1 摘要

一直以來，衛星計劃使用航天級、密封封裝、經 QML-V 認證的元件來提高可靠性和耐輻射性。隨著發射的用于新商業和政府計劃的星座和近地軌道衛星越來越多，人們越來越需要滿足嚴格預算的更小型元件。因此，出于各種原因，人們對在太空中使用塑料封裝的微電路 (PEM) 產生了更濃厚的興趣。PEM 變得更具吸引力，因為前沿產品不符合航天標準，而且 PEM 通常具有更小的尺寸且比航天級產品使用的陶瓷封裝更輕。人們已經認識到，使用現成的商用 (COTS) 產品存在質量和可靠性風險，一些太空計劃一直在研究使用具有更嚴格鑒定要求的汽車級 AEC-Q100 產品。但是，Q100 器件中的額外鑒定步驟并不能滿足航天應用的所有要求，即使對于那些要求降低的航天應用也是如此。例如，預計使用壽命為三年的商業近地軌道 (LEO) 應用仍然必須滿足許多 PEM 產品無法承受的輻射目標。衛星計劃的主要挑戰之一是找到并測試那些可滿足輻射目標的產品。

盡管輻射性能可能是在太空中使用某些 COTS 或汽車產品的主要障礙，但還有許多其他風險和因素需要考慮，例如錫晶須、銅鍵合線、額定溫度范圍和封裝釋氣。事實證明，尋找能夠承受惡劣太空環境的器件既費時又具有挑戰性。

除了德州儀器 (TI) 用于常規和高風險航天任務的全系列抗輻射 QML-V 產品外，TI 還推出了采用 PEM 封裝的耐輻射增強型航天塑料 (Space EP) 產品系列，用于降低使用 PEM 執行要求較低任務的風險。Space EP 產品具有以下特征：

• 單粒子閂鎖 (SEL) 的抗擾度為 43MeV-cm²/mg，且某些元件（例如電源管理）具有額外的破壞性單粒子效應和單粒子瞬變特性。每個產品都在最大工作電壓和 125°C 下進行測試。
• 在 30 至 50krad(Si) 的條件下無 ELDRS.每個雙極和 BiCMOS 產品都以 10mrad(Si)/s 的低劑量率 (LDR) 進行 ELDRS 表征。
• 20 至 50krad(Si) 的輻射批次驗收測試 (RLAT)。每個晶圓批次都經過測試并符合 20krad(Si) 的要求，同時提供 RLAT 報告。具有更高 TID 特征值的器件通常可以確保具有相同的 RLAT 級別。
• 一些元件也報告有中子置換損壞
• 軍用級溫度范圍：-55°C 至 +125°C.
• 無銅鍵合線。所有產品都有金鍵合線。
• 無霧錫。引線鍍層是 NiPdAu 或其他不含純錫的鍍層。
• 采用增強型塑封實現低釋氣。
• 每個組裝批次都經過擴展鑒定，包括 HAST 和溫度循環。
• 100% 溫度循環。每個器件都接受溫度循環或等效測試。
• 單一生產流程。一個晶圓廠和組裝場地，盡可能減少批次間的差異。
• 較長的產品生命周期。
• 每個產品在 DLA 網站上都有自己的供應商項目圖 (VID)。

本應用手冊討論了在航天應用中使用 PEM 的風險以及 TI 的 Space EP 產品如何應對這些風險。