工作寿命直接影响探测器组件的工作寿命。本文对航天用探测器组件的工作环境、失效模式进行了分析，找到导致失效的应力，并结合工作剖面，给出寿命考核方法，以供探讨。
【关键词】探测器芯片;失效;工作寿命
中图分类号： TN407 文献标识码： A 文章編号： 2095-2457（2019）22-0031-002
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.22.012
0 引言
航天用红外探测器是非常具挑战性和引领性的高科技产品，积极探索和研制“看得更远、看得更广、看得更清、寿命更长”的红外探测器是用户对产品应用的迫切需求，也是增强我国经济实力、科技实力乃至综合国力的重要举措[1]。
红外探测器的制造规模由单元、多元、线列向凝视焦平面成像器件发展，内部结构复杂，元器件数量增多，芯片尺寸增大，而航天系统对探测器的要求依然是高可靠，长寿命[2]。当前红外探测器组件由探测器芯片、杜瓦、制冷机三个主要部件组成，每个部件失效都会导致组件不能正常工作。进入工作阶段后，杜瓦无需再保持探测器组件内部真空环境，因此在工作阶段，探测器组件的寿命取决于探测器芯片和制冷机。本文仅针对探测器芯片的工作寿命考核方法进行研究。
1 失效分析
探测器组件芯片失效分析结果见表1。
互连结构疲劳失效：红外焦平面阵列采用In柱法通过倒装焊工艺将读出电路与探测器互连。这是形成红外焦平面器件的重要环节。此环节的主要失效模式表现为：碲镉汞芯片与读出电路芯片互连后，经过多次开关机后盲元逐步增加，性能均匀性下降。与宝石框架的热失配对互连铟柱造成较大的剪切应力，导致经过多次温度冲击后盲元增多而失效。
性能退化：探测器芯片在工作过程中需要一直通电，随着制冷机升降温，还需要进行多次的加断电，电应力对芯片的性能及寿命也会产生影响，导致芯片性能退化，盲元数量增加，无法满足航天应用的要求。
经过上述分析可以看出，影响探测器芯片寿命的主要是温度应力和电应力，因此探测器芯片的寿命考核方法中也将是施加此两种应力。
2 确定要求
2.1 工作剖面
根据以往用户对探测器芯片的要求，通常包括开关机次数、加断电次数及连续工作时间（即累计通电时间），本文中的寿命方案也围绕这三个指标制定。探测器芯片工作剖面如表2。
2.2 受试产品
探测器芯片工作寿命分为三部分：一是组件在地面测试联调及在轨运行中需要开关机N开关机次;二是组件在地面测试联调及在轨运行中需要探测器加断电N加断电次;三是组件探测器累计工作需要T通电小时。受试产品为性能满足要求的并经过环境应力筛选，剔除早期失效的，使得参与试验的样品达到接近偶然失效期的水平。试验中将把加断电次数、累计工作时间结合起来开展。
3 详细方案
探测器芯片工作时的主要失效机理为温度冲击下的疲劳及电应力下的性能退化，因造成盲元增加的失效机理不同，故需分别进行温度冲击试验和通电两个试验。
4 结论
航天用探测器组件要求工作寿命长，为证明满足用户要求，通常考核时间也较长，本文提出的寿命考核方法可通过增加试验样本的方式缩短试验时间，但应保证试验样本为同工艺、同批次产品，使得试验样本具有较高的一致性，从而保证试验结果的正确性和真实性。
【参考文献】
[1]龚海梅，邵秀梅，李向阳，李言谨，张永刚，张燕，刘大福，王小坤，李雪，方家熊.航天现金红外探测器组建技术及应用[J].红外与激光工程，2012年12月，Vol.41 No.12：3129-3140.
[2]崔军生，贾卫民.红外探测器工作寿命的影响分析[J].航空兵器，2011年10月，No.5：39-42.
[3]GJB 899A-2009 可靠性鉴定和验收试验.