宇宙用途における高信頼性要求とアップスクリーニングの必要性

宇宙用途では、過酷な環境と修理不可・故障ゼロ要求により、電子部品の厳格な認定が不可欠です。Mini-Circuits では、実績と経験に基づいた高信頼な試験・認定プログラムが用意されています。

本記事では、宇宙用途向けアップスクリーニングの評価プロセスと試験手法について、LTCC フィルターの事例をもとに解説します。なお、実際の要求条件はミッションやプログラムごとに異なります。個別要件については、お問い合わせよりご相談ください。

LTCC ローパスフィルターの事例

Mini-Circuits の LTCC 受動部品は、小型かつ高信頼性を特長とし、宇宙用途を含む Hi-Rel 用途に適しています。 ここでは、LTCCローパスフィルター (LFCN-8400+) を例に、宇宙用途向けアップスクリーニングの評価プロセスを紹介します。本 LTCC フィルターは LFCN-8400+ をベースに改良されたもので、広帯域 (DC ～ 8400MHz) および高電力（最大8W）に対応し、過酷環境向けに設計されています。

宇宙用途に対応するため、鉛含有めっきやロット管理などの特別要件を満たし、DPA や X線検査を含む各種の信頼性評価が適用されます。以下では、本デバイスに対して実施される評価プロセスの概要と、各試験の内容について説明します。

破壊的物理解析 (DPA)

信頼性試験に先立ち、無作為抽出した 3サンプルに対して DPA を実施し、内部構造および端子構成を確認します。評価には MIL-STD-1580 をガイドラインとして用い、外観および内部観察により異常の有無を確認します。
なお、切断したデバイスの外観および内部構造は、図2 および図3 に示します。

信頼性試験

DPA に続き、信頼性試験を実施します。信頼性試験は、スクリーニング試験と認定試験の 2つの段階で構成されます。

1. スクリーニング試験
全数（DPA対象を除く）に対して X 線検査などを実施し、飛行適性を確認します。なお、性能に影響を与えるような過酷試験は実施しません。 図4 に、X 線画像によって検出される内部トレースの不均一性（亀裂）の一例を示します。

2. 認定試験
選別された一部（グループB）に対し、より過酷な条件で詳細な試験を実施します。 ユニットはサブグループに分けられ、それぞれ異なる試験条件が適用されます。

図4：LTCC（低温蒸着セラミック）内部配線の不均一性（亀裂）を X 線画像によって検出

スクリーニング試験のみを実施したユニットは、飛行可能品としてレポートとともに納入されます。 一方、認定試験に使用されたユニットは、飛行不可の認定試験用サンプルとして扱われ、別途レポートが提供されます。DPA、スクリーニング試験および認定試験の主な条件は、表1 にまとめています。試験方法の詳細は各 MIL 規格を参照します。

表1：LTCC 低域通過フィルター空間アップスクリーニングプロジェクトの例におけるプロセス概要

まとめ

本記事で紹介したプロセスは特定ミッションの要件に基づく一例であり、実際の要求条件はアプリケーションやミッションに応じて異なります。 そのため、アップスクリーニングの適用内容や試験条件は、個別の要件に応じた検討が必要です。Mini-Circuits では、各ミッションに対応したアップスクリーニングの適用が可能です。

また、カタログ製品およびカスタム製品の多くについて、MIL 規格または同等規格に準拠するための評価プロセスを提供しています。表2 に、主要な製品カテゴリーごとの適用規格の例を示します。EEE-INST-002 に準拠したワークフローにより、社内でのアップグレード検査が可能であり、最短90日での対応が可能です。これにより、コスト削減およびプロジェクト期間の短縮に寄与します。具体的な適用可否や試験内容については、お問い合わせよりご相談ください。

※主な評価項目（標準試験）として、バーンイン試験、熱衝撃試験、機械的衝撃試験、気密性試験、アウトガス試験、残留ガス分析などが含まれます。また、振動試験、放射線検査、破壊的物理解析 (DPA) などにも対応しています。

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