T-ZOIA 3003-2024 硅光電倍增管可靠性評(píng)估方法

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31.080．ｂｚｆ學(xué)兔兔ｗｗｗｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載CCS

L54ZOIA

T/ZOIA

3003—2024硅光電倍增管可靠性評(píng)估方法Reliability

evaluation

photomultiplier2024.2在提交反饋意見時(shí)，請(qǐng)將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。2024

-

02

-

04

發(fā)布2024

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02

-

04

實(shí)施發(fā)

布學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載T/ZOIA

3003—2024學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載 前言...................................................................................................................................................................... II1 ................................................................................................................................................................12 規(guī)范性引用文件............................................................................................................................................13 術(shù)語和定義....................................................................................................................................................14 一般要求........................................................................................................................................................25 詳細(xì)要求........................................................................................................................................................3參考文獻(xiàn).............................................................................................................................................................. 7學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載T/ZOIA

3003—2024學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載 本文件按照GB/T

—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由北京郵電大學(xué)提出。本文件由中關(guān)村光電產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)歸口。影醫(yī)療科技股份有限公司。少輝、韓振杰、張世鳳、任艷玲、王博。II學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載T/ZOIA

3003—2024學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載1 范圍本文件界定了硅光電倍增管（Silicon

Photomultiplier,

SiPM）的術(shù)語、定義、可靠性評(píng)定的一般要求和試驗(yàn)方法。本文件適用于硅光電倍增管的可靠性評(píng)估，其他類型的雪崩器件可參照?qǐng)?zhí)行。2 規(guī)范性引用文件文件。GB/T

半導(dǎo)體器件.機(jī)械和氣候試驗(yàn)方法.第4部分：強(qiáng)加速穩(wěn)態(tài)濕熱試驗(yàn)（HAST）GB/T

半導(dǎo)體器件..第部分：鹽霧GB/T

半導(dǎo)體分立器件文字符號(hào)GB/T

質(zhì)量管理體系要求GB/T

通信設(shè)備用的光電子器件的可靠性通用要求GB/T

通信用光電子器件可靠性試驗(yàn)方法3 術(shù)語和定義GB/T

和

GB/T

33768-2017

界定的以及下列術(shù)語、定義適用于本文件。3.1

specimen用作可靠性試驗(yàn)的待測(cè)硅光電倍增管樣品。3.2反向擊穿電壓

V暗環(huán)境下，通過試樣的反向電流驟然增加對(duì)應(yīng)的電壓。3.3過偏壓

over

V高于反向擊穿電壓以上的電壓。3.4暗電流

dark

I無光照并在試樣兩端施加規(guī)定的反向偏置電壓時(shí)，通過試樣的電流。3.5暗計(jì)數(shù)率

dark

count

DCR暗環(huán)境下，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的雪崩事件數(shù)。3.6可靠性

reliability試樣在規(guī)定條件下、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。3.7可靠性試驗(yàn)

reliability

testｚｆｘｗ．ｂ．ｃｏｍ標(biāo)學(xué)兔兔ｗｗｗ準(zhǔn)下載T/ZOIA

3003—2024ｚｆｘｗ．ｂ．ｃｏｍ標(biāo)學(xué)兔兔ｗｗｗ準(zhǔn)下載依據(jù)。3.8失效

試樣在規(guī)定條件下、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)喪失規(guī)定功能的能力時(shí)，稱為失效。3.9失效判據(jù)

判定試樣失效的依據(jù)。4 一般要求4.1試驗(yàn)類型試驗(yàn)類型包括：光電特性試驗(yàn)、機(jī)械試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)。4.2 試驗(yàn)設(shè)備試驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)、校準(zhǔn)和調(diào)控應(yīng)符合GB/T

19001的相關(guān)規(guī)定。4.3 試驗(yàn)環(huán)境除非另有規(guī)定，所有試驗(yàn)應(yīng)在下列標(biāo)準(zhǔn)大氣條件的環(huán)境中進(jìn)行：a)

溫度：15

℃

～

35

℃；b)

相對(duì)濕度：45%

～

；c)

大氣壓力：86

～

kPa。注：若另有規(guī)定，可在試驗(yàn)報(bào)告上注明試驗(yàn)環(huán)境條件。5 光電性能測(cè)試方法5.1 暗電流測(cè)試原理圖見圖1。穩(wěn)壓源 待測(cè)硅光電倍增管圖1

暗電流測(cè)試原理圖

電流表5.1.1 測(cè)試步驟測(cè)試步驟如下：a)

按圖

1

連接測(cè)試系統(tǒng)；b)

設(shè)置施加在試樣兩端的反向偏置電壓掃描范圍，并記錄電流值，即為暗電流。5.1.2 規(guī)定條件：相關(guān)文件至少應(yīng)規(guī)定如下條件：a)

環(huán)境測(cè)試溫度；b)

反向偏置電壓。5.2 暗計(jì)數(shù)率測(cè)試原理圖見圖2。下學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)載T/ZOIA

3003—2024下學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)載暗室穩(wěn)壓源 試樣 放大電路 示波器圖2

暗計(jì)數(shù)率測(cè)試原理圖5.2.1 測(cè)試步驟測(cè)試步驟如下：a)

按圖

2

連接測(cè)試系統(tǒng)；b)

調(diào)節(jié)穩(wěn)壓源，在試樣兩端施加規(guī)定反向偏置電壓；c)

測(cè)試時(shí)間

T0內(nèi)高于規(guī)定閾值的脈沖計(jì)數(shù)

Nd；d)

按公式（1）得到試樣在規(guī)定反向偏置電壓下的暗計(jì)數(shù)率

DCR。（1）5.2.2 規(guī)定條件：相關(guān)文件至少應(yīng)規(guī)定如下條件：a)

環(huán)境測(cè)試溫度；b)

反向偏置電壓；c)

規(guī)定閾值一般為

0.5

pe（photon

equivalent），即

1

個(gè)光子引發(fā)雪崩脈沖幅度的

0.5

倍。6 詳細(xì)要求6.1 光電特性試驗(yàn)6.1.1 光電性能測(cè)試 試驗(yàn)?zāi)康拇_定在規(guī)定的工作電壓與溫度下試樣是否滿足規(guī)定的光電性能指標(biāo)。 設(shè)備試驗(yàn)設(shè)備和要求如下：a)

電壓電流表、光源、衰減器、示波器、光功率計(jì)、讀出電路等；b)

試驗(yàn)條件下能夠監(jiān)視試驗(yàn)溫度、電壓、電流、輸出波形的裝置；c)

能使試樣引出端有可靠的光電連接的光電插座和其他安裝形式。 試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件如下：a)

環(huán)境溫度：15

℃～

35

b)

相對(duì)濕度：25%

～

；c)

氣壓：86

～

；d)

測(cè)試環(huán)境應(yīng)無影響測(cè)量準(zhǔn)確度的機(jī)械振動(dòng)、靜電、電磁等干擾；e)

測(cè)試系統(tǒng)要有足夠測(cè)量預(yù)熱時(shí)間，試樣的全部光電參數(shù)應(yīng)在熱平衡下進(jìn)行；f)

測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)接地良好，以保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性；g)

測(cè)試室應(yīng)具有光屏蔽條件，以避免環(huán)境光對(duì)試樣性能的影響。 試驗(yàn)步驟試驗(yàn)步驟如下：a)

搭建測(cè)試系統(tǒng)，并分別施加所規(guī)定的偏置電壓；b)

當(dāng)試樣達(dá)到規(guī)定的試驗(yàn)溫度后進(jìn)行暗電流和暗計(jì)數(shù)的光電性能測(cè)試，記錄對(duì)應(yīng)的溫度、偏置電壓及光電性能測(cè)試數(shù)據(jù)。 檢測(cè)光電性能測(cè)試方法按照本文件規(guī)定的條件和要求。失效判據(jù)試樣偏離標(biāo)準(zhǔn)硅光電倍增管的光電性能測(cè)試結(jié)果，出現(xiàn)下列情況之一判為失效：a)

暗電流不小于

1

μ

A；學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載T/ZOIA

3003—2024學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載b)

暗計(jì)數(shù)率增加量大于

1

個(gè)數(shù)量級(jí)。6.2 外部目檢6.2.1 試驗(yàn)?zāi)康暮蟮耐獠繖z查。6.2.2 設(shè)備具有合適放大倍數(shù)并具有較大可見視場(chǎng)的光學(xué)儀器。6.2.3 試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件如下：a)

器件表面：采用

1.5

倍～

倍顯微鏡；b)

器件密封處：采用

1000

倍顯微鏡；c)

其他：采用

5

1000

倍顯微鏡。6.2.4 檢測(cè)在1.510101000倍的顯微鏡下檢查，其他外部檢查應(yīng)在

5

倍～1000

倍的顯微鏡下進(jìn)行。6.2.5 失效判據(jù)失效判據(jù)的信息見GB/T

。6.3 機(jī)械試驗(yàn)6.3.1 機(jī)械沖擊 試驗(yàn)?zāi)康淖饔孟碌慕Y(jié)構(gòu)和功能的承受能力和穩(wěn)定性。 設(shè)備試驗(yàn)設(shè)備的信息見GB/T

。試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件的信息見GB/T

。 試驗(yàn)步驟試驗(yàn)步驟的信息見GB/T

。 檢測(cè)檢測(cè)步驟如下：a)

試驗(yàn)結(jié)束后，按照本文件

6.2

完成目檢；b)

按照本文件

5.1-5.2

規(guī)定的條件和要求完成光電性能測(cè)試。 失效判據(jù)當(dāng)出現(xiàn)本文件

和

6.2.5

中的任意情況時(shí)視為失效。6.3.2變頻振動(dòng) 試驗(yàn)?zāi)康拇_定在規(guī)定頻率范圍內(nèi)振動(dòng)對(duì)試樣的影響。 設(shè)備試驗(yàn)設(shè)備和要求如下：a)

能產(chǎn)生規(guī)定強(qiáng)度和所需掃頻的振動(dòng)裝置；b)

電壓電流表、光源、衰減器、示波器、光功率計(jì)、測(cè)試電路板、顯微鏡等。 試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件的信息見GB/T

。 試驗(yàn)步驟試驗(yàn)步驟的信息見GB/T

。 檢測(cè)步驟檢測(cè)步驟如下：a)

試驗(yàn)結(jié)束后，按照本文件

6.2

完成目檢；學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載T/ZOIA

3003—2024學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載b)

按照本文件

5.1-5.2

規(guī)定的條件和要求完成光電性能測(cè)試。 失效判據(jù)當(dāng)出現(xiàn)本文件

和

6.2.5

中的任意情況時(shí)視為失效。6.4環(huán)境試驗(yàn)6.4.1 溫度循環(huán) 試驗(yàn)?zāi)康暮托酒L(zhǎng)期穩(wěn)定性。 設(shè)備試驗(yàn)設(shè)備的信息見GB/T

5.3.3。 試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件如下：a)

循環(huán)溫度：-40

℃

～

℃；b)

循環(huán)次數(shù)按

GB/T

5.3.3

描述應(yīng)為

100

,其中的

GB/T

33768-2017

為規(guī)范性引用的文件；c)

升降溫速率按

GB/T

33768-2017

5.3.3

描述應(yīng)不小于

10

℃/

GB/T

33768-2017為規(guī)范性引用的文件；d)

高低溫保持時(shí)間：不少于

10

分鐘。 試驗(yàn)步驟試驗(yàn)步驟的信息見GB/T

。 檢測(cè)檢測(cè)步驟如下：a)

試驗(yàn)結(jié)束后，按照本文件

6.2

完成目檢；b)

按照本文件

5.1-5.2

規(guī)定的條件和要求完成光電性能測(cè)試。 失效判據(jù)當(dāng)出現(xiàn)本文件

和

6.2.5

中的任意情況時(shí)視為失效。6.4.2 強(qiáng)加速穩(wěn)態(tài)濕熱試驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康脑u(píng)估試樣承受溫度、濕度、偏壓等應(yīng)力的能力，保證器件封裝和芯片長(zhǎng)期穩(wěn)定性。 設(shè)備件。試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件的信息見GB/T

4.1。 試驗(yàn)步驟試驗(yàn)步驟如下：a)

試驗(yàn)前在規(guī)定的溫度下完成試樣光電特性測(cè)試；b)

其余試驗(yàn)步驟的信息見

4937.4-2012

5。 檢測(cè)檢測(cè)步驟如下：a) 試驗(yàn)結(jié)束后，按照本文件

6.2

完成目檢；b) 按照本文件

5.1-5.2

規(guī)定的條件和要求完成光電性能測(cè)試。 失效判據(jù)當(dāng)出現(xiàn)本文件

和

6.2.5

中的任意情況時(shí)視為失效。6.4.3 鹽霧 試驗(yàn)?zāi)康谋驹囼?yàn)是為了模擬海濱大氣對(duì)試樣影響的一個(gè)加速的試驗(yàn)室腐蝕試驗(yàn)。學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載c)

鹽沉淀速率：20

學(xué)兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ標(biāo)準(zhǔn)下載c)

鹽沉淀速率：20

～

50

·。 設(shè)備可以保持鹽霧均勻分布的試驗(yàn)箱，且內(nèi)有固定試樣的裝置。試驗(yàn)箱不與鹽霧發(fā)生作用。 試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件如下：a)

溫度：35

℃±3

b)

試驗(yàn)時(shí)間按

GB/T

4937.13-2012

4.2

描述應(yīng)為

±2

小時(shí)，其中的

GB/T

4937.13-2012

范性引用的文件； 試驗(yàn)步驟試驗(yàn)步驟如下：a)

試驗(yàn)前完成試樣光電特性測(cè)試；b)

其余試驗(yàn)步驟的信息見

4。 檢測(cè)檢測(cè)步驟如下：a)

38

℃）至少?zèng)_洗試樣

5

分鐘，以便除去試樣表面沉淀的鹽，然后用空氣或惰性氣體吹干；b)

按照本文件

6.2

完成目檢；c)

按照本文件

5.1-5.2

規(guī)定的條件和要求完成光電性能測(cè)試。 失效判據(jù)當(dāng)出現(xiàn)本文件

和

6.2.5

中的任意情況時(shí)視為失效。6.4.4 高溫壽命 試驗(yàn)?zāi)康拇_定硅光電倍增管高溫加速老化失效機(jī)理和工作壽命。 設(shè)備試驗(yàn)設(shè)備和要求如下：a)

溫度可控的高溫試驗(yàn)箱及適當(dāng)?shù)囊龆艘詫?shí)現(xiàn)電連接；b)

電壓電流表、光源、衰減器、示波器、光功率計(jì)、讀出電路等；c)

試驗(yàn)條件下能夠監(jiān)視試驗(yàn)溫度、電壓、電流、輸出波形的裝置；d)

能使試樣引出端有可靠的光電連