[發明專利]一種星載微系統模塊的靜態總劑量試驗方法和系統

在審

• 申請號: 202110651069.0
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113419124A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 張慶學;唐磊;匡乃亮;劉曦;劉思婕;李逵;郭雁蓉;趙超;余國強
• 申請（專利權）人: 西安微電子技術研究所
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發明公開了一種星載微系統模塊的靜態總劑量試驗方法和系統，屬于微系統模塊抗總劑量能力試驗驗證技術領域。根據微系統模塊的管腳屬性，確定最劣的偏置條件，進而達到最佳的試驗效果。微系統模塊無需運行功能程序，僅為對外引出的電源管腳施加拉偏電壓激勵、信號管腳施加上下拉激勵。微系統模塊無需軟件操作，總劑量試驗板無需晶振、接口器件等有源器件，僅需電阻電容，硬件設計簡單，經濟成本較低。具有一定的工程應用價值，可以評估空間航天器中備份機加電待機狀態的抗總劑量能力。同時，輻照試驗裝置中的微系統模塊供電電壓可根據不同需求進行調整，具有一定的通用性。

技術領域

本發明屬于微系統模塊抗總劑量能力試驗驗證技術領域，涉及一種星載微系 統模塊的靜態總劑量試驗方法和系統。

背景技術

微系統模塊通過集成技術將多種功能芯片及無源器件封裝在一個單元內形 成具有一定功能的系統或者子系統，隨著航天器小型化、輕質化的發展趨勢，微 系統模塊越來越多的應用在航天器各個領域中。由于微系統模塊是多芯片集成體 的特殊性，針對微系統模塊的總劑量效應的評估方法一直未形成統一的標準。目 前主要通過兩種方法進行評估：一種采用微系統模塊內單芯片最小的抗總劑量能 力替代微系統模塊的抗總劑量能力；一種采用地面模擬試驗的方式，根據微系統 模塊的功能特點，在輻射環境下運行微系統模塊功能程序，同時監測程序運行結 果，最終根據試驗結果評估微系統模塊的抗總劑量能力。

微系統模塊內單芯片不是簡單的物理集成，模塊內芯片間具有復雜的連接關 系，采用第一種替代評估的方法不能完全體現微系統模塊的整體性。第二種試驗 評估方法中微系統模塊在輻照環境下運行各項模塊功能，相當于在試驗時給微系 統模塊提供動態偏置，然而從總劑量失效機理上分析，在動態工作狀態下，偏置 的方向處于不斷變化的狀態，對輻照產生的電子、空穴將產生不同的影響。對于 NMOS器件，首先柵極接高電平，有利于空穴的反向遷移和電子的收集，將加劇 輻照產生電荷的作用；然后，柵極接低電平，載流子發生反向運動及復合，這將 削弱之前的作用，為此總體來說，動態偏置下總劑量效應將被削弱。除此之外， 采用動態偏置的總劑量試驗方法僅可以評估微系統模塊在空間環境中加電工作 時的抗總劑量能力，然而空間航天器中多數都有備份機，長期處于加電待機狀態， 因此動態總劑量試驗方法具有一定的局限性。

綜上所述，亟需發展一種新的星載微系統模塊的靜態總劑量試驗技術，以解 決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中，微系統模塊的抗總劑量能力評估方 法不能完全體現微系統模塊的整體性，且在適用范圍上具有一定局限性的缺點， 提供一種星載微系統模塊的靜態總劑量試驗方法和系統。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種星載微系統模塊的靜態總劑量試驗方法，包括如下步驟：

基于微系統模塊自身結構及微系統模塊內的芯片結構，將微系統模塊對外管 腳進行區分，得到電源管腳和信號管腳，分別對電源管腳和信號管腳進行分析；

基于電源管腳和信號管腳的屬性，進行靜態偏置設計，靜態偏置設計具體是 對電源管腳施加拉偏電壓激勵，同時對信號管腳施加上下拉激勵；

基于QJ10004-2008《宇航用半導體器件總劑量輻照試驗方法》，對靜態偏置 設計后的微系統模塊進行總劑量試驗。

優選地，電源管腳包括供電管腳和地管腳；

信號管腳包括普通輸入信號管腳、帶上拉輸入信號管腳、帶下拉輸入信號管 腳、帶上拉輸入輸出雙向信號管腳、帶下拉輸入輸出信號管腳、輸出信號管腳。

進一步優選地，對電源管腳施加拉偏電壓激勵具體為：

供電管腳上拉典型供電值的5％～10％。

優選地，對電源管腳施加拉偏電壓激勵具體為：基于微系統模塊的使用手冊 選取供電電壓的最大值。