Hoe modules worden gemaakt en getest

De datasheet van een transceiver belooft twintig jaar bij 70 °C, een golflengte binnen een nanometer en een DDM Tx die binnen 2 dB van de werkelijkheid ligt. Of hij dat waarmaakt, hangt af van een productieproces dat de koper nooit ziet: chipselectie, uitlijning op submicronniveau, kalibratie op een teststation, burn-in en een laatste coderingsstap die de identiteit schrijft die u later op de werkbank uitleest. Inzicht in het proces verklaart waarom goede modules kosten wat ze kosten, waarom goedkope exemplaren bij temperatuurextremen uitvallen en wat ‘kalibratieconstanten’ en ‘codering’ fysiek betekenen.

Van wafer tot module

laser / PD wafers ──► chip test & screening ──► TOSA / ROSA assembly ──► OSA test
                                                                             │
PCB assembly (SMT: driver, TIA, MCU, DSP, EEPROM) ──► board test ────────────┤
                                                                             ▼
                              module assembly ──► calibration & tuning ──► burn-in ──► final test ──► coding & label ──► QA sample ──► ship

Chips

Optische subassemblage

Montage van de die op een submount, draadbonding en vervolgens de stap die de prijs bepaalt: actieve uitlijning — terwijl de laser actief is, worden een lens en/of glasvezelstub in submicronstappen verplaatst om het ingekoppelde vermogen te maximaliseren, en vervolgens vastgezet door laserlassen of UV-epoxy. Hermetische behuizingen worden met een deksel dichtgelast en op lekkage getest; van de voltooide OSA worden het uitgangsvermogen, de extinctieverhouding, de oogvorm en bij ontvangers de responsiviteit en gevoeligheid gemeten (Optische verpakking). COB-engines vervangen dit door pick-and-place van kale dies onder een gevormde lensarray (Chip-on-board-behuizing (COB)).

Kalibratie en afstemming

Op een teststation met een temperatuurkamer, een optische vermogensmeter, een BER-tester en een referentieontvanger leert de firmware wat de ruwe waarden betekenen:

Hier komt de DDM-nauwkeurigheid van ±2–3 dB vandaan en dit verklaart waarom een module die alleen bij kamertemperatuur is gekalibreerd, bij 65 °C onjuist meet (Nauwkeurigheid en limieten, Kalibratie).

Tests waaraan een module moet voldoen

Kwalificatie van het ontwerp (niet van elke afzonderlijke unit) volgt Telcordia GR-468-CORE: temperatuurcycli, vochtige warmte, mechanische schokken en trillingen, en versnelde veroudering van een monster om de levensduur te voorspellen die de datasheet vervolgens vermeldt.

Burn-in en selectie

Voltooide modules draaien uren tot dagen bij verhoogde temperatuur onder verkeer; DDM wordt gelogd; units waarvan bias, vermogen of fouten afwijken, worden verwijderd. Deze stap is duur en wordt als eerste overgeslagen door goedkope producenten. Daarom zien de uitvalstatistieken van goedkope optiek er een jaar lang goed uit en schieten ze daarna omhoog (Storingen).

Codering: de laatste stap

Pas nu wordt de identiteit geschreven: fabrikantnaam, artikelnummer, serienummer, datumcode, conformiteitscodes, lengtes, golflengte, opties, checksums — hetzij die van de fabrikant zelf, hetzij van het merk van de klant voor wie de partij wordt gemaakt. Contractfabrikanten maken één fysieke module en coderen die onder vele namen; modules met OEM-merk krijgen fabrikantshandtekeningen in het fabrikantgebied. Dit is dezelfde bewerking die CodingBox op de werkbank uitvoert (EEPROM-hercodering, Fabrikantvelden) — de fabriek doet dit eenvoudig met de kalibratiegegevens al aanwezig.

Wat kwaliteitsniveaus onderscheidt

Niets hiervan is zichtbaar in de identiteitsbytes; het blijkt uit het DDM-gedrag over temperatuur en uit de uitvalpercentages na een jaar.

In CodingBox

Inkomende inspectie op de werkbank herhaalt een klein deel van de eindtest in de fabriek: identiteit en checksums uitlezen, verifiëren dat DDM-waarden live en aannemelijk zijn tegenover typische waarden, en de uitgangswaarde vastleggen in de codedatabase. Een partij waarvan het Tx-vermogen of de bias bij alle units identiek is, of waarvan de temperatuur nooit verandert, heeft de fabrieksstap die ze beweert te hebben doorlopen, niet doorstaan.