Weltraum-Produkte

Strahlungsfeste und strahlungstolerante Kunststoffgehäuse

1. Dezember 2022, 7:05 Uhr | Iris Stroh

Texas Instruments hat sein Angebot an weltraumtauglichen analogen Halbleiterprodukten in Kunststoffgehäusen für ein vielfältiges Spektrum von Missionen erweitert.

Texas Instruments hat dazu eine neue »Device-Screening«-Spezifikation mit der Bezeichnung »Space High-grade in Plastic« (SHP) für strahlungsfeste Produkte entwickelt und neue Analog-Digital-Wandler (ADCs) vorgestellt, die die Bedingungen für die SHP-Qualifikation erfüllen. Darüber hinaus wurden von TI neue Produktfamilien im Rahmen des strahlungstoleranten Space-EP-Portfolios (Space Enhanced Plastic) präsentiert. Verglichen mit traditionellen Keramikgehäusen zeichnen sich solche aus Kunststoff durch weniger Platzbedarf aus, was bei der Verringerung der Abmessungen, des Gewichts und der Leistungsaufnahme auf Systemebene hilft und damit zur Senkung der Startkosten beiträgt.

Um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten, wurden in Raumfahrt-Anwendungen und -Programmen in der Vergangenheit hermetisch dichte, keramische Bauelemente gemäß Qualified Manufacturers List (QML) Class V verwendet. Heutzutage tragen Anwendungen beispielsweise im New-Space-Segment, die durch kurze LEO-Missionen (Low Earth Orbit) den kommerziellen Zugang zum Weltraum erleichtern sollen, zur Expansion der Kommunikation und Konnektivität bei. New-Space-Anwendungen aber generieren eine wachsende Nachfrage nach kleineren Bauelementen, die dabei helfen, Größe und Gewicht der Systeme zu reduzieren und damit die Kosten für den Weltraumstart zu senken. PBGA-Gehäuse (Plastic substrate Ball-Grid Array) und in Kunststoff gekapselte Bauelemente empfehlen sich hier als Alternative zu traditionellen Halbleitergehäusen für den Weltraumeinsatz.

SHP-ADCs verbessern die thermische Effizienz und die Bandbreite in Verbindung mit kleineren Abmessungen

Die SHP-Spezifikation von TI beschreibt integrierte Schaltungen (ICs), die die rigorosen Designanforderungen von Deep-Space-Missionen mit ihren extrem rauen Umgebungsbedingungen erfüllen. Sowohl PBGAs als auch kunststoffgekapselte Gehäuse für strahlungsfeste Halbleiter werden von der SHP-Spezifikation abgedeckt. Die 10 mm x 10 mm x 1,9 mm großen ADCs ADC12DJ5200-SP und ADC12QJ1600-SP in Flip-Chip BGA-SHP-Gehäusen sind die ersten Produkte von TI, die die SHP-Spezifikation erfüllen. Mit diesen ADCs lassen sich Designs realisieren, die bis um den Faktor 7 kleiner sind als solche mit entsprechenden keramischen Bauelementen, mit SerDes-Raten bis zu 17,1 GBit/s für einen maximalen Datendurchsatz sorgen und außerdem den Wärmewiderstand verringern.

Space EP Produktfamilien steigern die Energieeffizienz und sparen Leiterplattenfläche in New-Space-Missionen

Das Space EP Portfolio von TI ist laut Unternehmensangabe industrieweit das größte strahlungstolerante Power-Management- und Signalketten-Portfolio im Kunststoffgehäuse. Die Bauelemente sind für den Einsatz in kleineren, in großen Stückzahlen hergestellten LEO-Satelliten ausgelegt. Space EP Bauelemente können dazu beitragen, die Leiterplattenfläche gegenüber traditionellen Keramikgehäusen um bis zu 50 % zu verringern und durch ihre Rail-to-Rail-Eigenschaften am Ein- und Ausgang leistungsfähigere Stromversorgungen zu realisieren. Die PWM-Controller der Reihe TPS7H5005-SEP als die neuesten Produkte des Space EP Portfolios von TI eignen sich für unterschiedliche Stromversorgungs-Topologien und FET-Architekturen. Sie sorgen durch Synchrongleichrichtung für eine Minimierung der Verluste und bewirken gegenüber vergleichbaren Bauelementen eine Anhebung der Energieeffizienz um mindestens 5 Prozent.

TI ist seit über 60 Jahren auf dem Space-Markt aktiv und arbeitet fortlaufend an der Entwicklung strahlungsfester und strahlungstoleranter Produkte und Gehäuse, mit deren Hilfe sich missionskritische Anforderungen erfüllen lassen, verbunden mit einem Plus an Leistungsdichte, Performance und Zuverlässigkeit.

Hersteller haben die Möglichkeit, vor der Aufgabe ihrer Bestellung auf TI.com bestimmte Datums- und Los-Codes auszuwählen. Jedes QML-Los wird mit einem Konformitätszertifikat geliefert – einem Qualitätskonformitäts-Prüfbericht und einem Verarbeitungskonformitäts-Report, in dem die Rückverfolgbarkeit und die durchgeführten Tests gemäß Military Performance Specification (MIL-PRF)-38535 zusammengefasst sind.