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技術文章

廣東宏展科技TC系列溫循箱:從單顆芯片到整機模塊全場景光模塊溫循測試

一、光模塊溫循測試的現實需求

1.1 光模塊出廠前必須經歷的溫度循環考驗

幾乎所有光器件在出廠前都要經歷高低溫循環考驗。每種材料的熱膨脹系數不一樣,只有在劇烈的溫度變化下,才能檢驗不同材料之間是否存在失效風險。光模塊內部集成了激光器、探測器、驅動芯片等多種材料和元件,從芯片的封裝材料到PCB基板、焊料、光接口,每一種材料的熱膨脹系數各不相同。在溫度快速變化的條件下,不同材料之間的熱失配會產生內部應力,長期累積可能導致焊點開裂、芯片分層、光耦合偏移等失效模式。

對于室內應用的光模塊,溫度循環100次即可滿足要求;對于室外應用的光模塊,則需要溫度循環500次。行業普遍要求的溫度循環典型工況為 -40℃~+85℃、≥10℃/min線性溫變、單次500循環起步,部分1.6T LPO模塊甚至會拉高到 -55℃~+125℃、15℃/min 以上

1.2 傳統慢速箱已難以滿足合規要求

傳統1~3℃/min的非線性溫變箱雖然能“湊次數”,但因升降溫速率不可控、箱內均勻度偏差大,出具的測試報告往往無法被Telcordia/GR-468體系認可。頭部云廠商與電信運營商在招標環節已明確將 GR-468-CORE、YD/T 3137、JEDEC JESD22-A104 三類標準納入供應商準入硬性條件,其中溫度循環是最核心的必測項之一

此外,部分國際標準(如IEC 60068-2-14試驗Nb)明確規定需采用線性溫變速率,傳統非線性快溫變箱無法滿足該類標準的符合性要求。光模塊企業在選擇溫循設備時,必須確保設備能夠滿足多標準的合規要求。

二、廣東宏展科技:扎根東莞的快速溫變設備專業制造商

2.1 公司概況與產業布局

廣東宏展科技位于廣東省東莞市,是一家專注于環境與可靠性試驗設備研發、制造和銷售的國家高新技術企業。公司生產面積超過6000平方米,每年產銷近千臺環境試驗設備。

宏展科技現有東莞、昆山、重慶三大研產基地,在北京、上海、武漢、成都、重慶、西安、香港等地設有銷售和維修服務中心。公司按ISO9001、ISO14001、ISO45001、ISO27001四體系運作。

2.2 TC系列快速溫變箱的產品定位

宏展科技TC/TH系列快速溫變(快速溫度循環)試驗箱是國內較早通過CE認證的同類型產品,參數與設計均圍繞光模塊、AI芯片、5G通訊等高可靠性行業的溫循剛需打磨。全系列快溫變試驗箱通過CE認證,性能指標覆蓋 GB、IEC、JESD、GR 等主流可靠性測試標準

設備出廠前經中國計量院校準,全系通過CE、RoHS認證

三、宏展科技TC系列快速溫變箱核心參數解析

3.1 寬溫域覆蓋:-70℃~+150℃

宏展科技TC/TH系列快速溫變箱的溫度范圍為 -70℃~+150℃ 。這一寬溫域覆蓋了光通信行業絕大部分溫循測試場景:

  • -70℃~-55℃:滿足軍規級器件及極端低溫存儲測試

  • -55℃~+125℃:覆蓋JEDEC JESD22-A104芯片級溫循標準溫度區間

  • -40℃~+85℃:完全覆蓋GR-468-CORE標準規定的溫度循環測試范圍

  • +85℃~+150℃:滿足高溫存儲、加速老化等測試需求

3.2 多檔線性溫變速率:5~25℃/min可選

TC系列提供 5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min、25℃/min 五檔溫變速率,且每檔均可選擇線性或非線性變化模式。溫度變化速率范圍為 -55℃~+125℃ 

線性溫變意味著在設定的時間區間內,溫度隨時間呈等速上升或下降,單位時間內的溫度變化量為恒定值。宏展科技自主研發的H-PID動態平衡算法,能夠將線性溫變全過程的速率偏差控制在 ±0.5℃/min 以內。對于有特殊需求的客戶,還可選配液氮輔助制冷系統,降溫速率可達 30℃/min 

3.3 控溫精度與溫度均勻性

TC系列的溫度波動度為 ±0.5℃ ,溫度偏差為 ±2℃ (部分型號達 ±1.5℃ )。在25℃/min的最高速率檔位下,溫度偏差仍能控制在標準范圍內

宏展TC箱采用上下雙風道強制循環結構,配合可調式導風板,使氣流均勻掠過每層樣品架。箱內布置不少于6個PT100鉑電阻傳感器,實時反饋不同位置的溫度值,確保在快速溫變過程中,任意兩點溫差不超過 ±1℃ (符合GB/T 2423.22要求)

3.4 容積梯度覆蓋從研發到量產

TC系列標準容積覆蓋 180L、400L、600L、1000L 等規格,配置 34L、64L、100L、180L、340L、600L、1000L、1500L 等容積型號

  • 34L~180L:光模塊單品/小批量研發驗證,適配實驗室臺面

  • 400L~1000L:中批量ESS量產老化,可一次性放入數十至上百只光模塊(帶托盤工裝)

其中,TC-1000 是面向光器件批量測試的大容量型號,內尺寸為1000×1000×1000mm,每次測試可達 2萬只以上光器件。TC-1000可在負載 100kg以上時達到線性 15℃/min ,升溫和降溫過程帶負載,箱內溫度偏差控制在 ±2.0℃ 

四、技術設計與光模塊行業適配

4.1 線性溫變可控與標準符合性

宏展TC系列支持5~25℃/min多檔線性溫變可選,速率曲線可編程。

宏展科技C100控制器預置 GR-468、JESD22-A104、IEC 60068-2-14 等典型溫循曲線模板,客戶可直接調用,減少編程調試時間。設備性能指標覆蓋 GB/T 2423.22、IEC 60068-2-14、JESD22-A104、GR-468-CORE 等主流可靠性測試標準

在**與合規認證上,宏展全系列快溫變箱都通過了 歐盟CE認證,符合歐盟低電壓指令、電磁兼容指令要求。使用宏展設備完成的測試數據,可直接用于CE、FCC等國際認證申請

4.2 防凝露內膽設計

光模塊溫循測試中,冷凝水是必須防范的風險。宏展TC系列采用 SUS304不銹鋼一體化內膽 和 雙層耐高低溫硅膠密封,升降溫過程中避免冷凝水滴落污染光模塊金手指與LC/MPO接口

4.3 C100智能控制系統與數據管理

TC系列搭載宏展自主研發的 C100型PID溫濕度控制加模糊邏輯控制系統,具備**的圖形/曲線功能。系統支持歷史數據表趨勢圖及歷史故障記錄的儲存功能,可通過接入以太網設備實現數據上傳,滿足GR-468認證對數據可追溯性的要求。

五、典型應用與實測案例

5.1 光模塊溫循認證測試

宏展科技TC系列溫度循環試驗箱是專為滿足通信行業高可靠性測試標準 GR-468-CORE 而設計的核心設備,廣泛應用于光模塊、光電子器件等產品的溫度循環與應力篩選測試。TC系列目前已幫助國內上百家算力相關企業順利通過各類產品認證

5.2 實測案例:早期失效率從2.1%降至0.4%

某光模塊企業在使用宏展15℃/min線性快溫變箱進行量產ESS篩選后,成功將早期失效率從2.1%降低至0.4%。快速溫度變化使被測產品產生了更大的應力,從而提高了應力篩選效率

5.3 TC-1000:光器件批量溫循的“巨無霸”

宏展科技TC-1000溫循箱每次測試可達2萬只以上光器件。高性能TC箱能使箱內環境和被測產品產生快速溫度變化,大大減少了試驗時間,提高了試驗工作效率。對于有TEC控溫的光模塊,溫循時需要將TEC保持開啟狀態

六、結語

光模塊從芯片到整機模塊,每一個環節都離不開溫度循環測試的嚴格把關。廣東宏展科技有限公司依托東莞的制造業區位優勢,以TC系列快速溫變試驗箱為核心產品,為光通信行業提供了 -70℃~+150℃寬溫域覆蓋、5~25℃/min多檔線性溫變速率可選、±0.5℃溫度波動度、±2℃溫度偏差 的精準溫循測試解決方案。

TC系列國內率先通過CE認證,性能指標覆蓋GB、IEC、JESD、GR等主流可靠性測試標準,34L~1500L多容積覆蓋從研發到量產的全流程需求。TC-1000單次測試可達2萬只以上光器件,實測幫助企業將早期失效率從2.1%降至0.4%。在光模塊溫循測試從“可選項”變為“必選項”的行業現實中,宏展科技TC系列快速溫變箱正成為越來越多光模塊與光器件制造商在溫度循環測試領域的可靠選擇。