[发明专利]一种微小卫星用芯片的筛选方法

说明书

技术领域

本发明涉及微小卫星领域，特别地，涉及一种微小卫星用芯片的筛选方法。

背景技术

由于空间辐射环境的辐射影响，传统的大卫星星上电子系统多采用特殊工艺处理的宇航级芯片。而微小卫星由于体积小、重量轻、成本低，这些特点决定了微小卫星不能像大卫星一样大量采用宇航级别的芯片，而是需要采用成本低的芯片，如民用的COTS元器件（Commercial Off-The-Shelf）和组件，采取筛选、加固和冗余备份等方式来增强微小卫星系统的可靠性，保证微小卫星的长期可靠运行。

将芯片进行筛选试验是指为选择具有一定特性的产品或剔除早期失效的产品而进行的试验。它是一种对芯片进行全数检验的非破坏性试验，通过按照一定的程序施加环境应力，激发出产品潜在的设计和制造缺陷，以便剔除早期失效产品，降低失效率。而可靠性筛选，是除保证芯片质量等级外，还应满足使用质量等级的要求，并对元器件的设计工艺，选用材料和控制手段等方面进行验证与考核。

目前电子元器件的筛选方法体现在筛选技术条件之中，筛选技术条件设计是否合理直接影响筛选效果，影响电子产品的质量和可靠性，影响费用和代价。筛选技术条件包括筛选项目、筛选方法、筛选顺序、应力量值(包括持续时间或循环次数)等。总的原则是根据有关元器件的特性参数、生产工艺状况．从设计、材料、工艺方面可能存在的缺陷(故障模式分布)选择有效的筛选项目和方法。同时要根据试验和现场使用中元器件失效统计分析及筛选效果的工程经验加以修正逐步完善。

目前航天工业部门的芯片筛选方法在实际工作中还存在着一些问题。首先是筛选方法的种类多，存在不同级别的筛选方法．而元器件质量保证技术也在不断发展，现有的筛选方法过于陈旧、水平不高，并不能满足现有元器件的质量要求。其次是质量等级要求高，筛选全面的元器件与质量等级要求不高的元器件，制定的筛选方法没有差异。

发明内容

本发明目的在于提供一种小卫星使用的COTS芯片的筛选方法，以解决现有技术中的筛选方法不能保障芯片在航天领域应用的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种微小卫星用芯片的筛选方法，包括以下步骤：

（1）抽选同一批次的芯片进行破坏性试验，破坏性试验用于评估芯片工艺和材料性能，以得到检测结果合格的芯片；

（2）将经破坏性试验的检测结果为合格的芯片进行可靠性筛选，可靠性筛选用于评估芯片使用寿命，以得到可应用于微小卫星的芯片。

进一步地，破坏性试验包括以下步骤：

（1）将芯片进行辐照检测；

（2）将进行辐照检测合格的芯片进行超声波扫描，以得到超声波扫描检测结果合格的芯片；

（3）将超声波扫描检测合格的芯片进行DPA分析，以得到经破坏性实验检测结果合格的芯片。

进一步地，辐照检测为将芯片筛选板加电状态下，放置在剂量率为2rad/s的辐射中放置1.5小时，若芯片运行正常，则辐照检测合格。

进一步地，超声波扫描为将辐照检测合格的芯片在1～10MHz频率的超声波下扫描。

进一步地，DPA分析包括外观检查、X射线扫描、开帽后内部目检、键合强度检查、SEM检查。

进一步地，可靠性筛选包括以下步骤：

（1）将经破坏性试验合格的芯片进行温度循环检测；

（2）将进行温度循环检测合格的芯片进行力学振动检测；

（3）将进行力学振动检测合格的芯片进行高温检测，得到可应用于微小卫星的芯片。

进一步地，温度循环检测为将经破坏性试验合格的芯片放置在压力为6.5×10^-3Pa，温度为75℃的环境中，以1～3℃/min的速度降温，当温度为-30℃后停止降温，再以1～3℃/min温度进行升温，待温度达到75℃时停止升温；将芯片取出，放置在常压，温度为75℃的环境中，以3～5℃/min的速度降温，当温度为-30℃后停止降温，循环降温和升温2.5次，待温度达到75℃时停止升温，将芯片取出，若芯片运行正常则温度循环检测合格。

进一步地，力学振动检测为将温度循环检测合格的芯片放置在20～2000Hz的振动频率、加速度为4g下振动60s，若芯片运行正常，则力学振动检测合格。

进一步地，高温检测为将所述芯片安装在测试板上，加电状态下在85℃下连续工作48小时，若芯片运行正常，则高温检测合格。

本发明具有以下有益效果：