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      新一代半導體產業電氣安全測試躍上新水平


        來源: eec華儀電子 時間:2021-08-18 編輯:清風
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      “ 盡管全球許多產業因COVID-19與中美貿易戰而受到影響,但是根據世界半導體貿易統計協會(World Semiconductor Trade Statistics, WSTS),全球半導體市場正加速地發展中,并且預計在2021年會成長8.4%。而市場的成長可歸功于遠程工作設備的需求以及5G, IoT, AI等相關產業的發展”


      1、半導體產業趨勢與創新


      為了結合并實現產品更先進新穎的功能,在技術上使用了更大的功率,電動汽車便是具有代表性的例子。新一代的半導體便順勢推出,采用耐高壓與大電流的新材料SiC與GaN,為產業發展帶來更多優勢。在眾多半導體的應用中,隔離器的電氣安全需要額外重視。雖然新一代半導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品內部損壞,因此電子元件和半導體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。


      隨著更強大的半導體出現,制造設備也需要加強運作上的安全。再加上近期因為疫情關系,制造商們無法及時補足市場的需求進而造成了半導體短缺。為因應各方的緊急訂單,半導體制造設備的需求也持續增加并且預計達到新高點。在快速補足生產的同時,制造商們需要確保半導體制造設備與半導體元件安全且合規。


      2、半導體產業法規與安全標準


      如前面所提到的半導體元件與制造設備具有潛在風險,因此需要符合法規標準來確保其安全性。本文將逐一介紹半導體產業的國際安全標準并分享實際應用,半導體元件(隔離器)電氣安全法規包含UL 1577 和 IEC 60747-5-5,而半導體制造設備電氣安全法規為SEMI S22。


      半導體元件安規標準


      隔離器可分為光學和數位隔離器,半導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,也可作為數位隔離器(例如:磁和電容隔離器)的標準。


      型態測試


      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測試(放電測試電路如下圖所示),電容放電五秒,重復此測試50次。


      圖一:放電測試電路圖

      資料來源:UL 1577 UL Safety Standard for Optical Isolator


      產線測試


      在產線上,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,半導體元件領導品牌選擇華儀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。

      關鍵詞:半導體 電氣安全測試 測試儀    瀏覽量:7962

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