Почему продукция проходит испытания циклической сменой высоких и низких температур перед отправкой с завода?
Разветвители оптического сигнала (включая разветвители на основе планарных световодов PLC и разветвители с плавленым волокном FBT) проходят испытания на термоциклирование (Temperature Cycling Test, TCT) перед отправкой с завода, что является наиболее важной частью скрининга экологического стресса (Environmental Stress Screening, ESS). С точки зрения физики и надежности проектирования, его основные цели заключаются в следующем:
1. Снижение остаточных термических напряжений, возникающих из-за гетерогенной интеграции материалов (Residual Stress Relaxation)
Оптический разветвитель — это прецизионное оптическое устройство, плотно собранное из различных материалов. Эти материалы имеют значительные различия в коэффициентах теплового расширения ( Coefficient of Thermal Expansion, \text{CTE}, обычно обозначается как \alpha). Например:
- Чип волновода из диоксида кремния ( ext{SiO}_2) (\alpha \approx 0.5 \times 10^{-6}\text{/K})
- Основа из монокристаллического кремния ( ext{Si}) (\alpha \approx 2.6 \times 10^{-6}\text{/K})
- Отвержденный оптический клей (его CTE обычно достигает 10 \times 10^{-6}\text{/K} до 100 \times 10^{-6}\text{/K}, что на 1-2 порядка выше, чем у неорганических материалов)
- Корпус из нержавеющей стали или керамики
В процессе производства и отверждения клея из-за изменений температуры и усадки при отверждении в устройстве неизбежно накапливаются остаточные напряжения. Испытания на термоциклирование, применяя попеременные температурные нагрузки, принудительно заставляют эти гетерогенные материалы циклически расширяться и сжиматься, используя микроползучесть клея и релаксацию материалов при нагреве для снятия и уравновешивания внутренних остаточных механических напряжений. Это может эффективно предотвратить микронный дрейф оптической выравнивающей структуры из-за медленного высвобождения напряжений во время последующей длительной эксплуатации.
2. Выявление скрытых производственных дефектов и снижение риска ранних отказов (Infant Mortality Screening)
Согласно