T-ZOIA 3003-2024 硅光电倍增管可靠性评估方法

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31.080．ｂｚｆ学兔兔ｗｗｗｘｗ．ｃｏｍ标准下载CCS

L54ZOIA

T/ZOIA

3003—2024硅光电倍增管可靠性评估方法Reliability

evaluation

photomultiplier2024.2在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。2024

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发布2024

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实施发

布学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载T/ZOIA

3003—2024学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载 前言...................................................................................................................................................................... II1 ................................................................................................................................................................12 规范性引用文件............................................................................................................................................13 术语和定义....................................................................................................................................................14 一般要求........................................................................................................................................................25 详细要求........................................................................................................................................................3参考文献.............................................................................................................................................................. 7学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载T/ZOIA

3003—2024学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载 本文件按照GB/T

—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由北京邮电大学提出。本文件由中关村光电产业协会归口。影医疗科技股份有限公司。少辉、韩振杰、张世凤、任艳玲、王博。II学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载T/ZOIA

3003—2024学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载1 范围本文件界定了硅光电倍增管（Silicon

Photomultiplier,

SiPM）的术语、定义、可靠性评定的一般要求和试验方法。本文件适用于硅光电倍增管的可靠性评估，其他类型的雪崩器件可参照执行。2 规范性引用文件文件。GB/T

半导体器件.机械和气候试验方法.第4部分：强加速稳态湿热试验（HAST）GB/T

半导体器件..第部分：盐雾GB/T

半导体分立器件文字符号GB/T

质量管理体系要求GB/T

通信设备用的光电子器件的可靠性通用要求GB/T

通信用光电子器件可靠性试验方法3 术语和定义GB/T

和

GB/T

33768-2017

界定的以及下列术语、定义适用于本文件。3.1

specimen用作可靠性试验的待测硅光电倍增管样品。3.2反向击穿电压

V暗环境下，通过试样的反向电流骤然增加对应的电压。3.3过偏压

over

V高于反向击穿电压以上的电压。3.4暗电流

dark

I无光照并在试样两端施加规定的反向偏置电压时，通过试样的电流。3.5暗计数率

dark

count

DCR暗环境下，单位时间内产生的雪崩事件数。3.6可靠性

reliability试样在规定条件下、规定的时间内完成规定功能的能力。3.7可靠性试验

reliability

testｚｆｘｗ．ｂ．ｃｏｍ标学兔兔ｗｗｗ准下载T/ZOIA

3003—2024ｚｆｘｗ．ｂ．ｃｏｍ标学兔兔ｗｗｗ准下载依据。3.8失效

试样在规定条件下、规定的时间内丧失规定功能的能力时，称为失效。3.9失效判据

判定试样失效的依据。4 一般要求4.1试验类型试验类型包括：光电特性试验、机械试验、环境试验。4.2 试验设备试验设备的维护、校准和调控应符合GB/T

19001的相关规定。4.3 试验环境除非另有规定，所有试验应在下列标准大气条件的环境中进行：a)

温度：15

℃

～

35

℃；b)

相对湿度：45%

～

；c)

大气压力：86

～

kPa。注：若另有规定，可在试验报告上注明试验环境条件。5 光电性能测试方法5.1 暗电流测试原理图见图1。稳压源 待测硅光电倍增管图1

暗电流测试原理图

电流表5.1.1 测试步骤测试步骤如下：a)

按图

1

连接测试系统；b)

设置施加在试样两端的反向偏置电压扫描范围，并记录电流值，即为暗电流。5.1.2 规定条件：相关文件至少应规定如下条件：a)

环境测试温度；b)

反向偏置电压。5.2 暗计数率测试原理图见图2。下学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准载T/ZOIA

3003—2024下学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准载暗室稳压源 试样 放大电路 示波器图2

暗计数率测试原理图5.2.1 测试步骤测试步骤如下：a)

按图

2

连接测试系统；b)

调节稳压源，在试样两端施加规定反向偏置电压；c)

测试时间

T0内高于规定阈值的脉冲计数

Nd；d)

按公式（1）得到试样在规定反向偏置电压下的暗计数率

DCR。（1）5.2.2 规定条件：相关文件至少应规定如下条件：a)

环境测试温度；b)

反向偏置电压；c)

规定阈值一般为

0.5

pe（photon

equivalent），即

1

个光子引发雪崩脉冲幅度的

0.5

倍。6 详细要求6.1 光电特性试验6.1.1 光电性能测试 试验目的确定在规定的工作电压与温度下试样是否满足规定的光电性能指标。 设备试验设备和要求如下：a)

电压电流表、光源、衰减器、示波器、光功率计、读出电路等；b)

试验条件下能够监视试验温度、电压、电流、输出波形的装置；c)

能使试样引出端有可靠的光电连接的光电插座和其他安装形式。 试验条件试验条件如下：a)

环境温度：15

℃～

35

b)

相对湿度：25%

～

；c)

气压：86

～

；d)

测试环境应无影响测量准确度的机械振动、静电、电磁等干扰；e)

测试系统要有足够测量预热时间，试样的全部光电参数应在热平衡下进行；f)

测量系统应接地良好，以保证测量结果的准确性；g)

测试室应具有光屏蔽条件，以避免环境光对试样性能的影响。 试验步骤试验步骤如下：a)

搭建测试系统，并分别施加所规定的偏置电压；b)

当试样达到规定的试验温度后进行暗电流和暗计数的光电性能测试，记录对应的温度、偏置电压及光电性能测试数据。 检测光电性能测试方法按照本文件规定的条件和要求。失效判据试样偏离标准硅光电倍增管的光电性能测试结果，出现下列情况之一判为失效：a)

暗电流不小于

1

μ

A；学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载T/ZOIA

3003—2024学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载b)

暗计数率增加量大于

1

个数量级。6.2 外部目检6.2.1 试验目的后的外部检查。6.2.2 设备具有合适放大倍数并具有较大可见视场的光学仪器。6.2.3 试验条件试验条件如下：a)

器件表面：采用

1.5

倍～

倍显微镜；b)

器件密封处：采用

1000

倍显微镜；c)

其他：采用

5

1000

倍显微镜。6.2.4 检测在1.510101000倍的显微镜下检查，其他外部检查应在

5

倍～1000

倍的显微镜下进行。6.2.5 失效判据失效判据的信息见GB/T

。6.3 机械试验6.3.1 机械冲击 试验目的作用下的结构和功能的承受能力和稳定性。 设备试验设备的信息见GB/T

。试验条件试验条件的信息见GB/T

。 试验步骤试验步骤的信息见GB/T

。 检测检测步骤如下：a)

试验结束后，按照本文件

6.2

完成目检；b)

按照本文件

5.1-5.2

规定的条件和要求完成光电性能测试。 失效判据当出现本文件

和

6.2.5

中的任意情况时视为失效。6.3.2变频振动 试验目的确定在规定频率范围内振动对试样的影响。 设备试验设备和要求如下：a)

能产生规定强度和所需扫频的振动装置；b)

电压电流表、光源、衰减器、示波器、光功率计、测试电路板、显微镜等。 试验条件试验条件的信息见GB/T

。 试验步骤试验步骤的信息见GB/T

。 检测步骤检测步骤如下：a)

试验结束后，按照本文件

6.2

完成目检；学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载T/ZOIA

3003—2024学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载b)

按照本文件

5.1-5.2

规定的条件和要求完成光电性能测试。 失效判据当出现本文件

和

6.2.5

中的任意情况时视为失效。6.4环境试验6.4.1 温度循环 试验目的和芯片长期稳定性。 设备试验设备的信息见GB/T

5.3.3。 试验条件试验条件如下：a)

循环温度：-40

℃

～

℃；b)

循环次数按

GB/T

5.3.3

描述应为

100

,其中的

GB/T

33768-2017

为规范性引用的文件；c)

升降温速率按

GB/T

33768-2017

5.3.3

描述应不小于

10

℃/

GB/T

33768-2017为规范性引用的文件；d)

高低温保持时间：不少于

10

分钟。 试验步骤试验步骤的信息见GB/T

。 检测检测步骤如下：a)

试验结束后，按照本文件

6.2

完成目检；b)

按照本文件

5.1-5.2

规定的条件和要求完成光电性能测试。 失效判据当出现本文件

和

6.2.5

中的任意情况时视为失效。6.4.2 强加速稳态湿热试验 试验目的评估试样承受温度、湿度、偏压等应力的能力，保证器件封装和芯片长期稳定性。 设备件。试验条件试验条件的信息见GB/T

4.1。 试验步骤试验步骤如下：a)

试验前在规定的温度下完成试样光电特性测试；b)

其余试验步骤的信息见

4937.4-2012

5。 检测检测步骤如下：a) 试验结束后，按照本文件

6.2

完成目检；b) 按照本文件

5.1-5.2

规定的条件和要求完成光电性能测试。 失效判据当出现本文件

和

6.2.5

中的任意情况时视为失效。6.4.3 盐雾 试验目的本试验是为了模拟海滨大气对试样影响的一个加速的试验室腐蚀试验。学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载c)

盐沉淀速率：20

学兔兔ｗｗｗ．ｂｚｆｘｗ．ｃｏｍ标准下载c)

盐沉淀速率：20

～

50

·。 设备可以保持盐雾均匀分布的试验箱，且内有固定试样的装置。试验箱不与盐雾发生作用。 试验条件试验条件如下：a)

温度：35

℃±3

b)

试验时间按

GB/T

4937.13-2012

4.2

描述应为

±2

小时，其中的

GB/T

4937.13-2012

范性引用的文件； 试验步骤试验步骤如下：a)

试验前完成试样光电特性测试；b)

其余试验步骤的信息见

4。 检测检测步骤如下：a)

38

℃）至少冲洗试样

5

分钟，以便除去试样表面沉淀的盐，然后用空气或惰性气体吹干；b)

按照本文件

6.2

完成目检；c)

按照本文件

5.1-5.2

规定的条件和要求完成光电性能测试。 失效判据当出现本文件

和

6.2.5

中的任意情况时视为失效。6.4.4 高温寿命 试验目的确定硅光电倍增管高温加速老化失效机理和工作寿命。 设备试验设备和要求如下：a)

温度可控的高温试验箱及适当的引出端以实现电连接；b)

电压电流表、光源、衰减器、示波器、光功率计、读出电路等；c)

试验条件下能够监视试验温度、电压、电流、输出波形的装置；d)

能使试样引出端有可靠的光电连