“ 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。
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，這也是為什么各家大廠皆選擇華儀安規測試儀器的主要原因。
半導體制造設備安全標準
SEMI S22 是半導體行業制造設備電氣設計的安全指南，它涵蓋了各種安全測試項目，包含耐壓，接地連續性和泄漏電流。
知名半導體設備制造商選擇華儀 ESA系列彩色全功能安規綜合分析儀，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
無論是產線或研發單位的電氣安全測試，華儀提供了半導體產業不同的解決方案。對于半導體元件，例如隔離器，光耦合器，它們必須符合UL 1522 或 IEC 60747-5-5。以下是半導體元件電氣安全測試的解決方案：
ESM-500 MultiPRO 安規綜合測試平臺
業界首創的制造優化測試解決方案，通過革 命性的模塊化平臺設計提供效率，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，提升產能。優化測試啟動及連接 速度，降低測試時間達42%。設備成本較傳 統多機設置大幅降低40%。模組化的設計快 速抽換，產線維修容易。
圖4: ESM-500 MultiPRO
可同時測試多個隔離器提升測試效率
SE 系列安規綜合分析儀
經典產品7400系列進化升級新一代SE系 列。作為華儀的產品，高品質和準確度是必 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據掃描功能讓操作更加直覺化且簡單。幫助您全方面的提高 產能效率。
7470 系列耐壓測試儀
7470系列為高絕緣元件的特殊應用測試(例如 UL 1577放電測試)提供高達20kV交直流電壓 ，適合研發部門設計驗證的工具。
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。
制造設備需要通過耐壓，接地連續性和泄漏電流測試以符合SEMI S22：
ESA系列彩色全功能安規綜合分析儀
七合一系統包含交直流耐壓測試，接地阻抗/ 連續性, 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/連續性測試，內建的阻抗電路提高了接觸電流測試的效率。ESA系列式半導體行業制造設備電氣安規測試的完美選擇。
4、總結
隨著科技的進步，半導體行業將持續成長。然而，更多新穎的功能添加至電子產品，所需的功率也越大，隔離器在降低電氣危害中發揮了重要的作用，半導體制造設備要因應更大功率的需求，更需要確保產品品質和操作安全。因此，他們都要符合相規的法規和標準。華儀擁有多達40年的產業經驗，也協助了許多半導體行業的制造商們解決他們所遇到的電氣安全測試挑戰，完整的測試解決方案可確保您的產品安全,可靠并符合標準。
