Вопросы разработки типовой программы сертификационных испытаний электрорадиоизделий иностранного производства, применяемых в отечественных космических аппаратах длительного функционирования

Существенное технологическое отставание в отечественном производстве электрорадиоизделий вынудило предприятия, занимающиеся изготовлением современных и перспективных отечественных космических аппаратов (КА) со сроками активного существования (САС) 15 и более лет использовать ЭРИ ИП.

Анализ эксплуатационной надежности ряда современных отечественных КА показал, что на этапе эксплуатации преобладают неисправности, связанные с отказами ЭРИ, поэтому вопросы обеспечения и повышения надежности применяемой ЭКБ, принимают первостепенное значение [1; 2].

БА современных КА комплектуется электрорадиоизделиями отечественного и иностранного производства. Изготавливаемые отечественные ЭРИ ОП отличаются ограниченной номенклатурой и такими техническими показателями, которые не позволяют в полной мере реализовать требуемые эксплуатационно-технические и массо-габаритные характеристики БА КА, например, обеспечить требуемые точность, радиационную стойкость, минимальную наработку на отказ и сложные схемотехнические решения. В связи с этим, при разработке БА применяются ЭРИ ИП. Доля импортной микроэлектроники в аппаратуре преобладает и зависит от типа и назначения КА. Например, в КА коммерческого назначения она достигает 80 % [4].

При создании таких КА необходимо применение соответствующей методологии обеспечения надежности КА и составных частей [3], что неразрывно связано с целым комплексом проблем по их сертификации [4]:

• –    отсутствием типовой программы проведения сертификационных испытаний ЭРИ ИП уровня качества Military и Space;

• –    отсутствием типовой программы проведения отбраковочных испытаний ЭРИ ИП уровня качества Industrial;

• –    проблемой рационализации объемов сертификационных испытаний.

Рассмотрим основные проблемы разработки типовой программы проведения сертификационных испытаний ЭРИ ИП уровня качества Military и Space.

Для начала на примере интегральных микросхем рассмотрим вопрос об определении уровней качества Military и Space. Общая спецификация на монолитные интегральные микросхемы определяет следующие классы: M, N, Q, V, B, S, T [5].

Стоит отметить, что уровень качества (согласно MIL-PRF-38535) определяется исходя из объема пройденных испытаний. Наибольший объем испытаний проходят классы Q и V.

Под объемом испытаний понимается количество видов отработочных испытаний и их режимы.

Если сравнить уровни качества Q и V, то можно сделать вывод, что ЭРИ ИП уровня качества V проходят наибольший объем испытаний. Уровень V, таким образом, будем условно обозначать как уровень качества Space, а уровень Q будем условно обозначать как уровень качества Military.

Приведем объемы отбраковочных и квалификационных испытаний, а также их сравнение с требованиями отечественной документации (табл. 1, 2) [5; 6].

Таблица 1

Объем отбраковочных испытаний по MIL-PRF-38535 и по ОСТ В 11 0398–2000

Объем отбраковочных испытаний по MIL-PRF-38535	Объем отбраковочных испытаний по ОСТ В 11 0398–2000
Electrostatic Discharge Sensitivity (ESD) (Чувствительность к разряду статического электричества)	Отсутствует*
Wafer acceptance (Приемка пластин)	Отсутствует
Internal visual (Внутренний визуальный контроль)	Имеется
Temperature cycling (Термоциклирование)	Отсутствует
Constant acceleration (Линейное ускорение)	Имеется
Serialization (Сериализация)	Отсутствует
Interim (pre burn-in) electrical parameters (Измерение электрических параметров перед ЭТТ)	Имеется
Burn-in test (ЭТТ)	Имеется
Interim (post burn-in) electrical parameters (Измерение электрических параметров после ЭТТ)	Имеется
Percent Defective Allowable (PDA) calculation (Подсчет процента микросхем, пришедших в негодность после ЭТТ)	Отсутствует
Final electrical test (Измерение электрических параметров)	Имеется
Seal (Тест на герметичность в гелиевой среде и в барокамере)	Имеется
External visual (Визуальная проверка внешнего вида)	Имеется

* Имеется в объеме квалификационных испытаний по ОСТ В 11 0398–2000.

Таблица 2

Объем квалификационных испытаний по MIL-PRF-38535 и по ОСТ В 11 0398–2000

Вид группы	Объем квалификационных испытаний по MIL-PRF-38535	Объем квалификационных испытаний по ОСТ В 11 0398–2000
Group A (Группа А)	Electrical tests. (Электрические испытания)	Имеется
Group B (Группа Б)	Resistance to solvents (На стойкость к растворителям)	Отсутствует
	Bond strength (Испытание выводов на воздействие растягивающей силы)	Имеется
	Die shear test or stud pull (Испытание на сдвиг кристалла или испытание на прочность выводов)	Имеется
	Solderability (Стойкость к пайке)	Имеется
Group C (Группа В)	Steady-state life test (Испытание на долговечность)	Имеется
Group D (Группа Г)	Physical dimensions (Физические размеры)	Имеется
	Lead integrity (Целостность выводов)	Имеется

Окончание табл. 2

Вид группы	Объем квалификационных испытаний по MIL-PRF-38535	Объем квалификационных испытаний по ОСТ В 11 0398–2000
Group D (Группа Г)	Seal (Тест на герметичность в гелиевой среде и в барокамере)	Имеется
	Thermal shock (Термоудар)	Отсутствует
	Temperature cycling (Термоциклирование)	Имеется
	Moisture resistance (Стойкость к влаге)	Имеется
	Seal (Тест на герметичность в гелиевой среде и в барокамере)	Имеется
	Visual (Визуальная проверка внешнего вида)	Имеется
	Shock (Удар одиночного действия)	Имеется
	Vibration, variable frequency (Вибрация)	Имеется
	Acceleration (Линейное ускорение)	Имеется
	Seal (Тест на герметичность в гелиевой среде и в барокамере)	Имеется
	Visual examination (Визуальная проверка внешнего вида)	Имеется
	Salt atmosphere (На воздействие соляного тумана)	Имеется
	Seal (Тест на герметичность в гелиевой среде и в барокамере)	Имеется
	Visual (Визуальная проверка внешнего вида)	Имеется
	Internal water vapor (Наличие паров воды в подкорпусном пространстве)	Имеется
	Adhesion of lead finish (Целостность покрытия выводов)	Отсутствует
	Lid torque (Герметичность)	Отсутствует

Согласно данным табл. 1, 2 можно сделать следующие выводы.

• 1.    В объеме отбраковочных испытаний, регламентированных отечественной НТД, отсутствуют:

  – Electrostatic Discharge Sensitivity (ESD) (Чувствительность к разряду статического электричества);

  – Temperature cycling (Термоциклирование);

  – Percent Defective Allowable (PDA) calculation (Подсчет процента микросхем, пришедших в негодность после ЭТТ).

• 2.    В объеме квалификационных испытаний отсутствуют:

• –    Resistance to solvents (Испытаний на стойкость к растворителям);

• –    Thermal shock (Термоудар);

• –    Adhesion of lead finish (Испытание на целостность покрытия выводов);

• –    Lid torque (Испытание на герметичность).

Важно отметить тот факт, что в табл. 1, 2 не отображены требования, которые отсутствуют в MIL-PRF-38535, но присутствуют в отечественной документации.

В настоящее время формируется два подхода к проведению сертификационных испытаний:

• –    по определению уровня качества;

• –    по определению объема испытаний.

В первом подходе подразумевается, что наличие сертификата изготовителя достаточно для определения уровня качества. Такой подход приводит к упрощению СИ, но это идет в ущерб надежности КА, и не исключает применение контрафактных ЭРИ ИП.

При втором подходе подразумевается, что необходимо тщательно изучать объем и методы проведения испытаний ЭРИ ИП на этапе изготовления и прохождения квалификации.

Второй подход можно считать предпочтительнее по нескольким причинам, в частности:

• -    позволяет выявить отличия в методах проведения испытаний в зарубежной документации;

• -    позволяет определить состав проведения испытаний ЭРИ ИП на этапе изготовления и квалификации.

• –    позволяет сравнить требования, предъявляемые к ЭРИ отечественной НТД;

• –    позволяет установить возможность применения ЭРИ ИП без проведения дополнительных испытаний на территории РФ;

• –    позволяет проводить контроль за ЭРИ ИП, например, прослеживать номер пластины, на которой были проведены испытания.

Разумеется, отсутствие, какого либо испытания в зарубежной документации не означает, что требование к данному виду испытания можно не предъявлять по причине его отсутствия. В данном случае есть два пути:

• –    проведение испытаний;

  – признание данного испытания пройденным, если были проведены испытания в процессе изготовления и квалификации ЭРИ ИП, которые косвенно могут подтвердить выполнение требований к ЭРИ ИП. В данном случае, необходимо принятие технически обоснованных решений, опираясь на отечественную нормативную документацию .

Таким образом, можно сделать вывод, что при разработке типовой программы сертификационных испытаний необходимо руководствоваться подходом в виде тщательного анализа объемов и методов проведения испытаний ЭРИ ИП, позволяющим исключить использование контрафактных ЭРИ ИП, а также ЭРИ ИП низкого уровня качества. В свою очередь, это приведет к обеспечению качества партий ЭРИ ИП и, следовательно, к обеспечению надежности БА КА длительного функционирования.