EMV-basierte Fehlfunktionen der Halbleiter und Steuergeräte sind bei sicherheitsrelevanten Systemen wie etwa automatisierten Fahrfunktionen unter allen Umständen zu vermeiden. Damit hochkomplexe elektronische Systeme sicher funktionieren, empfiehlt die Mooser EMC Technik, als Pionier für elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), dringend Messungen an Halbleiterelementen.
Autor: Sebastian Müssig, Laborleiter, Mooser EMC Technik
Halbleiterelemente in integrierten Schaltkreisen oder Leistungselektroniken berechnen und verteilen die Daten und Informationen der digitalen Welt. Jeder braucht Sie, aber (fast) keiner bekommt sie zu Gesicht. Doch wie weiß man vorab, dass diese mikroelektronischen Bauteile „gesund“ sind und weder gestört werden noch Störungen aussenden?
Diese Analyseaufgabe erledigt Mooser mit präzisen und umfassenden EMV-Messungen an Halbleiterelementen. Getestet wird nach allen weltweit gängigen Normen und Richtlinien. So finden die Spezialisten heraus, ob die mikroelektronischen Bauteile elektromagnetische Störungen aussenden oder von externen Einflüssen gestört werden.
Halbleiterelemente: Immer die passende EMV-Messumgebung
Für EMV-Tests an Halbleiterelementen sind spezielle Messumgebungen und -verfahren erforderlich. Einzelne Halbleiterelemente werden beispielsweise in der µTEM-Zelle (Transverse Electromagnetic Cell) auf ihre Störemissionen und ihre Störfestigkeit überprüft. Eine Nummer kleiner ist dies auch auf der IC Stripline möglich, einem nur 17 mal 12 Zentimeter großen Testboard. Die kleinformatigen Halbleiter-Testaufbauten in der µTEM-Zelle und IC Stripline können bei Bedarf mit einer Schirmbox vor äußeren Einflüssen geschützt werden.
Bild: Mooser
Für größere Prüflinge wie komplette Steuergeräte und noch umfangreichere Messungen stehen Standard-Messkabinen bereit, in denen praktisch alle elektromagnetischen Störphänomene ermittelt werden können.
Beispielsweise beherrscht Mooser das Messprinzip der Stripline auch in großen Dimensionen. Dazu wurde ein Stripline-Messverfahren für Schirmdämpfungsmessungen an Gehäusen und Abschirmteilen von Grund auf neu entwickelt. Eine großflächige Gitterkonstruktion generiert dabei ein stabiles und definiertes elektrisches oder magnetisches Feld. Unter den zu testenden Abdeckungen oder Schirmwerkstoffen detektieren unterschiedliche Empfangsantennen, welche Anteile des elektrischen oder magnetischen Feldes durch die Abschirmungen gelangen konnten. Bei diesen Tests verlassen sich die Ingenieure von Mooser auf die regulatorischen Grundlagen der VG 95373, einer aus der Wehrtechnik stammenden Normengruppe.
Eine weitere Neuentwicklung des Unternehmens testet die Halbleiter quasi in ihrer herausfordernden späteren Arbeitsumgebung: die eChamber. Dieses einzigartige Prüfstandkonzept speziell für Hochvolt-Elektroantriebe und elektrisch angetriebene Nebenaggregate stellt den späteren Serienantrieb extrem realistisch dar und sorgt auf diese Weise für exakte Messwerte schon in der Entwicklungsphase.
Nach den strengen Richtlinien der Automotive-Branche
Grundsätzlich ist zwischen Störaussendungen und Störfestigkeit gegenüber externen Störungen zu unterscheiden. Störaussendungen von Halbleitern werden zum Beispiel nach der DIN EN 61967–2 und SAE J1752–3 in der µTEM-Zelle gemessen. Mooser ist einer der wenigen Automotive-Dienstleister weltweit, der diese Messungen anbietet. Weitere Messungen erfolgen nach der DIN EN 61967–4 (Messung der direkten 1 Ohm/150 Ohm-Kopplung an jedem Netzwerkpin) und DIN EN 61967–5 (Magnetsondenverfahren). Aber auch mit Normen wie der IEC 61967–3 (Oberflächenabtastung mit kleiner Messsonde) und IEC 61967–8 (das nur von wenigen Automotive-Dienstleistern beherrschte IC Stripline Verfahren) lässt sich die EMV-Störaussendung bestimmen.
Für die Störfestigkeitsmessungen werden – im Prinzip umgekehrt wie bei den Störaussendungsmessungen – externe Störimpulse an den Halbleiter gebracht und seine Reaktion darauf getestet. Wesentliche Normen sind in der DIN EN 62132–2 (µTEM-Zellentests), DIN EN 62132–3 (Stromeinspeisungs-(BCI-)Verfahren) und der DIN EN 62132–4 (Einprägung der Störgröße direkt vom Verstärker auf die Pins des Halbleiters) beschrieben. Aber auch Tests nach der IEC 62132–8 (Halbleiter-Stripline-Verfahren) und der IEC62215–3 (Pulsprüfung mit transienten Spannungsverläufen) bringen zu Tage, ob die Halbleiter zuverlässig arbeiten. Transceiver zu den LIN- und CAN-Datennetzen werden nach SAE J2962–1 (LIN) und SAE J2962–2 (CAN) auf Störaussendungen und Störfestigkeit überprüft.
Mooser bietet breites Dienstleistungsportfolio
Mooser verzeichnet in den letzten Jahren eine deutlich steigende Nachfrage nach Halbleitermessungen. Denn die Automotive-Branche hat erkannt, dass EMV-basierte Fehlfunktionen der Halbleiter und Steuergeräte schwerwiegende Sicherheitsrisiken bei sicherheitsrelevanten Systemen wie Airbag, Lenkung und bei automatisierten Fahrfunktionen auslösen können.
Das Unternehmen ist einer der wenigen Anbieter, der seinen Kunden ein komplettes Portfolio an Halbleitermessungen anbieten kann, vom Test der kleinsten Halbleiter über komplexe Steuergeräte mit mehreren Prozessoren bis hin zu Steuergeräte-Verbünden. Dieses Angebot umfasst nicht nur fachgerechte Messungen auf realitätsnahen Prüfstands-Arrangements, sondern auch zusätzliche Serviceleistungen. Diese reichen von der Beratung bei der Testboard-Erstellung, beim Messaufbau und bei der Ergebnisdiskussion bis hin zum Erläutern der Auswirkungen der Messergebnisse auf die weitere Halbleiter-Entwicklung. Für alle Kundenkontakte ist ein fest zugeteilter Projektingenieur verantwortlich. Er fungiert als fester Ansprechpartner während der gesamter Auftragsdauer. (eve)
