ESD Testi — IEC 61000-4-2

Was ist ESD?

Der ESD-Test ist ein Immunitätstest, bei dem die im menschlichen Körper oder in Gegenständen angesammelte statische Ladung im Labor in das Gerät abgeleitet wird. IEC 61000-4-2 definiert sowohl Direktkontakt- als auch Luftentladungsmethoden.

Zweck von ESD

Der Zweck besteht darin, sicherzustellen, dass das Gerät durch statische Entladungen, die in der realen Einsatzumgebung auftreten, seine Funktion nicht verliert oder dauerhafte Schäden erleidet.

Bei welchen Produkten wird ESD angewendet?

Elektronische Geräte und Steuerkarten
Weiße Ware und kleine Haushaltsgeräte
Automobilelektronik
Medizinische Geräte
Industrielle Automatisierungsausrüstung

In welchen Branchen wird ESD eingesetzt?

Luft- und RaumfahrtRaumVerteidigungElektronik

Normen zu ESD

IEC 61000-4-2Immunität gegen elektrostatische Entladung (ESD). prüfen
CISPR 32Emissionen in Multimedia-Geräten prüfen
ISO 10605Elektrostatische Entladung in Fahrzeugen prüfen
IEC 60601-1-2Elektromagnetische Verträglichkeit in medizinischen Elektrogeräten prüfen

Prüfbedingungen für ESD

Ejakulationstyp: Kontaktentladung und Luftentladung
Ebenen: Die Stufen 1–4 sind im Standard definiert; 2/4/6/8 kV für Kontakt, 2/4/8/15 kV für Luft
Anzahl der Ejakulationen: Wiederholen Sie jeden Punkt und jede Polarität so oft, wie in der Norm angegeben.
Umfeld: Relative Luftfeuchtigkeit und Temperatur werden im standardisierten Bereich gehalten

Prüfgerät für ESD

ESD-Simulator (Entladungspistole)
Horizontale und vertikale Kopplungsplatten
Referenz-Masseebene
Überwachungs- und Aufzeichnungsmechanismus

Probenanforderungen für ESD

Das Muster muss funktionsfähig sein und sich in einer typischen Nutzungskonfiguration befinden
Als Testpunkte werden alle für den Benutzer zugänglichen Punkte bestimmt
Vor dem Test muss die Methode zur Funktionsüberwachung definiert werden

Dauer von ESD

Dies hängt von der Anzahl der Testpunkte ab; Für ein typisches Gerät dauert es einen halben bis einen Werktag.

Ablauf von ESD

1Es werden benutzerzugängliche Stellen und Koppelplatten ermittelt.
2Das Gerät wird im typischen Betriebsmodus betrieben und eine Überwachung aufgebaut.
3An jedem Punkt und in jeder Polarität wird eine definierte Entladungsstärke angelegt.
4Das Geräteverhalten während und nach der Ejakulation wird aufgezeichnet.
5Das Ergebnis wird nach dem Leistungskriterium klassifiziert.

Annahmekriterien für ESD

Das resultierende Leistungskriterium wird als A, B oder C bewertet: Bei A läuft die Funktion ohne Unterbrechung weiter, bei B kommt es zu einer vorübergehenden Verschlechterung und Erholung von selbst, bei C ist ein Bedienereingriff erforderlich. Welche Kriterien gelten, ist in der Produktnorm festgelegt.

Auswertung der Ergebnisse

Dauerhafte Schäden, Datenverlust oder Verlust der Sicherheitsfunktionalität stellen eine Nichteinhaltung dar. Ob eine vorübergehende Verschlechterung akzeptiert wird, hängt von der Produktnorm ab.

Prüfbericht zu ESD

Angewandter Standard und Niveau
Testpunkte und Kupplungsanordnung
Anzahl der Entladungen und Polaritäten
Beobachtete Verhaltens- und Leistungskriterien
Umgebungsbedingungen

Akkreditierung

EUROLAB verfügt über eine international anerkannte Akkreditierung, die von Akkreditierungsstellen erhalten wurde, die Vertragspartei der multilateralen Anerkennungsvereinbarungen IAF und ILAC sind, gemäß ISO/IEC 17025 für Labortests, ISO/IEC 17020 für Inspektion und Überwachung sowie ISO/IEC 17021-1 und ISO/IEC 17065 für System- und Produktzertifizierung. Diese Kette stellt sicher, dass die ausgestellten Berichte und Zertifikate weltweit akzeptiert werden.

Ob dieser Test im akkreditierten Rahmen angeboten werden kann, hängt von Ihrem Produkt und der angewandten Norm ab; Da die Akkreditierung methodenbasiert erfolgt, wird der Umfang bereits im Angebotsstadium schriftlich bestätigt.

Geltungsbereich und Berechtigungen

Luft- und Raumfahrtprüfung — Was umfasst dieser Prüfbereich?

Der folgende Abschnitt beschreibt das Gebiet, zu dem der Test ESD gehört; die Bedingungen und Abnahmekriterien dieses konkreten Tests stehen in den obigen Abschnitten. Der für Ihr Produkt spezifische Umfang wird schriftlich im Angebotsstadium festgelegt.

Luft- und Raumfahrtprüfungen zeigen, dass die Ausrüstung in der Flugumgebung weiterhin funktioniert, und liefern Nachweise für die Lufttüchtigkeitsakte. In dieser Familie ist die akzeptable Ausfallwahrscheinlichkeit um mehrere Größenordnungen niedriger als in anderen Branchen; dies bestimmt unmittelbar den Prüfumfang und den Zertifizierungsaufwand.

Das markanteste Merkmal des Bereichs ist die RÜCKVERFOLGBARKEIT. Aus welcher Schmelze ein Flugzeugteil stammt, in welchem Wärmebehandlungsofen und mit welchem Zyklus es bearbeitet wurde, welcher Schweißer geschweißt hat und welcher Prüfer es abgenommen hat, wird alles erfasst. Der Prüfbericht ist ein Glied dieser Kette; ist die Kette unterbrochen, hat der Bericht für sich allein keinen Wert.

Die Umweltqualifikation erfolgt nach RTCA DO-160, wobei die Kategorien je nach EINBAUORT der Ausrüstung im Flugzeug gewählt werden. Ein am Cockpitpaneel montiertes Gerät und ein im Flügel montiertes Gerät durchlaufen denselben Abschnitt in unterschiedlichen Kategorien. Beim Lesen eines DO-160-Berichts ist es daher wesentlich zu wissen, welche Abschnitte in welchen Kategorien angewendet wurden.

Auf der Seite von Software und komplexer Hardware ändert sich der Ansatz vollständig: Der Nachweis ist nicht die Prüfung, sondern die PROZESSSICHERUNG. DO-178C für Software und DO-254 für komplexe elektronische Hardware legen fest, wie der Entwicklungsprozess ablaufen soll und welche Nachweise zu erbringen sind. Jeder Schritt, von der Anforderung über den Code bis zum Codetest und zur Abdeckungsanalyse, muss rückverfolgbar sein. Das Testen einer Software macht sie nicht zertifizierbar; das tut die Prozessdokumentation.

Auf der Seite von Material und Sonderprozessen gilt ein eigenständiges Regelwerk. AWS D17.1 wird für Schweißen, SAE AMS 2750 für Pyrometrie bei der Wärmebehandlung und NAS 410 für Personal der zerstörungsfreien Prüfung verwendet. Für Sonderprozesse (Wärmebehandlung, Beschichtung, Schweißen, NDT, Kleben) ist die NADCAP-Akkreditierung in der Lieferkette faktisch verpflichtend; ohne NADCAP ist es nicht möglich, Teile an viele OEMs zu verkaufen.

Auf der Seite des Qualitätsmanagementsystems wird die Normenreihe AS/EN 9100 verwendet: 9100 für Hersteller, 9110 für Instandhaltungsbetriebe und 9120 für Händler. Ohne diese Zertifikate ist der Einstieg in die Luft- und Raumfahrt-Lieferkette praktisch unmöglich, und die Audits sind deutlich detaillierter als in anderen Branchen.

Das Risiko gefälschter Teile ist ein für den Bereich eigentümliches Thema. Zur Erkennung gefälschter oder wiederaufbereiteter Teile in der Lieferkette elektronischer Bauteile werden eigene Normen und Prüfmethoden (Sichtprüfung, Röntgen, Dekapsulierung und Untersuchung der inneren Struktur, XRF) eingesetzt.

Weltraumanwendungen bringen weitere Ebenen mit sich: Ausgasung im Vakuum, Strahlungsbeständigkeit, langandauernde Thermovakuumzyklen und die Bewertung von Single-Event-Effekten.

Methodengruppen in diesem Bereich

Umweltqualifikation
RTCA-DO-160-Abschnitte: Temperatur und Höhe, Vibration, Stoß, Feuchtigkeit, Sand und Staub, Pilzbefall, Salznebel, Flüssigkeitsempfindlichkeit, Vereisung, Blitzschlag.
Elektromagnetisch
Die EMV-Abschnitte von DO-160; MIL-STD-461 und MIL-STD-704 zu Leistungsmerkmalen auf militärischen Plattformen.
Software- und Hardware-Absicherung
DO-178C Software-Lebenszyklus und DO-254 Hardware-Entwurfsabsicherungsnachweise; Anforderungsrückverfolgbarkeit und Abdeckungsanalyse.
Werkstoffe und Schweißen
Schweißnachweis nach AWS D17.1, mechanische Werkstoffprüfung, Metallografie und zerstörungsfreie Prüfung.
Kontrolle besonderer Prozesse
SAE AMS 2750 Pyrometrie, Verifizierung von Beschichtungs- und Wärmebehandlungsprozessen, Vorbereitung auf NADCAP-Audits.
Weltraumumgebung
Thermovakuumzyklen, Ausgasung, Strahlungstoleranz und akustische/Vibrations-Qualifikation.

Häufig verwechselt in diesem Bereich

Es gibt kein Dokument namens „DO-160-Zertifikat"; DO-160 ist eine Prüfspezifikation, deren Ergebnis ein Qualifikationsbericht ist.
Die Auswahl der Abschnitte und Kategorien ergibt sich aus der Gerätespezifikation des Kunden; das Labor kann diese Auswahl nicht eigenständig treffen.
DO-178C und DO-254 können nicht allein durch Prüfung erfüllt werden; der Nachweis ist die Rückverfolgbarkeit des Entwicklungsprozesses.
Ein AS9100-Zertifikat ist keine Produktzulassung; es ist ein Qualitätsmanagementzertifikat, die Teilezulassung läuft separat.
Bei besonderen Prozessen wird ohne NADCAP durchgeführte Arbeit in der Lieferkette nicht akzeptiert, selbst wenn sie technisch korrekt ist.
MIL-STD-810 und DO-160 werden oft verwechselt: die eine ist eine militärische, die andere eine zivile Luftfahrtspezifikation, und ihre Profile unterscheiden sich.

Welche Entscheidungen diese Ergebnisse unterstützen

Lufttüchtigkeit und TSO/ETSO-Unterlagen
Eintritt in die Luft- und Raumfahrt-Lieferkette und Lieferantenfreigabe
Freigabe besonderer Prozesse und NADCAP-Vorbereitung
Ermittlung der Auswirkung einer Konstruktionsänderung auf die Qualifikation
Management des Risikos gefälschter Teile und Bauteilverifizierung

Häufige Fragen zu ESD

Was ist der Unterschied zwischen Kontakt und Luftaustritt?

Die Kontaktentladung wird direkt auf leitende Oberflächen angewendet und weist eine hohe Wiederholgenauigkeit auf. Die Luftentladung erfolgt auf isolierenden Oberflächen, indem die Sonde näher herangeführt und ein Lichtbogen erzeugt wird. Es reagiert empfindlicher auf Luftfeuchtigkeit und Annäherungsgeschwindigkeit.

Warum sind ESD-Tests in der Automobilindustrie anders?

ISO 10605 wird im Automobilbereich angewendet. Kapazitäts- und Entladungswiderstandswerte werden anders als in IEC 61000-4-2 definiert, um die Bedingungen im Fahrzeug darzustellen.

ESD