HYBRIDE DETECTEUR IR SOMMAIRE

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1 SOMMAIRE Présentation de l application Présentation de l hybride thermopile Programme d évaluation suivi Travaux en cours Étude de robustification 1

2 Présentation de l application L application concernée est celle des capteurs de terre statique nouvelle génération STS02 développés par SODERN pour remplacer la génération des capteurs STD 15 et 16 à tête tournante Dans ces nouveaux équipements l ensemble tête tournante + codeur + bolomètre est remplacé par un hybride thermopile 2

3 Présentation de l hybride thermopile Caractéristiques principales: hybride non hermétique boîtier métallique spécifique dimension externe: Ø 55 mm besoins de positionnement thermopile: localisation: Ø 0.3 mm / Rm boîtier orientation axe barrette: 10 / Rm boîtier tilt plan focal: // à 8 / plan couvercle focale: ± 0.15 mm diaphonie maxi en sortie: 100 nv soit 50 db pollution particulaire: < 220 ppm 3

4 Présentation de l hybride thermopile L hybride est constitué: D un boîtier métallique: EGIDE Bollène D une puce thermopile; XI - DIMES De quatre puces multiplexeurs: TIMA - AMS D un couvercle métallique équipé d un filtre IR: SODERN D un substrat céramique multicouches: THALES L ensemble (hors couvercle IR) est intégré par THALES 4

5 Présentation de la puce thermopile Développement spécifique pour SODERN Caractéristiques principales: matériau: 500 µm Si µm de SiN dimensions externes: carré de 20.5 mm 4 barrettes de 32 pixels chacune gravure chimique du substrat au niveau des pixels: 0.5 µm de SiN plages de bondings: aluminium signaux d amplitude maxi : 30 µv 5

6 Conditions d utilisation de l hybride Durée de vie: 3 ans de stockage sol, environnement salle blanche mission de 20 ans en orbite géostationnaire Environnements de lancement: vibratoire, chocs Environnement thermique: - 55 C / +90 C en stockage Pression: dépressurisation au lancement: 10 3 Pa.s -1 en fonctionnement: vide spatial Radiations: 30 krad (au niveau des composants) 6

7 Filières technologiques Boîtier FeNiCo doré avec traversées perles de verre Substrat en technologie couches épaisses avec encre conductrice Or dopé Report des composants actifs et passifs par collage conducteur ou non Interconnexion: puce thermopile: fil alu puce multiplexeur: fil alu substrat / poteaux: fil or 7

8 Programme d évaluation de l hybride Filière thermo-mécanique Filière durée de vie Filière MIQ chocs cycles thermiques 240h Durée de vie 240h Chaleur humide 1000h VRT vibrations 2000h chocs MIQ vibrations MIQ 8

9 Niveaux d essais Chocs: 900 g 0.5 ms dans les 3 axes Cycles thermiques: -55 C / +125 C, 100 cycles, 2 à 4 C/mn Chaleur humide: 165h, 85 C, 85% HR accélération suivant loi de Sinnaduraï avec coef 1.5 de qualification Vibrations aléatoires: 120 g RMS dans les 3 axes Durée de vie: 2000h à 125 C sous azote, hybride alimenté 9

10 Résultats de l évaluation Contrôles géométriques: pas de dérive observée Contrôles électriques: pas de dérive observée Contrôles optiques: après 240h de DDV, dérive en sensibilité à 60 C des pixels centraux de 5%(autres stables à < 1%) résidus de Si après gravure Pull test des bondings, Shear test des composants, brasabilité et robustesse des connexions boîtier : conforme aux exigences de la MIL STD 883 Essais successful pour la file MIQ livraison du modèle pour STENTOR 10

11 Travaux en cours Fabrication du premier lot de MV pour l application SPACEBUS 4000 Essais de LAT étendus sur ce lot pour couvrir les compléments de qualification liés aux points suivants: passage du site de Massy au site de Brest prise en compte des réparations sur multiplexeur 11

12 : robustification Spécification de besoin Exigence Fonctionnelle Protection des éléments sensibles (bondings et CMS reportés à la colle Ag) durant le stockage au sol Exigences Opérationnelles Électriques : Diaphonie - Capacité parasite Optiques : Limitation des pertes en transmission, homogénéité spatiale Limitation du Cross-talk par conduction et par diffusion Contraintes environnementales Compatible des exigences spatiales : TML, RML, CVCM Tenue en température (-55 C/+125 C), tenue aux radiations 12

13 : robustification Choix d une protection Quatre familles de matériaux Les polymères Les résines époxydes Les silicones Les revêtements minéraux Produits retenus Parylène C ou D : en épaisseur limitée vis-à-vis de la perte de signal FP4450 et FP4450+SiOx : puce thermopile épargnée 13

14 : robustification Évaluation : Performances électriques (1/3) Mesures des courant de fuite et capacité parasite sur multiplexeurs recouverts de Parylène C 25µm et en techno 3D Plus résultats satisfaisants 14

15 : robustification Évaluation : Performances optique et qualité de signal (2/3) - Mesure de la transmission optique du Parylène C entre 14 et 16µm sur support en Ge résultat < 3% - Mesure de la perte effective de signal sur maquette fonctionnelle Résultat ~30% avec 8µm de Parylène C 15

16 : robustification Évaluation : Mise en œuvre du revêtement 3D Plus (3/3) Essai d épargne satisfaisant 16