“ 盡管全球許多產(chǎn)業(yè)因COVID-19與中美貿(mào)易戰(zhàn)而受到影響,但是根據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計協(xié)會(World Semiconductor Trade Statistics, WSTS),全球半導(dǎo)體市場正加速地發(fā)展中,并且預(yù)計在2021年會成長8.4%。而市場的成長可歸功于遠程工作設(shè)備的需求以及5G, IoT, AI等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展”
1、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)趨勢與創(chuàng)新
為了結(jié)合并實現(xiàn)產(chǎn)品更先進新穎的功能,在技術(shù)上使用了更大的功率,電動汽車便是具有代表性的例子。新一代的半導(dǎo)體便順勢推出,采用耐高壓與大電流的新材料SiC與GaN,為產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來更多優(yōu)勢。在眾多半導(dǎo)體的應(yīng)用中,隔離器的電氣安全需要額外重視。雖然新一代半導(dǎo)體具有耐高壓的特性,但在使用高電壓時依舊需要確保使用者的安全和避免產(chǎn)品內(nèi)部損壞,因此電子元件和半導(dǎo)體IC會使用隔離器隔離輸入與輸出電壓,例如光耦合器,MOSFET柵極等。
隨著更強大的半導(dǎo)體出現(xiàn),制造設(shè)備也需要加強運作上的安全。再加上近期因為疫情關(guān)系,制造商們無法及時補足市場的需求進而造成了半導(dǎo)體短缺。為因應(yīng)各方的緊急訂單,半導(dǎo)體制造設(shè)備的需求也持續(xù)增加并且預(yù)計達到新高點。在快速補足生產(chǎn)的同時,制造商們需要確保半導(dǎo)體制造設(shè)備與半導(dǎo)體元件安全且合規(guī)。
2、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)法規(guī)與安全標準
如前面所提到的半導(dǎo)體元件與制造設(shè)備具有潛在風險,因此需要符合法規(guī)標準來確保其安全性。本文將逐一介紹半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的國際安全標準并分享實際應(yīng)用,半導(dǎo)體元件(隔離器)電氣安全法規(guī)包含UL 1577 和 IEC 60747-5-5,而半導(dǎo)體制造設(shè)備電氣安全法規(guī)為SEMI S22。
半導(dǎo)體元件安規(guī)標準
隔離器可分為光學和數(shù)位隔離器,半導(dǎo)體元件電氣安全標準 UL 1577 與 IEC 60747-5-5各自適用于特定的隔離器。以下我們對于各標準的安全測試條件有更進一步的介紹:
UL 1577
UL 1577 是專用于光學隔離器安全標準,也可作為數(shù)位隔離器(例如:磁和電容隔離器)的標準。
型態(tài)測試
光學隔離器必須能承受廠商所標榜的額定承受隔離電壓60秒。一般而言,額定電壓為2.5k Vrms到 5 kVrms。一些超高隔離電壓可能達到8kVrms或更高。
如果是雙重保護的光學隔離器,則要求進行放電測試。每個光學隔離器需要和被20kV 高壓充電過的電容并聯(lián)測試(放電測試電路如下圖所示),電容放電五秒,重復(fù)此測試50次。
圖一:放電測試電路圖
資料來源:UL 1577 UL Safety Standard for Optical Isolator
產(chǎn)線測試
在產(chǎn)線上,每個光學隔離器需要通過耐壓測試,而測試條件為承受60秒的額定隔離電壓。然而為 提升制造效率,耐壓測試條件可使用120%的額定隔離電壓并且測試時間縮短為1秒。
由于UL1577在測試電壓上要求較為嚴格,也對電氣安全測試帶來更多挑戰(zhàn),半導(dǎo)體元件領(lǐng)導(dǎo)品牌選擇華儀7470系列耐壓測試器來確保高電壓隔離器和雙重防護隔離器符合UL 1577安全標準。
以 6kVrms的隔離器為例,型式測試使用6kVrms,產(chǎn)線測試使用7.5kVrms (略高于120%的額定隔離 電壓)。針對雙重防護隔離器,需要通過20kV放電測試。7470系列提供超高壓20kV交流/直流電壓,可以符合UL1577嚴格的測試條件。圖二為7470系列與被測隔離器的連接方式示意圖。
圖二:7470系列與被測隔離器的連接方式示意圖
IEC 60747-5-5
IEC 60747-5-5 是專用于光隔離器(光耦合器)的安全測試標準。為了驗證光耦合器是否能夠承受隔 離電壓,每個元件都需要通過隔離測試也就是我們熟知的耐壓測試。
型式測試
施加額定隔離電壓60秒。
例行測試
使用120%的額定隔離電壓1至2秒。
針對IEC 607474-5-5耐壓測試,大部分華儀的客戶都使用EST-300系列耐壓測試儀。耐壓測試是 驗證隔離器品質(zhì)和安全的重要測試項目,因此需要更高的精準度和可靠度來做把關(guān),這也是為什么各家大廠皆選擇華儀安規(guī)測試儀器的主要原因。
半導(dǎo)體制造設(shè)備安全標準
SEMI S22 是半導(dǎo)體行業(yè)制造設(shè)備電氣設(shè)計的安全指南,它涵蓋了各種安全測試項目,包含耐壓,接地連續(xù)性和泄漏電流。
知名半導(dǎo)體設(shè)備制造商選擇華儀 ESA系列彩色全功能安規(guī)綜合分析儀,除了一機就可以進行以上的各項安全測試,更內(nèi)建了SEMI S22指定的阻抗電路,讓泄漏電流測試更加簡單.....
3、華儀為您準備了完整的電氣安全測試解決方案
無論是產(chǎn)線或研發(fā)單位的電氣安全測試,華儀提供了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)不同的解決方案。對于半導(dǎo)體元件,例如隔離器,光耦合器,它們必須符合UL 1522 或 IEC 60747-5-5。以下是半導(dǎo)體元件電氣安全測試的解決方案:
ESM-500 MultiPRO 安規(guī)綜合測試平臺
業(yè)界首創(chuàng)的制造優(yōu)化測試解決方案,通過革 命性的模塊化平臺設(shè)計提供效率,準確性, 安全性并易于維護。ESM-500 MultiPRO 提 供豐富的功能和高擴展的性能,使其成為制 造測試的完美搭檔,可以一次測試高達100 個待測物,提升產(chǎn)能。優(yōu)化測試啟動及連接 速度,降低測試時間達42%。設(shè)備成本較傳 統(tǒng)多機設(shè)置大幅降低40%。模組化的設(shè)計快 速抽換,產(chǎn)線維修容易。
圖4: ESM-500 MultiPRO
可同時測試多個隔離器提升測試效率
SE 系列安規(guī)綜合分析儀
經(jīng)典產(chǎn)品7400系列進化升級新一代SE系 列。作為華儀的產(chǎn)品,高品質(zhì)和準確度是必 不可少的。此外,先進的ARC偵測和精準的 接地測試更提升了安全測試功能。方便的4.3英吋接觸屏幕和條碼數(shù)據(jù)掃描功能讓操作更加直覺化且簡單。幫助您全方面的提高 產(chǎn)能效率。
7470 系列耐壓測試儀
7470系列為高絕緣元件的特殊應(yīng)用測試(例如 UL 1577放電測試)提供高達20kV交直流電壓 ,適合研發(fā)部門設(shè)計驗證的工具。
EST-300 系列耐壓測試儀
輕巧的A4 尺寸安全測試儀是市場上,能夠快速且輕松地配置任何空間進行測試,更提供高達5kVac,非常適合使用于UL 1577 和IEC 60747-5-5 耐壓測試。
制造設(shè)備需要通過耐壓,接地連續(xù)性和泄漏電流測試以符合SEMI S22:
ESA系列彩色全功能安規(guī)綜合分析儀
七合一系統(tǒng)包含交直流耐壓測試,接地阻抗/ 連續(xù)性, 接觸電流等,更是一機完成SEMI S22 所要求的電氣安全測試。耐壓測試可提供高達5KVac和6KVdc的電壓,更有高達40A的電流可進行接地阻抗/連續(xù)性測試,內(nèi)建的阻抗電路提高了接觸電流測試的效率。ESA系列式半導(dǎo)體行業(yè)制造設(shè)備電氣安規(guī)測試的完美選擇。
4、總結(jié)
隨著科技的進步,半導(dǎo)體行業(yè)將持續(xù)成長。然而,更多新穎的功能添加至電子產(chǎn)品,所需的功率也越大,隔離器在降低電氣危害中發(fā)揮了重要的作用,半導(dǎo)體制造設(shè)備要因應(yīng)更大功率的需求,更需要確保產(chǎn)品品質(zhì)和操作安全。因此,他們都要符合相規(guī)的法規(guī)和標準。華儀擁有多達40年的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗,也協(xié)助了許多半導(dǎo)體行業(yè)的制造商們解決他們所遇到的電氣安全測試挑戰(zhàn),完整的測試解決方案可確保您的產(chǎn)品安全,可靠并符合標準。