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新一代半导体产业电气安全测试跃上新水平


  来源: eec华仪电子 时间:2021-08-18 编辑:清风
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“ 尽管全球许多产业因COVID-19与中美贸易战而受到影响,但是根据世界半导体贸易统计协会(World Semiconductor Trade Statistics, WSTS),全球半导体市场正加速地发展中,并且预计在2021年会成长8.4%。而市场的成长可归功于远程工作设备的需求以及5G, IoT, AI等相关产业的发展”


1、半导体产业趋势与创新


为了结合并实现产品更先进新颖的功能,在技术上使用了更大的功率,电动汽车便是具有代表性的例子。新一代的半导体便顺势推出,采用耐高压与大电流的新材料SiC与GaN,为产业发展带来更多优势。在众多半导体的应用中,隔离器的电气安全需要额外重视。虽然新一代半导体具有耐高压的特性,但在使用高电压时依旧需要确保使用者的安全和避免产品内部损坏,因此电子元件和半导体IC会使用隔离器隔离输入与输出电压,例如光耦合器,MOSFET栅极等。


随着更强大的半导体出现,制造设备也需要加强运作上的安全。再加上近期因为疫情关系,制造商们无法及时补足市场的需求进而造成了半导体短缺。为因应各方的紧急订单,半导体制造设备的需求也持续增加并且预计达到新高点。在快速补足生产的同时,制造商们需要确保半导体制造设备与半导体元件安全且合规。


2、半导体产业法规与安全标准


如前面所提到的半导体元件与制造设备具有潜在风险,因此需要符合法规标准来确保其安全性。本文将逐一介绍半导体产业的国际安全标准并分享实际应用,半导体元件(隔离器)电气安全法规包含UL 1577 和 IEC 60747-5-5,而半导体制造设备电气安全法规为SEMI S22。


半导体元件安规标准


隔离器可分为光学和数位隔离器,半导体元件电气安全标准 UL 1577 与 IEC 60747-5-5各自适用于特定的隔离器。以下我们对于各标准的安全测试条件有更进一步的介绍:


UL 1577


UL 1577 是专用于光学隔离器安全标准,也可作为数位隔离器(例如:磁和电容隔离器)的标准。


型态测试


光学隔离器必须能承受厂商所标榜的额定承受隔离电压60秒。一般而言,额定电压为2.5k Vrms到 5 kVrms。一些超高隔离电压可能达到8kVrms或更高。


如果是双重保护的光学隔离器,则要求进行放电测试。每个光学隔离器需要和被20kV 高压充电过的电容并联测试(放电测试电路如下图所示),电容放电五秒,重复此测试50次。


图一:放电测试电路图

资料来源:UL 1577 UL Safety Standard for Optical Isolator


产线测试


在产线上,每个光学隔离器需要通过耐压测试,而测试条件为承受60秒的额定隔离电压。然而为 提升制造效率,耐压测试条件可使用120%的额定隔离电压并且测试时间缩短为1秒。


由于UL1577在测试电压上要求较为严格,也对电气安全测试带来更多挑战,半导体元件领导品牌选择华仪7470系列耐压测试器来确保高电压隔离器和双重防护隔离器符合UL 1577安全标准。


以 6kVrms的隔离器为例,型式测试使用6kVrms,产线测试使用7.5kVrms (略高于120%的额定隔离 电压)。针对双重防护隔离器,需要通过20kV放电测试。7470系列提供超高压20kV交流/直流电压,可以符合UL1577严格的测试条件。图二为7470系列与被测隔离器的连接方式示意图。


图二:7470系列与被测隔离器的连接方式示意图


IEC 60747-5-5


IEC 60747-5-5 是专用于光隔离器(光耦合器)的安全测试标准。为了验证光耦合器是否能够承受隔 离电压,每个元件都需要通过隔离测试也就是我们熟知的耐压测试。


型式测试


施加额定隔离电压60秒。

关键词:半导体 电气安全测试 测试仪    浏览量:8016

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