1 摘要

一直以来，卫星计划使用航天级、密封封装、经 QML-V 认证的元件来提高可靠性和耐辐射性。随着发射的用于新商业和政府计划的星座和近地轨道卫星越来越多，人们越来越需要满足严格预算的更小型元件。因此，出于各种原因，人们对在太空中使用塑料封装的微电路 (PEM) 产生了更浓厚的兴趣。PEM 变得更具吸引力，因为前沿产品不符合航天标准，而且 PEM 通常具有更小的尺寸且比航天级产品使用的陶瓷封装更轻。人们已经认识到，使用现成的商用 (COTS) 产品存在质量和可靠性风险，一些太空计划一直在研究使用具有更严格鉴定要求的汽车级 AEC-Q100 产品。但是，Q100 器件中的额外鉴定步骤并不能满足航天应用的所有要求，即使对于那些要求降低的航天应用也是如此。例如，预计使用寿命为三年的商业近地轨道 (LEO) 应用仍然必须满足许多 PEM 产品无法承受的辐射目标。卫星计划的主要挑战之一是找到并测试那些可满足辐射目标的产品。

尽管辐射性能可能是在太空中使用某些 COTS 或汽车产品的主要障碍，但还有许多其他风险和因素需要考虑，例如锡晶须、铜键合线、额定温度范围和封装释气。事实证明，寻找能够承受恶劣太空环境的器件既费时又具有挑战性。

除了德州仪器 (TI) 用于常规和高风险航天任务的全系列抗辐射 QML-V 产品外，TI 还推出了采用 PEM 封装的耐辐射增强型航天塑料 (Space EP) 产品系列，用于降低使用 PEM 执行要求较低任务的风险。Space EP 产品具有以下特征：

• 单粒子闩锁 (SEL) 的抗扰度为 43MeV-cm²/mg，且某些元件（例如电源管理）具有额外的破坏性单粒子效应和单粒子瞬变特性。每个产品都在最大工作电压和 125°C 下进行测试。
• 在 30 至 50krad(Si) 的条件下无 ELDRS.每个双极和 BiCMOS 产品都以 10mrad(Si)/s 的低剂量率 (LDR) 进行 ELDRS 表征。
• 20 至 50krad(Si) 的辐射批次验收测试 (RLAT)。每个晶圆批次都经过测试并符合 20krad(Si) 的要求，同时提供 RLAT 报告。具有更高 TID 特征值的器件通常可以确保具有相同的 RLAT 级别。
• 一些元件也报告有中子置换损坏
• 军用级温度范围：-55°C 至 +125°C.
• 无铜键合线。所有产品都有金键合线。
• 无雾锡。引线镀层是 NiPdAu 或其他不含纯锡的镀层。
• 采用增强型塑封实现低释气。
• 每个组装批次都经过扩展鉴定，包括 HAST 和温度循环。
• 100% 温度循环。每个器件都接受温度循环或等效测试。
• 单一生产流程。一个晶圆厂和组装场地，尽可能减少批次间的差异。
• 较长的产品生命周期。
• 每个产品在 DLA 网站上都有自己的供应商项目图 (VID)。

本应用手册讨论了在航天应用中使用 PEM 的风险以及 TI 的 Space EP 产品如何应对这些风险。