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太空強化型塑膠裝置如何因應低地球軌道應用的挑戰

2022-10-5 08:03 PM| 發佈者: SophieWeng@G| 查看: 1786| 評論: 0|來自: 德州儀器

摘要: TI 太空強化型塑膠 (EP) 認證程序能夠解決輻射性能、製程和材料變化、溫度波動、非密封塑膠包裝釋氧等挑戰,TI認證太空產品可供設計人員和元件工程師設計和驗證自己的電路板,完全不需要顧慮衛星在 LEO 太空環境中的 ...
新興的太空市場中,近年大量低地球軌道 (LEO) 衛星的發射令人振奮,這些衛星體積小、成本合理,能夠耐輻射並且非常可靠。這些衛星可以對全世界擴展通訊和連線。不同於傳統的衛星市場,大多數任務都在距離地球 22,236 英哩的地球同步軌道上,預計將持續 10 年以上,LEO 衛星的軌道距離地球更近,不超過 1,300 英哩。由於這些衛星相對容易替換,因此任務壽命通常不到七年。

LEO 衛星電子設計必須同時滿足嚴格的預算並保持競爭力,因此面臨的的主要挑戰包括:
  • 使用體積更小、整合度更高的元件來縮小電路板尺寸。
  • 尋找交貨時間短的裝置進行快速設計。
  • 採用能夠承受太空嚴苛條件的電子元件。

對於剛接觸太空市場的設計師來說,為地面市場設計的產品無法解決太空中的特定挑戰,其中包括:
  • 輻射性能。
  • 控制商業現貨 (COTS) 裝置中常見的製程和材料變化。
  • 衛星環繞地球時,熱循環會經歷極端的溫度波動。
  • 將非密封的塑膠包裝釋氣。
TI 的太空強化型塑膠 (EP) 認證程序能夠解決這些挑戰,而且能消除有時用於這個市場的高風險和資源密集型篩檢方法。篩檢是對零件進行電氣或環境測試而在產品規格表規格之外使用的做法。雖然篩檢有助於對裝置的太空性能進行分類,不過仍然存在許多風險,而且,如果不完全瞭解裝置的「原理」以及測試向量,這可能會導致現場故障,而且衛星將在任務期間出現錯誤的安全感。

耐輻射塑膠裝置如何降低風險
TI 的認證太空產品可供設計人員和元件工程師設計和驗證自己的電路板,完全不需要顧慮衛星在 LEO 太空環境中的具體考量因素。太空 EP 產品因應的一些考量因素包括:
  • 受控制的基準流程:TI 在單一製造設施、組裝地點和測試地點製造每個太空 EP 裝置,藉以控制材料組、輻射容限和電氣規格之間的現場差異。
  • 輻射批次驗收測試。太空 EP 裝置至少要對每個晶圓批次的總游離劑量 (TID) 保證進行測試,藉以確實達到 20 krad (Si),對能夠滿足更高 TID 等級的裝置進行更高等級的測試,藉此消除批次間輻射變化的任何風險。在額外輻射性能的鑑定期間,這些裝置的一般表徵是 30 至 50-krad (Si) TID。(對於需要更高等級 TID 性能的計畫,TI 的傳統 QMLV 空間產品通常額定為 100 krad (Si) 或更高。)
  • 金線:太空 EP 裝置僅使用金鍵合線,在更嚴格的容差要求下消除銅可能出現的鍵合完整性和可靠性問題。
  • 沒有錫鬚的風險:由於太空的嚴苛條件,即使使用保形塗層,錫鬚也是一大問題。為了避免這種風險,太空 EP 產品不使用錫含量高的端子。飾面則是鎳鈀金或 63% 錫/37% 鉛。
  • 擴大的溫度範圍:太空環境通常需要 -55°C 至 125°C 的溫度容差。促使太空 EP 零件符合此溫度範圍的要求,就完全不需要為擴展的溫度範圍進行篩檢,這將導致 TI 的保固失效,並且可能損害飛航中使用的裝置。
  • 嚴苛環境鑑定:由於擴展的高加速應力測試、每個裝置上的溫度循環和強化的材料集,太空 EP 產品獲得太空環境的流程有關的附加功能,藉以滿足 NASA 推動的美國測試和材料協會 E-495 釋氣規格。
加快發佈時程
TI 太空 EP 裝置的品質和可靠性有助於設計人員加速洗板和驗證新設計。
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