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VCSELFIT率的计算

孟海杰武汉华工正源光子技术有限公司

1.加速因子(AccelerationFactor)

在半导体行业中Arrhenius方程来描述加速因子，公式如下：

（1-1）

其中K是经验常数；

Ea是激活能；

-5

κ是波尔兹曼常数(8.63x1eV/°K)；

T1是实际使用温度，用开尔文(Kelvin)表示；

T2是测试温度，用开尔文(Kelvin)表示；

对于OclaroVCSELTO-CAN，通过其可靠性报告，我们可知，其激活能Ea=0.7eV；

在1℃、4℃时，我们可求出加速因子：

即T1=4℃+273℃=313K;

T2=1℃+273℃=373K;

Ea=0.7eV;

-5

κ=8.63x1eV/°K;

把上述数值带入公式(1-1)可得：

AccelerationFactor≈65

即可得出1℃和4℃之间的加速因子为65.

2.平均失效时间(MeanTimeBetweenFailures)MTBF

平均失效时间用来表述失效发生的平均时间。其公式如下：

(1-2)

其中TotalDeviceHrs=样本数*测试小时数；

TotalNO.ofFailure=失效样本数；

失效率(FailureRate)FR是平均失效时间的倒数。即

(1-3)

FIT(Failures-in-Time)的计算公式

(1-4)

3.FIT(Failures-in-Time)的计算

变量定义：

A=可靠性过程中失效样本数；

B=测试的小时数；

C=可靠性过程中的样本数；

D=温度的加速因子；

FR=A/(B*C*D),利用公式(1-4)可求出新温度条件下的FIT率。

4.考虑统计效应的FIT率的计算

包括置信水平的FIT率的计算公式如下：

(1-5)

22

其中X是卡方分布值；X=theChisquarevalue

2DH=2timesthetotaldevicehours

=2x(BxCxD)，B、C、D的定义见上面说明。

OclaroVCSELTO-CAN4℃、CL=60%的FIT率的计算

已经T1=4℃+273℃=313K;实际使用温度

T2=1℃+273℃=373K;做可靠性实验时测试温度；

Ea=0.7eV;激活能；

-5

κ=8.63x1eV/°K;玻尔兹曼常数；

利AF=exp(Ea*(1/T1-1/T2)/k);可计算出加速因子；

利ChiValue=chi2inv(CL,2*(n+1));可计算出CL=60%、0失效的卡方分布值；

利FR=ChiValue/(2*AF*Num*hour);可计算出失效率；

利FIT=FR*1e9;可计算出FIT率。

我们做可靠性实验样本数Num=44；

100℃老化条件下测试小时时数hour=500；

失效样本数n=0；

可计算出FIT@(40℃、60%CL)=645；

若要求FIT@(40℃、60%CL)=50，可计算出需要老化小时数hour=6500h，此时的FIT@(40℃、

60%CL)=49.58

即是若要求满足FIT@(40℃、60%CL)=50，在100℃条件下老化6500h、0失效才能满足要求。

附MATLAB计算FIT率的函数代码：

function[FIT,ChiValue]=WearOutfail