一种微小卫星用芯片的筛选方法技术

本发明专利技术提供了一种微小卫星用COTS芯片的筛选方法，包括以下步骤：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；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。解决了现有技术中的筛选方法不能保障COTS芯片在航天领域应用的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微小卫星领域，特别地，涉及ー种微小卫星用芯片的筛选方法。
技术介绍
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エ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祥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。它是ー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，并对元器件的设计エ艺，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參数、生产エ艺状況.从设计、材料、エ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ー些问题。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。
技术实现思路
本专利技术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，根据本专利技术的ー个方面，提供了ー种微小卫星用芯片的筛选方法，包括以下步骤:(I)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エ艺和材料性能，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。进ー步地，破坏性试验包括以下步骤:(I)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。进ー步地，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。进ー步地，超声波扫描为将辐照检测合格的芯片在I IOMHz频率的超声波下扫描。进ー步地，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。进ー步地，可靠性筛选包括以下步骤:(I)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。进ー步地，温度循环检测为将经破坏性试验合格的芯片放置在压カ为6.5X 10_3Pa，温度为75°C的环境中，以I 3°C /min的速度降温，当温度为_30°C后停止降温，再以I 3°C /min温度进行升温，待温度达到75°C时停止升温；将芯片取出，放置在常压，温度为75°C的环境中，以3 5°C /min的速度降温，当温度为_30°C后停止降温，循环降温和升温2.5次，待温度达到75°C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。进ー步地，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。进ー步地，高温检测为将所述芯片安装在测试板上，加电状态下在85°C下连续エ作48小时，若芯片运行正常，则高温检测合格。本专利技术具有以下有益效果:本专利技术提供的微小卫星用芯片的筛选方法，包括破坏性试验和可靠性筛选，其中破坏性试验用于评估芯片的制作エ艺、材料是否满足航天使用的要求；可靠性筛选的目的在于排除元器件的早期失效。本专利技术将芯片先进行破坏性试验再进行可靠性筛选，首先保证了芯片在エ艺上是可靠的，然后再进行早期失效的筛选，保证经过筛选合格的芯片可用适用于航天领域，同时减少了检测エ序，避免了重复试验。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将參照图，对本专利技术作进ー步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进ー步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中:图1是本专利技术优选实施例的流程图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。本专利技术为了解决现有的筛选方法不能保障微小卫星用芯片应用于航天领域的技术问题，提供了ー种微小卫星芯片的筛选方法，包括以下步骤:(I)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エ艺和材料性能，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。其中破坏性试验用于评估芯片的制作エ艺、材料是否满足航天使用的要求；可靠性筛选的目的在于排除元器件的早期失效。本专利技术将芯片先进行破坏性试验再进行可靠性筛选，首先保证了芯片在エ艺上是可靠的，然后再进行早期失效的筛选，保证经过筛选合格的芯片可用适用于航天领域，同时减少了检测エ序，避免了重复试验。进ー步地，破坏性试验包括以下步骤:( I)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。辐照检测用于评价空间辐照效应对器件的损伤，保证筛选出来的芯片可在空间辐照的环境下运行正常。超声波扫描技术采用超声波探测芯片内部的结构，发现芯片内部是否存在微小的缺陷，并且对材料做定性分析，筛选出因封装エ艺不良导致材料内部或不同材料结合面之间存在空洞甚至分层。如果芯片中存在界面分层、焊点空洞、芯片裂纹等则芯片不合格。DPA检测可确定某批产品是否存在设计、材料、エ艺方面的缺陷，这些缺陷可能在辐照检测和超声波扫描等筛选、考核等过程中未暴露，但在长期使用中会引起产品性能的退化。进ー步地，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。辐照检测按照前述的方法进行，更能模拟芯片在太空中的运行环境，更真实的反应芯片的使用性能。进ー步地，超声波扫描为将辐照检测合格的芯片在I IOMHz频率的超声波下扫描，用100X显微镜进行检查，如果芯片运行正常则超声波扫描检测合格。超声波检测按照前述的方法进行，可探测芯片的内部结果，及早发现芯片中的微小缺陷，提高筛选的准确率。进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微小卫星用芯片的筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）抽选同一批次的芯片进行破坏性试验，所述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）将所述经破坏性试验的检测结果为合格的芯片进行可靠性筛选，所述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。

【技术特征摘要】
1.一种微小卫星用芯片的筛选方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)抽选同一批次的芯片进行破坏性试验，所述破坏性试验用于评估芯片エ艺和材料性能，以得到检测结果合格的芯片； (2)将所述经破坏性试验的检测结果为合格的芯片进行可靠性筛选，所述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。2.根据权利要求1所述的筛选方法，其特征在于，所述破坏性试验包括以下步骤: (1)将所述芯片进行辐照检测； (2)将进行所述辐照检测合格的芯片进行超声波扫描，以得到所述超声波扫描检测结果合格的芯片； (3)将所述超声波扫描检测合格的芯片进行DPA分析，以得到所述经破坏性实验检测结果合格的芯片。3.根据权利要求2所述的筛选方法，其特征在于，所述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。4.根据权利要求2所述的筛选方法，其特征在于，所述超声波扫描为将所述辐照检测合格的芯片在I IOMHz频率的超声波下扫描。5.根据权利要求2所述的筛选方法，其特征在于，所述DPA分析包括外观检查、X射线扫描、开帽后内部目检、键合強度检查、SEM检查。6.根据权利要求1所述的筛选方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张育林，宋新，陈利虎，绳涛，赵勇，程云，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：