Kenny Matthews

新興太空市場更令人振奮的層面之一，在於可發(fā)射大量的低地球軌道 (LEO) 衛(wèi)星，這類衛(wèi)星不但具備小體積和經(jīng)濟可行性，同時也具備耐輻射性和可靠性。這類衛(wèi)星協(xié)助擴大了世界各地的通訊和連線。不同於傳統(tǒng)的衛(wèi)星市場，在傳統(tǒng)的衛(wèi)星市場中，大多數(shù)任務(wù)都位於距離地球遠(yuǎn)達 22,236 英里的地球同步軌道，且預(yù)期會持續(xù)超過 10 年，而 LEO 衛(wèi)星的軌道與地球間的距離要近上許多，均不會超過 1,300 英里。因為這類衛(wèi)星相較之下較易於更換，所以其任務(wù)壽命通常不到七年。

在滿足嚴(yán)格的預(yù)算要求並保有競爭力的同時，LEO 衛(wèi)星電子設(shè)計所面臨的主要挑戰(zhàn)為：

• 使用較小且整合度更高的零組件，以縮小電路板尺寸。
• 尋找前置時間短的裝置，以實現(xiàn)快速周轉(zhuǎn)設(shè)計。
• 採用可承受太空中惡劣條件的電子零組件。

對於新進入太空市場的設(shè)計人員而言，太空領(lǐng)域中有數(shù)項特定挑戰(zhàn)，都是針對地面市場設(shè)計的產(chǎn)品所無法解決的挑戰(zhàn)，包括：

• 輻射性能。
• 控制商用現(xiàn)成 (COTS) 裝置中一般會出現(xiàn)的製程和材料變化。
• 由於衛(wèi)星在繞著地球運行時會經(jīng)歷極端的溫度波動，因此會導(dǎo)致發(fā)生熱循環(huán)。
• 從未密封的塑膠封裝中所釋出的氣體。

TI 的航太強化型產(chǎn)品 (EP) 認(rèn)證程序可因應(yīng)這些挑戰(zhàn)，且不需要採用有時會在此市場中使用的高風(fēng)險且資源密集的擴大篩選方法。擴大篩選是針對零件進行電氣或環(huán)境測試的方法，以在產(chǎn)品規(guī)格表以外的規(guī)格下使用。雖然擴大篩選可協(xié)助針對裝置的太空性能進行分類，但仍存在許多風(fēng)險，且在未完全瞭解裝置的「配方」及其測試向量的情況下，這可能會導(dǎo)致發(fā)生現(xiàn)場故障，以及認(rèn)為衛(wèi)星可在任務(wù)期間正常運作的錯誤安全感。

耐輻射塑料裝置如何降低風(fēng)險

TI 經(jīng)過認(rèn)證的航太產(chǎn)品讓設(shè)計人員和零組件工程師可設(shè)計並認(rèn)證電路板，不必?fù)?dān)心在 LEO 太空環(huán)境中的衛(wèi)星特定考量。航太 EP 產(chǎn)品可因應(yīng)的部分考量包括：

• 受到控制的基線流程。TI 在單一製造設(shè)施、組裝站點和測試站點製造每個航太 EP 產(chǎn)品，以控制材料集、抗輻射性和電氣規(guī)格間的站點間差異。
• 輻射批次驗收測試。航太 EP 產(chǎn)品至少會針對每個晶圓批次進行總游離劑量 (TID) 保證達 20 krad (Si) 的測試，且對於可達到較高 TID 額定值的產(chǎn)品，則會進行較高額定值的測試，以排除批次間的任何輻射差異風(fēng)險。在針對額外輻射性能進行驗證的期間，這類產(chǎn)品的典型特性為 30 至 50 krad(Si) TID。(對於要求較高 TID 性能的計畫，TI 的傳統(tǒng) QMLV 航太產(chǎn)品額定值通常為 100 krad(Si) 以上。)
• 金線。有鑑於公差要求較為嚴(yán)格，因此航太 EP 裝置僅使用金焊線，如此即可消除銅可能導(dǎo)致的焊線完整性與可靠性問題。
• 沒有發(fā)生錫鬚的風(fēng)險。由於太空中的條件惡劣，因此即使使用三防塗層，錫鬚也是一大疑慮。為了避免此風(fēng)險，航太 EP 產(chǎn)品不使用錫含量高的終端。塗層會使用鎳鈀金或是 63% 錫/37% 鉛。
• 廣泛的溫度範(fàn)圍。航太環(huán)境通常需要 -55°C 至 125°C 的溫度容限。若能讓航太 EP 零件符合此溫度範(fàn)圍，就不需要針對廣泛的溫度範(fàn)圍進行擴大篩選作業(yè)，這麼做會導(dǎo)致 TI 的保固失效，並可能對飛航中使用的裝置造成損害。
• 嚴(yán)苛的環(huán)境認(rèn)證。透過廣泛的高加速壓力測試、每個裝置的溫度循環(huán)和強化的材料集，航太 EP 產(chǎn)品獲得了太空環(huán)境特定流程的附加功能，以滿足 NASA 推動的美國測試和材料協(xié)會 E-495 釋氣規(guī)格。

如需更多有關(guān) TI 航太 EP 驗證的詳細(xì)資訊，請閱讀我們的應(yīng)用說明：「使用航太級強化塑膠產(chǎn)品降低低地球軌道任務(wù)的風(fēng)險」。

加速發(fā)佈時間表

TI 航太 EP 產(chǎn)品的品質(zhì)和可靠性讓設(shè)計人員能更快地推動新設(shè)計並進行驗證。在 TI.com 的裝置產(chǎn)品資料夾中，我們提供了產(chǎn)品的所有輻射數(shù)據(jù) (均已針對 LEO 需求最佳化)，以及釋氣數(shù)據(jù)和可靠性報告。使用我們詳盡的報告可協(xié)助節(jié)省高額成本，因為在 LEO 衛(wèi)星應(yīng)用中使用 COTS 產(chǎn)品時，需針對輻射測試、擴大篩選和低產(chǎn)量核算進行大量投資。

我們的報告包括：

• 針對 TID 提供的輻射報告，包括 30-50 krad(Si) 的特性數(shù)據(jù)和 20-50 krad(Si) 的抗輻射保證數(shù)據(jù)。
• 單事件效應(yīng)的輻射報告、43 MeVcm²/mg 的單事件閂鎖報告，以及電源管理產(chǎn)品的額外破壞性單事件和單事件瞬態(tài)特性。
• 釋氣和可靠性報告，可提供關(guān)於產(chǎn)品流程、可靠性數(shù)據(jù)、可追溯性和釋氣測試的資訊。此報告中的資訊有助於加快電路板認(rèn)證速度，並減少對外部認(rèn)證作業(yè)的需求，進而將選擇新產(chǎn)品時的風(fēng)險降到最低，讓您可自信相信產(chǎn)品從一開始就能正常運作。

TI 持續(xù)投資並推出更多符合航太 EP 認(rèn)證的產(chǎn)品。如需所提供之產(chǎn)品的完整清單，請參閱航太 EP 參數(shù)表。

太空的嚴(yán)苛環(huán)境需要更高的可靠性，以確保系統(tǒng)安全無虞。除了這些挑戰(zhàn)之外，發(fā)佈週期和專案時間表也繼續(xù)加快。利用我們的航太 EP 裝置產(chǎn)品組合，即可針對下一次發(fā)佈縮短時間並降低風(fēng)險。

其他資源

• 利用「TI 航太產(chǎn)品指南」，掌握新推出的耐輻射和抗輻射航太產(chǎn)品最新資訊。
• 利用我們的航太產(chǎn)品分類表，選擇符合您任務(wù)品質(zhì)要求的合適裝置。