microtec GmbH Qualifikation von optischen und optoelektronischen Bauteilen

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1 von optischen und optoelektronischen Bauteilen testlab for opto + microelectronics

2 Überblick allgemein und Zuverlässigkeit Standards und typische Testbedingungen an optischen und optoelektronischen n Aufdeckung von Schwachstellen an optischen und optoelektronischen n Empfohlener sablauf - von optischen n April

3 focussed on quality. Ihr Partner für Opto- und Mikroelektronik 1. unabhängig und neutral 2. Modernes Analyse- und Testequipment 3. Testdienstleistungen aus einer Hand Test von elektronischen und optoelektronischen n nach Telcordia, MIL, JEDEC, ESA, DIN, IEC AEC-Q 100/200 Fehleranalyse Beratung Logistik / Supply Chain Service vom Chip bis zur Baugruppe - von optischen n April

4 -Historie Gründung: 1982 Standorte: Stuttgart, Hannover Mitarbeiter: : Bezug des neuen Firmensitzes 1996: Aufbau der Geräte-Analyse 2000: Eröffnung Standort Hannover 2004: Integration des Alcatel Technology Centers und damit der Optoelektronik 2005: neue Dienstleistungen: Test von Imagesensoren / mechanische Tests (Schock, Vibration) - von optischen n April

5 -Kundenfelder Branchen: Automotive Luft- und Raumfahrt Telekommunikation Industrieelektronik Medizintechnik Bereiche: Designhäuser (fabless) Bauelementhersteller und -anwender Systemhersteller und -anwender Distributoren ATE ( Automatic Test Equipment ) -Hersteller & -User - von optischen n April

6 Zuverlässigkeit ist nicht gleichzusetzen mit geprüfter Zuverlässigkeit - von optischen n April

7 Zuverlässigkeit Bauteile- bedeutet: Überprüfen der Anforderungen bezüglich elektrischer Parameter mechanische Stabilität Umweltbedingungen basierend auf internationalen Standards und Kundenanforderungen Momentaufnahme - von optischen n April

8 Zuverlässigkeit Zuverlässigkeitsbetrachtung beinhaltet mehr Komponententests unter Beobachtung der Degradation relevanter Parameter Fehleranalyse, Fehlermechanismus Fehlerkriterien definieren Lebensdaueraussage basierend auf Wahrscheinlichkeitsrechnung Sub-Komponenten des Modules der zugelieferten Baulemente Lot by Lot Kontrolle Betrachtung der Feldausfälle und eventuell notwendige Korrekturmaßnahmen Lagerung und Verarbeitung `Lot by Lot` Kontrolle des Modules und Betrachtung der Feldausfälle Kontinuierliche Überwachung - von optischen n April

9 Vorteile der Pro Bauteile- deckt Schwachstellen der Komponenten frühzeitig auf liefert Aussagen über Langzeitverhalten Minimierung der Ausfallkosten Eliminierung von Frühausfällen Reduzierung von Feldausfällen Beugt Imageverlust vor Entscheidungsgrundlage für Freigabe und Einsatz - von optischen n April

10 s- Standards Branchenspezifische Standards Anwendung in Telcordia GR 468-Core/1221 Telecommunication AEC-Q 100/101 Automotive ESCC 9020 Luft - und Raumfahrt MIL STD 883 oder spezielle Kundenanforderungen - von optischen n April

11 Typische Testbedingungen zum Beispiel für Bauelement aus der Telecom Temperaturzyklen 100 Zyklen, C Temperaturlagerung -40 C / +85 C, 2000h Feuchtelagerung 85% RH / +85 C,1000h Dauerbetrieb Sender - konstant Strom T case,max, 2000h, 5000h - konstant opt. Ausgangsleistung T case,max, 2000h, 5000h Empfänger - Lagerung unter Spannung T case,max, 2000h, 5000h Schock 500g, 1ms, 5x pro Richtung Vibration 20g, 20Hz 20kHz, 4 Zyklen, 3Richtungen - von optischen n April

12 Überblick allgemein und Zuverlässigkeit Standards und Typische Testbedingungen an optischen und optoelektronischen n Aufdeckung von Schwachstellen an optischen und optoelektronischen n Empfohlener sablauf - von optischen n April

13 an optischen und optoelektronischen n Faseroptik von Board zu Board bis Weitverkehr Temperatur- Feuchtelagerung Temperaturzyklen Mechanische Tests Sender - Empfänger - Module Dauerbetrieb (Lebensdauertest) Umwelttests (Temperaturzyklen, Feuchtelagerung) Mechanische Tests (Vibration, Schock) ESD POF Komponenten Dauerbetrieb (Lebensdauertest) Umwelttests (Temperaturzyklen, Feuchtelagerung) Mechanische Tests (Vibration, Schock) ESD Change of Laser Current (%) Relative Laser Current of Lifetest at 10mW, 70 C Test Time (H) - von optischen n April

14 an optischen und optoelektronischen n Einzelkomponenten (LD, VCSEL, IRED ReliaSoft's und Weibull LED) Dauerbetrieb (Lebensdauertest) 99,00 90,00 Umwelttests (Temperaturzyklen, Feuchtelagerung) 50,00 Mechanische Tests (Vibration, Schock) RGA ( Restgasanalyse) Signallampen, Display usw. Umwelttests (Temperaturlagerung, Feuchtelagerung) Mechanische Tests (Vibration, Schock) CMOS und CCD Imagesensoren Lebensdauertest Umwelttests (Temperaturzyklen, Feuchtelagerung) Unreliability, F(t) 10,00 5,00 1,00 β=2,5840, η=8047,9435, ρ=0,9727 Probability - Weibull 1000, ,00 Time, (t) Weibull Data 1 W2 RRX - SRM MED F=17 / S=3 CB[FM]@90,00% 2-Sided-B [T2] Donalt Bach : ,00 Mechanische Tests (Vibration, Schock) * CMOS Bildsensor EMPHIS von optischen n April 2006 * Von Fa. Photonfocus bereitgestellt 14

15 Überblick allgemein und Zuverlässigkeit Standards und Typische Testbedingungen an optischen und optoelektronischen n Aufdeckung von Schwachstellen an optischen und optoelektronischen n Empfohlener sablauf - von optischen n April

16 Schwachstellen an optischen und optoelektronischen n Beanspruchung Auswirkung hohe Betriebs- (Gehäuse-) Temperatur hoher Betriebsstrom (hohe opt. Leistung) Spannungsspitzen elektrostatische Entladung (ESD) Temperaturschwankungen Mechanischer Stress Chipdegradation optische Ankopplung Chipdegradation Laserspiegelgefährdung Chipdegradation bis Zerstörung optische Ankopplung optische Ankopplung Klebung Feuchte Handling Chipkorrosion Optik, Klebung Faserendflächen (Kratzer, Verunreinigungen) - von optischen n April

17 Schwachstellen an optischen und optoelektronischen n ESD Fotodioden Erhöhung des Dunkelstroms Laserdioden Veränderung der Rückwärtskennlinie Anstieg des Schwellstromes Änderung der LI Steilheit Faserankopplung 0,5 µm Abweichung oder Verschiebung in x/y Richtung optische Leistungsreduzierung von ca. 20% Stabilität der Befestigung des Laserchip Stabilität des optischen Systems insgesamt Faserdurchführung Klebung nachhärten oder ausgasen Lötung mech. Spannung auf Faser Laserschweißen mech. Spannung auf Faser - von optischen n April

18 Schwachstellen an optischen und optoelektronischen n Feuchte Hermetisch dichte Bauteile zeigen minimiertes Risiko falls Gehäuse dicht Dichtheit wird beeinträchtigt durch: Risse in der Pindurchführung Unzureichende Verschließtechnik Qualität der Faserdurchführung Interne Feuchte gering (< 5000 ppm) Interne Feuchte Abhängig von Eingebauter Atmosphäre Feuchte in den verwendeten Materialien Standardforderung nach Telcordia: Interne Feuchte < 5000ppm ~ 0,5% H 2 O - von optischen n April

19 Überblick allgemein und Zuverlässigkeit Standards und Typische Testbedingungen an optischen und optoelektronischen n Aufdeckung von Schwachstellen an optischen und optoelektronischen n Empfohlener sablauf - von optischen n April

20 Empfohlener s - Prozess Übliche Vorgehensweise Erprobung entwicklungsbegleitend am Ende der Entwicklung Risiko von Fehlern und dadurch Wiederholung von tests notwendig Empfehlung Risikoanalyse während der Designphase unterstützt mit begleitenden selektiven Stresstests Ausgewählte Verifikationstests während der Entwicklungsphase von Einzelkomponenten und deren Hersteller Zuverlässigkeitsdaten von Zulieferern einfordern Vollständige an bereits optimierten n - von optischen n April

21 Vorteile der empfohlenen Vorgehensweise Risikoanalyse durch verschiedene Fachexperten aus Entwicklung, Qualitätswesen, Produktion und Zulieferanten Gebündeltes Wissen Berücksichtigung von Feldausfällen und Zuverlässigkeitsdaten der Sub-Komponenten Erkennen und Beheben von Schwachstellen zu einem frühen Zeitpunkt Kosten- und Zeitersparnis - von optischen n April

22 Zusammenfassung von opto-elektronischen Bauteilen Automotive Telekomunikation Luft- und Raumfahrt Medizintechnik Intelligente Vorbereitung Kosten- und Zeitersparnis Nutzen Sie das langjährige Know How von - von optischen n April

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit testlab for opto + microelectronics

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