Page 25 - 网络电信2020年9月刊上

一种光模块组件的加速硫化腐蚀寿命预估模型

甘文斌，廖原，钟洪，廖骞
烽火通信科技股份有限公司

引言 并收集加速硫化腐蚀试验的失效率数据进行模型参数估计，最
光模块在长期运行过程中会发生许多问题，其中就包括含 后通过实际工程失效数据验证了该预估模型的可行性和准确
硫气体和含硫颗粒污染物对光模块造成的硫化腐蚀现象。含硫 性。
气体和含硫颗粒污染物能够腐蚀光模块元器件内部的镀银层和
含银材料，如片式厚膜电阻和磁珠内部的银电极。光模块的硫 一、可靠性分析
化腐蚀会造成光通信设备的硬件故障，因此评估光模块内部含 1、银硫化腐蚀机理
银元器件在含硫环境下的工作寿命引起了行业研究者的关注。 光模块在高硫环境下工作时，硫化现象通常发生在模块内
国内外学者致力于利用加速试验来模拟银在含硫环境下的 部的贴片电阻和磁珠上。
[1]
腐蚀情况，气体浓度、温度和湿度是需要考虑的因素 。常见 图1所示为电阻硫化腐蚀机理图，如图所示，从左至右分
的加速硫化腐蚀方法如GB/T2423．51-2000流动混合气体腐蚀 别为电阻纵向剖面结构示意图（图中，①为包覆层；②为电阻
试验，其环境应力较弱，不能与当前部分地区的恶劣环境相适 层；③为银电极；④为基板；⑤为侧面电极；⑥为背面电极；
应，且21天的常规试验不能充分识别产品的硫化风险，不能准 ⑦为电镀层。）、电阻腐蚀位置示意图以及电阻腐蚀物的成分
确预估产品在含硫环境下的工程寿命，需要进一步延长流动混 分析图（主要为银和硫元素）。在贴片电阻的银电极和包覆层
合气体腐蚀试验周期，这将极大地增加试验成本，降低试验效 的结合处，环境空气中的含硫物（主要是硫化氢（H 2 S）、二氧
率。 化硫（SO 2 ）和羟基硫（COS））可以通过结合处的微小孔隙渗
本文以通信设备含硫环境下的工程寿命预估为目标，通过 透到内部银电极，生成高电阻率的硫化银，从而使电阻的阻值
[2]
分析银在含硫环境下的腐蚀失效机理，创新地提出了一种应用 变大直至开路 。
高加速的硫化腐蚀失效模型进行寿命预估的方法，以威布尔分 图2所示为磁珠硫化腐蚀机理图，如图所示，从左至右
布作为基准，环境应力作为协变量，建立工程寿命预估模型， 分别为磁珠腐蚀后的无损X-ray成像图、切片扫描电子显微镜
图1 电阻硫化腐蚀机理图

网络电信 二零二O年九月 29