Ausfallraten von Dünnfilm-Widerständen nach ESA-R-Raumfahrt-Qualifikation und MIL-R vergleichen

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Die ESCC/QML verlangt die Gründung eines Technical Review Boards beim Hersteller. Seine Mitglieder – der Chefinspektor, der Qualitätsingenieur, der Betriebsdirektor, Prozessingenieur und der Konstrukteur, das Marketing und die Vertreter der Raumfahrt – müssen sich mindestens ein Mal im Jahr treffen. Das TRB trägt mehrere Verantwortungen, angefangen von der Erstellung aller Basis-Dokumente, der Akzeptanz der Gesamtverantwortung für den Technologiefluss, über das Erstellen oder Genehmigen spezifischer Ziele, Methoden etc. – wo erforderlich, über die Überwachung und Überprüfung aller relevanten Eingänge, Aktivitäten und Ergebnisse, bis hin zum Ergreifen angemessener Maßnahmen für den Zuständigkeitsbereich des TRB, zur Protokollführung und Berichterstattung an den ESCC-Vorstand.

Zur ESCC/QML-Qualifizierung ist die Durchführung regelmäßiger Tests erforderlich. In Tabelle 3 sind Beispiele solcher Tests aufgeführt, die auf Dünnfilm-Widerstände zutreffen.

Da die ESCC/QML den Technologiefluss qualifiziert, kommen alle Bauteile aus der gleichen Fertigungslinie und demselben Prozess dazu in Frage, mit geringen zusätzlichen Tests qualifiziert zu werden. Darüber hinaus deckt sie die Produktion kommerzieller Bauteile ab.

Früher forderte die Europäische Weltraumbehörde ESA-qualifizierte Grad-C- oder Grad-B-Bauteile. Mit der Miniaturisierung durch SMD-Bauteile wurde die Kennzeichnung auf der Oberseite der Bauteile zum Problem, und die Fertigung von Grad-B-Bauteilen erwies sich als zunehmend schwieriger. Der Grad B erforderte eine Serialisierung. Deshalb entschied man sich zur Streichung dieses Levels aus den ESA-Spezifikationen.

Lebensdauer von Bauelementen in Weltraum-Anwendungen

Eine weitere Herausforderung stellten die Kosten der ESA Grad-C-Bauteile dar. Je nach Art des Satelliten, oder beim Verbau von Bauteilen in Startrampen oder in der Internationalen Raumstation ist die Lebenserwartung der Bauteile nur schwer vorhersagbar. So beträgt die Betriebsdauer einer Startrampe weniger als eine Stunde. Ein Micro-Satellit hat eine minimale Lebenserwartung von rund fünf Jahren. Die Internationale Raumstation kann mit kommerziellen Bausteinen bestückt werden (da dort Personal zur Reparatur vorhanden ist). Und die Lebensdauer eines Satelliten liegt bei mindestens zehn Jahren.

Grad-C-Bauteile, die dem Grad MIL-T entsprechen, sind für Anforderungen in Satelliten qualifiziert – mit „End-of-Production“-Screening-Tests (100% Überlast, 100% Burn in). Aber sie sind ungeeignet für andere Anwendungen, in denen es auch auf den Preis ankommt. Diese Lücke erfüllt der Grad „ESCC R-Ausfallrate“ – es ist das richtige Produkt zum richtigen Preis. Beispielsweise wurden die detaillierten Spezifikationen (wie die 4001/023) für Dünnfilm-Widerstände angepasst, und nur die Grade R-Ausfallrate und Space Level (früher Level C) blieben übrig.

Andere Applikationen, die Zuverlässigkeit erfordern

Neben Weltraum-Anwendungen gibt es noch weitere Bereiche, in denen Langzeitstabilität und Zuverlässigkeit ein „Muss“ sind, etwa Bohrausrüstungen, die bei hohen Umgebungstemperaturen zum Einsatz kommen und 5 bis 10 Jahre Mindeststabilität garantieren müssen. Die ESCC-R-Ausfallrate greift auch für die Anforderungen in der Medizin- und Unterwassertechnik (wie für die U-Boot-Kommunikation), da die ESCC-Ausfallrate für jedes Bauteil mindestens 8000 Stunden vorsieht. Damit werden die Stunden angesammelt, um die 20,2 Mio. Stunden zu erreichen, die zur R-Fehlerraten-Qualifizierung erforderlich sind. Die 8000 Stunden Lastbetrieb sind strenger ausgelegt als 1000 Stunden und bieten eine gewisse Sicherheit über das Langzeitverhalten der Bauteile.

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