MIL-STD-202.

MIL-STD-202 ist die US-amerikanische Militärnorm, die Prüfmethoden für elektronische und elektrische Bauteile festlegt. Sie definiert die Laborverfahren, mit denen Bauteile – Widerstände, Kondensatoren, Spulen, Steckverbinder, Schalter, Relais, Transformatoren und vergleichbare Komponenten – gegen die umweltbedingten und mechanischen Belastungen qualifiziert werden, denen sie in Verteidigungsanwendungen ausgesetzt sind. Die Norm ist das Pendant auf Bauteilebene zu MIL-STD-810 (Umweltsimulationsengineering auf Systemebene) und wird auch außerhalb der Verteidigung von Branchen, die eine Bauteilqualifizierung mit hoher Zuverlässigkeit verlangen, weiterhin häufig herangezogen.

MIL-STD-202 regelt die Prüfung auf Bauteilebene. MIL-STD-810 regelt das Umweltsimulationsengineering auf Systemebene. Viele Prüfpläne nach MIL-STD-810 stützen sich auf Bauteile, die bereits nach den einschlägigen MIL-STD-202-Methoden qualifiziert wurden, und zahlreiche kommerzielle Programme mit hoher Zuverlässigkeit (Avionik, Automobil, Industrie) nutzen MIL-STD-202-Methoden, selbst wenn das Endprodukt nach einer nicht-militärischen Norm qualifiziert wird.

Anwendungsbereich

MIL-STD-202 ist als Methodenbibliothek aufgebaut. Jede Methode legt eine einzelne Prüfung (oder eine verwandte Prüffamilie) für elektronische Bauteile fest, mit definierten Prüfbedingungen, Schweregradoptionen, Anforderungen an die Ausrüstung und Abnahmeverfahren. Die Norm gibt nicht vor, welche Methoden auf welches Bauteil anzuwenden sind – diese Auswahl ergibt sich aus der Bauteilspezifikation, dem Beschaffungsdokument oder dem Qualifizierungsprogramm.

Das Nummerierungsschema der Methoden gruppiert die Prüfungen nach Kategorie:

• 100er-Reihe – Umweltsimulationsprüfungen
• 200er-Reihe – Prüfungen physikalischer Eigenschaften
• 300er-Reihe – Prüfungen elektrischer Eigenschaften

Diese Seite konzentriert sich auf die Methoden, die in der umweltbedingten und mechanischen Qualifizierung am häufigsten vorkommen – die 100er- und 200er-Reihe.

Prüfmethoden

100er-Reihe – Umweltsimulationsprüfungen

Method 101 – Salzatmosphäre (Korrosion)

• Zweck: Bestimmung der Beständigkeit von Bauteiloberflächen, Anschlüssen und Strukturelementen gegen Korrosion in salzhaltigen Atmosphären
• Verfahren: Das Bauteil wird für die festgelegte Dauer einem kontinuierlichen Salznebel bei kontrollierter Temperatur und Konzentration ausgesetzt
• Prüfbedingungen: 5 % NaCl-Lösung nach Masse, Kammer bei 35 °C ± 1,4 °C, zerstäubter Nebel bei pH 6,5 bis 7,2; typische Einwirkdauer 24 / 48 / 96 / 240 / 504 h je nach Schweregrad (MIL-STD-202 Method 101).
• Anwendung: Steckverbinder, Anschlüsse, freiliegende Metalloberflächen in Meeres- oder Küstenanwendungen

Method 103 – Feuchte (stationär)

• Zweck: Bewertung der Fähigkeit von Bauteilen, ihre elektrischen und mechanischen Eigenschaften unter längerer Einwirkung hoher Feuchte beizubehalten
• Verfahren: Einwirkung von konstant hoher Temperatur und hoher relativer Feuchte für die festgelegte Dauer
• Anwendung: Alle elektronischen Bauteile, bei denen Feuchteaufnahme, Oberflächenleckströme oder galvanische Korrosion ein Problem darstellen

Method 105 – Luftdruck (reduziert)

• Zweck: Überprüfung des Bauteilverhaltens unter dem reduzierten Luftdruck, der in der Höhe auftritt
• Verfahren: Druckkammer mit kontrollierter Absenkung auf den festgelegten niedrigen Luftdruck; Funktionsprüfung während und nach der Einwirkung
• Anwendung: Bauteile in nicht druckbeaufschlagten Bereichen der Luft- und Raumfahrt, Höhenfluggeräten, Flugkörpersystemen

Method 106 – Feuchtebeständigkeit

• Zweck: Kombinierte Temperatur-Feuchte-Wechselbelastung zur beschleunigten Aufdeckung feuchtebedingter Fehlermechanismen
• Verfahren: Zyklische Einwirkung im Wechsel zwischen hoher Feuchte bei hoher Temperatur und Tieftemperaturphasen über mehrere Tage

Method 107 – Temperaturschock

• Zweck: Prüfung der Fähigkeit von Bauteilen, schnellen Übergängen zwischen Hitze- und Kälteextremen standzuhalten
• Verfahren: Zwei-Kammer-Transferprüfung (oder Flüssigkeit-zu-Flüssigkeit) mit festgelegten hohen und niedrigen Temperaturen, Transferzeit und Anzahl der Zyklen
• Anwendung: Bauteile, die im Betrieb oder in der Umweltsimulationsqualifizierung schnellen thermischen Übergängen ausgesetzt sind

Method 108 – Lebensdauer (bei erhöhter Umgebungstemperatur)

• Zweck: Beschleunigte Lebensdauerprüfung bei erhöhter Temperatur zur Bewertung der Langzeitzuverlässigkeit
• Verfahren: Dauerbetrieb bei erhöhter Temperatur für die festgelegte Prüfdauer
• Anwendung: Lebensdauerqualifizierung, Screening auf Frühausfälle

200er-Reihe – physikalische und mechanische Prüfungen

Method 201 – Vibration (sinusförmig)

• Zweck: Bestimmung des Bauteilverhaltens unter Einfrequenz-Vibration entlang definierter Achsen
• Verfahren: Durchlauf (Sweep) oder Verweilen (Dwell) bei festgelegten Frequenzen und Amplituden; drei orthogonale Achsen
• Anwendung: Bauteile auf vibrierenden Plattformen; Anwendungen in der Luftfahrt, in Fahrzeugen und an Bord von Schiffen

Method 204 – Vibration (hochfrequent)

• Zweck: Sinusförmige Vibration mit höherer Frequenz als Method 201; deckt für bestimmte Plattformklassen relevante Bereiche ab

Method 207 – Zufallsfall (Random Drop)

• Zweck: Simulation der rauen Handhabung, der Bauteile beim Transport und im Feldeinsatz ausgesetzt sind

Method 213 – Schock (festgelegter Impuls)

• Zweck: Prüfung der Beständigkeit gegen einzelne mechanische Schockimpulse
• Verfahren: Festgelegte Impulsform (Halbsinus, Sägezahn oder Trapez), Spitzenbeschleunigung und Impulsdauer entlang orthogonaler Achsen
• Anwendung: Fallschock, Stoßereignisse, Transportschock

Method 215 – Zufallsschwingung (Random Vibration)

• Zweck: Auf Bauteile angewandtes Schwingungsprofil mit spektraler Leistungsdichte (PSD), das betriebliche Umgebungen realistischer abbildet als ein sinusförmiger Durchlauf

300er-Reihe – elektrische Eigenschaften

Die 300er-Reihe umfasst Prüfungen wie die Spannungsfestigkeit des Dielektrikums (Method 301), den Isolationswiderstand (Method 302), den Wärmewiderstand (Method 312) und ähnliche elektrische Bewertungen auf Bauteilebene. Diese werden eher aus Bauteilspezifikationen und Qualifizierungsdokumenten als aus Umweltprüfplänen referenziert.

Anwendbarkeit

• Verteidigungsbauteile (Steckverbinder, Relais, Kondensatoren): 101, 103, 105, 107, 108, 201, 213
• Lebensdauerqualifizierung in Verteidigung / Luft- und Raumfahrt: 108, 215
• Marine- / schiffsgestützte Elektronik: 101, 103, 106
• Industrielle Bauteile mit hoher Zuverlässigkeit: 103, 107, 108, 201, 213
• Automobil (selektiver Einsatz): 107, 213 zusätzlich zu den AEC-Q-Normen
• Luft- und Raumfahrtbauteile (kommerziell): 107, 215 neben DO-160 auf Systemebene

Die Qualifizierung auf Bauteilebene nach MIL-STD-202 ist häufig eine Voraussetzung für die Abnahme auf Systemebene nach MIL-STD-810 oder RTCA DO-160 – das Systemprüfprogramm beruht auf der Annahme, dass die internen Bauteile bereits eine grundlegende Robustheit nachgewiesen haben.

Verwandte Normen

• MIL-STD-810 – Umweltsimulationsengineering auf Systemebene; verweist für die Qualifizierung interner Teile auf Bauteilebene auf MIL-STD-202
• MIL-STD-883 – Prüfmethoden für mikroelektronische Bauelemente (das Gegenstück zu MIL-STD-202 für ICs)
• MIL-STD-750 – Prüfmethoden für diskrete Halbleiterbauelemente
• MIL-STD-1344 – Prüfmethoden für elektrische Steckverbinder (Überschneidungen mit mehreren MIL-STD-202-Methoden)
• EIA-364 – Prüfverfahren für elektrische Steckverbinder und Buchsen (kommerzielles Gegenstück, häufig neben oder anstelle von MIL-STD-202 referenziert)
• JEDEC-Normen – IC-Zuverlässigkeitsprüfmethoden, die MIL-STD-202-Konzepte für die kommerzielle Halbleiterindustrie anpassen
• IEC 60068-2 – internationales Gegenstück für viele Umweltprüfmethoden; weniger präskriptiv für die Qualifizierung auf Bauteilebene

Konsequenzen für das Engineering

Die Konformität von Bauteilen mit MIL-STD-202 ist in der Regel eine Anforderung auf Programmebene: Der Hauptauftragnehmer legt die Methoden und Schweregrade im Bauteilqualifizierungsdokument fest, und die Bauteillieferanten weisen die Konformität durch dedizierte Prüfkampagnen nach. Drei Entscheidungen auf Programmebene bestimmen den Prüfumfang:

• Methodenauswahl – welche Teilmenge der 100er-/200er-/300er-Reihe auf die Bauteilklasse anwendbar ist; viele Programme verwenden eine maßgeschneiderte Teilmenge statt der vollständigen Prüfbatterie
• Schweregradauswahl – innerhalb jeder Methode werden die Schweregrade so gewählt, dass sie der Plattformumgebung entsprechen (z. B. Flughöhe in der Avionik vs. Staub bei Bodenfahrzeugen)
• Prüflingsgröße und Abnahme – Anzahl der geprüften Prüflinge, zulässige Ausfallrate, Behandlung von Grenzwertergebnissen

Für Bauteilhersteller verkürzt eine aktuelle MIL-STD-202-Qualifizierung wichtiger Teilenummern den Zertifizierungszyklus für Verteidigungs- und Hochzuverlässigkeitsprogramme, die diese Qualifizierungen referenzieren, erheblich.