Метод создания безразрядных полупроводниковых приборов космической электроники в полимерных корпусах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат наук Афанасьева Маргарита Александровна

• Афанасьева Маргарита Александровна
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Афанасьева Маргарита Александровна

Введение

Глава 1 Электризация околоземных высокоорбитальных космических аппаратов. Обзор и анализ литературных данных

1.1 Условия функционирования околоземных высокоорбитальных космических аппаратов

1.2 Взаимодействие околоземных высокоорбитальных космических аппаратов с окружающей плазмой

1.3 Дифференциальное заряжение внешней поверхности высокоорбитальных космических аппаратов как причина возникновения электростатических разрядов

1.4 Внутренняя электризация космического аппарата

1.5 Критерии возникновения объемных разрядов в диэлектриках бортовой электроники, основанные на результатах натурных испытаний

1.6 Типы корпусов электронных компонентов и применяемые для их изготовления материалы

1.7 Методы борьбы с поражающими факторами внешней электризации

1.8 Выводы по главе. Результаты применения методов борьбы с поражающими факторами электризации

1.9 Постановка задачи диссертационного исследования

Глава 2 Физическая модель накопления объемных зарядов в пластиковых корпусах электронных компонентов

2.1 Введение

2.2 Сферически симметричная модель накопления объемных зарядов в шаровом диэлектрическом слое, имитирующем полимерный корпус чипа

2.3 Разработка программы расчета величины максимального

электрического поля в диэлектрике от толщины шарового диэлектрического слоя

2.4 Проведение тестовых расчетов величины максимального электрического поля в диэлектрическом шаровом слое при инжекции в него электронов

2.5 Выводы по главе

Глава 3 Экспериментальное определение коэффициента усиления электрического поля электродами с различным радиусом кривизны

3.1 Введение

3.2 Экспериментальное определение зависимости пробивной прочности воздушного промежутка от радиуса кривизны верхнего электрода

3.3 Выводы по главе

Глава 4 Инженерная методика выбора объемной проводимости диэлектрика полимерного корпуса полупроводниковых приборов и интегральных микросхем космического применения

4.1 Разработка нового критерия пригодности полимерного материала, предназначенного для изготовления пластиковых корпусов полупроводниковых приборов и интегральных микросхем космического применения

4.2 Инженерная методика выбора объемной проводимости диэлектрика для исключения физической возможности возникновения электростатического разряда типа «объем полимерного корпуса - кристалл чипа» в полупроводниковых

приборах и интегральных микросхем космического применения

4.3 Выводы по главе

Заключение

Список сокращений

Литература

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод создания безразрядных полупроводниковых приборов космической электроники в полимерных корпусах»

Актуальность темы исследования

Более полувека ученые во всем мире изучают проблемы электризации КА, однако некоторые вопросы до сих пор не решены. В то время, как установлены истоки этой проблемы и результаты ее влияния на КА, проявляющиеся в возникновении сбоев в работе и отказах бортовой электроники, решение данной проблемы осложняется с развитием электроники. Достигнутые низкие показатели энергопотребления, расширенные функциональные возможности комплектующих сопровождаются неблагоприятным для космических эксплуатационных условий факторами, а именно ростом чувствительности электроники, работающей на этих элементах, к воздействию ЭСР. КА, работающие на геостационарных и высокоэллиптических орбитах, подвержены влиянию ЭСР на своей поверхности, возникающих в результате накопления статических зарядов на диэлектрических материалах обшивки (в основном полимерных), которые активно контактируют с внешней средой по причине воздействия на КА электронных потоков, образующихся вследствие геомагнитных возмущений.

Подобные разряды являются, пожалуй, наиболее губительным явлением, отражающимся на работе КА, в настоящее время. Невзирая на предлагаемые учеными защитные решения, возникающие ЭСР являются причиной более, чем половины отказов на КА, эксплуатируемых на различных орбитах (геостационарной, высокоэллиптических), а также в авроральных областях околоземного космического пространства.

К возникновению ЭСР приводит недостаточно быстрое (замедленное) выравнивание потенциалов между проводящими элементами конструкции КА и его диэлектрическими элементами. Например, возникающая разность потенциалов между проводниками печатных плат и диэлектрической подложкой.

Как наиболее эффективным вариантом снижения вероятностей формирования ЭСР следует отметить решение проблемы путем использования для внешней поверхности КА специальных полимеров, обладающих высокой РЭ.

Данное свойство полимерных материалов обеспечивает достаточную интенсивность стока избыточного количества носителей заряда, направленного из объема полимера на его поверхность, обеспечивая тем самым уменьшение величины электрического поля, возникающего во время облучения поверхности. Таким образом достигается главная задача по выравниванию электрических потенциалов на поверхности полимерного материала и, соответственно, в его объеме, что существенно снижает вероятность возникновения ЭСР.

В связи с невозможностью решения проблемы полной защиты внутренних устройств КА от проникновения потоков электронов без существенного утяжеления самого КА, возникает необходимость разработать метод предохранения внутренней аппаратуры КА от ЭСР путем выбора диэлектрических материалов с повышенной проводимостью. Для решения этой проблемы необходимо подобрать диэлектрик, обладающий пониженной электризуемостью за счет собственной проводимости, промоделировать при помощи оптимального программного продукта, как будут меняться его характеристики с течением времени, и подтвердить полученные результаты на практике. Исследования применения подобного диэлектрика в качестве защитного материала космического применения предоставят возможность повысить стойкость КА к влиянию факторов электризации, тем самым способствуя увеличению активного срока службы КА, чем обуславливается актуальность темы данной работы.

За последние 20 лет отечественные и зарубежные исследователи провели большую работу по синтезу подобных материалов и их модификаций. Данные исследования связаны, в первую очередь, с существенными трудностями в предсказании поведения зависимости РЭ исследуемых материалов от мощности дозы излучения, поглощенной дозы, температуры и других внешних факторов. В связи с этим детальное прогнозирование для каждого исследуемого полимера в отдельности или его модификации поведения РЭ с течением времени с учетом влияния внешних факторов становится предметом самостоятельной научной работы.

В этой связи представляется крайне важной задача разработки методики прогнозирования РЭ полимеров как функции времени и внешних условий облучения при помощи компьютерного моделирования и экспериментального подтверждения полученной модели с последующей оценкой на основе этой методики эффективности применения рассматриваемого полимерного материала на внешней поверхности КА.

Для полноты картины следует отметить, что сама РЭ часто значительно падает с дозой предварительного облучения, поэтому полимерные диэлектрики космических аппаратов должны обладать достаточно высокой собственной (темновой) проводимостью для обеспечения быстрой релаксации инжектированных зарядов. Время максвелловской релаксации в них не должно превышать нескольких секунд. С другой стороны, эти материалы должны оставаться диэлектриками, и их повышенная электропроводность не должна негативно сказываться на работоспособности электронных приборов.

Решению этой актуальной задачи и посвящена настоящая кандидатская диссертация.

Объект исследования. Полупроводниковые приборы электронных устройств космического применения в пластиковых корпусах.

Предмет исследования. Закономерности процессов накопления объемного заряда в пластиковых корпусах полупроводниковых приборов и ИМС бортовой электроники космических аппаратов в результате воздействия на них околоземной плазмы и исключение физической возможности возникновения ЭСР типа «заряженный объем полимерного диэлектрика - кристалл чипа».

Цель исследования и научная задача заключаются в повышении устойчивости БРЭА к эффектам электризации путем разработки метода создания безразрядных полупроводниковых приборов космической электроники в полимерных корпусах и реализации на его основе инженерной методики выбора объемной проводимости диэлектрика корпуса для исключения физической возможности возникновения ЭСР типа "заряженный объем полимерного корпуса - кристалл чипа".

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе были последовательно решены нижеперечисленные научные и прикладные инженерные задачи:

1. Выполнен критический обзор и анализ опубликованных литературных данных по проблеме электризации КА. Выявлены основные факторы, приводящие к возникновению ЭСР как при внешней, так и при внутренней электризации КА. Рассмотрены принимаемые меры по исключению возможности возникновения ЭСР на КА. Сделан вывод о недостаточности мероприятий по защите КА от поражающих факторов внутренней электризации и поставлены цель и задача настоящего исследования.

2. Разработана упрощенная физическая модель накопления объемного заряда в полимерном корпусе полупроводникового прибора при равномерной по объему инжекции электронов при допущении сферически симметричной формы кристалла и корпуса. На основе аналитических выражений, полученных при решении системы уравнений физической модели в ПО МаШсаё создана программа расчета максимального электрического поля, возникающего в диэлектрике пластикового корпуса полупроводникового прибора под воздействием космической плазмы (без усиления поля на неоднородностях).

4. Для адекватного расчета коэффициента усиления электрического поля на вершинах и ребрах кристалла прибора, имеющего форму параллелепипеда, выполнены экспериментальные исследования пробивной прочности воздуха при использовании верхнего электрода с различными радиусами кривизны (от 10 мм до 20 мкм). Полученная экспериментальная зависимость подтверждена теоретически и использована в инженерной методике для расчета максимального электрического поля в реальной конструкции полупроводникового прибора.

5. Ранее при проектировании КА в мировой практике использовались два критерия по величине электрического поля в объеме диэлектрического элемента. Первый критерий - ЭСР из объема диэлектрика возможен при величине электрического поля, превышающей 2.107 В/м. Второй критерий (используется в основном для печатных плат бортовой электроники) - ЭСР возможен при

накопленном суммарном флюенсе электронов 2.1010 эл./см2 за 10 часов. В настоящей работе предложен, прошел апробацию на международной конференции (Кобе, Япония) и изложен в статье [1] в журнале IEEE Transactions on Plasma Science третий критерий, определяющий возможность протекания ЭСР из объема полимерного диэлектрика в кристалл полупроводникового прибора при максимальном электрическом поле 2.106 В/м.

6. На основе выполненных исследований разработана инженерная методика выбора объемной проводимости диэлектрика корпуса для исключения физической возможности возникновения ЭСР типа "заряженный объем полимерного корпуса - кристалл полупроводникового прибора", применимая для полупроводниковых приборов различных конструкций и размеров.

Научная новизна результатов работы состоит в следующем:

1. Предложена физическая модель накопления объемного заряда в полимерном корпусе полупроводникового прибора при равномерной по объему инжекции электронов для случая сферически симметричной формы кристалла и корпуса. Предложенная модель отличается тем, что для адекватного расчета коэффициента усиления электрического поля на вершинах и ребрах кристалла прибора, имеющего форму параллелепипеда, в ходе выполнения диссертационной работы были выполнены экспериментальные исследования пробивной прочности воздуха при использовании верхнего электрода с различными радиусами кривизны (от 10мм до 20 мкм).

2. В настоящей работе впервые предложен, прошел апробацию на ведущей (15 Spacecraft Charging Technology Conference, 2018 год) международной конференции по электризации КА (Кобе, Япония) и изложен в статье [1] в журнале IEEE Transactions on Plasma Science новый критерий величины электрического поля в объеме полимерного диэлектрика, при достижении которого возникает электростатический разряд из объема этого диэлектрика в кристалл полупроводникового прибора: 2-106 В/м.

Теоретическая значимость проведенного исследования:

До настоящей работы при проектировании КА в мировой практике использовались два критерия величины электрического поля в объеме диэлектрика, при достижении которой в процессе заряжения от космической плазмы возможен электростатический разряд. Первый критерий - ЭСР из объема диэлектрика возможен при величине электрического поля, превышающей 2.107 В/м. Второй критерий (используется в основном для печатных плат бортовой электроники) - ЭСР возможен при накопленном суммарном флюенсе электронов 2.1010 эл./см2 за 10 часов. В настоящей работе предложен, прошел апробацию на ведущей (15 SCTC) международной конференции по электризации КА (Кобе, Япония) и изложен в статье [1] в журнале IEEE Transactions on Plasma Science третий критерий, определяющий возможность протекания ЭСР из объема полимерного диэлектрика в кристалл полупроводникового прибора. Разряд возникает при достижении электрическим полем в объеме полимерного корпуса полупроводникового прибора значения 2.106 В/м.

Практическая значимость

На основе выполненных исследований разработана инженерная методика выбора объемной проводимости пластикового корпуса полупроводникового прибора, исключающей возникновение ЭСР типа "заряженный объем полимерного корпуса - кристалл полупроводникового прибора". Предложенная методика применима для полупроводниковых приборов и ИМС различных типов, конструкций и размеров.

Методы исследования

В диссертационной работе для решения поставленных задач использовались следующие теоретические, экспериментальные и расчетные методы исследования:

1. Метод физического моделирования, позволивший в сферическом приближении получить аналитические выражения для максимального электрического поля в полимерном диэлектрическом слое с конечной

проводимостью, в который равномерно по объему инжектируются высокоэнергетические электроны.

2. Для адекватного расчета коэффициента усиления электрического поля на вершинах и ребрах кристалла прибора, имеющего форму параллелепипеда, в ходе выполнения диссертационной работы были выполнены экспериментальные исследования пробивной прочности воздуха при использовании верхнего электрода с различными радиусами кривизны (от 10мм до 20 мкм). Полученная экспериментальная зависимость получила теоретическое подтверждение и использована в инженерной методике для расчета максимального электрического поля в реальной конструкции полупроводникового прибора.

3. На основе аналитических выражений, полученных при решении системы уравнений физической модели, в ПО МаШсаё создана программа расчета максимального электрического поля в диэлектрике пластикового корпуса полупроводникового прибора (без усиления поля на неоднородностях). Полученный таким образом расчетный метод стал основой инженерной методики выбора объемной проводимости диэлектрика корпуса для исключения физической возможности возникновения ЭСР типа "заряженный объем полимерного корпуса - кристалл полупроводникового прибора".

Положения, выносимые на защиту:

1. Физическая модель накопления объемного заряда в полимерном корпусе полупроводникового прибора при равномерной по объему инжекции электронов для случая сферически симметричной формы кристалла и корпуса.

2. Новый критерий величины электрического поля, определяющий возможность протекания ЭСР из объема полимерного диэлектрика в кристалл п/п прибора и составляющий 2.106 В/м. Критерий предназначен для использования при проектировании бортовой аппаратуры космических аппаратов.

3. Инженерная методика выбора объемной проводимости диэлектрика корпуса для исключения физической возможности возникновения ЭСР типа "заряженный объем полимерного корпуса - кристалл полупроводникового

прибора", применимая для полупроводниковых приборов и ИМС различных типов, конструкций и размеров.

Соответствие паспорту специальности. Цель исследования и научная задача заключаются в повышении устойчивости БРЭА к эффектам электризации путем разработки метода создания безразрядных полупроводниковых приборов космической электроники в полимерных корпусах и реализации на его основе инженерной методики выбора объемной проводимости диэлектрика корпуса для исключения физической возможности возникновения ЭСР типа "заряженный объем полимерного корпуса - кристалл полупроводникового прибора" и вносит вклад в следующие области исследований специальности «Электроника, радиотехника и телекоммуникации», перечисленные в паспорте этой специальности НИУ ВШЭ «Инженерные науки и прикладная математика»:

Исследование новых процессов и явлений, позволяющих повысить эффективность радиотехнических, электронных и телекоммуникационных устройств и систем.

Апробация

Результаты работы были представлены на следующих всероссийских и международных конференциях:

1. XI Международная научно-практическая конференция "Инновационные, информационные и коммуникационные технологии" (ИНФО-2020), г. Сочи. Название доклада: "Радиационная электризация: действительная угроза надежности космических аппаратов", 1-10 октября 2014 г.

2. "Межвузовская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов им. Е.В. Арменского", г. Москва. Название доклада: "Методы защиты технических средств от электростатических разрядов", 2016 г.

3. III Всероссийская научно-техническая конференция "Технологии, измерения и испытания в области электромагнитной совместимости", г. Москва. Название доклада: "Меры борьбы с поражающими факторами электризации

космических аппаратов на околоземных орбитах", 18-20 апреля 2016 г.

4. XIII Международная научно-практическая конференция "Инновационные, информационные и коммуникационные технологии" (ИНФО-2016), г. Сочи. Название доклада: "Электростатическое поведение материалов в заряжающей космической среде", 1-10 октября 2016 г.

5. IV Всероссийская научно-техническая конференция "Технологии, измерения и испытания в области электромагнитной совместимости", г. Москва. Название доклада: "Повышение устойчивости к возникновению ЭСР радиотехнических элементов космических аппаратов, содержащих диэлектрики", 28-29 марта 2017 г.

6. "Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies (MWENT-2018)", г. Москва. Название доклада: "The increased resistance of the spacecraft electronic elements containing dielectrics to the emergence of ESD", 14-16 March 2018.

7. V Всероссийская научно-техническая конференция "Технологии, измерения и испытания в области электромагнитной совместимости", г. Москва. Название доклада: "Моделирование заряжения электронами пластмассовых корпусов полупроводниковых приборов в процессе внутренней электризации КА", 28-29 марта 2018 г.

8. XX Межвузовская научная школа молодых специалистов "Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине", г. Москва. Название доклада: "Моделирование возникновения электростатических разрядов в пластмассовых корпусах полупроводниковых приборов космических аппаратов", 25-26 ноября 2019 г.

9. The 15th Spacecraft Charging Technology Conference, Kobe, Japan. Название доклада: "Spacecraft Inner Charging Simulation of the Electronics Devices Plastic Cases", 25-29 June 2018.

10. "2019 International Seminar on Electron Devices Design and Production (SED)", Prague, Czech Republic. Название доклада: "Experimental determination of the electric field gain coefficient on the top of the spherical electrode on air",

24-26 апреля 2019 г.

Личный вклад соискателя состоит в непосредственном участии в постановке задач исследования и их решении, создание метода повышения устойчивости БРЭА к возникновению электростатических разрядов посредством моделирования процессов внутренней электризации. Лично автором исследована физическая модель внутреннего заряжения пластиковых корпусов электронных устройств: экспериментально определен коэффициент усиления электрического поля на вершине сферического электрода на воздухе, получено третье критериальное число, которое необходимо учитывать в целях защиты микросхем КА от внутренних электростатических разрядов. Лично автором и при участии автора подготовлены основные публикации по выполненной работе.

В рамках диссертационного исследования Афанасьева М.А. как автор получила свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Расчет электрических полей в диэлектриках радиотехнических изделий космических аппаратов» № 2017614168. Скан-копия свидетельства приведена в приложении А.

Достоверность полученных результатов в диссертационном исследовании подтверждается:

• численным моделированием на современных электродинамических пакетах расчета;

• соответствием полученных результатов фундаментальным физическим принципам;

• проведением экспериментальных исследований.

Публикации

В рамках диссертационной работы были опубликованы:

• 1 статья в журнале «Polymer Science, Series A», который состоит в квартиле Q2 Scopus;

• 1 статья в журнале «IEEE Transactions on Plasma Science», который

состоит в квартиле Q2 Scopus;

• 2 статьи в сборниках докладов IEEE, входящие в базы данных Web of Science и Scopus: 1 публикация в сборнике докладов «Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies» (MWENT-2018) и 1 публикация в сборнике докладов «International seminar on Electron Devices Design and Production» (SED 2019).

Получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2017614168.

Также опубликовано:

• 2 публикации в сборниках докладов Международной конференции «Инновационные, информационные и коммуникационные технологии»;

• 3 публикации в сборниках трудов Всероссийской научно-технической конференции «Технологии, измерения и испытания в области электромагнитной совместимости».

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы.

В первой главе приведен обзор и критический анализ опубликованных литературных данных по электризации околоземных высокоорбитальных космических аппаратов. В данном обзоре рассмотрены основные причины возникновения электростатических разрядов в зависимости от местонахождения космического аппарата, а также характера электризации. Описаны основные критерии возникновения и методы борьбы с поражающими факторами внешней и внутренней электризации.

Во второй главе разработана физическая модель накопления объемных зарядов в пластиковых корпусах электронных компонентов. Задача разработки физической модели была разбита на 2 этапа. Первый этап заключается в аппроксимации конструкции чипа к сферической форме с целью получения простого аналитического решения для величины электрического поля, возникающего при облучении чипа изотропным потоком электронов,

последующей записи и решения дифференциального уравнения в частных производных.

В третьей главе описано экспериментальное определение коэффициента усиления электрического поля, возникающего в объеме полимерного материала, при наличии неоднородностей в виде вершин и ребер кристалла чипа, а также приведен расчет электрических полей в диэлектриках радиотехнических изделий КА, положенный в основу разработанной в рамках настоящей диссертационной работы «Программы для расчета электрических полей в диэлектриках радиотехнических изделий КА».

В четвертой главе разработан новый критерий величины электрического поля, при котором возможен ЭСР в объеме диэлектрика КА при наличии в нем неоднородностей, изложена инженерная методика выбора объемной проводимости диэлектрика, разработанная на основе проведенного моделирования и его экспериментального подтверждения.

В заключении диссертации изложены итоги выполненного исследования, рекомендации, перспективы дальнейшей разработки темы.

Глава 1 Электризация околоземных высокоорбитальных космических аппаратов. Обзор и анализ литературных данных

1.1 Условия функционирования околоземных высокоорбитальных космических аппаратов

Применение электронных компонентов серийного производства в космической отрасли возникло с момента создания небольших КА. Серьезное развитие в области создания материалов для корпусов интегральных микросхем (ИМС) улучшенной конструкции, повышенной надежности и других важных показателей привело к повсеместному применению пластиковых корпусов ИМС, что повлекло за собой отказ от корпусов герметичных/керамических. Пригодность и возможность использования первых для военного и аэрокосмического применения были детально изучены. В отличие от герметичных/керамических, пластиковые дешевле, более доступны и имеют большую механическую устойчивость. Тем не менее, отсутствие данных о продолжительных по времени исследованиях надежности их работы в космических условиях вызывает беспокойство относительно возможности их уверенного использования.

Космический аппарат во время своей эксплуатации часто пересекает Южную атлантическую аномалию или полярные области с частотой и временем прохода в зависимости от угла наклона и высоты. В данных регионах спутники подвергаются воздействию потоков электронов высоких, превышающих 500 кэВ, энергий. Подобная энергия достаточно для того, чтобы частицы проникли сквозь обшивку КА стандартной толщины в 1 мм. Уровни возникновения электростатического разряда в зависимости от местоположения объекта, наклоны и высоты орбиты, на которой он функционирует, представлены на рисунках 1 и 2.

00 1000 10000

А1_Т(кт}

Рисунок 1 - Уровни угрозы возникновения электростатического разряда в зависимости от местоположения объекта (взято из [13])

1,000 10,000 Circular Earth Orbit Altitude, km

Рисунок 2 - Уровни угрозы возникновения электростатического разряда

в зависимости от наклона и высоты орбиты (взято из [13])

Поскольку электроны накапливаются на поверхности, а также проникают внутрь КА, они могут депонировать в глубину диэлектриков. Вследствие накопления электронов возникает заряжение, достигающее предельного, порогового значения, при превышении которого возникает электростатический разряд на близлежащие элементы с различной разностью потенциалов, а также в диэлектриках как таковых. Исследования показывают, что практически половина всех выходов из строя КА на геостационарной орбите обусловлена именно возникновением этих электростатических разрядов (см. рисунок 3).

Основные причины выхода из строя космических аппаратов

Рисунок 3 - Основные причины выхода из строя космических аппаратов

Становится очевидным, что необходим корпус большей толщины, который будет способен обеспечить экранирование потоков электронов высоких энергий. Однако подобное решение значительное увеличит массу спутника, а также его стоимость. Также дополнительный объем, который возникнет в случае утолщения обшивки, имеет решающее значение в случае с нано-спутниками, размеры которых ограничены до 0,1 м.

Принимая во внимание суровые условия космической среды в сочетании с ограничениями в конструкции спутников, можно предвидеть угрозу для БРЭА КА вследствие облучения потоками частиц высоких энергий. В связи с этим

становится необходимым изучить свойства материалов корпусов ИМС для определения пригодности их использования в космических условиях.

В качестве материала для пластиковых корпусов ИМС, а также для формовочной массы с целью защиты кристалла используют как органические, так и неорганические вещества. В таких случаях подложка находится в непосредственном контакте с полупроводниковой электроникой. В случае применения керамического корпуса кристалл ИМС герметично изолирован от корпуса.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Афанасьева Маргарита Александровна, 2020 год

Литература

1. Vladimir Saenko, Andrey Tyutnev, Margarita Afanasyeva and Andrey Abrameshin, Spacecraft Inner Charging Simulation of the Electronics Devices Plastic Cases, The 15th Spacecraft Charging Technology Conference, 25-29 June 2018, Kobe, Japan

2. Garrett H.B. The Charging of Spacecraft Surfaces // Review of Geophysics and Space Physics. — 1981. — V. 19. — № 4. — P. 577-616.

3. Акишин А.И., Новиков Л.С. Физические процессы на поверхности искусственных спутников Земли. — М.: Изд-во МГУ, 1987.

4. Акишин А.И., Новиков Л.С. Воздействие окружающей среды на материалы космических аппаратов. — М.: Знание, Космонавтика, астрономия, 1983. — № 4. — 64 с.

5. Purvis C.K., Garrett H.B., Whittlesey A.C., Stevens N.J. Desing Guidelines for Asserssing and Controlling Spacecraft Charging Effects, NASA-TR-2361. 1984. Per № 04509243 (Перевод № 21-86. 1986).

6. Frederickson A.R., Cotts D.B., Wall J.A., Bouquet F.L. Spacecraft Dielectric Material Properties and Spacecraft Charging // AIAA Progress in Astronautics and Aeronautics. —1986. — Vol. 107. — P. 95 -100.

7. Green N.W., Frederickson F.R., Dennison J.R. (2006) Experimentally Derived Resistivity for Dielectric Samples from the CRRES Internal Discharge Monitor

8. Милеев В. Н., Новиков Л. С. В кн.: Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике солнца. Вып.86. — М.: Наука, 1989. — С. 64-98.

9. Тютнев А.П., Ванников А.В., Мингалеев Г. С. Радиационная электрофизика органических диэлектриков. — М.: Энергоатомиздат, 1989.

10. Frederickson A..R., Holeman E.G., Mullen E.G. Characteristics of Spontaneous Electrical Discharging of Various Insulators in Space Radiations // IEEE Transactions on Nuclear Science. — 1992. — Vol. 39 n. 6. — P. 1773-1782.

11. Попов Г.В., Бабкин Г.В., Дегтярев В.И., Пахомов В.А., Флоридов А.А., Кутявин В.А., Графодатский О.С., Морозов Е.П., Скрябышева И.Ю. Геофизическое прогнозирование уровня радиационной электризации

космических аппаратов в орбитальных условиях. Руководство для конструкторов / Под ред. Попова Г.В., Бабкина Г.В. Калининград. — М.О.: ЦНИИмаш, 1993. — 72 с.

12. Стародубцев В.А. Радиационная электризация диэлектрических материалов // Известия Томского политехнического университета. — 2000.— № 300(3). — C. 22-31.

13. Mitigating in-Space Charging Effects - A Guideline. NASA-HDBK -4002A. [Электронный ресурс] // NASA Technical Standards Program: сайт. — URL: https://standards.nasa.gov/standard/oce/nasa-hdbk-4002 (дата обращения 15.08.2020)

14. Техническое описание усилителя AD 5429 [Электронный ресурс] // https://datasheetspdf.com/pdf/610153/AnalogDevices-/AD5429/1 (дата обращения 15.08.2020)

15. Техническое описание измерительного усилителя AD 8429 [Электронный ресурс] // https://datasheetspdf.com/pdf/701508/AnalogDevices-/AD8429/1 (дата обращения 15.08.2020)

16. Тютнев А.П., Саенко В.С., Пожидаев Е.Д., Колесников В.А. // Высокомолекулярные соединения. А. 2004. Т. 46. № 6. С. 1014.

17. Sakaguochi K., Miyoshi Y., Saito S., Nagatsuma I., Murat K.T. Daily-everage Relativistic Electron Flux Forecast at Geostationary Orbit Based on Multi-variate Autoregressive Model // Space Weather — 2013. — Vol 11, Issue 2 — P. 7989.

18. Ohara T. Review on Space-based Observation Related to the Space Weather Activities in Japan // 12th Spacecraft Charging Technology Conference 14-18 Mays, 2012 Kitakyushu, Japan.

19. Тютнев А.П., Садовничий Д.В., Саенко В.С., Пожидаев Е.Д. // Высокомолек. соед. А. 2000. Т. 42. № 1. С. 16.

20. Juan Pablo Gonzalez Marina. Spacecraft Charging Activities in Argentina. / Aerospace & Government Division EMI/EMC Group // 12th Spacecraft Charging Technology Conference 14-18 Mays, 2012 Kitakyushu, Japan.

21. ECSS-E-ST-20-06C Space Engineering, Spacecraft Charging [Электронный ресурс] // European Cooperation for Space Standardization — 2008: сайт. — URL: http://www.ecss.nl (дата обращения 12.12.2013).

22. Nikolskiy E., Bakutov A., Grach E., Pakostina A., Belik G., Prokoyev Y. In—flight Charging Measurements of Spacecraft Produced by Lavochkin Association // 12th Spacecraft Charging Technology Conference 14-18 Mays, 2012 Kitakyushu, Japan.

23. Fergusson D., Cooke D., Pfaff R., Rowland D. et al, Ram/Wake and Surface Layer Effects on DC Electric Field Measurements in LEO // IEEE Transactions on Plasma Science. — 2013. — Vol. 41, Issue 12 — P. 3459-3470.

24. Тютнев А.П., Кочетов И.В., Семенов В.Т. Квалификация электротехнических материалов, проводов и кабелей для применения на внешней поверхности космических аппаратов по критерию радиационной стойкости // Вопросы электромеханики. — Т.126 — 2012. — С. 29-36.

25. Цетлин В.В., Махотин Д.Ю., Кочкин В.Н., Редько В.И. Эффекты снижения радиационных потерь электронов в диэлектриках с объёмным электрическим зарядом // Тезисы конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. Москва, 26-28 мая 2003 года, НИИЯФ МГУ.

26. Соколов А.Б. Роль радиационной электропроводности в снижении эффектов электризации внешних диэлектрических покрытий космического аппарата // Технологии электромагнитной совместимости. — 2008. — № 1(24) — С. 34-38.

27. Соколов А.Б., Тютнев А.П. Объемное заряжение полимеров в условиях воздействия факторов космического пространства // Технологии электромагнитной совместимости. — 2008. — № 2(25). — С. 12-15.

28. Соколов А.Б. Обеспечение стойкости бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов к воздействию электростатических разрядов. Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук. — М.: 2009. — 42 с.

29. Тютнев А.П., Кочетов И.В., Семенов В.Т. Квалификация электротехнических материалов, проводов и кабелей для применения на внешней поверхности космических аппаратов по критерию радиационной стойкости // Вопросы электромеханики. — Т.126 — 2012. — С. 29-36.

30. Иванов В.А., Морозов Е.П. Внутренняя электризация диэлектрических элементов электрорадиоизделий - коварный фактор воздействия космической среды на бортовую аппаратуру. // Космонавтика и ракетостроение — Т. 1 (66). — 2012. — С. 129-141.

31. Абрамешин А.Е., Белик Г.А., Саенко В.С. Исключение внутренней электризации бортовой аппаратуры космических аппаратов путем применения нанопроводящих диэлектриков // В кн.: Труды XXII Международной конференции «Радиационная физика твердого тела» (Севастополь, 9-14 июля 2012 г.) / Отв. ред.: Г.Г. Бондаренко; под общ. ред.: Г.Г. Бондаренко; науч. ред.: Г.Г. Бондаренко. — М.: ФГБНУ "НИИ ПМТ", 2012. — С. 544-550.

32. Тютнев А.П., Белик Г.А., Абрамешин А.Е., Саенко В.С. Лабораторное моделирование электризации полимеров потоками низкоэнергетических электронов // Перспективные материалы. — 2012. — № 5. — С. 28-33.

33. Белик Г.А., Абрамешин А.Е., Саенко В.С. Внутренняя электризация бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов // Технологии электромагнитной совместимости.— 2012.— № 3(42).— С. 5-16.

34. Тютнев А.П., Кочетов И.В., Семенов В.Т. Квалификация электротехнических материалов, проводов и кабелей для применения на внешней поверхности космических аппаратов по критерию радиационной стойкости // Вопросы электромеханики. — Т.126 — 2012. — С. 29-36.

35. Zimmerman M., Lee C. Plastic Air Cavity QFN with an Ultrasonic Lid Seal. Achieves True Hermetic Performance. Quantum Leap Packaging, Inc. November 15, 2007.

36. Dougherty D. at all. Multi-lead Organic Air-Cavity Package for High Power High Frequency RFICs. International Microwave Simposium. 2009.

37. Bodeau M. High Energy Electron Climatology that Supports Deep Charging Risk Assessment in GEO // AIAA 2010-1608 48th AIAA Aerospace Science Meeting — 2010, Orlando FL — 13 p.

38. Roman J. W., Ross R. J. Near Hermetic Air Cavity Plastic Packaging for Wireless, MEMS and Optical Applications.

39. Capriani F., Rodgers D., Hilgers A., Erd Ch., Wields A. Charging Stimulation of Jupiter Icy Moons Explorer Orbiter with SPIS Software // 12th 114 Spacecraft Charging Technology Conference 14-18 Mays, 2012 Kitakyushu, Japan.

40. Edwards D.L., Burns H.D., Miller Sh.K., Schnieder T.A., Spann J.F., Xapsos M., Porter R. Space Invironments and Spacecraft Effects Organization Concept // 12th Spacecraft Charging Technology Conference 14-18 Mays, 2012 Kitakyushu, Japan.

41. Бондарь Д. Пластмассовые корпуса с открытой полостью для интегральной и СВЧ-электроники// Компоненты и технологии № 11, 2016.

42. Бондарь Д. Мощные СВЧ-транзисторы и корпуса для российского и зарубежного рынков // Электронные компоненты № 1, 2013.

43. Бондарь Д. Металлические и композитные теплопроводящие материалы для мощных полупроводниковых корпусов // Компоненты и технологии № 12, 2014.

44. RJR Technologies Announces Shipment of 10 Million Air Cavity Plastic (ACP) Packages. Oakland, California. May 4, 2016.

45. H. Ardebili & M. Pecht. "Encapsulation Technologies for Electronic Applications", 2009.

46. Namics G8345-6_G8345D инкапсулянт Dam-and-Fill для защиты кристалла [Электронный ресурс] // https://ostec-materials.ru/materials/namics-g8345-6-g8345d-inkapsulyant-dam-and-fill-dlya-zashchity-kristalla.php (дата обращения 15.08.2020)

47. Е.Д. Пожидаев, В.С. Саенко, И.А. Смирнов, Г.В. Бабкин, Е.П. Морозов, А.П. Тютнев, А.А. Флоридов, А.Н. Доронин Повышение стойкости космических аппаратов к воздействию поражающих факторов электризации //

Космонавтика и ракетостроение. 2003. Т. 1(30). Королев, Моск. обл., ЦНИИМАШ С. 32-35.

48. Jean-Pierre Catani, Denis Payan, "Electrostatic behavior of materials in a charging space environment," in Proc. 9th Int. Symp. on Materials in a Space Environment, Noordwijk, The Netherlands, 16-20 June 2003 (ESA SP-540, September 2003) pp. 3-16

49. Белик Г.А. Расчетно-теоретическая модель оптимизации величины удельной объемной электропроводности радиодиэлектрика печатной платы космического применения. // Научно-техническая конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ: Тезисы докладов. / Ред. кол.: В.Н. Азаров, М.В. Карасев, Л.Н. Кечиев и др. — М.: МИЭМ, 2011. — С. 208-209.

50. Белик Г.А., Абрамешин А.Е., Саенко В.С. Внутренняя электризация бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов // Технологии ЭМС № 3 (42). М.: Издательство «Технологии», 2012, с. 5-21.

51. Абрамешин А.Е., Белик Г.А., Саенко В.С. Новый метод защиты бортовой аппаратуры космического аппарата от внутренней электризации. // В кн.: Системы управления беспилотными космическими и атмосферными летательными аппаратами: Тезисы докладов II Всероссийской научно-технической конференции (Москва, 24-26 октября 2012 г.). — М.: МОКБ «Марс», 2012. — С. 160-162.

52. Tyutnev A.P., Saenko V.S., Pozhidaev E.D. Bimolecular recombination in molecularly doped polymers // Chem. Phys. 2013. Vol. 415. P. 133-139.

53. Тютнев А. П., Ихсанов Р. Ш., Грач Е. П., Кочетов И. В., Саенко В. С., Пожидаев Е. Д. Влияние заряженных центров на электронный транспорт в молекулярно допированных полимерах: теория и эксперимент // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 2013. Т. 55. № 2. С. 191-200.

54. Афанасьева М. А. Радиационная электризация: действительная угроза надежности космических аппаратов // В кн.: Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий: Материалы международной

научно-практической конференции, 2014 / Отв. ред.: И. А. Иванов; под общ. ред.: С. У. Увайсов; науч. ред.: А. Н. Тихонов. М.: НИУ ВШЭ, 2014. С. 457-459.

55. V.S. Saenko, A.P. Tyutnev, Nikolski E. V., Bakutov A. E. Protection of the Spectr-R Spacecraft Against ESD Effects Using Satellite-MIEM Computer Code // IEEE Transactions on Plasma Science. 2015. Vol. 43. No. 9. P. 2828 -2831.

56. Е.Д. Пожидаев, В.С. Саенко, А.Е. Абрамешин Моделирование и экспериментальное исследование рабочих характеристик радиотехнических узлов, выполненных на печатных платах с повышенной устойчивостью к электростатическим разрядам // Технологии электромагнитной совместимости. 2016. Т. 56. № 1. С. 34-40.

57. Карманова О.В., Тихомиров С.Г., Скачков А.М., Иванов А.Г. Моделирование упруго-прочностных свойств эластомеров // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2016.

№ 1 (67). С. 173-181.

58. Vladimir Saenko, Andrey Tyutnev, Andrey Abrameshin, Gleb Belik. Computer Simulations and Experimental Verification of the Nanoconductivity Concept for the Spacecraft Electronics // IEEE Transactions on Plasma Science. 2017. Vol. 45. No. 8. P. 1843-1846

59. A.P. Tyutnev, V.S. Saenko, Aleshkevich A., M. A. Afanasyeva. The Nature of Plateau on Time-of-Flight Curves in Molecularly Doped Polymers // Polymer Science - Series A. 2017. Vol. 59. No. 4. P. 575-578

60. Боднарь Д. Пластмассовые корпуса с открытой полостью для интегральной и свч-электроники // Компоненты и технологии. 2016. № 11 (184). С. 137-144.

61. Krouk E., Saenko V. S., Tyutnev A. P., Pozhidaev E. D., Novikov L. Present-Day Status of Spacecraft Charging Investigations in Russia, in: The 15th Spacecraft Charging Technology Conference, 2018. P. 1-3.

62. A.B. Petrin, Method for the Calculation of the Electric Field near a Paraboloidal Metal Tip above a Conducting Plane // High Temperature, vol.56(2), с. 157-161, 2018

63. V.S. Saenko, A.P. Tyutnev, M.A. Afanasyeva, A.E. Abrameshin. Spacecraft Internal Charging Simulation of the Electronics Device Plastic Cases // IEEE Transactions on Plasma Science. 2019. Vol. 47. No. 8. P. 3648-3652.

64. Tyutnev A.P., SaenkoV.S., Zhadov A.D., Pozhidaev E.D. Radiation-Induced Conductivity in Kapton-Like Polymers Featuring Conductivity Rising With an Accumulating Dose // IEEE Transactions on Plasma Science. 2019. P. 1-7

65. Физика электропроводящих полимеров Курс лекций. — Минск, БГУ, 2010. — 89 с.

66. Гормаков А.Н., Воронина Н.А. Конструирование и технология электронных устройств приборов. Печатные платы. - Учебное пособие. - Томск: Изд-во ТПУ, 2006.

67. NASA- Technical Handbook: Mitigating In-Space Charging Effects- A Guideline, document Rec. NASA-HDBK-4002A, Mar. 2011.

68. Perry W. J. Military Standard Conversion. A New Way of Doing Business. 29 June 1994.

69. McHale J. Plastic ICs Get Hot in High-Temp Market. Military & Aerospace Electronics. July, 2001.

70. Green T., Terlizzi T. New Technology Challenges in Military // Space Microcircuits. Test Assembly & Packaging TIMES. April 2014.

71. High-Temperature Products. Texas Instruments. www.ti.com

72. Longford A. at all. Advantages of using LCP based pre-molded leadframe packages for RF & MEMS applications. Interplex Industries Inc. December 14, 2011.

73. Roman J. W., Ross R. J. Near Hermetic Air Cavity Plastic Packaging for Wireless, MEMS and Optical Applications. RJR Polymers, Incorporated.

74. Richard L. Liquid Crystal Polymers: New Barrier Materials for Packaging. Packaging Technology. October 1997.

75. Zimmerman M., Lee C. Plastic Air Cavity QFN with an Ultrasonic Lid Seal. Achieves True Hermetic Performance. Quantum Leap Packaging, Inc. November 15, 2007.

76. Dougherty D. at all. Multi-lead Organic Air-Cavity Package for High Power High Frequency RFICs. International Microwave Simposium. 2009.

77. Roman J. W., Ross R. J. Near Hermetic Air Cavity Plastic Packaging for Wireless, MEMS and Optical Applications. www.rjrtechnologies.com

78. RJR Technologies Announces Shipment of 10 Million Air Cavity Plastic (ACP) Packages. Oakland, California. May 4, 2016.

79. Petrosyants K. O., Kharitonov I. A., Kozhukhov M. V., Sambursky L. M., Ismail-zade M. R. An Efficient Approach to Simulation of Radiation Effects in bipolar and MOSFET IC's using Non-Specialized SPICE Simulators, in: 2017 International Workshop on Reliability of Micro- and Nano-Electronic Devices in Harsh Environment" (IWRMN-EDHE 2017). Institute of Microelectronics of Chinese Academy of Sciences, 2017. P. 1-3.

80. Leih D., Pelletier L., Shah M. Designing with Plastic RF Power Transistors. Freescale Semiconductor // White Paper. 2015. № 2, 9. www.freescale.com

81. Афанасьева М.А., Методы защиты технических средств от электростатических разрядов // Межвузовская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов им. Е.В. Арменского, 2016 г., Россия, Москва.

82. Афанасьева М.А., Меры борьбы с поражающими факторами электризации космических аппаратов на околоземных орбитах // Труды III Всероссийской научно-технической конференции «Технологии, измерения и испытания в области электромагнитной совместимости», 2016 г., Россия, Москва.

83. Афанасьева М.А., Электростатическое поведение материалов в заряжающей космической среде // Труды XIII Международной научно-практической конференции «Инновационные, информационные и коммуникационные технологии» (ИНФ0-2016), 2016 г., Россия, г. Сочи.

84. Афанасьева М.А., Смирнов Д.Д., Повышение устойчивости к возникновению ЭСР радиотехнических элементов космических аппаратов, содержащих диэлектрики. // Сборник трудов IV Всероссийской научно-технической конференции «Технологии, измерения и испытания в области

электромагнитной совместимости», 2017 г., г. Москва, Россия.

85. Afanasyeva M, The increased resistance of the spacecraft electronic elements containing dielectrics to the emergence of ESD. // Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies (MWENT-2018), 2018, Moscow, Russia.

86. Афанасьева М.А., Агапов И.И., Мешков А.В., Моделирование заряжения электронами пластмассовых корпусов полупроводниковых приборов в процессе внутренней электризации КА. // Сборник трудов V Всероссийской научно-технической конференции «Технологии, измерения и испытания в области электромагнитной совместимости», 2018 г., г. Москва, Россия.

87. Margarita Afanasyeva, Ilya Agapov, Experimental determination of the electric field gain coefficient on the top of the spherical electrode on air // 2019 International Seminar on Electron Devices Design and Production (SED), 2019, Prague, Czech Republic.

88. Pozhidaev E. D., Shaposhnikova V. V., Abrameshin A. E., Alexey R. Tameev. Radiation-Induced Transient Currents in Films of Poly (arylene ether ketone) Including Phthalide Moiety//Polymers, doi: 10.3390/polym12010013 // Polymers. 2020. Vol. 12. No. 00013. P. 1-9.

89. Федеральный информационный фонд стандартов Федерального агентство по техническому регулированию и метрологии: [сайт]. URL: http s: //new. standards. ru/