ESREF 2020—Best Paper Award
Das Best Paper Award (BPA) Komitee des 31. European Symposium on Reliability of Electron Devices, Failure Physics, and Analysis, ESREF 2020, hat die Arbeit von CSEM-Doktorand Maxime Auchlin und seiner Mitautoren, die den Titel «Can automotive MEMS be reliably used in space applications? An assessment method under sequential bi-parameter testing» trägt, ausgezeichnet. Die Arbeit soll 2021 in den USA, anlässlich des International Symposium for Testing and Failure Analysis (ISTFA), vorgestellt werden.
Die Arbeit wurde vom CSEM mit Unterstützung der Networking/Partnering Initiative der Europäischen Weltraumagentur (ESA) und des EPFL Swiss Space Centers durchgeführt. Sie basiert auf den Ergebnissen der Dissertation von Maxime Auchlin, die er während seiner Tätigkeit in der Gruppe Materialwissenschaften und Komponentenzuverlässigkeit beim CSEM verfasste.
Die preisgekrönte Arbeit untersucht, ob handelsübliche Sensorvorrichtungen aus der Automobilbranche für Weltraumanwendungen eingesetzt werden können. Trägheitssteuergeräte (Englisch: Inertial Measurement Unit (IMU) Devices) sind Geräte, die typischerweise in elektronischen Trajektorien-Kontrollsystemen von Fahrzeugen zu finden sind. Neben anderen Parametern messen sie die Bewegung mit einer Kombination aus integrierten Beschleunigungsmessern und Gyroskopen.
In der Regel bestehen diese äusserst robusten Geräte aus der Automobilindustrie herkömmliche Zuverlässigkeitsbeurteilungen ohne Probleme. Werden sie mehreren Parametern kumulativ ausgesetzt, kann es vorkommen, dass sie scheitern. Im Studienrahmen wurde beispielsweise eine Gruppe von IMU-Systemen zerstört, nachdem sie zunächst einem Wärmezyklus und dann einer Vibrationsprüfung unterzogen wurde. Die Geräte scheiterten nicht, als die beiden Tests getrennt durchgeführt wurden. Unter ihrer kumulativen Beanspruchung brachen sie jedoch bildlich gesprochen "unter dem Druck zusammen".
Die von Raumfahrtagenturen eingesetzten, herkömmlichen Zuverlässigkeitsbeurteilungen und Qualifikationsprüfungen von MEMS-Sensoren liefern keine schlüssigen Ergebnisse, die eine angemessene Definition von Gerätedegradation und Lebensdauer ermöglichen. Unabhängig von den derzeit angewandten Verfahren kommt es im Orbit weiterhin zu Ausfällen, während Bodentests an ähnlich robusten Komponenten keine signifikanten Defekte zeigten. Die neue Methode, die Maxime Auchlin und seine Mitautoren in ihrer Arbeit vorstellen, zielt darauf ab, dieses Problem zu lösen, aber auch sicherzustellen, dass Sensoren aus dem Automobilbereich unter dem Gesichtspunkt der beiden genannten Testbedingungen tatsächlich für Raumfahrtanwendungen eingesetzt werden können.
