董佩佩 游君

摘 要：伴随社会经济的快速化发展，科学技术在此背景下，呈现出迅猛的发展势头，航空航天领域作为许多新技术、新理念应用的前沿阵地，其发展好坏直接影响其它领域或产业的发展。在航天器设计过程中，难免会遇到无高等级器件可用，而不得以选择商用塑封器件的状况。本文结合当前实况，以塑封器件为例，就其在宇航环境中应用的可靠性作一探讨。

关键词：塑封器件;宇航环境;可靠性

伴随航空业内对航天器技术性能、指标或相关要求的持续提高，难以避免的会遇到没有或者采购不到所需型号、要求的高可靠性器件的情况;现阶段，此种状况无论是在国内，还是在国外，都呈现出不断增多趋势。针对商用塑封器件而言，其凭借可获得性好、品种多样、重量轻即尺寸小等优点，而受到设计师的广泛青睐。若能将此器件应用在航天领域，无论是在缩短设备研制周期上，还是在促进设备小型化上，均能发挥重要作用。但商用塑封器件在可靠性方面，存在着比较大的差异性，如果盲目性或无精选性的采购塑封器件，并将其用在航天领域，那么会带来许多难以预知的风险。所以，需依据应用条件与环境，制定能够切实满足航天需要的质量保证方案。

1.商用塑封器件的基本特点

针对商用塑封器件来讲，其有着比较短的设计周期，难以确保设计的优质性，一些地方可能因设计不到位或存在缺陷，而存在安全隐患;而针对高等级器件而言，其在刚开始设计时，便秉持军用器件的基本设计原则，而且在设计过程中还进行了反复性的验证;因此，在实际生产中，对那些与高等级器件可靠性相关的环节进行控制（比如生产工艺、原材料等），是整个设计工作的重心与基础，都是强制要求，而且都由政府进行管控与监督。所以，高等级器件有着较好的稳定性及质量一致性;而对于商用塑封器件，则有着比较差的质量一致性;还需要指出的是，即便是标识有统一日期码的商用塑封器件，其在具体的芯片版图上，可能会存在差异。另外，还需说明的是，器件的辐射敏感性无关于器件的质量等级，但与器件的基本工艺、设计版图及制造材料之间，却紧密相关。经既往辐照试验研究得知，塑封材料辐射不敏感，器件在具体的辐射效应上，与封装形式之间，并没有明显关联。将商用塑封器件应用在空间环境中的最大难题就是辐射数据不多，尤其是器件的开封难，因而难以高效开展单粒子试验。

2.保证商用塑封器件可靠性质量的基本方法

2.1结构分析

针对元器件而言，其自身所具有的可靠性，主要由两方面来决定，其一为生产控制，其二是结构设计;由于元器件结构当中囊括了大量且十分重要的可靠性信息，如工艺选择的合理性及结构设计的可靠性等。若工艺控制中有缺陷，或者是在结构设计层面存在不合理的地方，那么便会降低元器件的固有可靠性;如果器件的此些固有可靠性存在降低的情况，那么由其所引发的各类问题，在实际使用中才能被发现，这便会增大工程处理难度，甚至还会带来巨大的经济损失;若能在选用此些元器件之前，便进行详细对比，知晓其结构及工艺特点，了解其缺陷或不足，那么便能够较好的避免损失。

对于商用器件而言，其有着较快的更新换代速度，即便器件的型号相同，其在具体的芯片版图上，也会存在差异，因此，可借助结构分析法，来深入分析版图的变化情况。需要指出的是，商用塑封器件设计之初的服务对象并非航天等有着较高可靠性应用要求的领域，所以便可能出现不合理、不合规的工艺材料或设计，对此，积极开展结构分析工作，十分必要与迫切。开展结构分析的最主要目的就是对器件的材料、结构、设计思路与空间应用要求是否满足予以明确。

2.2筛选试验

之所以要进行筛选，主要目的就是将那些失效产品给剔除掉，以及对其可靠性水平进行验证;而对于筛选试验而言，其虽然无法促進产品质量等级的提升，但其对产品批可靠性水平的提升，却起到重要作用。将筛选试验当作选出高可靠性要求元器件的首选方法，虽然是一个可行策略，但当前并未明确筛选试验的标准方法。所选用的筛选试验方法妥当与否，对于低等级元器件能否在高可靠领域中应用，起到决定作用，其验证意义重大。所以，需要选择合理、实用且高效的筛选试验方法。针对筛选的判断及试验项目来讲，需依据商用器件的基本特点来开展。不仅要将以CMOS工艺状态稳定性为对象的多次、静态老炼试验要求作为重点外，还需将商用器件批次一致性所对应的电参数统计评价要求也作为重点内容。

2.3考核试验分析

对于考核试验来考量，多为加速将器件设计层面、制造层面中缺陷暴露出来的试验，其主要目的就是对器件整批次的可靠性进行考核，而在考核的具体项目上，主要有工作可靠性、环境及封装等。

2.4辐射性能评估

需要强调的是，商用器件的设计用途并非是空间应用，因此，在实际设计时，并没有将宇航空间环境应用考虑在内;另外，由于商用器件有着比较快的换代、更新速度，一些已有的数据随着时间的推移，可能已不适用当前的应用需要。针对卫星来讲，其在空间辐射环境中工作，对此，在卫星中应用商用器件，需要将辐射问题考虑在内，而且还需确保所用商用器件在卫星寿命未到之前，不会由于辐射所致性能退化，而降低卫星性能。另外，依据辐射环境的各项要求，需要有针对性、目的性的对器件开展辐射效应评估，包含单粒子效应评估、位移效应评估及总剂量效应评估。通过已获取足够多的辐射试验数据，那么便能分析并评估数据;如果并无充足的辐射数据，那么需要根据实际情况，开展辐射敏感性分析。

3.结语

综上，如果将那些可靠性保证比较缺乏的商用塑封器件应用在宇航空间领域，那么会存在较大风险，所以，需要对所选择的商用塑封器件，开展全面、深入的风险评估，并积极制定各项措施，最大程度减降风险的发生。要想保证商用塑封器件的质量，通常需要包含抗辐射性能评估、考核试验、筛选试验及结构分析等;需基于器件已有试验，围绕将选择的商用塑封器件，制定切实可行的质量保证措施。

参考文献：

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