一種微小衛星用芯片的篩選方法技術

本發明專利技術提供了一種微小衛星用COTS芯片的篩選方法，包括以下步驟：抽選同一批次的芯片進行破壞性試驗，破壞性試驗用于評估芯片工藝和材料性能，以得到檢測結果合格的芯片；將經破壞性試驗的檢測結果為合格的芯片進行可靠性篩選，可靠性篩選用于評估芯片使用壽命，以得到可應用于微小衛星的芯片。解決了現有技術中的篩選方法不能保障COTS芯片在航天領域應用的技術問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及微小衛星領域，特別地，涉及ー種微小衛星用芯片的篩選方法。
技術介紹
由于空間輻射環境的輻射影響，傳統的大衛星星上電子系統多采用特殊エ藝處理的宇航級芯片。而微小衛星由于體積小、重量輕、成本低，這些特點決定了微小衛星不能像大衛星一祥大量采用宇航級別的芯片，而是需要采用成本低的芯片，如民用的COTS元器件(Commercial Off-The-Shelf)和組件,采取篩選、加固和冗余備份等方式來增強微小衛星系統的可靠性，保證微小衛星的長期可靠運行。將芯片進行篩選試驗是指為選擇具有一定特性的產品或剔除早期失效的產品而進行的試驗。它是ー種對芯片進行全數檢驗的非破壞性試驗，通過按照一定的程序施加環境應力，激發出產品潛在的設計和制造缺陷，以便剔除早期失效產品，降低失效率。而可靠性篩選，是除保證芯片質量等級外，還應滿足使用質量等級的要求，并對元器件的設計エ藝，選用材料和控制手段等方面進行驗證與考核。目前電子元器件的篩選方法體現在篩選技術條件之中，篩選技術條件設計是否合理直接影響篩選效果，影響電子產品的質量和可靠性，影響費用和代價。篩選技術條件包括篩選項目、篩選方法、篩選順序、應力量值(包括持續時間或循環次數)等。總的原則是根據有關元器件的特性參數、生產エ藝狀況.從設計、材料、エ藝方面可能存在的缺陷(故障模式分布)選擇有效的篩選項目和方法。同時要根據試驗和現場使用中元器件失效統計分析及篩選效果的工程經驗加以修正逐步完善。目前航天工業部門的芯片篩選方法在實際工作中還存在著ー些問題。首先是篩選方法的種類多，存在不同級別的篩選方法.而元器件質量保證技術也在不斷發展，現有的篩選方法過于陳舊、水平不高，并不能滿足現有元器件的質量要求。其次是質量等級要求高，篩選全面的元器件與質量等級要求不高的元器件，制定的篩選方法沒有差異。
技術實現思路
本專利技術目的在于提供一種小衛星使用的COTS芯片的篩選方法，以解決現有技術中的篩選方法不能保障芯片在航天領域應用的技術問題。為實現上述目的，根據本專利技術的ー個方面，提供了ー種微小衛星用芯片的篩選方法，包括以下步驟:(I)抽選同一批次的芯片進行破壞性試驗，破壞性試驗用于評估芯片エ藝和材料性能，以得到檢測結果合格的芯片；(2)將經破壞性試驗的檢測結果為合格的芯片進行可靠性篩選，可靠性篩選用于評估芯片使用壽命，以得到可應用于微小衛星的芯片。進ー步地，破壞性試驗包括以下步驟:(I)將芯片進行輻照檢測；(2)將進行輻照檢測合格的芯片進行超聲波掃描，以得到超聲波掃描檢測結果合格的芯片；(3)將超聲波掃描檢測合格的芯片進行DPA分析，以得到經破壞性實驗檢測結果合格的芯片。進ー步地，輻照檢測為將芯片篩選板加電狀態下，放置在劑量率為2rad/s的輻射中放置1.5小時，若芯片運行正常，則輻照檢測合格。進ー步地，超聲波掃描為將輻照檢測合格的芯片在I IOMHz頻率的超聲波下掃描。進ー步地，DPA分析包括外觀檢查、X射線掃描、開帽后內部目檢、鍵合強度檢查、SEM檢查。進ー步地，可靠性篩選包括以下步驟:(I)將經破壞性試驗合格的芯片進行溫度循環檢測；(2)將進行溫度循環檢測合格的芯片進行力學振動檢測；(3)將進行力學振動檢測合格的芯片進行高溫檢測，得到可應用于微小衛星的芯片。進ー步地，溫度循環檢測為將經破壞性試驗合格的芯片放置在壓カ為6.5X 10_3Pa，溫度為75°C的環境中，以I 3°C /min的速度降溫，當溫度為_30°C后停止降溫，再以I 3°C /min溫度進行升溫，待溫度達到75°C時停止升溫；將芯片取出，放置在常壓，溫度為75°C的環境中，以3 5°C /min的速度降溫，當溫度為_30°C后停止降溫，循環降溫和升溫2.5次，待溫度達到75°C時停止升溫，將芯片取出，若芯片運行正常則溫度循環檢測合格。進ー步地，力學振動檢測為將溫度循環檢測合格的芯片放置在20 2000Hz的振動頻率、加速度為4g下振動60s，若芯片運行正常，則力學振動檢測合格。進ー步地，高溫檢測為將所述芯片安裝在測試板上，加電狀態下在85°C下連續エ作48小時，若芯片運行正常，則高溫檢測合格。本專利技術具有以下有益效果:本專利技術提供的微小衛星用芯片的篩選方法，包括破壞性試驗和可靠性篩選，其中破壞性試驗用于評估芯片的制作エ藝、材料是否滿足航天使用的要求；可靠性篩選的目的在于排除元器件的早期失效。本專利技術將芯片先進行破壞性試驗再進行可靠性篩選，首先保證了芯片在エ藝上是可靠的，然后再進行早期失效的篩選，保證經過篩選合格的芯片可用適用于航天領域，同時減少了檢測エ序，避免了重復試驗。除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本專利技術還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本專利技術作進ー步詳細的說明。附圖說明構成本申請的一部分的附圖用來提供對本專利技術的進ー步理解，本專利技術的示意性實施例及其說明用于解釋本專利技術，并不構成對本專利技術的不當限定。在附圖中:圖1是本專利技術優選實施例的流程圖。具體實施例方式以下結合附圖對本專利技術的實施例進行詳細說明，但是本專利技術可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。本專利技術為了解決現有的篩選方法不能保障微小衛星用芯片應用于航天領域的技術問題，提供了ー種微小衛星芯片的篩選方法，包括以下步驟:(I)抽選同一批次的芯片進行破壞性試驗，破壞性試驗用于評估芯片エ藝和材料性能，以得到檢測結果合格的芯片；(2)將經破壞性試驗的檢測結果為合格的芯片進行可靠性篩選，可靠性篩選用于評估芯片使用壽命，以得到可應用于微小衛星的芯片。其中破壞性試驗用于評估芯片的制作エ藝、材料是否滿足航天使用的要求；可靠性篩選的目的在于排除元器件的早期失效。本專利技術將芯片先進行破壞性試驗再進行可靠性篩選，首先保證了芯片在エ藝上是可靠的，然后再進行早期失效的篩選，保證經過篩選合格的芯片可用適用于航天領域，同時減少了檢測エ序，避免了重復試驗。進ー步地，破壞性試驗包括以下步驟:( I)將芯片進行輻照檢測；(2)將進行輻照檢測合格的芯片進行超聲波掃描，以得到超聲波掃描檢測結果合格的芯片；(3)將超聲波掃描檢測合格的芯片進行DPA分析，以得到經破壞性實驗檢測結果合格的芯片。輻照檢測用于評價空間輻照效應對器件的損傷，保證篩選出來的芯片可在空間輻照的環境下運行正常。超聲波掃描技術采用超聲波探測芯片內部的結構，發現芯片內部是否存在微小的缺陷，并且對材料做定性分析，篩選出因封裝エ藝不良導致材料內部或不同材料結合面之間存在空洞甚至分層。如果芯片中存在界面分層、焊點空洞、芯片裂紋等則芯片不合格。DPA檢測可確定某批產品是否存在設計、材料、エ藝方面的缺陷，這些缺陷可能在輻照檢測和超聲波掃描等篩選、考核等過程中未暴露，但在長期使用中會引起產品性能的退化。進ー步地，輻照檢測為將芯片篩選板加電狀態下，放置在劑量率為2rad/s的輻射中放置1.5小時，若芯片運行正常，則輻照檢測合格。輻照檢測按照前述的方法進行，更能模擬芯片在太空中的運行環境，更真實的反應芯片的使用性能。進ー步地，超聲波掃描為將輻照檢測合格的芯片在I IOMHz頻率的超聲波下掃描，用100X顯微鏡進行檢查，如果芯片運行正常則超聲波掃描檢測合格。超聲波檢測按照前述的方法進行，可探測芯片的內部結果，及早發現芯片中的微小缺陷，提高篩選的準確率。進本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微小衛星用芯片的篩選方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）抽選同一批次的芯片進行破壞性試驗，所述破壞性試驗用于評估芯片工藝和材料性能，以得到檢測結果合格的芯片；（2）將所述經破壞性試驗的檢測結果為合格的芯片進行可靠性篩選，所述可靠性篩選用于評估芯片使用壽命，以得到可應用于微小衛星的芯片。

【技術特征摘要】
1.一種微小衛星用芯片的篩選方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)抽選同一批次的芯片進行破壞性試驗，所述破壞性試驗用于評估芯片エ藝和材料性能，以得到檢測結果合格的芯片； (2)將所述經破壞性試驗的檢測結果為合格的芯片進行可靠性篩選，所述可靠性篩選用于評估芯片使用壽命，以得到可應用于微小衛星的芯片。2.根據權利要求1所述的篩選方法，其特征在于，所述破壞性試驗包括以下步驟: (1)將所述芯片進行輻照檢測； (2)將進行所述輻照檢測合格的芯片進行超聲波掃描，以得到所述超聲波掃描檢測結果合格的芯片； (3)將所述超聲波掃描檢測合格的芯片進行DPA分析，以得到所述經破壞性實驗檢測結果合格的芯片。3.根據權利要求2所述的篩選方法，其特征在于，所述輻照檢測為將芯片篩選板加電狀態下，放置在劑量率為2rad/s的輻射中放置1.5小時，若芯片運行正常，則輻照檢測合格。4.根據權利要求2所述的篩選方法，其特征在于，所述超聲波掃描為將所述輻照檢測合格的芯片在I IOMHz頻率的超聲波下掃描。5.根據權利要求2所述的篩選方法，其特征在于，所述DPA分析包括外觀檢查、X射線掃描、開帽后內部目檢、鍵合強度檢查、SEM檢查。6.根據權利要求1所述的篩選方法，其特征在于，所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張育林，宋新，陳利虎，繩濤，趙勇，程云，
申請(專利權)人：中國人民解放軍國防科學技術大學，
類型：發明
國別省市：