SMC-S-010 Technische Anforderungen an elektronische Komponenten, Materialien und Prozesse für den Einsatz in Raumfahrzeugen

Die vom Space and Missile Systems Center (SMC) des U.S. Air Force Space Command veröffentlichte Norm „SMC-S-010 Technische Anforderungen an elektronische Bauteile, Materialien und Prozesse für Raumfahrzeuge“ beschreibt die Mindestanforderungen an elektronische Bauteile, Materialien und Prozesse, die bei der Konstruktion, Entwicklung und Fertigung von Raumfahrzeugen zum Einsatz kommen. Diese Norm enthält Informationen zur Implementierung, zur Konstruktion und zum Bau sowie Bestimmungen zur Qualitätssicherung. Alle für den Einsatz in Raumfahrzeugen ausgewählten elektronischen Bauteile, Materialien und Prozesse müssen die hierin festgelegten Anforderungen erfüllen, sofern im Rahmen des Programms keine abweichenden Genehmigungen erteilt werden. Die Erfüllung dieser Anforderungen kann vom Hauptauftragnehmer oder von Unterauftragnehmern übernommen werden. Die Verantwortung für die Einhaltung aller Anforderungen trägt jedoch der Hauptauftragnehmer.

Diese Norm enthält grundlegende Leistungsanforderungen an elektronische Komponenten, Materialien und Prozesse sowie die Anforderungen an die Qualitäts- und Zuverlässigkeitssicherung, die für deren Erwerb erfüllt werden müssen. Detaillierte Anforderungen, spezifische Eigenschaften elektronischer Komponenten, Materialien und Prozesse sowie andere Bestimmungen, die für den jeweiligen Verwendungszweck relevant sind, werden in der Gerätespezifikation festgelegt.

Die hier beschriebenen Anforderungen zur Qualitätssicherung gelten für alle elektronischen Komponenten, Materialien und Prozesse, die in einer Produktionslinie hergestellt oder durchgeführt werden, die durch das Qualitätsmanagement eines Herstellers kontrolliert wird. In dieser Spezifikation werden verschiedene Stufen der Produktsicherung bereitgestellt, darunter auch eine Strahlenhärtesicherung.

Im Falle eines Konflikts zwischen dem Text dieser Norm und den hierin zitierten Referenzen (ausgenommen Gerätespezifikationen) hat der Text dieser Norm Vorrang. Dieser Standard ersetzt jedoch nicht die geltenden Gesetze und Vorschriften, sofern keine spezifische Ausnahmeregelung gewährt wird.

Dieser Standard ist für die Verwendung bei der Beschaffung von Raumfahrzeugen vorgesehen. Auf diesen Standard muss in der Geschäftsvertragserklärung verwiesen werden und er kann von der Einkaufsstelle für die jeweilige Anwendung oder das jeweilige Programm angepasst werden.

Die Umsetzung der Anforderungen dieser Norm und ihrer Änderungen bzw. Modifikationen erfolgt gemäß „TOR-2006(8583)-5235 Teile-, Material- und Prozesskontrollprogramm für Raumfahrzeuge“, den Bestimmungen und Befugnissen des elektronischen Teile-, Material- und Prozessmanagements und den Anforderungen des Programms.

Die Anwendungsanforderungen dieser Norm sind wie folgt festgelegt:

• Elektrische Nennleistung. Schaltkreise müssen mit Teilen entworfen und zugelassen werden, die den hier angegebenen Werten entsprechen oder zumindest einem gleichwertigen Bewertungsplan entsprechen, der durch eine Teilebelastungsanalyse und eine Worst-Case-Analyse technisch gerechtfertigt ist und den erforderlichen Arbeitszyklus unterstützen muss. Die Bewertung der elektrischen Beanspruchung (zum Beispiel Spannung, Stromstärke oder Leistung) ist temperaturabhängig. Der allgemeine Zusammenhang zwischen elektrischer Spannung und Temperatur ist in der in der Norm angegebenen Abbildung dargestellt. Zugelassene Flugbetriebsbedingungen liegen im Bereich unterhalb der nominellen Begrenzungslinie. Auch für die Flugbedingungen gelten Worst-Case-Grenzen.
• Lebensende. Schaltungen sollten so ausgelegt sein, dass die erforderliche Funktionsleistung auf Komponentenebene auch dann erhalten bleibt, wenn sich die Leistungswerte der verwendeten Teile innerhalb der vom Programm vorgegebenen End-of-Life-Designgrenzen ändern.
• Empfindlichkeit gegenüber dem Altern. Elektronische, optische und mechanische Teile und Materialien unterliegen der Alterung, d. h. es kommt zu einer allmählichen Verkürzung ihrer Nutzungsdauer oder einer allmählichen Verschlechterung ihrer Leistungsparameter. Zu den Mechanismen der Alterung gehören:
  • Verlust der Hermetik
  • Stressabbau
  • Oxidation und Korrosion
  • Gasfreisetzung
  • Kaltfließen und Kriechen
  • Molekulare Vernetzung
  • Haftungsverlust
  • Sprödigkeit (auch thermisch) und Verhärtung
  • Drehmomentverlust
  • Verlust der Federspannung
  • Feuchtigkeitsaufnahme
  • Strahleneffekte

Die Alterungsempfindlichkeit muss bei der Konstruktion, Auswahl und Anwendung von Teilen und Materialien berücksichtigt werden. Darüber hinaus sollte die Alterungsempfindlichkeit in obligatorische Pläne zur Haltbarkeit und Alterungskontrolle einbezogen werden. Diese Pläne sollten Mindestanforderungen an die Haltbarkeitsdauer bei der Beschaffung von Teilen und Materialien sowie alle erforderlichen erneuten Überprüfungen oder Tests von Teilen und Materialien nach Überschreiten der Haltbarkeitsdauer enthalten. Alle Teile und Materialien müssen den Anforderungen des Standards TOR 2006(8583)-5235 zur Haltbarkeitskontrolle entsprechen.

• Versiegelte Pakete. Für den Einsatz in Raumfahrzeugen werden hermetisch abgedichtete Teile bevorzugt. Wenn nicht hermetisch abgedichtete Teile ausgewählt werden, dürfen die während des Prozesses angewandten Montage- und Reinigungsprozesse die Teile nicht beschädigen und eine nachfolgende Ausgasung, Sublimation, Feuchtigkeitsdurchdringung oder Feuchtigkeitsaufnahme darf das Teil und seine langfristige Leistung oder das System nicht schädigen.
• Registrierte (fragwürdige) elektronische Teile, Materialien und Prozesse und verbotene elektronische Teile, Materialien und Prozesse. In detaillierten Abschnitten dieser Norm werden bekannte registrierte elektronische Teile, Materialien und Prozesse sowie verbotene elektronische Teile, Materialien und Prozesse, einschließlich Anwendungs- und Lieferbeschränkungen, identifiziert.
• Handhabung. Der Schutz elektrostatisch gefährdeter Bauelemente vor elektrostatischer Beschädigung wird gemäß dieser Norm gewährleistet.
• Markierung. Die Kennzeichnung muss den geltenden militärischen Spezifikationen entsprechen.
• Anforderungen an die Ausgasung. Wenn es der Kontaminationskontrollplan erfordert, sollten alle polymeren und organischen Materialien gemäß ASTM-E-595 auf Ausgasung getestet und die Ergebnisse in der Liste der genehmigten Konstruktions- und Baumaterialien dokumentiert werden. Als Richtlinie gilt, dass die Materialien einen Gesamtmasseverlust von nicht mehr als 1,0 Prozent und einen gesammelten flüchtigen, kondensierbaren Stoff von nicht mehr als 0,1 Prozent aufweisen sollten. Anstelle tatsächlicher Tests können für anwendbare Materialien die in der NASA-Referenzveröffentlichung 1124 oder auf der NASA-Website unter „Outgassing Data for Selecting Spacecraft Materials Online“ aufgeführten Daten verwendet werden. Die Ausgasungsdaten müssen einem zu verwendenden Konditionierungs-/Aushärtungszyklus entsprechen.
• Alternativer Prüf-/Stichprobenplan für Qualitätskonformitätsprüfungen. Der alternative Test-/Stichprobenplan zur Qualitätskonformitätsprüfung für homogene Chargen, der im geltenden MIL-Standard für Mikroschaltungen, diskrete Dioden und Transistoren definiert ist, muss dem Anhang dieses Standards (Anhang C) entsprechen.

Unsere Organisation, die seit Jahren versucht, Unternehmen aus allen Branchen mit einer breiten Palette von Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien zu unterstützen, verfügt über einen starken Mitarbeiterstamm, der die Entwicklungen in der Welt der Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgt und sich ständig verbessert. In diesem Zusammenhang werden für Unternehmen auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „SMC-S-010 Technische Anforderungen an elektronische Teile, Materialien und Prozesse, die in Raumfahrzeugen verwendet werden“ angeboten.