.1×Lop，光电二极管：正常偏置。）a试验条件一般是最小可接受应力水平。如果光电子器件的最大工作温度比所列出的高温加速老化的温度高，则用较高温度进行试验
b试验的样品可以是相应光电子器件的一个分立器件。C微光二极管及组件的高温加速老化试验通常在APC下进行；有时也可用ACC。d变化温度的加速老化试验是定期按顺序逐步升高温度（例如，60℃、85℃和100℃）。5.5.1高温加速老化
加速老化过程中的最基本环境应力是高温。在试验过程中，应定期监测选定的参数，直到退化超过寿命终止为止。
5.5.1.1恒温试验
恒温试验与高温运行试验相类似，应规定恒温试验样品数量和允许失效数。5.5.1.2变温试验
变化温度的高温加速老化试验是定期按顺序逐步升高温度（例如，60℃、85℃和100℃）：5.5.2温度循环
除了作为环境应力试验需要对光电子器件进行温度循环外，温度循环还可以对光电子器件进行加速老化。温度循环的加速老化目的一般不是为了引起特定的性能参数的退化（例如，激光二极管及组件的阈值电流，而是为了提供封装在组件里的光路长期机械稳定性的附加说明。5.6光电子器件的评定方法
5.6.1光电子器件的物理特性试验光电子器件的物理特性试验项目见表4。表4光电子器件的物理特性试验项目试验项目
内部水汽
密封性
ESD国值
可燃性
芯片剪切
可焊性
引线键合
附加信息
HBM，器件ESD灵敏度等级最小阈值±8kV和士15kV放电
所有相关连接适用（例如：二极管/热沉和热沉/衬底）
不要求蒸汽老化
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适用性
所有密封的光电子二极管及组件所有密封的光电子二极管及组件所有光电子二极管及组件
所有光电子二极管及组件
所有光电子二极管及组件。
所有光电子二极管
所有光电子二极管及组件
所有光电子二极管
GB/T21194—2007
试验项目
附加信息
表4（续）
LTPDSS
适用性
a可对机上与功能性光电子器件等同的非功能性光电子器件进行，除光电子器件的尾纤根部剪断例外。b在ESD试验中所有的光电子器件样品要试验到它们失效（用逐渐增加的电压应力）。这里给出的“0”值指的是测量的阅值低于最小可接受的阀值（例如，低于500V或基于光电子器件ESD灵敏度等级的其他一些规定值)的光电子器件数量。
C金属或陶瓷密封封装不需要进行可燃性试验。但是，任何与封装连接有潜在可燃性材料的一般需要进行试验。
5.6.2机械完整性试验
机械完整性试验项目见表5。
表5机械完整性试验项目
试验项目
机械冲击
变频振动
热冲击
光纤完整性-
扭动试验
光纤完整性-
侧边拉力试验
光纤完整性
光纤拉力试验
连接器/插座
附加信息：
条件A：500g，1.0ms，5次/轴向条件A：20g（20-2000-20）Hz，4分钟循环，4循环/轴向
条件A：0℃到100℃
0.5kg，10循环，3cm（距离器件）1kg，10循环3cm（距离器件）
0.25kg，90°22cm~28cm（距离器件）0.5kg.90°22cm~28cm（距离器件）0.5kg,1min
1kg,1min
耐久性-插拨
200次插拨
耐久性试验
接连器耐久
性-拉力试验
最少10个连接器中不充许超过3个拉脱
适用性”
所有光电子器件
所有光电子器件
所有密封光电子器件
所有带涂覆层和紧套（或紧包）光纤的光电子器件
所有带松套（或松包）光纤的光电子器件。
所有带涂覆层和紧套（或紧包）光纤的光电子器件
所有带松套（或松包）光纤的光电子器件
所有带涂覆层光纤、紧套（或紧包）光纤的光电子器件
所有带松套（或松包）光纤的光电子器件?
所有带连接器或插拔的光电子器件对所有带连接器的光电子器件
（8所示的条件是最小可接受的应力水平，在有些情况下，可以采用不同的条件（应有技术证据），b在所有情况下，试验的适用性环境各不相同，即指光电子器件的工作环境（例如，CO或者UNC)各不相同。C通常，机械冲击和变频振动试验都要进行，两个试验要用相同的样品。d未经受住所列出的机械冲击试验条件的，应重新进行低强度的试验。C与元件连接的缓冲材料是加固作用的松套（或松包）光纤。对缓冲材料不是加固作用的紧套（或紧包）光纤进行较低应力试验。
5.6.3非通电环境应力试验
非通电环境应力试验项目见表6。表6非通电环境应力试验项目
试验项目
高温存储。
低温存储
温度循环.d
恒定湿热4
一般条件。
85℃,2000h
-40℃,72h
-40℃/85℃.50个循环
一40℃/85℃，100个循环
-40℃/85℃.500个循环
85C/85%RH.500h
GB/T21194—2007
适用性
所有光电子器件
所有光电子器件
所有光电子二极管
CO环境用的所有光电子二极管组件UNC环境用的所有光电子二极管组件用于非密封组件的所有光电子器件所示条件是最小可接受的应力水平，在有些情况下，可以采用不同的条件（应有技术证据）。如果一个光电子器件的最小或最大存储温度大于列出的相应存储温度，要用超出的温度做试验。b如果失效机理对高温影响不大的话，不需要既做高温存储试验又做高温运行试验，只需要做应力较大的试验。用于通过/失效的非破坏性测试的光电子器件，试验条件可重复应用于（例如加速老化试验目的）规定的附加的循环。
d密封器件在试验过程中可以加偏置。对非密封光电子器件不需要既做通电又做非通电的恒定湿热试验。5.6.4通电环境应力试验
通电环境应力试验项目见表7。
表7通电环境应力试验项目
试验项目
高温运行
抗循环潮湿
一般条件。
70℃.5000h
85℃.5000h
175℃,2000h
70℃,2000h
85℃.2000h
①25℃~65℃ (90% RH~
100%RH).@65C(90%RH
~100%RH,3h),@65C~
10℃~-2℃(80% RH ~
100%RH)@-2℃~65℃
(90%RH～100%RH),
?65℃（90%RH~100%
RH.3h),@65℃25℃
(80% RH ~100% RH).
①25℃（80%RH~100%
RH,2h），20次循环（①~
抽样*
适用性
激光二极管（最大额定功率或电流），发光二极管（最大额定电流）
激光二极管（最大额定功率或电流），发光二极管（最大额定电流）
光电二极管（2×V。）a
所有光电子二极管组件（激光二极管和发光二极管的组件在额定光功率或电流，光电二极管正常偏置。）所有光电子二极管的组件（激光二极管组件和发光二极管组件在额定光功率或电流，光电二极管正常偏置。）UNC环境应用的所有光电子器件
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