“ 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(biāo)準(zhǔn)

如前面所提到的半導(dǎo)體元件與制造設(shè)備具有潛在風(fēng)險，因此需要符合法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)

隔離器可分為光學(xué)和數(shù)位隔離器，半導(dǎo)體元件電氣安全標(biāo)準(zhǔn) 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(biāo)準(zhǔn)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(xué)隔離器安全標(biāo)準(zhǔn)，也可作為數(shù)位隔離器(例如：磁和電容隔離器)的標(biāo)準(zhǔn)。

型態(tài)測試

光學(xué)隔離器必須能承受廠商所標(biāo)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(xué)隔離器，則要求進行放電測試。每個光學(xué)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(xué)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(biāo)準(zhǔn)。

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(biāo)準(zhǔn)。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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)

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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)確度是必 不可少的。此外，先進的ARC偵測和精準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)。